随着我国国民经济的快速发展,高速公路的交通量迅速增长,相当一部分建成使用的高速公路已不能适应交通量迅速增长和社会发展的要求,越来越多的高速公路需要改建和扩建。高速公路的改扩建工程将是我国本世纪初公路建设所面临的重要和亟需解决的问题。本文针对高速公路扩建工程中的关键技术问题,结合南京绕城高速公路扩建工程,采用现场试验、数值模拟和理论分析等方法,对软土地基上新老路基的相互作用特性以及处治技术进行了专门的研究,主要研究内容及成果如下:(1)通过选取代表性断面,研究了新老路基下地基工程性状的变化规律。勘察试验表明,经过长期固结,新老路基下地基土的物理力学特性均有不同程度的改善,特别是软土层的压缩性指标和强度指标明显提高,但老路地基的改善程度要明显高于新路地基。(2)采用数值分析的方法,研究了施工及运营过程中新老路基的相互作用特性及影响因素。计算表明,新路基加宽方式、施工方法、施工扰动以及交通荷载对新老路基的相互作用及工程特性均会产生较大的影响。(3)在分析新路基边载作用下新老路基应力应变特性的基础上,采用数值分析的方法研究了高速公路扩建工程新老路基的沉降变形规律,并根据新老路基路面结构路用性能以及变形稳定的要求,提出了扩建工程新老路基的沉降变形控制标准,即控制新老路基工后差异沉降、新路基总沉降量及工后沉降量的“三指标”控制标准。(4)根据高速公路扩建工程的沉降控制标准,研究了适合于高速公路扩建工程的软基处理方法。通过比较分析,认为复合地基法是高速公路扩建工程软土地基处理方法的首选;进一步研究表明,复合地基的桩间距、桩体刚度、垫层模量以及处理范围、布置方式等对新老路基的差异沉降均有不同程度影响,并提出了“内延外伸,内密外疏”的设计优化措施。(5)从新老路基结合部的破坏机理着手,研究了高速公路加宽工程新老路基不同拼接处治措施及其作用效果。分析表明,台阶开挖及土工加筋在一定程度上可以减小新老路基差异沉降;台阶宽度和加筋材料的刚度是影响拼接效果的主要影响因素。同时,新老路基填料的性质对新老路基结合部的整体性亦有较大影响。(6)通过对南京绕城高速公路扩建工程的实例分析,论证了本文关于新老路基相互作用特性及沉降变形规律研究的合理性;本文提出的高速公路扩建工程沉降控制标准、地基处理方法以及拼接处治措施是行之有效的。