膨胀土地区公路建设成套技术
报送单位:长沙理工大学 推荐单位:湖南省教育厅

产生时间:2005年12月

支撑项目(平台):交通部西部交通建设科技项目

参与单位:湖南省教育厅

所属学科:交通运输工程

主要贡献者:郑健龙,杨和平,程平,章为民,张世俊,张锐,吴万平,王年香,梁军林,马绍昆,刘龙武,姚海林,杨守华,韦秉旭,王保田

成就简介:对膨胀土边坡滑坍治理、膨胀土直接用作路基填料、膨胀土准确识别与分类、膨胀土地基处治及环境保护四大关键技术有重大突破,实现了"最小破坏就是最大保护"环保新理念,使我国公路膨胀土工程技术跃居国际领先水平。

      膨胀土遍布六大洲46个国家。我国有26个省区存在这种工程性质极差的特殊土,每年因膨胀土地质灾害造成的直接经济损失达数百亿元。在膨胀土地区筑路几乎是"逢堑必滑"且屡治屡滑,严重影响道路交通安全和通行能力,加之膨胀土不能直接用作路基填料,弃借方占用大量土地,造成严重的水土流失和生态环境破坏,建养成本大大增加,故被称之为"工程中的癌症"。
      项目研究自1992年开始,前后历时15年,在公路膨胀土边坡的滑坍治理、膨胀土弃方的合理利用、膨胀土的判别分类、构造物地基基础设计及环境保护等关键技术方面有重大突破和实质性创新,取得了集理论、方法以及勘察、设计、施工技术于一体的公路膨胀土治理系列技术:
       1. 创建了膨胀土路堑边坡滑坍治理的柔性支护综合处治技术,揭示了膨胀土路堑边坡的灾变机理、破坏特征和演化规律,系统建立了膨胀土路堑边坡稳定、加固及生态环保新技术,攻克了膨胀土"逢堑必滑"的世界性技术难题。实践表明:每100m长、10m高的路堑边坡可减少弃土和削坡占地9.4亩,缩短工期75%,降低造价66%。
       2. 突破未经改良的膨胀土不能直接用作路堤填料的禁区,开发了膨胀土填筑路堤的物理处治技术,创造性地提出了膨胀土直接填筑路堤的理论基础及填料评价方法。工程应用证明:每100m长、8m高的路堤可利用膨胀土2万方以上,使膨胀土的利用率提高50%,工期缩短60%,造价降低70%,减少了借弃土占地和土方运输燃油消耗。
      3. 建立了膨胀土地区公路勘察设计系列技术,提出了新的公路膨胀土判别指标与标准以及工程分类方法,使其误判率降低30%,补充完善了多部行业规范,并首次开发了"中国膨胀土GIS信息系统"。
     4. 发明了一种膨胀土地基处治新技术,建立了膨胀土与构造物相互作用的设计计算方法,提出了非饱和膨胀土工程本构模型及土工合成材料加筋膨胀土的设计理论与方法,发展了公路膨胀土工程理论。
      通过集成创新,形成了膨胀土地区公路建设成套技术,实现了"最小的破坏就是最大的保护"这一主动环保的新理念,使我国公路膨胀土处治技术跃居国际领先水平。该成套技术实用性强,先后在10省区27条高速公路、南水北调中线工程和高速铁路建设中广泛应用,降低了工程造价,节约了建设用地,减少了借弃土运输产生的油耗和废气排放,取得了重大社会、生态、环境效益,被交通运输部列为重点推广技术。依托项目建成了"公路养护技术国家工程实验室",显著推进了行业科技进步和膨胀土工程领域科技发展。美国权威期刊专门约稿,对该技术进行了重点推介。2009年,本项目获国家科技进步一等奖。

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