路基用塑料排水板，公路工程土工合成材料塑料排水板
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|黄志坚江西省交通设计研究院有限公司摘要：本文以某高速公路拓宽改造工程为例，借助有限元模拟分析，介绍了软土地基路基塑料排水板的处理方法。明确了路基处理的效果。对施工中路基沉降、施工后路基沉降、软土地基定向位移、软土地基孔隙水压力过大等情况进行了调查分析，提出了喷射桩的处理方法。仅供行业参考，可在高速公路软基加宽时使用。关键词：道路工程，软土地基，塑料排水板，喷粉桩，处理效果，处理效率
作者简介：黄志坚（1989—），男，工程师，硕士研究生，从事公路建设等工作。
0 引言某高速公路拓宽/改造工程涉及软土地基和接缝拓宽，决定采用一体式软基处理方法，但决定采用塑料排水板处理方法或粉体喷涂如何使用桩或工程中如何处理桩在设计阶段，技术部门进行了一系列的模拟分析研究[1]。本研究采用PLAXIS有限元方法对两种软基处理方法的工程效果进行了模拟分析，如施工过程中的路基沉降、施工后的沉降、侧向位移、孔隙水压力分布等，并进行了验证。现场模拟。试验结果研究结论的正确性等研究结果旨在为软土地基拓宽改造工程的应用提供技术参考。
1 有限元仿真概述1.1 基于PLAXIS工程有限元仿真分析系统的塑料排水板和粉末涂层桩仿真，基于PLAXIS工程有限元仿真分析系统应用于双向8车道高速公路拓宽改造工程以此为例，我们比较了塑料排水板施工方法和粉末涂层桩，以检验喷射桩施工方法处理软土地基的有效性。路基由14.00m厚粉质粘土和5.00m厚致密砂土组成，地下水位于地下1.00m处，旧路基宽26.00m，高6.00m，宽16.00m，两者坡度新旧路基均为1。坡度为1.5时，软基处理采用塑料排水板和喷粉桩两种方法。
塑料排水板宽10.00 cm，厚0.60 cm，长14.00 m，穿过粉质粘土层，间隔1.30 m置于等边三角形平面上，上面覆盖0.50 m厚的砂垫层。这是新路基的底部。有限元模拟中，采用嵌入式排水管线单元模拟塑料排水板，并将排水管线中的超孔隙水压力设置为零。
喷粉桩直径0.50m，桩长15.00m，打入致密含砂层1.00m，在正方形平面上排13排，间隔1.30m。在新路基荷载范围内水平安装。模拟中，粉末涂层桩被认为是理想的线性弹塑性体，桩重为19 k N/m，泊松比为0.303，弹塑性模量为200 MPa。
1.2 土壤成分模型及主要参数采用PLAXIS系统，采用三角形15节点高精度离散土单元进行土体模拟计算，各土层采用具有理想弹性的Mohr-Coulomb塑性模型。土壤主要参数见表1。
表1 土壤主要参数下载原图
1.3 边界约束及运行过程仿真模型竖向自由，左右两侧水平位移约束且不排水，底侧垂直和水平位移约束且排水，顶侧垂直和水平。游离并排出体外[2]。初始点，路基呈水平分层，路基表面和地下水位均为水平，因此选择K0过程产生初始应力，产生与土体重量相称的竖向应力。使用侧向土压力系数K0 生成初始应力并计算水平应力。
老路基模拟为一次性填筑工艺，运营期为330天，建成后扩建3年。新路基将分期建设，路基分为六层，每层一米。塑料排水板的操作首先模拟组装砂垫层、塑�**濉⑻畛湫侣坊谝徊愕墓蹋┕ぶ芷谖�30天，然后间隔30天，第二层为建造并充满。安装喷粉桩时，先安装喷粉桩和新路基第一层，然后进行与塑料排水板相同的工作。
2 塑料排水板和喷粉桩处理效果分析2.1 施工过程中的路基沉降图1 为三种施工工况下填筑新路基后施工过程中基础顶面沉降量的横向分布。可以看出，三种工况下基础顶面沉降曲线均呈勺形。同时，旧路基上表面均有不同程度的向上隆起，但在喷粉桩处理、塑料排水板处理、不处理3种工况下，旧路基上表面隆起达到最大.被认可了。分别为11.17毫米、37.11毫米和43.88毫米。填筑新路基无疑会对老路基造成更大的扰动。而且塑料排水板造成的扰动远大于喷粉桩造成的扰动。施工中的沉降主要发生在新建路基顶部，但拓宽区域内的软土路基若不进行处理或设置塑料排水板，则施工中的最大沉降基本发生在新建路基的重心处。路基。路基。其中，塑料排水板处理时施工期最大沉降量为610.82mm，比未处理时增加18.80%。若不采取措施，施工期最大沉降量为514.37mm。
图1 路基顶部施工沉降原图下载
喷粉桩处理后，施工期最大沉降量移至旧路基坡脚附近，沉降量为165.87毫米，为未处理量的32.20%，比处理前减少了72.80%。以未经治疗的情况为例。塑�**宀募庸ぁＲ话憷此担勰┩坎阕跃陕坊挠跋熳钚。芰**逵欣谌砣醯鼗募庸蹋贾率┕て诩涞某两底畲蟆Ｒ虼耍芰吓潘宓氖褂帽匦虢岷媳匾母衾氪胧×考跎俣跃陕坊挠跋臁�
2.2 路基施工后沉降状况图2为三种工况下施工15年后路基表面的沉降状况。在不处理的情况下，施工后沉降曲线呈匙形，最大沉降发生在新建路基重心处，沉降量为116.98毫米。采用喷粉桩和塑料排水板处理后，沉降曲线呈盆状，最大沉降位置移至新旧路基交界处，沉降量分别为33.82 mm和50.29 mm。与不采取措施时相比分别下降了71.10%和57.00%。同时，喷粉桩处理、塑料排水板处理和无处理手段三种情况下的最大沉降差分别为31.71 mm、36.42 mm和103.49 mm。路基扩大范围内的软土地基可采用喷粉桩或塑料排水板处理，可有效减少施工后的不均匀沉降，可见喷粉桩效果优良。塑料排水板。
图2 施工15年后路基面沉降情况下载原图
2.3 软土地基上路基的侧向位移通过分析老路基边坡沿新旧路基接缝深度的侧向位移分布状态，发现：路基在没有对策的情况下是一样的。我明白了。塑�**宥圆呤币岩浦辆陕坊撸坊吖钠稹Ｋ孀判侣坊奶钪嵯蛭灰浦鸾ピ龃螅壑收惩敛愕暮嵯蛭灰泼飨源笥谥旅苌安恪Ａ街质┕ぬ跫那穑涸诓淮淼那榭鱿拢┕�15年后侧向位移有所减少，而塑料排水板处理同期侧向位移继续向旧路基一侧增加。虽然通过塑�**宕砜梢约跎偈┕す讨械牟嘞蛭灰疲�15年后的侧向位移与不采取任何措施时几乎相同。软土地基侧向位移主要发生在粉质粘土层中，下面的致密砂层中较少发生，但侧向位移分布规律与前两种工况不同，曲线呈现隆起和外侧现象。马苏。 -圆度[3]。当新路基填筑时，横向位移首先向旧底基层一侧增大，然后逐渐减小。新路基填满后，侧向位移曲线向新路基膨胀，但即使经过15年，侧向位移仍保持在新路基的范围内。
2.4 软土路基超孔隙水压力软土路基超孔隙水压力分布是在老路基建成三年后和新路基填筑完成时不同施工条件下得到的。分析结果显示，旧路基建成三年后，旧路基中心下方的粉质粘土层中心产生了较大的超孔隙水压力，但超孔隙水的绝对值压力始终在本计算例条件下，可见老路基下的软土地基已基本固结，新路基施工时未采取处理措施，超孔隙水压力相对较高的区域被转移。喷桩处理法在路基扩展范围内覆盖均匀的软土地基，无论采用塑�**寤故欠勰饕谄碌赘浇男戮陕坊臃齑Σ洗蟮某紫端沽Α５木陕坊Ｓ氩淮硐啾龋硗恋鼗紫端沽ψ畲笾得飨运ゼ酰绶圩硭ゼ醺飨裕砻髋绶圩屎侠┙ǜ脑臁８咚俟飞纤扇淼牡孛妗�
构建有限元模型时，假设下伏致密砂层和14 m厚的轻质粘土表面具有透水性，且轻质粘土中心部分的垂直排水通道较长。超孔隙水压力高的典型地段是距路基底部7m深度的地段。通过对三种工况下新建路基填筑全过程以及施工15年后超孔隙水压力变化的分析结果表明，虽然三种工况下的超孔隙水压力曲线形状不同，但填筑施工，超孔隙水压力相应增大，呈现基本一致的趋势，施工15年后超孔隙水压力趋于零。
施工时，如果当地路基不采取措施，超孔隙水压力最大，新路基一侧的超孔隙水压力远大于老路基一侧，最大水压力值如下，它发生在一些地方。新路基的质心区域。老路基沉降已基本完成，而新路基与原岩土条件接近，因此随着超孔隙水压力的消失，新路基一侧会发生较大的沉降，最大沉降量将接近零.成为.与最大超孔隙水压力相同。然而，由于超孔隙水压力消散缓慢，即使在使用期间和施工后15年，新路基一侧的沉降量始终高于老路基一侧的沉降量。
使用塑料排水板时，新建路基一侧的超孔隙水压力呈现明显的锯齿状。在塑�**灏沧按Τ紫端沽ξ�0，但在靠近塑�**宓那虺紫端沽ρ杆傧В⒃诰陕菲陆鸥浇锏阶畲笾怠Ｕ馐且蛭芰**逶黾恿巳砘呐潘ǖ溃醵塘伺潘嗬耄杆傧⒘诵侣坊碌亩嘤嗫紫端沽Γ涌炝斯探崴俣取Ｕ攵允┕す讨械某两担碌谆阋徊嗟某两盗拷笥诰傻谆阋徊嗟某两盗俊Ｊ┕ね瓿珊螅陆坊徊嗟穆坊庸袒就瓿桑ず蟪两盗恳不嵯嘤跎佟Ｈ绻蛔龃恚ず蟪两登呓辉偈巧仔味峭信绦涡危隆⒕陕返仄航唤哟Ρ硐殖鲎畲笾担浇坊孛娉氏盅顾跚魇啤＞陕坊咂卤咴登饔谙蚓陕坊贫痆4]。但如果不处理，新路基一侧施工后的沉降量大于旧路基，因此新路基对旧路基产生阻力，导致旧路基边缘侧移并后退。新路基边。
分析中，喷粉桩作为防渗材料处理，因此该桩段超孔隙水压力为0，其他段超孔隙水压力曲线形状与未处理段基本相同。但与未处理区域相比，剩余孔隙水压力值较高且小得多，说明粉末涂塑桩不仅能增强路基强度、增大变形系数，还能有效缩短工期和施工时间。期间。正在显示。新路基一侧施工后出现沉降，不仅抑制了侧向位移，而且在一定程度上起到了防渗的作用，使得新旧路基的排水条件相对独立，起到了减少雨水渗漏。路基拓宽工程对旧路基的扰动程度。
3 模拟结论现场试验验证试验段位于东南海平原地区，粉质粘土厚度超过25m，既有线路基未经处理。采用施工期沉降实测，对四种处理方案对应的新建路基面中心进行沉降测试结果。总结算金额为按单向累加法计算的最终结算金额。老线路沉降、位移试验结果见表2。
测试结果表明：
(1)无论是施工中还是施工后，粉末涂塑桩的沉降量均小于塑�**宓某两盗俊Ｋ芰**宕淼某两凳背糖弑确勰┩坎阕某两凳背糖吒福砻髑罢叩某两邓俾式洗螅焕谖志陕坊奈榷ㄐ浴�
(2)喷粉桩处理的横向位移仅为塑料排水条处理的1/3。有限元法模拟的不同工况下路基的横向位移存在差异，这是由于现场测量时狗走填土和排水沟开挖对测斜仪位移的影响造成的。一个潜在可能。
(3)塑料排水板处理既有线比喷粉桩处理既有线道碴脚沉降和侧向位移较大，塑料排水板对既有线基础影响显着。
(4)喷粉桩的桩距和桩长影响加工效果。从加载曲线来看，DJM短桩充填高度最高，加载速度最快，但施工过程中的沉降、既有线沉降和侧向位移最低，道路抬升次数最少。桩长较短、间距较近的粉末喷涂桩更适合该项目。
(5)现场试验结果完全证明了数字模拟宏观结论的正确性。也就是说，塑料排水板的处理效果，无论是沉降、横向位移，还是对既有铁路线路的影响，都不如排水板。一堆粉末喷雾。
表2 老线路沉降/位移测试结果下载原图
4 结论基于新旧路基差异的沉降控制是一项实用性很强的软基高速公路拓宽应用技术。本文基于工程背景，对软土地基道路拓宽工程中塑料排水板和喷粉桩的软土地基处理效果进行了分析和研究，并进行了施工和安装。土路基元模型、单面宽喷粉桩处理软土地基有限元模型。围绕施工中路基沉降、施工后路基沉降、软土地基定向位移、软土地基孔隙水压力过大等指标，研究塑料排水板法和喷粉桩法处理软土地基的效果。通过现场工程试验验证了工况下软土地基沉降、侧向位移、超孔隙水压力的变化情况，验证了有限元模拟结论的正确性。分析结果表明，无论是沉降、侧向位移，还是对既有线路的影响，喷粉桩的处理效果都相对优于塑料排水板。
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