上海沪宁高速公路拓宽工程技术新进展

上海沪宁高速公路拓宽工程技术新进展

上海沪宁高速公路 拓宽工程技术新进展 报告大纲 工程难点和技术问题 1 旧料再生利用 3 桩网复合地基处理 4 老路评价与利用 2 路基路面拼接 5 工程难点和技术问题 软基深厚、沉降显著 桥头引道沉降、板底脱空 老路沉降是否稳定 纵向不均匀沉降－拼宽高程差的变异性 地下水位高、路基性能不佳 工程难点和技术问题 大三渣基层性能特殊 大粒径 板体性强 强度变异性大 铣刨扰动大 工程难点和技术问题 新型地基处理技术 造价偏高 缺乏定量设计 存在优化余地 PHC 管桩 桩帽 碎石垫层 格栅 工程难点和技术问题 规范技术标准针对性不强 老路评价标准 —《 公路沥青路面技术养护规范 》 针对大中修工程 地基处理技术标准 —《 公路路基设计规范 》 条文说明中对老路附加沉降的规定，不适合老路沉降尚未稳定的情况 老路评价与利用 如何处治 如何利用 如何评价 建立了老路结构性能的多手段联合评价方法 实现了设施残值利用的最大化 A11 老路铣刨量由初步设计的 10 余 km 减小为 700m 老路评价与利用 . 多手段联合评价方法 面层 基层 对应 网裂 面层 网裂 基层 完好 路况调查 裂缝自下而上贯通 裂缝自上而下发展 面层开裂不能表征基层是否开裂，需要进一步检测评价 路面结构性能测试与反算 现场承载板测试 自动弯沉车 HWD 老路评价与利用 . 多手段联合评价方法 老路评价与利用 . 多手段联合评价方法 HWD 测试结果 三渣基层板体性良好 平均回填模量变化幅度不大 确定了充分利用基层基本技术思想 路面结构强度指数主要取决于路基性能 承载板测试结果 FWD 与自动弯沉测试结果之间具有良好的相关性 可利用自动弯沉检测数据对旧路结构整体承载能力进行评价 老路评价与利用 . 多手段联合评价方法 HWD 和自动弯沉测试结果相关性 垫层石土混填 路基内盲沟失效 螺旋钻取土 老路评价与利用 . 多手段联合评价方法 路基性能测试 地下水位高、路基排水系统的部分失效 造成路基含水量大 进一步导致部分路基回填模量偏低 以路面结构强度指数（ SSI ）为指标 充分考虑基层实际工作状态和拓宽后新老路面协同工作的需求 采用“ 渠化交通、提高中级标准 ”的方法 老路评价与利用 . 老路利用的评价标准 原 评价 标准 优 良 中 次 差 SSI ≥1.0 1.0 ～ 0.83 0.83 ～ 0.66 0.66 ～ 0.5 <0.5 提高评价标准 优 良 中 次 差 SSI ≥1.0 1.0 ～ 0.83 0.83 ～ 0.715 0.715 ～ 0.5 <0.5 表 1 规范 SSI 评价标准 弯沉 ≤34×10 -2 mm 的路段应给予充分利用 老路评价与利用 . 老路利用的评价标准 设计弯沉线 铣铇弯沉线 当 SSI 为中以下（次、差）时 新老路面高差 Δh>20cm 时，直接加铺路面结构 新老路面高差 Δh <20cm 时，铣刨加铺素混凝土或者水泥稳定碎石 当 SSI 为中及以上时 充分利用 视路面损坏和铣刨状况确定是否处治 基层结构性损坏：铣刨修复 横纵向裂缝：视严重程度和是否贯通，加铺聚脂玻纤布或开槽处治 老路评价与利用 . 老路处治方法 旧料再生利用 攻克了沥青混合旧料再生的技术难题 实现了铣刨旧料的 100 ％利用 保障了生态环境的建设和资源的充分利用 实际工程特点 再生的 技术要求 旧料的特点 设计和 试验方法 现场 施工控制 旧料再生利用 再生的技术要求 再生层将主要用于扩建车道路面结构，主要承担重车交通，应具有足够的强度、刚度 适合上海地区潮湿多雨、软土分布广泛等情况，应具有较好的适应变形、抗裂以及良好的抗水损害等能力 确定水泥稳定沥青三渣混合旧料抗压强度要求不小于 1.5MPa 旧料再生利用 旧料特点 沥青旧料：运营期间多次养护维修，材料变异性大 基层旧料：“大三渣”，集料粒径非常大，而且级配比较单一、细料粉料多 混合旧料性质复杂 沥青铣刨旧料斗 三渣铣刨旧料斗 三渣基层骨料 旧料再生利用 设计和试验方法 借鉴二灰碎石的设计方法，对水泥稳定沥青三渣混合旧料进行配合比设计 3 种配合比方案 三种水泥掺量（ 3 、 4 、 5 ％） 无侧向抗压强度试验、劈裂强度、回弹模量测试 水泥剂量宜控制在 3 ％～ 4 ％即可； 掺加适量的沥青铣刨旧料，有利于混合旧料后期强度的提高。 旧料再生利用 现场施工控制 40 ％沥青旧料＋ 30 ％三渣旧料＋ 30 ％石屑＋ 3 ％水泥 考虑过碾会导致强度降低，压实度控制标准确定为 97% 桩网复合地基 桩网复合地基 土拱效应 桩土作用 格栅拉膜效应 工作系统复杂 经验设计为主 长期性能的预估 造价和效果的综合优化 桩网复合地基 创建了路基拓宽工程中桩网地基的三维有限元计算模型 实现了地基处理由经验设计向定量设计的转变 A11 地基处理方案优化后减小桩长 22 ％，增大桩间距 4 ％左右 跟踪观测表明处理效果良好 桩网复合地基 总体模型 桩土接触细化模型 桩和格栅实体模型 建立了三维有限元计算模型 构建了定量设计的分析平台 桩土变形图 格栅变形图 桩网复合地基 进行了大量的参数敏感性分析，确定了设计参数的取值范围 路基高度 桩长 桩间距 依据分析结果对 A11 地基处理初步设计方案进行了优化 进一步根据 先导段的现场跟踪观测 结果进行了验证 桩网复合地基 沉降性状 施工期间 拓宽路基沉降2 -6cm 老路肩沉降 11.4mm ，中央分隔带沉降 4.9mm 工后沉降至今 2mm 左右 说明充分发挥了桩网复合地基 工后沉降小的优点 减小对老路的影响 路基路面拼接 揭示了拓宽工程损坏模式 制定了适用上海地区的变形控制标准 建立了基于变形协调的路基拼接方法 创造性地提出了路面协同设计新方法 路基路面拼接 损坏机理和模式 路基顶面变形由“盆形曲线”变化为“反坡曲线” 老路基层 顶面受拉开裂 老路路基顶面变形 老路基层顶面应力 路基路面拼接 变形控制标准 老路基层顶面弯拉应力取决于不均匀沉降的大小 按照横坡增大值 <0.5% 控制 弯拉应力与沉降绝对值大小无关 在深厚软土地区，老路固结沉降可能尚未稳定 未对老路中心沉降值进行规定 路基路面拼接 路基拼接方法 老路边坡含水量偏大－开挖台阶、石灰土处治 路基路面拼接 30cm 老路边坡的清坡处理 开挖台阶，台阶宽度不小于 1m 拓宽路基基底进行处理 铺设 40cm 碎石垫层 加铺两层 钢 塑格栅 路基路面拼接 路面协同设计 面层设计厚度 4 ＋ 8 ＋ 8cm 新老路面拼接台阶开挖结构协同应力分析 不同荷载位置下拼接结构的受力 基层设置拼接台阶，可减小面层底面的剪应力 30 ％左右 基层设置 20×20cm 拼接台阶 报告完毕， 敬请指正！