填料與地面結(jié)合方式對(duì)高路堤的影響分析

曹利鋒

摘要：我國的交通運(yùn)輸在飛快地發(fā)展，城市建設(shè)進(jìn)度也在不斷增長(zhǎng)，道路工程建設(shè)在向復(fù)雜的地形與地址環(huán)境下發(fā)展。斜坡地基的高填方路基工作，需保障路堤的穩(wěn)定性，控制高路堤變形情況，并分析路基處理措施對(duì)路基穩(wěn)定程度的實(shí)際作用，來提升路基的荷載能力，避免路堤病害問題，提高交通運(yùn)輸?shù)陌踩浴１疚慕Y(jié)合某地域的一項(xiàng)斜坡地基高填方路基工程，對(duì)填料與地面結(jié)合方式進(jìn)行了探討，分析了挖掘臺(tái)階與臺(tái)階寬度腿與高路堤的影響作用。

關(guān)鍵詞：填料與地面結(jié)合方式;高路堤;分析

前言

高路堤上的填方施工工程非常復(fù)雜，高路堤與平坦地基的填方工作相比，高路堤填方地形有更多的變化。高路堤的變形受斜坡的坡度、界面結(jié)合方式、填筑材料特性等條件影響，在公路工程的設(shè)計(jì)施工中需要對(duì)上述條件進(jìn)行分析。填料與地面結(jié)合方式是斜坡路堤全部影響條件中的重要部分。實(shí)際施工中多利用挖臺(tái)階的方式來處理，但需考慮臺(tái)階寬度對(duì)斜坡路堤的影響。研究填料與地面結(jié)合方式，對(duì)高路堤的影響，分析臺(tái)階對(duì)高路堤變形、擋土墻推力的影響，總結(jié)臺(tái)階寬度對(duì)路基變形的影響規(guī)律，以期為高路堤施工提供參考。

1工程概況

本文參照某地域的一項(xiàng)斜坡地基的巨粒土高填方路基工程，進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)。該工程區(qū)域內(nèi)有多處V形溝谷，地面坡度在三十度至四十度之間，路基中線的填方高度是三十米，最大填方高度高達(dá)四十米以上。該工程利用巨粒土進(jìn)行填筑工作，是斜坡地基上巨粒土高填方路基的典型代表。

2計(jì)算參數(shù)及模型

2.1模型。對(duì)本文提及工程的特征斷面模型加以計(jì)算，臺(tái)階寬度分別取0m、1m、2m、3m、4m。取高、寬各為106m的范圍進(jìn)行計(jì)算，來保障有限元計(jì)算結(jié)果的正確性。模擬邊坡巖體、擋墻、土石混填與填石路堤，并對(duì)計(jì)算模型進(jìn)行有限單元?jiǎng)澐帧８鶕?jù)計(jì)算機(jī)容量、計(jì)算時(shí)間等條件，利用三角單元?jiǎng)澐郑⑷卧叽鐬?m，初始應(yīng)力為重力加速度9.8m/s2。

2.2參數(shù)計(jì)算。參照相關(guān)的室內(nèi)試驗(yàn)成果與工程項(xiàng)目的地勘報(bào)告，選取路基填料、片石混凝土、土石混填料等物理力學(xué)參數(shù)。

3臺(tái)階寬度對(duì)路堤的影響

本文中的工程在高填路堤的坡腳處有板樁擋土墻，而擋土墻的穩(wěn)定程度是路堤整體穩(wěn)定程度的主要影響條件。本文在分析路堤填料的穩(wěn)定性與變形問題過程中，假定擋土墻為穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)擋土墻的斷面尺寸進(jìn)行增加或?qū)ζ鋸?qiáng)度進(jìn)行增大。假定抗滑樁為1.75m×2.5m，并在該數(shù)據(jù)下分析計(jì)算填料與沖溝地面間結(jié)合方式對(duì)高路堤穩(wěn)定性的作用效果。設(shè)定未挖臺(tái)階寬度為0，有一定挖掘?qū)挾鹊呐_(tái)階為1m、2m、3m和4m，來對(duì)這幾種工況進(jìn)行有限元數(shù)值計(jì)算，以獲取合理的臺(tái)階寬度。

3.1臺(tái)階寬度對(duì)路基變形的作用。計(jì)算臺(tái)階密度對(duì)路基變形的作用效果。根據(jù)計(jì)算成果可知，大體上臺(tái)階寬度對(duì)路基變形的影響作用不大。挖臺(tái)階后，最大數(shù)值為宜僅比未挖臺(tái)階增加不到0.5cm，增幅數(shù)值也非常小。由此可以發(fā)現(xiàn)，臺(tái)階寬度不同，其最大豎直位移與最大水平位移的位移大體上保持一致，最大數(shù)值位移在高路堤坡頂，最大水平位移在填體中部。工程所在溝谷坡度不同，表面路基在重力影響下，陡坡處路基土水平力分量最大。坡面土體豎直位移間距如大于破內(nèi)土體間距，則表面坡面土體的沉降量更大。

3.2臺(tái)階寬度對(duì)路基穩(wěn)定系數(shù)的影響。采取有限元模型，來計(jì)算不同臺(tái)階寬度的路基穩(wěn)定系數(shù)。結(jié)合計(jì)算結(jié)果可知，挖臺(tái)階后，路基有更高的穩(wěn)定性，且臺(tái)階寬度的增加，也會(huì)使路基穩(wěn)定系數(shù)增大。地基經(jīng)由挖臺(tái)階處理后，與沒有進(jìn)行處理的地基之間，在路基失穩(wěn)時(shí)，都無法形成失穩(wěn)滑動(dòng)面。當(dāng)路基破壞后，路基坡腳有最大的塑性變形，坡頂與縱坡最陡出的路基土體也有一定的塑性變形問題。這種現(xiàn)象是因路基坡腳安置了攔渣壩，攔渣壩的約束導(dǎo)致滑動(dòng)面剪切出口高過壩頂，在形成路堤邊坡后，邊坡會(huì)沿著填土邊坡內(nèi)部滑移，而不會(huì)原地面滑移。這種現(xiàn)象也表明了坡腳處的攔渣壩能大幅度提升路基的穩(wěn)定性，對(duì)路基內(nèi)部塑性區(qū)產(chǎn)生位置也有一定的影響。

3.3臺(tái)階寬度與板樁擋墻水平推力。利用有限元模型，來對(duì)不同臺(tái)階寬度的板樁擋墻的水平推力進(jìn)行計(jì)算。挖臺(tái)階處理過地基后，路堤填料對(duì)于板樁擋墻的水平推力不斷變小，且3m臺(tái)階寬度的板樁擋墻有最大的水平推力減幅，此時(shí)的墻身的最大拉應(yīng)力也處于最小值。結(jié)合計(jì)算結(jié)果分析，適當(dāng)處理陡坡地面，并進(jìn)行一定寬度臺(tái)階的挖掘，能降低板樁擋墻墻背土體對(duì)墻身的推力，提升路基與路基支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。V形沖溝溝心的特征斷面路基在處于臨界平衡情況下，挖臺(tái)階地基與未處理地基的土體都不會(huì)沿地基表面滑移，表明了板樁擋墻對(duì)土體有很大的抑制作用，挖臺(tái)階處理則能進(jìn)一步提升了擋墻對(duì)路基的穩(wěn)定作用。

3.4臺(tái)階寬度的計(jì)算。匯總并整理路基的最大豎直位移、最大水平位移、路基整體穩(wěn)定系數(shù)與擋墻最大拉應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果，分析數(shù)據(jù)結(jié)果能推斷得，對(duì)地面進(jìn)行臺(tái)階處理工作，不會(huì)對(duì)路基變形有顯著的影響作用，但會(huì)大幅度提升路基的穩(wěn)定性，并能降低路堤對(duì)擋墻的水平推力。臺(tái)階寬度過大，則會(huì)增加挖掘工作量，也無法對(duì)路基整體穩(wěn)定性有更高的提升作用。結(jié)合路基變形、擋墻水平推力、路基穩(wěn)定系數(shù)和挖掘工作量等多種因素分析，臺(tái)階寬度在2-3m為宜。

4結(jié)束語

本文結(jié)合某地域的一項(xiàng)斜坡地基填方工程，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，分析了臺(tái)階寬度數(shù)值對(duì)路堤的穩(wěn)定性與路堤變形的作用情況。結(jié)合本文計(jì)算結(jié)果可知，臺(tái)階寬度對(duì)路基變形的作用較小，但挖臺(tái)階處理會(huì)對(duì)擋土墻的安全性與穩(wěn)定性有非常大的影響作用。對(duì)路基進(jìn)行挖臺(tái)階后能顯著提高路基的穩(wěn)定性，坡腳擋墻也能提升路基的穩(wěn)定性，并能調(diào)整路基內(nèi)部塑性區(qū)位置。