《新老路基结合部处治技术施工指南(终)28541.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新老路基结合部处治技术施工指南(终)28541.docx（75页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、新老路基结合部处治设计施工技术指南 第一章 绪论第一章 绪 论1.1 引言近年来，随着我国交通运输事业的快速发展，一些公路已不能适应持续增长的交通需求。从减少占地面积、节约资金、充分利用原有道路等方面考虑，利用原有公路进行拓宽改建，无疑是一种投资少、见效快的措施。公路拓宽改建中，不可避免地面临路基拓宽、新老路基结合的问题，为保证新老路基共同承受路面结构和行车荷载作用所需的强度和稳定性，减少新老路基结合部的路面开裂、路基失稳等病害的发生，需要对新老路基结合部采取相应的处治技术。与新建路基相比，新老路基结合部处治设计施工技术中除了需遵守一般规定外，还应着重考虑路基拓宽工程特殊性对设计和施工的要求。
2、其特殊性主要表现在：1、新老老路基的的差异（1）老老路基由由于承受受多年自自重和行行车荷载载作用，地地基的固固结沉降降和路基基的压缩缩变形已已完成或或基本完完成，而而新路基基施工结结束后会产生生进一步步的地基基固结沉沉降和路路基压缩缩变形；（2）路路基填料料或压实实度不同同会引起新老老路基的的回弹模模量存在在差异；（3）上上述因素素将导致致新老路路基在拓拓宽道路路运营中中的工程程响应存存在差异异。2、新老老路基的的相互作作用（1）拓拓宽改建建施工过过程中和和施工后后，新路路基填土会通通过老路路边坡将将部分荷荷载传递递给老路路基，会会导致老老路基发发生二次次沉降和和压缩变变形；（2）新新路基发发
3、生沉降降时，通通过新老老路基界界面的负负摩阻力力也会促促使老路路基发生生变形；（3）老老路基发发生的变变形反映映到路基基顶面，会会在老路路路面结结构中形形成附加加应力，可可能导致致老路路路面结构构的损坏坏。3、老路路基对新新路基设设计和施施工的制制约和限限制（1）老老路的断断面形式式和边坡坡类型限限制新路路基的拓拓宽方式式和施工工场地；（2）新新老路基基结合部部处治技技术，如如老路边边坡台阶阶开挖，加筋材料铺设等受到老路基的限制；（3）设设置新路路基的排排水设施施时，需需要对老老路基原原有的排排水设施施进行改改造和衔衔接利用用；（4）结结合部新新路基填填土的填填筑和压压实相对对困难，压压实度难
4、难以保证证；（5）若若地基下下卧层土土质较差差，对拓拓宽路基基范围地基基进行处理理时，需需考虑施施工对老老路基的的影响；（6）为为不影响响老路的的交通状状况，新新路基的的施工受受到限制制。由于公路路拓宽改改建工程程具有上上述特殊殊的工程程特点，以往公路拓宽改建工程缺少可资借鉴的工程经验和明确的设计理论方法，现行公路路基设计和施工技术规范主要也是针对新路基的修建，而对路基拓宽改建工程中新老路基结合部处治设计施工技术则很少涉及。因此，制定新老路基结合部处治设计施工技术指南，明确路基拓宽的设计理论和方法体系，提供新老路基结合部处治的技术措施、施工工艺和质量控制方法，可以弥补现行相关规范的不足，为今后
5、公路拓宽改建工程提供参考和指导。本指南南包括括的主要要内容：（1）新新老路基基结合的的主要方方式（2）路路基拓宽宽的设计计方法（3）新新老路基基结合部部处治技技术的分类和设计施施工原则则（4）新新老路基基结合部部地基处处理技术术（7）新新老路基基结合部部的界面面处治技技术（8）拓拓宽路基基的设计计和施工工（9）新新老路基基结合部的的路面辅辅助处治治措施与与排水凡与新建建路基工工程相同同之处，本本指南南不再再赘述。1.2 新老路基基结合的主主要方式式按照地形形地基条条件、路路基的拓拓宽范围围（双侧侧或单侧侧）、新新老路基填填挖型式式（填方方或挖方方）、新新老边坡坡类型（自自然放坡坡或设支支挡结构
6、构）、共共同作用用层厚度度（共同同填高层层或挖方方层厚度度），可可以将路路基拓宽宽、新老老路基结结合方式式分为117大类类、366小类。各各分类方方式的图图示和特特征如下下（图中中，h为为共同作作用层厚厚度；bb-o、bb-n分分别为老老路基和和新路基基的宽度度）。在在实际工工程中，可可根据具具体的工工程特点点，合理理选取下下述某种种拓宽方方式进行行公路的的拓宽改改建。1、挖方方老路基基挖方方新路基基如图1-1所示示，为山山区非陡陡坡道路路单内侧侧挖方拓拓宽方式式。新、老老路基均均完全由由挖方形形成，但但两者可可以因路路基标高高不同，有有不同的的共同作作用层厚厚度。此此类拓宽宽方式由由于新老老
7、路基的的总体相相近，由由新老路路基不协协调变形形而引起起的病害害较为少少见，其其主要问问题是内内侧道路路挖方所所造成的的排水不不良。a 新路路基高于于老路基基 b新路基基低于老老路基图1-11 挖挖方老路路基+挖挖方新路路基2、挖方方老路基基+填方方新路基基如图1-2所示示，为山山区非陡陡坡道路路单外侧侧填方拓拓宽型式式。老路基基为全路路堑型式式，新路路基由自自然放坡坡而成。拓拓宽路基基填料多多选用就就近路段段的挖方方体，新新、老路路基在填填料类型型、压实实度等方方面均存存在一定定的差异异；非陡陡坡的拓拓宽还可可能处于于洪积层层、坡积积层等软软弱地基基区域，此此时与平平原软土土地基的的路基拓拓
8、宽存在在类似的的问题。a 新路路基高于于老路基基 b新路基基低于老老路基图1-22 挖挖方老路路基+填填方新路路基3、半填填半挖老老路基+挖方新新路基如图1-3所示示，为山山区非陡陡坡道路路单内侧侧挖方拓拓宽型式式。老路路基为半半填半挖挖，新路路基由挖挖方形成成。此类类拓宽方方式和拓拓宽方式式1存在在相同的的问题。4、半填填半挖老老路基+填方新新路基如图1-4所示示，为山山区非陡陡坡道路路单外侧侧填方拓拓宽型式式。老路基基为半填半半挖，新路基为为填方，这这类拓宽宽方式的的核心问问题在于于同一断断面上的的路基土土存在较较大差异异：老路路基挖方方部分为为山体开开挖的原原状土且且经多年年行车荷荷载作
9、用用，老路路基填方方部分也也经过多多年固结结和行车车荷载作作用，而而新路基则则是自然然放坡的的新填路路基，固固结度小小，潜在在变形较较大。a 新路路基高于于老路基基 b新新路基低低于老路路基图1-33 半半填半挖挖老路基基+挖方方新路基基。a 新路路基高于于老路基基 b新路基基低于老老路基图1-44 半半填半挖挖老路基基+填方方新路基基5、填方方老路堤堤+挖方方新路基基如图1-5所示示，为山山区非陡陡坡道路路单内侧侧挖方拓拓宽型式式。这类类拓宽方方式的主主要问题题一是新新、老路路基性能能差异大大，二是是新老路路基结合合面为原原自然边边坡，相相对薄弱弱。a 新路路基高于于老路基基 b新路基基低于
10、老老路基图1-55 填填方老路路堤+挖挖方新路路基6、填方方老路堤堤+填方方新路堤堤如图1-6为山山区非陡陡坡道路路单外侧侧填方拓拓宽型式式。其主主要问题题是新、老老路基填填筑年代代不同，一一方面两两者在填填料和压压实度方方面可能能存在差差异；另另一方面面两者的的固结程程度也不不同，易易发生工工后不协协调变形形，导致致相关病病害。7、挖方方老路基基+两侧侧拓宽新新路基如图1-7所示示，为山山区非陡陡坡道路路双侧拓拓宽型式式。老路路基为挖挖方路基基，新路路基则一一侧为挖挖方路基基，另一一侧为填填方路基基。这类类方式兼兼有填方方拓宽和和挖方拓拓宽的特特点。a 新路路基高于于老路基基 b新路基基低于
11、老老路基图1-66 填填方老路路堤+填填方新路路基a 新路路基高于于老路基基 b新路基基低于老老路基图1-77 挖挖方老路路基+两两侧拓宽宽新路基基8、半填填半挖老老路基+两侧拓拓宽新路路基如图1-8所示示，为山山区非陡陡坡道路路双侧拓拓宽型式式。老路路基为半半填半挖挖，老路路内侧为为挖方拓拓宽，外外侧为自自然放坡坡填方拓拓宽。这这类拓宽宽方式在在道路横横断面上上形成44种不同同的路基基类型，即即挖方新新路基、挖挖方老路路基、填填方老路路基和填填方新路路基，它它们在路路基材料料、压实实度和固固结程度度等方面面都存在在差异，从从而导致致路基路路面的不不协调变变形。a 新路路基高于于老路基基 b新
12、路基基低于老老路基图1-88 半半填半挖挖老路基基+两侧侧拓宽新新路基9、填方方老路堤堤+两侧侧拓宽新新路基如图1-9所示示，为山山区非陡陡坡道路路双侧拓拓宽型式式。老路路基为填填方路基基，老路路内侧为为挖方路路堑拓宽宽，外侧侧为自然然放坡填填方拓宽宽。此种型式式兼有挖挖方拓宽宽和填方方拓宽的的特点。10、路路堑老路路堤+单单侧挖方方新路基基如图1-10所所示，为为山区全全路堑老老路基单单侧拓宽宽型式。由于新新路基、老老路基均均为挖方路堑堑拓宽，除除挖方区区域属不不良地基基条件，新新老路基基的地基基条件一一般差异异不大，但但仍需要要重视路路基路面面排水。a 新路路基高于于老路基基 b新路基基低
13、于老老路基图1-99 填填方老路路堤+两两侧拓宽宽新路基基a 新路路基高于于老路基基 b新路基基低于老老路基图1-110 路堑老老路堤+单侧挖挖方新路路基11、路路堑老路路堤+双双侧挖方方新路基基如图1-11所所示，为为山区全全路堑老老路基双双侧拓宽宽型式。型式与结结合方式式10相似似，只是是从单侧侧拓宽变变为双侧侧拓宽。由由于挖方方拓宽通通常需重重新设置置边坡防防护，因因此对双双侧拓宽宽来说，边边坡防护护工程量量要大于于前者。a 新路路基高于于老路基基 b新路基基低于老老路基图1-111 路堑老老路基+双侧挖挖方新路路基12、路路堑老路路基+外外侧拓宽宽如图1-12所所示，为为山区陡陡坡单外
14、外侧拓宽宽型式。老老路基为为挖方，拓宽处分别设置了支挡结构（如重力式挡土墙）、栈桥结构、填土放坡。该三类结合方式所处地形通常较为陡峻。设置挡墙的结合方式应首先确保挡墙本身的稳定性，另外还需注意墙背填料填筑时的施工质量、填料的级配等要求，以控制墙背填料的工后差异沉降；栈桥型式拓宽，拓宽部分须建造成桥梁结构型式，建筑成本有所上升，但通常相应病害会减少较多；外侧拓宽处放坡需要大量土石方，投资上不经济，且施工困难，对该处原地面产生的附加荷载大，极易产生拓宽处放坡路堤与老路基间的过量差异沉降，从而造成路面相关病害。a 外侧侧拓宽设设挡墙bb 外侧侧拓宽设设栈桥 cc 外侧侧拓宽放放坡图1-112路堑堑老
15、路基基+外侧侧拓宽13、半半填半挖挖老路基基外侧侧拓宽设设挡墙如图1-13所所示，为为山区陡陡坡单外外侧拓宽宽型式。老路基基为半填填半挖型型式，填方部部分采用用放坡型型式或者者设置支挡挡结构，而新路基均为在外侧拓宽处设置支挡结构。当老路填方采用外侧放坡型式时，给新路外侧拓宽处挡墙的设置创造了一定的有利条件。除非老路填方边坡本身存在明显稳定问题和施工质量问题，已出现一些病害，此时挡墙设置应考虑尽可能埋设至老路基的地基层面中，一般正常情况下可适当减小挡墙高度，以节省工程造价。而当老路填方部分设置支挡结构时，由于地处陡坡区域，新设置的挡墙通常需建造得较高，且新老挡墙间的墙背填筑施工难度较大，通常不易
16、压实，拓宽路基易形成工后压密变形。a 老路路基放坡坡 b老路基基设挡墙墙图1-113半填填半挖老老路基+外侧拓拓宽14、半半填半挖挖老路基基外侧侧拓宽放放坡如图1-14所所示，为为山区陡陡坡单外外侧拓宽宽型式。老路基基为半填填半挖型型式，填方部部分在路路基外侧侧设置挡挡土墙或或者采用用放坡型型式，新路基基均为在在外侧拓拓宽处采采用放坡坡型式。由于地地处陡坡坡区域，该拓宽方式填土石方量均较大。当老路基填方部分外侧设置挡墙时，新路拓宽时填筑的土、石方量相当巨大，对当地地形地貌改变较大，由于路堤填土引起的道路地基受到的附加荷载相当明显，若该处地基本身属于不良地基，则更易造成地基的二次固结变形和填筑体
17、本身的压密变形，新、老路基间不可避免地产生相当的差异沉降，路面面层通常会在通车后一段时间内产生相关病害；当老路基填方部分采用放坡型式时，由于新路基拓宽宽度不大，而路堤填筑深度较大，填筑体形状成狭长形（当地称“一把刀”），施工难度大，常用的道路压实机具无法展开施工，因此压实度难以保证，易留下质量隐患，也易出现新老路基结合不良的相关病害。a 老路路基设挡挡墙b 老路路基放坡坡图1-114 半填半半挖老路路基+外外侧拓宽宽放坡15、填填方老路路堤放坡坡+填方方新路基基放坡如图1-15所所示，为为平原地地区拓宽宽型式。老路基基为全填填方放坡坡的路堤堤型式，新路基基为单、双双侧填方放放坡拓宽宽。平原地地
18、区拓宽宽宽度通通常不受受山区地地形限制制，若新新老路线线形不变变，新路路断面布布置时可可以考虑虑在新老老结合部部路表位位置设置置一些容容许差异异沉降的的分隔带带，如中中央分隔隔带、机机非分隔隔带等沉沉降隔离离设施。由由于平原原地区软软弱地基基较为普普遍，新新路基荷荷载易使使老路基基发生二二次沉降降，从而而在老路路路面内内产生附附加应力力，造成成路面的的损坏。a 单侧侧拓宽b 双侧侧拓宽图1-115填方方老路堤堤放坡+填方新新路基放放坡16、填填方老路路堤挡墙墙+双侧填方方新路基基如图1-16所所示，为为平原地地区拓宽宽型式。老路为填填方路基基，两侧侧设置支支挡结构构，新路路向老路路两侧填填方拓
19、宽宽。其主主要问题题是利用用了老路路挡土墙墙，由于于挡土墙墙墙面的的直立特特性，新新老路基基沉降的的过渡范范围几乎乎没有，因因此在老老挡墙与与新路基基交界处处易发生生沉降突突变，相相关病害害（如纵纵向裂缝缝）也往往往发生生在此附附近。a 填方方新路基基设挡墙墙b 填方方新路基基放坡图1-116填方方老路堤堤挡墙+双侧填方方新路基基17、填填方老路路基单单侧填方方新路基基如图1-17所所示，为为平原地地区拓宽宽型式。此此类结合合方式在在新路断断面中均均设置了了中央分分隔带。利利用中央央分隔带带可以形形成新老老路基之之间的不不协调变变形缓冲冲带，但但由于拓拓宽路基基造成的的老路基基二次沉沉降同样样
20、不可忽忽视。a 老路路基放坡坡新路路基挡墙墙b 老路路堤挡墙墙新路路基放坡坡c 老路路基挡墙墙新路路基挡墙墙图1-117 填方老老路堤+单侧填方方新路基基II新老路基结合部处治设计施工技术指南 第二章 路基拓宽的设计方法第二章路路基拓宽宽的设计计方法在公路不不同的拓拓宽路段段，由于于拓宽方方式、地地质条件件、老路路基高度度和边坡坡等的差异，新老路路基结合合部采用用的处治治技术也也不尽相相同，针针对不同同的外界界条件，各各种处治治技术的的设计也也存在差差异，但但无论采采用何种种处治技技术，其其设计理理论和方法，设设计指标标与控制标标准，以及设计计参数取取值都必必须以拓拓宽路基基的设计计为基础础。
21、本章章明确路基基拓宽的的设计方方法，为为新老路路基结合合部处治治技术的的设计提提供依据据。2.1 路基拓拓宽的设设计计算算理论2.2.1拓宽宽道路的的损坏模模式与拓拓宽设计计状态新老路基基结合部常见的的特有损坏坏模式及及成因机理理：1、新老老路基结结合部剪切开裂裂其形成机机理通常常与各种种原因引引起的新新老路基基结合面面滑移有有关。与与这类损损坏模式式相对应应的设计计状态为为：结合面上上的剪应应力结合面面抗剪强强度对这类损损坏主要要涉及滑滑动稳定定，需要要在稳定定性分析析中考虑。2、新老老路面结结合部弯弯拉开裂裂其形成机机理为新新老路基基顶面不不协调变变形呈“”型，在在新老路路面结合合部产生生
22、不协调调变形变变坡率的的变化，从从而在新新老路面面结合部部的基层层顶面或或底面产产生附加加弯拉应应力，当当附加应应力超过过基层弯弯拉强度度时，即即造成结结合部基基层顶面面或底面面的拉裂裂。与这这类损坏坏模式相相对应的的设计状状态为：不协调变变形引起起的结合合部路面面基层顶顶面结构构附加应应力结结合部路路面基层层弯拉强强度（基基层顶面面受拉）不协调变变形引起起的结构构底面附附加应力力结构构底面荷荷载应力力基层层弯拉强强度（基基层底面面受拉）3、老路路基层顶顶面开裂裂其形成机机理为拓拓宽路基基在老路路基顶面面形成上上凸形不不协调变变形，从从而在老老路基层层顶面产产生附加加弯拉应应力，当当附加应应力
23、超过过基层弯弯拉强度度时，即即造成基基层顶面面的拉裂裂。与这这类损坏坏模式相相对应的的设计状状态为：路基变形形引起的的老路基基层顶面面结构附附加应力力老路基基层弯拉拉强度4、新（老老）路基基层底面面开裂其形成机机理为新新（老）路路基顶面面形成下下凹形不不协调变变形，在在新（老老）路基基层底面面产生结结构附加加应力，当当该附加加应力和和行车荷荷载在基基层底面面产生的的荷载应应力叠加加后超过过基层弯弯拉强度度时，即即造成基基层底面面的拉裂裂。与这这类损坏坏模式相相对应的的设计状状态为：结构底面面附加应应力结构底底面荷载载应力基层弯弯拉强度度2.1.2 设设计理论论从上述分分析可以以看出，拓宽路路基
24、的损损坏主要要是新路路基稳定定性不足足和新老老路基不不协调变变形造成成的。拓拓宽路基基的稳定定性问题题采取与与新建路路基相似似的方法法分析，通过设计验算加以考虑，本指南对拓宽路基的稳定问题不做重点讨论。而新老路基的不协调变形使得新、老路面结构在行车荷载作用下既承受荷载应力，同时还承受结构附加应力，新老路基不协调变形是路基拓宽工程产生病害最重要的、最根本的原因，有别于新建道路。因此，新老路基结合部各种处治技术的设计思想是基于控制不协调变形为设计理论的。2.1.3 计计算模型型和方法法1、行车车荷载模模型按我国现现行路面面设计规规范，选选用双轮轮组单轴轴荷载1100kkN作为为标准轴轴载。其其他设
25、计计参数为为：双轮轮组轮载载为500kN，轮轮胎接触触路面的的压强为为0.770MPPa，接接触面积积的当量量圆直径径为211.3ccm，双双轮的中中心距为为31.95ccm（11.5倍倍当量圆圆直径）。不不同轴载载的作用用次数，按按相应的的路面损损坏等效效原则换换算成标标准轴载载的作用用次数。2、路基基分析模模型基本假定定：（1）按按照平面面应变问问题进行行考虑，进进行二维维有限元元分析；（2）土土体为弹弹塑性材材料，采采用修正正的D-P模型型进行模模拟；（3）新新老路基基结合部部处治较较好，不不会因为为稳定性性不足而而出现滑滑移，接接触条件件为完全全连续；（4）老老路基和和地基的的初始应应
26、力场由由老路基基和地基基的自重重荷载产产生；（5）边边界条件件：地基基底面两两个方向向均为约约束，地地基宽度度外侧水水平向约约束，如如双侧拓拓宽则进进行对称称性分析析（路堤堤中心线线处加对对称约束束）；地地基宽度度外侧及及地表为为透水边边界，地地基底面面为不透透水边界界。网格划分分如图22-1所所示。模型的计计算流程程如下：（1）将将新老路路基单元元均杀死死（kiill、rremoove）为为空单元元，对地地基部分分施加重重力，实实现地基基在自身身重力作作用下的的地压平平衡；（2）将将老路堤堤转化为为实体单单元，施施加重力力，得到到在老路路基自重重荷载作作用下的的应力场场；图2-11 网网格划
27、分分示意图图（3）保保持原模模型和网网格划分分不变，重重新进行行计算。将将上步获获得的应应力场作作为初始始条件施施加到模模型中，将将新路基基单元杀杀死为空空单元，对对老路基基和地基基施加重重力，实实现在老老路基和和地基重重力作用用下的地地压平衡衡；（4）模模拟施工工工程，当当拓宽到到某一层层时再将将该单元元转化为为实单元元，并施施加重力力，每步步按照增增量迭代代法计算算，得到施施工结束束后路堤堤顶面的的沉降；（5）计计算施工工完成后后路堤顶顶面的沉沉降；（6）整整理沉降降数据。新新路基部部分的不不协调变变形为新新路堤荷荷载作用用下的路路堤顶面面工后沉沉降，老老路基部部分的不不协调变变形则按按照
28、老路路路面的的利用原原则分别别进行整整理。3、路面面结构分分析模型型考虑到公公路拓宽宽改建工程程中，水水泥混凝凝土路面面的相对对比例较较低，本本设计仅针针对沥青青混凝土土路面。新老路基基顶面不不协调变变形引起起的路面面结构附附加应力力的计算算采用有有限元法法。分析析路面结结构对不不协调变变形的力力学响应应时采用用三层体体系，即即面层、基基层和底底基层。计算中采用如下假定：（1）路路面各结结构层为为连续均均质、各各向同性性的线弹弹性材料料，力学学特性用用弹性模模量E和和泊松比比表征；（2）路路面各结结构层在在垂直方方向完全全连续，即即不协调调变形随随时间而而缓慢增增长，路路面各结结构层在在行车荷
29、荷载与自自重作用用下随之之下沉，层层间不会会出现脱脱空现象象；沥青青面层和和基层、基基层和底底基层之之间接触触条件为为完全连连续，底底基层和和地基之之间为光光滑接触触条件；（3）按按平面应应变问题题进行分分析采用平面面八节点点等参单单元，面面层厚度度方向只只划分为为1层，基基层和底底基层划划分为22层，网网格划分分图如图图2-2所示。边边界条件件为在底基层层底面竖竖直方向向直接施施加不协协调变形形，其它它各边自自由。图2-22 平平面有限限元分析析网格划划分示意意图2.2 路基拓拓宽的设设计指标标和控制制标准路面结构构附加应应力是由由新老路路基不协协调变形形引起的的，而表表征这种种不协调调变形
30、的的指标则则是新老老路基顶顶面的“变坡率率”，即指设设计使用用年限内内，路基基顶面单单位宽度度内的横横向坡度度改变量量。变坡坡率可以以通过不不协调变变形进行行计算，而而且控制制了路基基顶面的的变坡率率即控制制了路面面结构的的附加应应力，因因此，可可以选择择“变坡率率”作为路路基拓宽宽设计的的指标。以基层开开裂为控控制状态态时，路路基顶面面变坡率率的控制制标准与与老路路路面结构构是否利利用以及及新老路路面结合合状态有有关。对对于本项项目分析析的典型型高等级级沥青路路面结构构（如表表2-11所示），变坡率设计标准如表2-2所示，其他各项设计指标和标准与新建沥青路面相同。表2-11典型路路面结构构和
31、材料料参数结构层项目沥青混凝凝土面层层二灰碎石石基层石灰土底底基层弹性模量量E（MMPa）1200014000600续表22-1结构层项目沥青混凝凝土面层层二灰碎石石基层石灰土底底基层泊松比uu0.30.30.3重度（gg /ccm3）2.02.02.0厚度h（ccm）124030表2-22路基拓拓宽的变变坡率设设计标准准老路路面面结构利利用情况况新老路面面结合状状况路基顶面面变坡率率设计指指标（）老路基新路基不利用0.40.4利用分离1.50.5结合1.50.5-0.118新、老老路基变变坡率差差值0.443注：仅针针对高等等级半刚刚性基层层沥青路路面。2.3 路基的的设计参参数取值值拓宽路
32、基基的设计计参数，主主要包括括：1、新老老路基土土的基本本物理力力学指标标包括新老老路基土土颗粒粒粒径、容容重、密密度、塑塑限、液液限、含含水量，粘聚力及内摩擦角，土基CBR值、回弹模量等。测试方法严格按现行公路土工试验规程执行。运用大型型有限元元程序AABAQQUS计计算路基基的不协协调变形形时，采采用的是是线性DDrucckerrPraagerr模型。下下面对这这种模型型及其计计算取值值做一简简要说明明。分析中采采用DPP弹塑性性模型来来模拟土土体的应应力应变特特征，所所以需要要通过试试验来确确定DPP模型所所需要的的各计算算参数。最最简单的的DP模模型（如如本文采采用的线线形DPP模型）
33、至至少需要要两个试试验，对对土体材材料，最最常用的的试验是是单轴压压缩试验验和三轴轴压缩试试验。另另外，对对有粘聚聚力的土土体，也也可以选选用剪切切试验。单轴压缩缩试验即即在两钢钢板之间间对试件件进行压压缩，记记录加载载方向上上的荷载载和位移移大小，并并记录下下侧向位位移以便便计算试试件的体体积变化化。三轴轴试验则则可以获获得更精精确的实实验数据据。通过过三轴仪仪固定侧侧向应力力，在不不同侧向向应力水水平下记记录加载载方向的的荷载值值和应变变值以及及侧向应应变值。为为确定材材料的屈屈服参数数，需要要记录下下不同侧侧向应力力时屈服服位置的的应力和和应变，屈屈服应力力指试件件开始出出现非弹弹性特征
34、征时的应应力大小小，如图图2-33所示。实际应用用中还需需要通过过对三轴轴试验数数据的线线性拟合合获得DDP材料料的（内内摩擦角角）、值值，如图图2-44所示。为为三轴压压缩试验验的拟合合直线对对轴的倾倾角，是是在同一一值水平平下，拉拉伸试验验拟合直直线确定定的值与与压缩试试验拟合合直线确确定的之之比。其其中，、为应力力不变量量。在三三轴压缩缩试验中中，所有有主应力力都是负负值，则则其应力力不变量量是：（2-11）图2-33 材材料塑性性参数的的确定 图2-44 塑塑性参数数的确定定在三轴（间间接）拉拉伸试验验中，主主应力大大小排列列为：00，则应应力不变变量为：（2-22）在不同侧侧向压力力
35、下得到到一系列列、数据，则则可以获获得屈服服面的形形状，如如图2-5所示示。对于平面面应变问问题，也也可以通通过MoohrCouulommb模型型中的材材料参数数获取DDP材料料参数。因因为在平平面应变变问题中中，可以以假设=1，可可推出如如下关系系：（2-33） （22-4）图2-55 屈屈服面的的确定当0时时，有（2-55） （2-6）当时，有有 （22-7） （2-8）2、路面面各结构构层材料料的设计计参数各结构层层材料的的抗压回回弹模量量、泊松比比、厚度，沥沥青混凝凝土和半半刚性材材料的抗抗拉强度度等。按按现行公公路沥青青路面设设计规范范（JJTJ001497）的规定定测试。3、拓宽宽
36、范围内内软土地地基的设设计参数数如在平原原软土地地区，需需要进行行地基处处理设计计时，通通过钻探探、原位位测试和和室内实实验的方方法测定定软弱土土层的深深度，含含水量，塑性指数，液性指数，孔隙比，压缩模量，剪切强度， 渗透系数等指标。按现行公路软土地基路堤设计与施工技术规范（JTJ01796）测定。4、其他他设计参参数对于不同同的处治治技术，应应根据处处治技术术所选取取的材料料，施工工工艺等等确定其其设计参参数，在在后面章章节中详详述。2.4路路基拓宽宽的设计计方法2.4.1 拓拓宽路基基稳定性性分析拓宽路基基的稳定定性分析析与新建建路基相相同，设计和和分析方方法详见相关关设计规范范（公路路路
37、基设计规规范（JTTJ0113995）、公路软软土地基基路堤设设计与施施工技术术规范（JTJJ0177966）等）和手手册（公路设设计手册册路基基）。本指指南不对对拓宽路路基的稳稳定验算算作深入入探讨，必须注注意的是是在陡坡坡稳定性性分析中中必须考考虑新路路基沿新新老路基基结合面面的滑移移稳定性性。与新建路路堤相同同，在地地面坡度度较大时时，除应应保证路路堤边坡坡稳定外外，还要要预防路路堤沿地地面陡坡坡下滑。新新老路基基结合最最为特殊殊的情况况是必须须防止新新路基沿沿结合面面下滑，如如图2-6所示示。在稳稳定性不不足时，需需因地制制宜地采采取适当当的加固固措施。图2-66 陡陡坡稳定定性分析析
38、验算前，应应先判定定滑动面面的位置置和形状状，并通通过调查查分析或或试验，取取得较符符合实际际情况的的可能下下滑的计计算参数数（容重重、单位位粘聚力力和内摩摩擦角）。若若老路基基抗剪强强度比新新路基高高，则滑滑动面在在路基内内部为aab，反反之则为为cd（如如图2-6所示示）。将折线划划分为几几个直线线段，路路堤也按按各直线线段划分分若干土土体（如如图2-6所示示），从从上侧山山坡到下下侧山坡坡，逐块块计算每每块土体体沿直线线滑动面面的下滑滑力，按按最后一一块土体体的剩余余下滑力力的正负负值来判判断路堤堤的稳定定性。第一块土土体的下下滑力可可按式（22-9）算算得： （22-9）E1平行行于第
39、一一段滑动动面。随后各块块土体的的下滑力力相应为为：（2-110）式中：角角标（nn-1）表表示上一一块土体体。若算得第第n块土土体的EEn为负值值时，则则可不列列入下一一块土体体的计算算。En平行行于各相相应土块块的滑动动面。最最后一块块土体的的下滑力力为正值值时，路路堤即不不稳定，需需采取相相应的稳稳定措施施。2.4.2路基基不协调调变形和和变坡率率的计算算按照2.1.33节所建建立的路路基计算算模型和和所示流流程计算算。模型型中必须须综合考考虑土体体的非线线性、固固结以及及施工的的过程。在在一般拓拓宽工程程的设计计中，也也可以按按照分层层总和法法计算出出沉降极极值，再再对本指指南所所提出
40、的的“”型曲线线进行修修正，近近似地得得出不协协调变形形。为方方便该近近似方法法的标准准验算，本本研究报报告提出出的设计计指标（变变坡率）和和标准采采用了平平均变坡坡率的概概念，即即沉降极极值（最最大值和和最小值值）的差差与沉降降极值点点距离的的比值。2.4.3路面面结构力力学响应应分析按照2.1.33节所建建立的路路面计算算模型分分别计算算老路路路面利用用与否时的的路基不不协调变变形对路路面结构构产生的的附加应应力。采采用基层层的弯拉拉应力作作为沥青青路面的的强度指指标。路面结构构的承受受能力判判定标准准为：不协调变变形引起起的路面面结构附附加应力力（标标准轴载载荷载应应力）半刚性性基层设设
41、计弯拉拉强度其中，半半刚性基基层的抗抗弯拉强强度按00.455MPaa计。老路路面面不利用用时，路路面基层层底面最最大弯拉拉应力发发生位置置可能在在拓宽路路基部分分，也可可能在老老路基部部分。所所以，在在老路路路面结构构不利用用的情况况下，新新老路基基下凹形形的不协协调变形形可导致致老路基基部分路路面或者者拓宽路路基部分分路面的的基层底底面弯拉拉开裂。老路路面面利用时时，新老老路基不不协调变变形使得得路面结结构在老老路基层层顶面、新新路基层层底面、新新老路面面结合部基基层顶面面或底面面均会产产生弯拉拉应力。所所以该种种情况下下，路面面结构的的损坏模模式包括括老路路路面基层层顶面的的拉裂和和新路
42、基基层底面面的拉裂裂，以及及当新路路基不协协调变形形的变坡坡率大于于老路基基不协调调变形的的变坡率率时，新新、老路路面结构构结合部部位的基基层顶面面将产生生弯拉应应力；反之，新新、老路路面结构构结合部部位的基基层底面面将产生生弯拉应应力。2.4.2 设设计流程程图与步骤路基拓宽宽的设计计流程图图：基础资料调研初拟路基拓宽方案稳定性验算不协调变形及变坡率指标计算路面结构设计是否典型沥青路面结构路面结构力学响应计算完成更改拓宽路基设计方案、新老路基结合部处治设计设计指标计算完成更改路面结构设计不通过通过不通过不通过通过通过是否图2-77拓宽路路基设计计流程图图路基拓宽宽的设计计步骤：1、交通通量调
43、查查分析。通通过交通通量调查查分析设设计使用用年限内年年交通量量平均增增长和标标准轴载载作用次次数。2、地质质水文调调查分析析。对旧旧路所经经地段重重新进行行水文、地地质调查查，尤其其是旧路路上经常常出现损损坏的地地段（如如软基、水水毁、滑滑坡、塌塌方等地地段）。3、旧路路状况调调查。调调查旧路路面的弯弯沉值、基基层强度度以及破破损状况况，对其其剩余强强度进行行评估，并并进行必必要的补补强。如如果旧路路面状况况良好，可可以继续续使用旧旧路面。4、在前前几项工工作的基基础上，划划分设计计路段，并并选定相相应的路路基拓宽宽方式和和尺寸。5、选定定横断面面型式，并并确定拓拓宽路基基的三要要素：宽宽度
44、、高高度（设设计标高高）、边边坡坡度度。6、进行行结合部的的处治设设计，并并对新填填路基的的稳定性性与路基基的整体体稳定性性进行验验算。7、对软软弱地基基还应进进行地基基处理设设计。8、运用用有限元元方法进进行路基基顶面的的不协调调变形分分析，确确保新老老路基顶顶面的变变坡率控控制在容容许范围围内。如如果不协协调变形形满足变变坡率要要求，则则在此基基础上进进行路面面结构设设计，并并分析路路面结构构对不协协调变形形的力学学响应。9、结合合原有路路基、路路面排水水系统进进行排水水设计。新老路基结合部处治设计施工技术指南 第三章 新老路基结合部处治技术概述第三章新新老路基基结合部部处治技技术概述述新
45、老路基基结合部部处治的的根本目目的就是是在保证证路基稳稳定的前前提下，控制路基的不协调变形。不同条件下，新老路基不协调变形的组成不同，因而新老路基结合部的处治技术应当根据的具体工程特点和各项措施的适用条件进行选择。3.1 新老路路基结合合部处治治技术的的分类按照处治治措施的的部位和和处治机机理来划划分，可可以将不不协调变变形的控控制技术术划分为为4大类：路面内内部处治治、路基基内部处处治、外外部处治治和综合合处治（如如表3-1）。表 3-1 新老路路基结合合部处治治技术的的初步分分类新老路基基结合部部处治技技术路面内部部处治增加厚度度提高抗变变形能力力（加筋、设设置网片片、）路基内部部处治结合面处处理填料及压压实控制制路基加筋筋轻质路堤堤外部处治治地基处理理支挡结构构综合处治治设置分隔隔带完善排水水系统过渡性路路面内、外部部综合处处治上表中的的处治技技术如果果按新老老路基结结合部不不协调变变形的主主要来源源可分为为针对新老老路基结结合部不不良地质质条件的的地基处处理技术术；针对新新老路基基结合强强度不足足的老路路边坡处处理和结结合部的的加筋技技术；针对路路基自身身的压缩缩变形过过大的控制路路基填料料和压实实度、采用轻质质路基等等措施；如果新新老路基基结合