填料與地面結合方式對高路堤的影響分析

曹利鋒

摘要：我國的交通運輸在飛快地發(fā)展，城市建設進度也在不斷增長，道路工程建設在向復雜的地形與地址環(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路基穩(wěn)定程度的實際作用，來提升路基的荷載能力，避免路堤病害問題，提高交通運輸?shù)陌踩?。本文結合某地域的一項斜坡地基高填方路基工程，對填料與地面結合方式進行了探討，分析了挖掘臺階與臺階寬度腿與高路堤的影響作用。

關鍵詞：填料與地面結合方式;高路堤;分析

前言

高路堤上的填方施工工程非常復雜，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、界面結合方式、填筑材料特性等條件影響，在公路工程的設計施工中需要對上述條件進行分析。填料與地面結合方式是斜坡路堤全部影響條件中的重要部分。實際施工中多利用挖臺階的方式來處理，但需考慮臺階寬度對斜坡路堤的影響。研究填料與地面結合方式，對高路堤的影響，分析臺階對高路堤變形、擋土墻推力的影響，總結臺階寬度對路基變形的影響規(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斜坡地基的巨粒土高填方路基工程，進行室內試驗。該工程區(qū)域內有多處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，最大填方高度高達四十米以上。該工程利用巨粒土進行填筑工作，是斜坡地基上巨粒土高填方路基的典型代表。

2計算參數(shù)及模型

2.1模型。對本文提及工程的特征斷面模型加以計算，臺階寬度分別取0m、1m、2m、3m、4m。取高、寬各為106m的范圍進行計算，來保障有限元計算結果的正確性。模擬邊坡巖體、擋墻、土石混填與填石路堤，并對計算模型進行有限單元劃分。根據(jù)計算機容量、計算時間等條件，利用三角單元劃分，并取單元尺寸為4m，初始應力為重力加速度9.8m/s2。

2.2參數(shù)計算。參照相關的室內試驗成果與工程項目的地勘報告，選取路基填料、片石混凝土、土石混填料等物理力學參數(shù)。

3臺階寬度對路堤的影響

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)，對擋土墻的斷面尺寸進行增加或對其強度進行增大。假定抗滑樁為1.75m×2.5m，并在該數(shù)據(jù)下分析計算填料與沖溝地面間結合方式對高路堤穩(wěn)定性的作用效果。設定未挖臺階寬度為0，有一定挖掘寬度的臺階為1m、2m、3m和4m，來對這幾種工況進行有限元數(shù)值計算，以獲取合理的臺階寬度。

3.1臺階寬度對路基變形的作用。計算臺階密度對路基變形的作用效果。根據(jù)計算成果可知，大體上臺階寬度對路基變形的影響作用不大。挖臺階后，最大數(shù)值為宜僅比未挖臺階增加不到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土體間距，則表面坡面土體的沉降量更大。

3.2臺階寬度對路基穩(wěn)定系數(shù)的影響。采取有限元模型，來計算不同臺階寬度的路基穩(wěn)定系數(shù)。結合計算結果可知，挖臺階后，路基有更高的穩(wěn)定性，且臺階寬度的增加，也會使路基穩(wěn)定系數(shù)增大。地基經(jīng)由挖臺階處理后，與沒有進行處理的地基之間，在路基失穩(wěn)時，都無法形成失穩(wěn)滑動面。當路基破壞后，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，攔渣壩的約束導致滑動面剪切出口高過壩頂，在形成路堤邊坡后，邊坡會沿著填土邊坡內部滑移，而不會原地面滑移。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，對路基內部塑性區(qū)產(chǎn)生位置也有一定的影響。

3.3臺階寬度與板樁擋墻水平推力。利用有限元模型，來對不同臺階寬度的板樁擋墻的水平推力進行計算。挖臺階處理過地基后，路堤填料對于板樁擋墻的水平推力不斷變小，且3m臺階寬度的板樁擋墻有最大的水平推力減幅，此時的墻身的最大拉應力也處于最小值。結合計算結果分析，適當處理陡坡地面，并進行一定寬度臺階的挖掘，能降低板樁擋墻墻背土體對墻身的推力，提升路基與路基支護結構的穩(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，挖臺階地基與未處理地基的土體都不會沿地基表面滑移，表明了板樁擋墻對土體有很大的抑制作用，挖臺階處理則能進一步提升了擋墻對路基的穩(wěn)定作用。

3.4臺階寬度的計算。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)與擋墻最大拉應力的計算結果，分析數(shù)據(jù)結果能推斷得，對地面進行臺階處理工作，不會對路基變形有顯著的影響作用，但會大幅度提升路基的穩(wěn)定性，并能降低路堤對擋墻的水平推力。臺階寬度過大，則會增加挖掘工作量，也無法對路基整體穩(wěn)定性有更高的提升作用。結合路基變形、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，臺階寬度在2-3m為宜。

4結束語

本文結合某地域的一項斜坡地基填方工程，利用計算機技術，分析了臺階寬度數(shù)值對路堤的穩(wěn)定性與路堤變形的作用情況。結合本文計算結果可知，臺階寬度對路基變形的作用較小，但挖臺階處理會對擋土墻的安全性與穩(wěn)定性有非常大的影響作用。對路基進行挖臺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，并能調整路基內部塑性區(qū)位置。