擴建路堤回填輕質混凝土合理性分析

程鈺博

摘 要：以青陽港橋頭段舊路擴建工程為背景，使用PLAXIS有限元計算軟件，模擬了石灰土回填以及輕質混凝土回填兩種回填方案的路基沉降特性，驗證了輕質混凝土換填擴建路基方案的合理性。

關鍵詞：路基沉降;PLAXIS;輕質混凝土;青陽港橋頭段;數(shù)值分析

0 概述

在進行路堤擴建施工時，一般使用石灰土等材料進行回填，而應用輕質填料能減輕路堤自重，有利于降低其基底應力及地基土附加應力，進而減小橋臺臺背處地基的沉降和不均勻沉降并增大穩(wěn)定安全系數(shù)，同時還可以減少軟基處理費用。趙文輝[1]、Huang[2]等通過試驗發(fā)現(xiàn)，輕質泡沫混凝土的水飽和狀態(tài)對強度有著明顯的影響，在飽和狀態(tài)下輕質混凝土強度明顯降低，并且輕質泡沫混凝土具有的良好的隔振性能。李粒生等[3]通過現(xiàn)場監(jiān)測手段發(fā)現(xiàn)輕質混凝土相對于普通混凝土在強度和壓實度方面具有明顯優(yōu)勢。輕質混凝土在路基擴建當中有著獨特的優(yōu)勢，使用數(shù)值計算方法能夠更直觀的驗證在路基擴建工程中輕質混凝土的合理性。

1 工程概況

申張線青陽港段航道整治工程加工區(qū)大橋（K0+630.0～

K0+755.5）路基：路基寬度22 m，高2.5 m，設置擋墻，刨銑老路并回填輕質泡沫混凝土。基于道路的對稱性，建立模型時取道路的一側進行模擬，為了盡可能消除邊界對計算結果的影響，地基寬度取30 m，深度取30 m。

2 路基沉降分析

2.1 數(shù)值建模

PLAXIS有限元數(shù)值模擬分析時，其中有6個節(jié)點和15個節(jié)點三角形單元可以選擇，一般情況下均采用計算結果更為精確的15節(jié)點三角形單元。

由于使用二維平面模型，需要將實際問題轉化為二維平面問題，在轉化的過程中需要對模型設置基本假定條件。

（1）所有的材料和其他土層的本構模型均采用Mohr-Coulomb理想彈塑性模型;

（2）路面、土層均假設為水平面，擋墻均假設為豎直面。

（3）橫斷面模型兩側均設置為不透水邊界條件，且水平方向水流受到限制;縱斷面靠近橋頭一側為不透水邊界條件，水平方向水流受到限制。

（4）底部為透水邊界，對水平、豎直方向的位移同時約束。

2.2 結果分析

根據施工現(xiàn)場情況和施工順序，將表1中地基初始土層參數(shù)輸入模型，分別建立石灰土回填和輕質混凝土回填方案模型進行對比，對斷面進行同步施工分析，驗證輕質混凝土換填擴建路基方案是否合理。

如圖2所示，在青陽港段航道整治工程加工區(qū)大橋的典型路基斷面處，擴建路基回填輕質泡沫混凝土施工結束時的沉降約為6.1 cm，工后沉降約為3.3 cm，固結至最小孔隙水壓力時沉降為9.4 cm，符合《公路路基設計規(guī)范》（JTG D30 2015）的沉降要求。由表3可知，相較于石灰土路基回填，輕質泡沫混凝土回填的材料更輕，強度更大，因此工后沉降減小了約1.4 cm。但從長期來看，其總沉降量將比石灰土回填增大約1.1 cm。

3 結論

通過PLAXIS模擬了青陽港橋頭段路基擴建工程采用不同填料后的路基沉降特性，在使用輕質混凝土填料時，工后沉降符合相關規(guī)范設計要求，并且沉降值相對于傳統(tǒng)填料更小，但是由于泡沫混凝土的滲透蠕變作用，在輕質泡沫混凝土回填路段進行有效的排水和定期養(yǎng)護措施是必要的。

參考文獻：

[1]趙文輝，蘇謙，李婷，等.高速鐵路基床底層泡沫輕質土填料試驗研究[J].振動與沖擊，2019，38（6）：179-186.

[2]Huang J，Su Q，Zhao W，et al.Experimental study on use of lightweight foam concrete as subgrade bed filler of ballastless track[J].Construction and Building Materials，2017，149：911-920.

[3]李粒生，谷波.泡沫輕質混凝土在陡坡路基工程中的應用[J].現(xiàn)代交通技術，2016，13（3）：21-23.