滨莱高速公路改扩建泡沫轻质土路基研究

摘要

随着我国城市化发展速度的提升和新型物流产业的兴起，不同区域间的联系更加紧密。高速公路因具备快速畅通、方便快捷等优势，其交通运输量逐年上升。很多早期修建的重要高速公路已进入到饱和和超负荷运营状态，我国施行对原有高速公路进行改拓建方案，提高道路运输能力来满足不断增加的运输量需求。
　　本文首先对已经拓宽完成的高速公路病害类型和病害机理进行研究。结合国内外专家对拓宽路基差异沉降的处置措施，提出采用泡沫轻质土作为拓宽路基填料。对泡沫轻质土的基本特性、材料设计、制备工艺及工程应用等方面进行国内外调研，并制定详细的研究大纲。
　　对《现浇泡沫轻质土技术规程》CECS249:2008中的传统配合比公式进行一定修正，考虑土体的含水率，规范泡沫轻质土各材料的掺入量。制备不同土掺量的泡沫轻质土，并通过物理力学性能试验和耐久性性能试验，系统性验证当泡沫轻质土作为路基填料时，其低液限粉质黏土的掺入量宜在33％以内。
　　秉承工业废料循环利用的理念，研发掺入赤泥的泡沫轻质土。当掺入相同比例(40％)的赤泥和低液限粉质黏土时，掺入赤泥的泡沫轻质土性能比掺入土的泡沫轻质土性能优异。因此当采用泡沫轻质土作为现场工程的路基填料时，可考虑掺入烧结法赤泥替代部分水泥，在实现工业废弃物利用的同时也节省了工程造价。
　　基于滨莱高速改扩建现场工程，采用Plaxis研究新老路基的相互影响。得出拓宽路基竖向位移和水平位移的变化趋势，并对拓宽路基差异沉降机理进行解释，验证了泡沫轻质土作为拓宽路基填料的可行性。同时通过对不同路基填高时泡沫轻质土的密度和模量的差异沉降分析，提出泡沫轻质土拓宽路基的最优密度为8kN/m3和最优弹性模量470MPa，并提出掺入原料土和赤泥的泡沫轻质土的建议配合比。结合现场实际工程，选取现场试验段，撰写泡沫轻质土路基拓宽施工方案。

目录

声明

摘要

1．1 研究目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 高速公路拓宽路基差异沉降控制

1．2．2 泡沫轻质材料国内外研究现状

1．3 研究内容

1．4 技术路线

1．5 创新点

第二章 泡沫轻质土材料设计和制备工艺

2．1 试验材料与设备

2．1．1 水泥

2．1．2 土

2．1．3 发泡剂

2．1．4 试验设备

2．2．试件制备

2．2．1 配合比设计

2．2．2 试件制备与养护条件

2．3 本章小结

第三章 土掺量对泡沫轻质土性能研究

3．1 无侧限抗压强度试验

3．2 劈裂抗拉强度试验

3．3 软化系数试验

3．4 干湿循环试验

3．5 本章小结

第四章 赤泥掺量对泡沫轻质土性能研究

4．1 试验材料

4．1．1 赤泥

4．1．2 脱硫石膏

4．1．3 发泡剂

4．2 试件制备

4．2．1 配合比设计

4．2．2 试件制备与养护条件

4．3 无侧限抗压强度试验

4．4 劈裂抗拉强度试验

4．5 软化系数试验

4．6 回弹模量试验

4．7 本章小结

第五章 泡沫轻质土拓宽路基效果性分析

5．1 差异沉降机理分析

5．2 差异沉降控制标准

5．3 有限元数值分析

5．3．1 有限元基本原理

5．3．2 基本假设

5．3．3 计算参数和加载过程

5．4 常规填土拓宽路基分析

5．4．1 竖向沉降分析

5．4．2 水平位移分析

5．5 泡沫轻质土拓宽路基效果性分析

5．5．1 竖向沉降分析

5．5．2 水平位移分析

5．6 不同路基填高时轻质土差异沉降分析

5．7 本章小结

第六章 泡沫轻质土拓宽路基施工方案

6．1 现场试验段概述

6．2 试验路段地质水文条件

6．2．1 地质条件

6．2．1 水文条件

6．3 施工工艺

6．3．1 施工准备

6．3．2 施工流程

6．3．3 施工检测

6．3．4 监测方案

6．4 本章小结

7．1 结论

7．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文