超软土道路地基不均匀沉降机理及对策

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超软土地基上建设道路是岩土工程领域的一个技术难题,国内外目前都没有得到很好的解决。经验表明,深厚的超软土道路地基即使预先经过各种措施处理,在使用一段时间后都会出现这样那样的问题。在软土地基上修建道路,变形是控制道路质量和正常使用的主要因素。天津港东疆港区的陆域基本上是吹填土经真空预压处理形成的,强度仍然较低,压缩性较大,属于超软土地基。道路使用三年后产生了严重的“波浪型”不均匀沉降,严重的影响了车辆的行驶及人的生命安全。超软土地基在路面荷载和交通荷载作用下会发生的沉降变形随时间可分为为瞬时沉降(挤出变形)、主固结沉降、次固结沉降。瞬时固结、主固结和次固结都是在受力后同时开始发生的,只是在某个阶段以其中一种沉降变形为主而已,且不同性状的土三个组成部分的相对大小及时间是不同的。当地基不均匀或路基土质较软时会发生一定的不均匀沉降,不均匀沉降会加剧路面结构的破坏,宏观表现为路面产生裂缝,车辆经过不均匀沉降路段时会有跳车现象。本文依托东疆港区道路建设实例,通过现场调查和实测数据,分析了软土路基沉降变形的机理,通过探坑试验对道路的结构层和地基状态进行测量和现场测试,分析道路路基破坏的原因,同时利用有限元方法模拟了路基沉降变形过程即:瞬时沉降、固结沉降和车辆动荷载引起的累积残余沉降。通过建立力学模型,分析了软土路基产生波浪变形的机制,提出了道路在建成后产生初始波浪变形,在车辆荷载作用下加剧了这种不均匀沉降的理念。并分析探讨超软土地基上修建道路的设计理念问题;提出减小超软土路基不均匀沉降的设计方法。事先对超软土路基进行适当的处理以减小地基沉降和不均匀沉降,可以延长道路的正常使用年限。土工格栅的加筋作用可以减少道路路基的不均匀沉降,本文通过有限元方法分析了土工格栅的作用机理及铺设位置的加固效果,提出了铺设土工格栅对降低路基不均匀沉降有明显作用,在路基结构的底部与软弱地基间铺设格栅作用最大,铺设两层或三层土工格栅较在路基结构不同位置铺设格栅时路面沉降量有所降低。
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