Análise das características de deformação de aterro de um projeto de alargamento de via expressa próximo a uma lagoa

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 717 (2023) Citar este artigo

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A estabilidade de subleitos novos e antigos é um problema crucial para projetos de alargamento em fundações de solos moles, porque deformações descoordenadas podem causar graves acidentes de engenharia, até mesmo desastres. A fim de garantir a estabilidade de um projeto de alargamento de via expressa perto de um lago na seção Qinbei, foi realizada uma série de investigações no local, testes de laboratório e análises numéricas. O recalque e deslocamento do monitoramento in loco foram realizados durante o período de construção para verificação dos resultados analisados. Verificou-se que o recalque irregular causou grande recalque e deslocamento do aterro; assim, ocorreram fissuras líquidas e fissuras longitudinais na via expressa. O novo aterro também foi afectado pela fraca fundação; portanto, a fundação deve ser reforçada antes da construção da parte alargada. Considerando a economia e a eficácia do projeto de alargamento, o método de substituição foi recomendado para o reforço fraco da fundação com base na análise numérica e nos resultados de automobilismo no local. O bombeamento de água teve um efeito significativo no assentamento do aterro. O bombeamento de água causou infiltração na fundação e aumentou a tensão efetiva do solo, tornando a fundação mais consolidada. A encosta do tanque deveria ser reforçada antes da construção do aterro porque não estava confinada pelo solo circundante. Portanto, o solo da encosta não poderia fornecer pressão passiva suficiente no solo e deslizar facilmente.

O crescimento do tráfego está fortemente correlacionado com a economia1. O desenvolvimento do sistema de trânsito pode estimular o intercâmbio de mercadorias e gerar mais oportunidades de emprego. Além disso, o crescimento económico pode estimular investimentos na construção de tráfego. A via expressa Lanhai (G75) foi operada em 2010 para criar comunicações fortes entre as regiões norte e sul da China. Com o desenvolvimento da Zona Económica do Golfo de Guangxi Beibu2,3 e o aumento das comunicações com outros países, engarrafamentos e problemas rodoviários começaram a ocorrer frequentemente na via rápida de Lanhai4,5. A construção de uma nova via expressa é um projeto demorado e que exige muito dinheiro; portanto, o alargamento da via expressa pode ser uma abordagem mais viável6,7,8,9. A abordagem de alargamento da via expressa pode fazer bom uso das fontes de terra e também economizar tempo e dinheiro. Por exemplo, a via expressa de Guangfo foi construída em 1997 e concluída em 1999, e este projeto exigiu quase um ano a menos em comparação com a sua construção original.

Geralmente, o alargamento de vias expressas é executado em três métodos – alargamento integrado, alargamento separado e alargamento híbrido10. O alargamento integrado pode ser dividido em alargamento unilateral, bilateral e interno (Tabela 1). No método de alargamento interno, a faixa central é transferida para uma faixa de veículos. Além disso, o método de alargamento interno apresenta baixa perturbação e pode ser facilmente construído; entretanto, neste caso, as áreas de alargamento são pequenas. O alargamento separado pode ser dividido em alargamento unilateral e bilateral. O método de alargamento híbrido combina as características do alargamento integrado e separado.

Embora a abordagem de alargamento da via expressa seja útil e econômica, ela enfrenta alguns problemas críticos durante os períodos de projeto, construção e operação. Durante o alargamento da via expressa, geralmente ocorrem fissuras longas, fissuras líquidas e recalques irregulares nas vias expressas originais devido a pavimentos ou fundações fracos11,12,13. Além disso, as deformações descoordenadas de subleitos novos e antigos afetam grandemente as partes alargadas das vias expressas14,15,16,17,18. Como os subleitos antigos geralmente são operados por muitos anos e as fundações se consolidam e deformam sob o seu peso próprio, bem como sob as cargas de veículos e vibrações, as fundações e os subleitos antigos tornam-se estáveis. Contudo, durante projetos de alargamento, novas construções de aterros podem suportar cargas adicionais e assentar gradualmente. Contudo, os novos subleitos não podem assentar sob as cargas dos veículos e das vibrações; portanto, rachaduras aparecem nos limites dos subleitos novos e antigos.