详情

原文传递再生水稳铣刨料在台背回填中的研究与应用

论文题名：	再生水稳铣刨料在台背回填中的研究与应用
关键词：	道路工程;再生水稳铣刨料;台背回填段;力学性能;微观结构;ABAQUS;沉降特性
摘要：	随着高速公路改扩建的进行，在道路拓宽过程中产生了大量基层无机回收料（原路面基层为水泥稳定类材料，铣刨后的基层无机回收材料简称为“水稳铣刨料”），在以往的工程实际中，往往将其废弃，这不仅浪费了材料，还污染了环境。同时，由于路桥过渡段处不均匀沉降而产生的“桥头跳车”问题严重影响了行车安全。因此，在高速公路改扩建过程中考虑将再生水稳铣刨料应用到台背回填中，以解决路桥过渡段的多重问题。然而，再生水稳铣刨料作为一种新型的台背回填料，其性能评价指标和标准尚不明确，施工工艺尚不成熟，其沉降特性与机理尚未揭示，而且其与桥台、旧台背及新路基之间均存在的差异沉降机理尚不明确。针对以上问题，本文以京台高速改扩建项目为依托，对再生水稳铣刨料作为台背回填料的性能进行深入研究，分析水稳铣刨料及再生水稳铣刨料的基本物理、力学特性，优化材料组成及施工工艺，研究再生水稳铣刨料台背回填段沉降发展规律，提出台背回填段差异沉降控制综合处治措施，最终形成再生水稳铣刨料台背回填成套技术，大幅降低差异沉降，有效解决桥头跳车问题，具有良好的社会、经济、环境价值。　　为研究再生水稳铣刨料的物理力学特性，在掌握水稳铣刨料基本物理力学性质的基础上，通过相关力学试验和微观结构分析，明确水泥再生水稳铣刨料的固化机理与影响因素。结果表明:水稳铣刨料级配良好，天然含水率偏小，吸水率偏大，矿粉含量多，含有大量残留的水泥砂浆;水稳铣刨料具有良好的承载比，其承载比达到157％,作为台背回填料性能优越;根据抗压强度及劈裂强度试验结果，再生水稳铣刨料的水泥剂量不宜小于2％,而根据干缩实验结果水泥剂量宜小于3％,推荐水泥剂量为2％;掺加2％水泥的再生水稳铣刨料抗压回填模量为2677.2MPa,再生水稳铣刨料抗冻性能良好，但干缩性能较新拌水稳材料差。　　为研究再生水稳铣刨料作为台背回填料的沉降性能，采用数值计算方法构建地基、路堤、路面、桥台、及两侧边坡等结构模型，分析路桥过渡段关键部位的应变、应力特性，研究其沉降、位移和应力特性及发展规律。研究结果表明:利用再生水稳铣刨料作为台背回填材料，应力中间大两边小，产生了更加显著的土拱效应，有效地减少了边坡以及新旧道路搭接位置的应力，大大提高了路基的稳定性;再生水稳铣刨料台背回填段路基沉降的增加主要集中在前30天，此后沉降趋于稳定，比填筑常规路基土沉降小20mm左右，其作为台背回填材料可有效缓解路桥过渡段不均匀沉降，增强道路抗滑移能力。　　为研究实体工程中再生水稳铣刨料台背回填沉降特性，对台背关键部位进行沉降现场监测，分析沉降变形发展规律，并将测试结果与数值计算结果进行对比，以验证数值计算的可行性，丰富研究内容。结果表明:在道路纵向沉降量由台背到远离台背方向逐渐增大，而对比同一横断位置越靠近边坡沉降量越大，沉降预估曲线与有限元软件模拟结果拟合良好;与指数模型相比，双曲线模型对监测各点沉降拟合度更高，残差更小，与现场监测结果更加吻合。　　为研究路桥过渡段差异沉降的处治措施，总结适合再生水稳铣刨料的施工工艺，对高速公路道路拼宽段路桥过渡段差异沉降常见控制技术进行分析，研究再生水稳铣刨料作为台背回填料的施工工艺，提出台背回填差异沉降综合处治措施。结果表明:以再生水稳铣刨料作为台背回填材料进行台背填筑时，应严格控制路基压实度，处理好新旧路基搭接及回填段与常规路基搭接，避免产生渗水，夏季雨水较多应严格控制边坡及台背锥坡施工质量;京台高速公路泰安至枣庄（鲁苏界）段改扩建工程TZSG-4标段处治路桥过渡段差异沉降措施包括:设置桥头搭板、再生水稳铣刨料填筑台背、加强排水设施布设、拼接段设置台阶、提高路基压实度及设置双向土工格栅等，应用效果良好，可有效解决路桥过渡段差异沉降问题。
作者：	刘建树
专业：	道路交通运输
导师：	赵全满;徐琨
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东建筑大学
学位年度：	2023