濕陷性黃土地區(qū)公路涵洞復合地基沉降特性研究.pdf

1、在西部大開發(fā)和“一帶一路”國家戰(zhàn)略中，公路交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)處在先導的地位。涵洞作為公路工程中的重要組成部分，無論是在工程數(shù)量上還是工程造價上，都占有很大的比重。早期在濕陷性黃土地區(qū)修建的涵洞，由于所處地形地貌、地質(zhì)條件復雜，濕陷性黃土物理力學性質(zhì)特殊，如地基處理不當，浸水后地基產(chǎn)生顯著沉降及不均勻沉降，將導致涵洞出現(xiàn)不同程度的病害，嚴重影響公路正常運營。因此，選用合適的方法進行濕陷性黃土地基處理顯得尤為關(guān)鍵。
　　對于濕陷性黃土地

2、區(qū)涵洞地基處理，《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(JDGD63-2007)要求的處理深度不大于3.0m。對于強濕陷性隴西黃土，工程實踐表明這種地基處理方式強度偏弱，建議根據(jù)黃土場地濕陷性特征來確定。
　　本文以新建青海東部民和至小峽一級公路Ⅲ級（嚴重）自重濕陷性黃土地區(qū)的兩座公路涵洞為實際工程背景，采用室內(nèi)土工試驗、現(xiàn)場試坑浸水試驗、復合地基沉降監(jiān)測和有限元數(shù)值模擬等方法，探討了濕陷性黃土地區(qū)公路涵洞復合地基的沉降特性。在上述研究的

3、基礎(chǔ)上，提出涵洞復合地基優(yōu)化設(shè)計方案。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　(1)闡述濕陷性黃土地區(qū)涵洞地基沉降特征，總結(jié)了公路涵洞發(fā)生病害的原因。歸納濕陷性黃土地基處理常用方法，分析了灰土換填法和灰土擠密樁法的加固機理和適用條件。
　　(2)在試驗基礎(chǔ)上定量分析了涵洞試驗工點場地濕陷性黃土的壓縮性、濕陷性和滲透性:①通過室內(nèi)土工試驗得到兩座公路涵洞試驗工點場地不同深度處原狀黃土的壓縮系數(shù)，判定兩座涵洞試驗工點場地土均呈中等壓縮性。

4、②現(xiàn)場試坑浸水試驗采用直徑為20.0m，深度為50cm的試坑，并在試坑底部鋪設(shè)15cm厚的卵礫石?，F(xiàn)場試坑浸水試驗停止注水后，測得試坑的自重濕陷性黃土層厚度為15.0m，試坑地表發(fā)生明顯濕陷并呈漏斗形，且不同位置沉降變形量大小不一。③通過在試坑不同位置和深度埋設(shè)TDR水分探頭，分析水分在試坑豎直方向和水平方向的入滲過程。試驗發(fā)現(xiàn)場地黃土在豎直方向的滲透速率處于1.7～5.9×10-4cm/s之間，在水平方向的滲透速率處于1.2～4.6×

5、10-4 cm/s之間。
　　(3)涵洞場地地基處理及處理效果試驗研究:①分別采用地基處理深度為3.0m的灰土換填法和地基處理深度為6.0m的灰土擠密樁法對涵洞地基進行處理。②現(xiàn)場監(jiān)測復合地基的沉降變形，對比分析濕陷性黃土地區(qū)涵洞地基處理效果。③采用雙曲線法、三點法和Asaoka法預測兩座涵洞復合地基最終沉降。
　　(4)涵洞場地復合地基數(shù)值模擬對比研究:①采用MIDAS/GTS軟件對灰土換填復合地基和灰土擠密樁復合地基進行

6、數(shù)值模擬。②對比分析現(xiàn)場監(jiān)測得到的復合地基沉降結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果，驗證數(shù)值模擬的合理性與有效性。③選擇灰土擠密樁復合地基有限元模型，分別考慮樁長、樁徑、樁間距對灰土擠密樁復合地基沉降的影響。
　　(5)基于兩座涵洞復合地基的沉降特性和現(xiàn)有設(shè)計規(guī)范要求提出濕陷性黃土地區(qū)涵洞復合地基優(yōu)化設(shè)計方案:在濕陷性黃土地區(qū)修筑涵洞工程時，建議在相應(yīng)設(shè)計規(guī)范要求的基礎(chǔ)上加大地基處理深度，建議處理深度在5.0m及以上，同時要求提高涵洞排水功能和涵洞