软土地区公路扩建工程中的旧路基经过多年运营,已基本完成固结,强度提高,剩余沉降很小;新拓宽的路基虽然普遍采用水泥搅拌桩等复合地基方法进行软土路基加固处理,但因路基加固处理时间短,仍可能存在较大的工后沉降,因此容易出现新旧路基不均匀沉降问题。为了控制新旧路基差异沉降,避免扩建道路路面因路基差异沉降导致纵向开裂破坏,通常在道路拓宽部分采用土工格栅加筋路堤方式,铺设一层或多层土工格栅于新拓宽路堤的填土中。
但是,土工格栅应用于道路扩建工程中的结构设计往往都是经验性的,现行路基设计规范中缺乏有关该部分明确的设计理论和方法,相关的研究报道也不多。现有研究成果主要集中在数值模拟分析加宽路堤不均匀沉降变形规律以及现场沉降观测等方面。在模型试验研究方面,翁效林等利用离心试验机开展了预应力管桩加固拓宽路基的模型试验研究,研究发现预应力管桩加上桩帽和土工格栅褥垫层可以有效地控制拓宽路基不均匀沉降。但是,目前关于拓宽路基发生不同程度的差异沉降时,土工格栅的变形特征以及加筋效应的相关研究很少。

文中以广东省广三高速公路扩建工程为背景,设计加工几何相似比为1∶10的室内模型,采用相同加筋材料,模拟软土地区公路扩建工程中的土工格栅加筋路堤,研究在差异沉降作用下,土工格栅控制差异沉降的效果及其受力与变形特征,为土工格栅应用于软土地区公路扩建工程中的设计与施工提供科学依据。土工格栅应变沿路堤横断面的分布最不均匀,新旧路拼接结合处土工格栅发生的应变相当于堤边坡附近土工格栅应变值的15倍左右。
此外,相同断面处下层土工格栅发生的应变普遍大于铺设在其上方的土工格栅的应变,结果反映铺设在路堤下部的土工格栅其工作性能受路基差异沉降的影响更大。当新旧路基未发生差异沉降时,铺设在靠近路堤顶面的土工格栅发生的应变在荷载作用位置附近最大,断面的土工格栅应变大小相当于断面土工格栅应变值的2倍左右,断面的土工格栅应变也相当于断面的1.5倍左右,很显然,当路堤顶面作用荷载时,在路堤上部铺设土工格栅可提供明显的加筋作用。
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