科技成果

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成果名称: 深厚软土地基泡沫轻质土路基应用关键技术研究

成果登记号: 9612021Y1239

第一完成单位: 中交第一公路勘察设计研究院有限公司

联 系 人: 张留俊

成果类型: 应用技术

成果体现形式 : 新技术

应用行业: 交通运输、仓储和邮政业

成果简介:

本项目所属科学技术领域为公路工程技术领域。

我国东南部沿海地区水网发达,土层多为淤泥、淤泥质粘土等,具有含水率高、压缩性大、渗透系数小、灵敏度高、强度低和厚度不均等特点。

传统软土地基处理方法偏重于加固地基提高其承载力,忽视了减轻填土荷载的作用,使得地基处理费用居高不下,且地基处理的效果不尽人意,特别是深厚软土地基高填路基的沉降和稳定问题长期得不到解决,影响道路正常使用、增加工程养护维修成本。

此外,由于公路路基梯形断面结构,软土地基沉降呈现中间大两侧小的沉降盆形式,横断面上的差异沉降是必然存在的。

泡沫轻质土作为一种新型路基材料,具有轻质高强、施工便捷、流动性好等多种特性,其浇注的路基属于整体性结构,地基沉降通过该种路基结构向上传递到路面结构之后,横向沉降的差异势必减小,加之轻质土路基作用下地基荷载减小,所以轻质土路基既可减小总沉降、工后沉降和差异沉降,又能提高路基和构造物的稳定性,能较好地解决深厚软基高填路基存在的沉降过大、稳定不足等问题。

目前,泡沫轻质土在软基高路基修筑、道路改扩建、"三背"回填、采空区回填、道路抢险保通等方面已得到应用,并取得了良好的应用效果;但国内外关于泡沫轻质土在深厚软土地基高填路基处理方面的应用经验和有关研究工作却很少,没有成功应用的案例,现有技术储备与工程经验不足,面临新的技术屏障和挑战。

基于此背景,本研究项目依托广佛江快速通道江门段工程建设开展科技攻关,结合工程所处的软土性质差、软土地基厚度大、路基填土高的场地条件,提出采用减轻路基荷载的现浇泡沫轻质土换填设计新理念与应用技术,以适应这些场地条件的各项关键技术为研究切入点,采用现场调研、理论分析、室内外试验,数值模拟、工程监测等手段,对泡沫轻质土耐久性试验,轻质土路基路面协同变形性状与一体化设计、路堤扶壁式挡土墙模型试验、路基超载预压控制标准、厚垫层轻质土路基施工工艺等进行系统研究,最终形成深厚软土地基泡沫轻质土路基应用关键技术。

形成了六项创新技术成果: 1.预测了泡沫轻质土路基在行车荷载作用下的疲劳寿命,实现了对泡沫轻质土路基耐久性的有效评价。

2.揭示了泡沫轻质土路基对地基横向不均匀沉降的行为反应,实现了最大限度发挥泡沫轻质土路基减小及均化差异沉降的作用。

3.揭示了扶壁式挡土墙填筑泡沫轻质土的受力及变形特征,优化了挡土墙结构设计。

4.建立了深厚软土地基泡沫轻质土路基超载预压控制标准,明确了合理的超载厚度和卸载时机。

5.提出了厚垫层泡沫轻质土路基结构,增加了垫层吸收不均匀沉降的能力,提高了泡沫轻质土路基抗变形能力。

6.形成了分层分块浇筑的深厚软土地基现浇泡沫轻质土路基施工工艺。

基于项目研究成果,累计发表学术论文17篇,其中SCI/EI收录6篇;申请国家专利8项,其中授权发明专利3项、实用新型专利3项;相关成果纳入标准规范2项;编写了《深厚软土地基厚垫层泡沫轻质土路基设计与施工技术指南》、《深厚软土地基厚垫层现浇泡沫轻质土路基施工工法》,为设计单位和施工单位提供了切实可行的设计、施工指导,对相关规范的修订具有借鉴作用。

研究成果科学指导了江门大道北线工程软土路基处理工程的建设,产生了巨大的经济、社会和环境效应,显著减小了地基沉降量,有效控制了工后沉降量,保证了路基路面结构的耐久性,具有重要的理论意义与工程应用价值,对我国深厚软基处理技术水平的整体提升意义重大,其研究成果不仅可以有效指导软土地区路基工程的修建,同时也为国内外后续类似工程建设提供技术积累。