Analisi delle caratteristiche di deformazione del terrapieno di un progetto di ampliamento della superstrada in prossimità di uno stagno

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 717 (2023) Citare questo articolo

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La stabilità del sottofondo nuovo e vecchio è un problema cruciale per progetti di ampliamento su fondazioni in terreni morbidi perché deformazioni non coordinate possono causare gravi incidenti tecnici, persino disastri. Per garantire la stabilità di un progetto di ampliamento della superstrada vicino a uno stagno nella sezione di Qinbei, è stata eseguita una serie di indagini in loco, test di laboratorio e analisi numeriche. L'insediamento e lo spostamento del monitoraggio in sito sono stati effettuati durante il periodo di costruzione per verificare i risultati analizzati. Si è constatato che l'assestamento irregolare ha causato pesanti assestamenti e spostamenti del terrapieno; quindi, nella superstrada si sono verificate crepe nette e crepe longitudinali. Anche il nuovo terrapieno risentiva della debole fondazione; pertanto è opportuno rinforzare la fondazione prima della realizzazione della parte di ampliamento. Considerando l'economicità e l'efficacia del progetto di ampliamento, è stato raccomandato il metodo di sostituzione del rinforzo debole delle fondazioni sulla base dell'analisi numerica e dei risultati di motorizzazione in loco. Il pompaggio dell'acqua ha avuto un effetto significativo sull'assestamento del terrapieno. Il pompaggio dell'acqua ha causato infiltrazioni nella fondazione e ha aumentato lo stress effettivo del terreno, rendendo la fondazione più consolidata. La pendenza dello stagno dovrebbe essere rinforzata prima della costruzione del terrapieno poiché non era confinata dal terreno circostante. Pertanto, il terreno in pendenza non è in grado di fornire una sufficiente pressione passiva del suolo e di scivolare facilmente.

La crescita del traffico è fortemente correlata all’economia1. Lo sviluppo del sistema dei trasporti può stimolare lo scambio di merci e generare maggiori opportunità di lavoro. Inoltre, la crescita economica può stimolare gli investimenti nella costruzione del traffico. La Lanhai Expressway (G75) è stata gestita nel 2010 per creare forti comunicazioni tra le regioni settentrionali e meridionali della Cina. Con lo sviluppo della zona economica del Golfo di Guangxi Beibu2,3 e l'aumento delle comunicazioni con altri paesi, ingorghi e problemi stradali hanno iniziato a verificarsi frequentemente sulla superstrada Lanhai4,5. La costruzione di una nuova superstrada è un progetto che richiede tempo e ingenti somme di denaro; quindi, l’ampliamento della superstrada può essere un approccio più fattibile6,7,8,9. L’approccio dell’ampliamento della superstrada può fare buon uso delle risorse terrestri e anche risparmiare tempo e denaro. Ad esempio, la superstrada Guangfo è stata costruita nel 1997 e terminata nel 1999, e questo progetto ha richiesto quasi un anno in meno rispetto alla sua costruzione originale.

Generalmente, l'ampliamento della superstrada viene eseguito in tre metodi: ampliamento integrato, ampliamento separato e ampliamento ibrido10. L’ampliamento integrato può essere suddiviso in allargamento unilaterale, bilaterale e interno (Tabella 1). Nel metodo dell'allargamento interno, la fascia spartitraffico viene trasferita su una corsia carrabile. Inoltre, il metodo dell'ampliamento interno presenta un basso disturbo e può essere facilmente realizzato; tuttavia, in questo caso, le aree di ampliamento sono piccole. L'allargamento separato può essere suddiviso in allargamento unilaterale e bilaterale. Il metodo di ampliamento ibrido combina le caratteristiche dell'ampliamento integrato e separato.

Sebbene l’approccio dell’ampliamento della superstrada sia utile ed economico, deve affrontare alcune questioni critiche durante i periodi di progettazione, costruzione e funzionamento. Durante l'ampliamento della superstrada, nelle superstrade originali si verificano generalmente lunghe crepe, crepe nette e cedimenti irregolari a causa di pavimentazioni o fondazioni deboli11,12,13. Inoltre, le deformazioni scoordinate dei nuovi e dei vecchi sottofondi influenzano notevolmente le parti allargate delle superstrade14,15,16,17,18. Poiché i vecchi sottofondi vengono generalmente utilizzati per molti anni e le fondazioni si consolidano e si deformano sotto il loro peso proprio, nonché sotto i carichi dei veicoli e delle vibrazioni, le fondazioni e i vecchi sottofondi diventano stabili. Tuttavia, durante i progetti di ampliamento, le nuove costruzioni di terrapieni possono sopportare carichi aggiuntivi e assestarsi gradualmente. Tuttavia, i nuovi sottofondi non possono stabilizzarsi sotto i carichi dei veicoli e delle vibrazioni; quindi, compaiono crepe al confine tra sottofondi nuovi e vecchi.