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  土工材料在西部交通中的作用           ★★★ 【字体:
土工材料在西部交通中的作用
土工材料在西部交通
作者:王德奇    信息来源:本站原创    点击数:    更新时间:2008-3-21    

    西部交通建设科技项目"黄土地区公路修筑成套技术"课题,由陕西、甘肃、宁夏交通厅有关单位和交通部公路研究所、长安大学联合承担,根据黄土地区高等级公路建设中亟待解决的关键技术问题,分12个专题进行研究,经过近三年的工作,课题研究内容基本完成,有效地指导了黄土地区高等级公路的设计与施工,取得了良好的经济效益,主要体现在:
    1.根据黄土特性,首次开展了大规模现场浸水入渗试验研究,结合室内试验对比,采用数值仿真分析方法,对黄土的浸水特性进行了研究,给出了黄土浸水时水分迁移特性和增(减)湿时黄土的强度和变形规律,建立了描述增(减)湿时黄土强度与变形的力学模型,推导出黄土浸水时水分迁移方程,奠定了正确评价黄土地基强度与变形的理论基础,为黄土地区公路路基设计提供了依据。
    根据上述研究成果,在阎(良)~禹(门口)、黄(陵)~延(安)高速公路湿陷性黄土地基处理中,按照局部消除湿陷性处理思路,采用表层冲压结合灰土防水方法进行地基处理,较强夯技术处理方法降低工程造价45%左右,节省投资1.2亿元。
    2.结合公路工程特点,进行了黄土地基承载力试验方法的现场对比试验,提出了采用螺旋板方法确定黄土地基承载力,建立了相应的计算公式及其与平板载荷试验方法的对应关系。在此基础上,给出了不同地区黄土地基承载力的参考值,该种确定地基承载力方法提高了工作效率,解决了现场试验耗时价高的难题,为施工质量跟踪检测提供了技术保证。
应用螺旋板测试方法,在祁(县)~临(汾)、阎(良)~禹(门口)高速公路现场进行了测试,结果表明,工作效率提高3~5倍,测试费用降低30%。
    3.依据非饱和土理论,对公路黄土高边坡的稳定性进行系统研究,提出了公路黄土高边坡稳定性评价方法,给出了考虑生态恢复和与沿线景观协调的边坡断面型式,确定了合理坡率和坡度关系,补充了路基设计规范内容,为公路路基设计规范的修订和完善提供了依据,有效地指导了高等级公路设计。
根据上述研究成果,阎(良)~禹(门口)、黄(陵)~延(安)高速公路边坡设计全面采用了"低坡高、陡坡率、宽平台"的断面形式,在平台上植树,即保护了坡面,减少了边坡病害的发生,又达到了绿化边坡,美化环境的目的,使生态得以快速恢复,取得了良好的经济和社会效益。
    4.通过室内和现场试验,对压实黄土的工程特性进行了深入研究,重点分析评价了压实黄土的湿化特性,在此基础上,提出了黄土路基压实度分区及压实标准,结合依托工程,进行了黄土路基压实技术的研究,制定了不同压实机械组合的施工工艺及质量控制标准,进一步完善了路基施工技术规范,有效指导了施工,提高了路基施工质量,通过对阎(良)~禹(门口)、兰(州)~临(洮)、 (口)~柳(沟河)、兰(州)~海(石湾)等高速公路的观测表明,按照课题成果提出的施工技术指南进行施工的路段,路基工后沉降普通减小10~20%,为路基施工技术规范的修订和完善提供了科学依据。
    5.在现场病害调查的基础,划分了黄土地区公路路基路面病害类型,对病害机理和各种病害处治方法进行了适应性分析。针对软黄土地基加固,根据复合地基理论,提出了低强度桩~柔性筏基处理思路,完善了设计方法,确定了参数取值范围;对于边坡病害,提出了植物复合防护方法,给出了相应的设计方法;对于高填路堤不均匀沉降,总结了高填路堤沉降规律,推导了沉降计算公式,提出了不均匀沉降控制措施;对于路面病害,提出了路面材料合理配比及路面结构设计方法,有效指导了路基路面处治工程的设计和施工。
    按照课题研究成果,通过 柳、兰海、尹中、黄延等高速公路的工程实践,在软黄土地基处理方面,减少工程量8~10%,节省工程投资5000万元左右;边坡防护方面,降低工程造价15%;路基不均匀沉降处治工程中,采用柔性搭板技术有效解决了填挖交界不均匀沉降控制的技术难题,较其它控制措施节省工程造价5~8%。根据课题成果给出的路面材料配比和结构层设计,使路面的使用寿命较现有设计延长2年以上。
    6.在土工合成材料应用技术方面,根据黄土的工程特性和黄土地区自然地理特征,通过现场和室内试验,进一步细化了土工合成材料的应用范围,提出了有针对性的设计与施工标准,对公路土工合成材料应用技术规程的相关内容进行了完善和补充。特别是对新型土工合成材料--土工格室的路用性能进行了系统研究,使其应用领域从地基加固拓宽到边坡防护、支挡工程、桥头跳车处治、路基不均匀沉降控制等领域,填补了国内应用研究空白,取得了良好的工程效果。
    7.在黄土隧道修筑技术方面,以现场测试和试验为手段,结合数值仿真分析,对黄土隧道围岩压力及结构受力进行研究。提出了深埋与浅埋黄土隧道的界定标准,推导出了浅埋黄土隧道围岩压力计算公式,给出了初期支护与二次衬砌荷载分担比例。对现有隧道结构型式进行了优化,仅此一项,即可降低工程造价20%。针对黄土地区隧道围岩分布特点,解决了黄土与泥岩交界处饱和黄土围岩施工技术难题,在总结现有隧道病害处治经验的基础上,提出了公路黄土隧道病害处治技术措施,有效地指导了施工。
    在高速公路土家湾隧道施工过程中,针对饱和黄土围岩无法掘进施工的难题,按照课题研究成果,对饱和黄土地段围岩进行了成功加固处治,提出的设计方法和施工工艺,为类似地质条件下的公路隧道设计与施工提供了成功经验。对于土家湾隧道,根据课题研究成果,不仅保证了施工的正常进行,而且大大地降低了工程造价,综合经济效益达到1亿元以上,并取得了良好的社会效益。

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