Analyse des caractéristiques de déformation d'un remblai d'un projet d'élargissement d'autoroute à proximité d'un étang

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 717 (2023) Citer cet article

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La stabilité des fondations nouvelles et anciennes constitue un problème crucial pour les projets d'élargissement dans des fondations en sols meubles, car des déformations non coordonnées peuvent provoquer de graves accidents d'ingénierie, voire des catastrophes. Afin d'assurer la stabilité d'un projet d'élargissement d'autoroute près d'un étang dans la section Qinbei, une série d'enquêtes sur site, de tests en laboratoire et d'analyses numériques ont été réalisées. Des tassements et des déplacements de surveillance sur site ont été effectués pendant la période de construction pour vérifier les résultats analysés. Il a été constaté que le tassement inégal provoquait un tassement important et un déplacement du remblai ; ainsi, des fissures nettes et des fissures longitudinales se sont produites sur la voie express. Le nouveau remblai a également été affecté par la faiblesse des fondations ; par conséquent, la fondation doit être renforcée avant la construction de la partie élargie. Compte tenu de l'économie et de l'efficacité du projet d'élargissement, la méthode de remplacement a été recommandée pour le renforcement faible des fondations sur la base de l'analyse numérique et des résultats de recherche sur site. Le pompage de l'eau a eu un effet significatif sur le tassement du remblai. Le pompage de l'eau a provoqué des infiltrations dans les fondations et a augmenté la contrainte effective du sol, rendant les fondations plus consolidées. La pente de l'étang devrait être renforcée avant la construction du remblai car elle n'était pas confinée par le sol environnant. Par conséquent, le sol en pente ne pouvait pas fournir une pression passive suffisante et glisser facilement.

La croissance du trafic est fortement corrélée à l’économie1. Le développement du système de transport peut stimuler les échanges de marchandises et générer davantage d'opportunités d'emploi. En outre, la croissance économique peut stimuler les investissements dans la construction de routes. L'autoroute Lanhai (G75) a été exploitée en 2010 pour créer des communications solides entre les régions du nord et du sud de la Chine. Avec le développement de la zone économique du golfe Beibu de Guangxi2,3 et l'augmentation des communications avec d'autres pays, des embouteillages et des problèmes routiers ont commencé à se produire fréquemment sur l'autoroute de Lanhai4,5. La construction d'une nouvelle autoroute est un projet qui prend du temps et nécessite d'énormes sommes d'argent ; par conséquent, l’élargissement des autoroutes peut constituer une approche plus réalisable6,7,8,9. L'approche d'élargissement des autoroutes peut faire bon usage des ressources terrestres et également permettre d'économiser du temps et de l'argent. Par exemple, l'autoroute de Guangfo a été construite en 1997 et achevée en 1999, et ce projet a nécessité près d'un an de moins que sa construction initiale.

Généralement, l’élargissement des autoroutes est réalisé selon trois méthodes : l’élargissement intégré, l’élargissement séparé et l’élargissement hybride10. L'élargissement intégré peut être divisé en élargissement unilatéral, bilatéral et interne (Tableau 1). Dans la méthode d'élargissement interne, la bande médiane est transférée vers une voie réservée aux véhicules. De plus, la méthode d'élargissement interne présente de faibles perturbations et peut être facilement construite ; cependant, dans ce cas, les zones d’élargissement sont petites. L'élargissement séparé peut être divisé en élargissement unilatéral et bilatéral. La méthode d’élargissement hybride combine les caractéristiques de l’élargissement intégré et séparé.

Bien que l’approche d’élargissement de l’autoroute soit utile et économique, elle se heurte à des problèmes critiques pendant les périodes de conception, de construction et d’exploitation. Lors de l’élargissement des autoroutes, de longues fissures, des fissures nettes et des tassements inégaux se produisent généralement dans les autoroutes d’origine en raison de la faiblesse des chaussées ou des fondations11,12,13. De plus, les déformations non coordonnées des plates-formes nouvelles et anciennes affectent grandement les parties élargies des autoroutes14,15,16,17,18. Étant donné que les anciennes fondations sont généralement exploitées pendant de nombreuses années et que les fondations se consolident et se déforment sous leur propre poids ainsi que sous les charges des véhicules et les vibrations, les fondations et les anciennes fondations deviennent stables. Cependant, lors des projets d'élargissement, les nouvelles constructions de remblais peuvent supporter des charges supplémentaires et s'affaisser progressivement. Cependant, les nouvelles couches de forme ne peuvent pas s'affaisser sous les charges des véhicules et les vibrations ; par conséquent, des fissures apparaissent à la limite des fondations nouvelles et anciennes.