公路软弱路基处治技术研究 42页

'一级公路软弱路基处治技术研究可行性研究报告目录一．项目的背景和必要性11.1研究背景11.2项目概况1二．项目前期科研及工作基础22.1目前研究现状22.2研究工作基础24三．项目实施方案263.1主要研究内容263.2拟解决的关键技术273.3拟采取的技术路线273.4工作进度安排27四．项目承担单位及参加单位概况284.1项目承担单位概况284.2项目主要负责人情况304.3参加项目主要人员一览表34五．项目依托工程情况及支撑条件355.1依托工程355.2支撑条件35六．项目经费估算及资金筹措情况38七．项目预期目标及经济、社会效益397.1项目预期目标397.2经济、社会效益分析39八．其他需要说明的问题40 九．申报单位签章40 一．项目的背景和必要性1.1研究背景在我国东南沿海和内陆广泛分布着海相、湖相以及河相沉积的软弱粘性土层，这种土的特点是含水量大、压缩性好、强度低、透水性差且不少情况埋藏深厚。由于其压缩性高、透水性差，在建筑物荷载作用下会产生相当大的沉降和沉降差，而且沉降的持续时间很长，有可能影响建筑物的正常使用。另外，由于其强度低，路基承载力和稳定性往往不满足工程要求。因此，这种路基通常需要采取处理措施。全国范围内大规模的公路、铁路建设势必使得线路通过工程性质较差的软土地区，控制软土地基稳定性和变形量是非常突出的工程问题。但是，从公路的运营状况来看，还存在着一些亟待解决的问题，桥头跳车就是其中之一。桥头跳车是道路与桥梁的台背的衔接区域出现的路面或搭板变形、开裂，甚至坑槽，从而使车辆行驶经过该区域时受到冲击发生明显跳跃、颠簸的现象。桥头跳车不仅会降低行车舒适性，还会对道路和桥梁造成附加的冲击荷载，从而加速了桥台、桥头搭板、支座及伸缩缝的损坏；同时，对驾驶人员产生相当不利的心理影响，严重时会影响其对车辆的正常操作，造成车辆失控，引起行车事故。随着公路等级的提高，涵洞、通道、桥梁等构造物在公路里程中所占比例越来越大。由于高等级公路线型标准高，桥涵、通道等构造物较密集，车辆行驶速度高。这样，高等级公路桥头跳车问题就变得十分突出。如何有效地控制桥头跳车、保证高速公路车辆的交通安全和舒适行驶，对于提高高速公路的社会效益、降低已建高速公路的养护维修费用、改善待建高速公路的质量都具有十分重要的意义。半填半挖路基是公路建设中一种常见的路基。这种路基在组成方式中有着自身的特点：一部分是天然土路基，是经过切方后形成的或已有的老路基部分；另一部分是采用切方或从借土场运来的填料通过填筑工艺而形成的。由于基床两侧路基生成方式、物理力学性质、地下水及路基内部结构等方面的差异，常导致路基边坡沿基床滑动或路面沿基床产生沉降差异。因此，半挖半填路基基床的力学特性和处理方法成为路基领域研究的关键问题之一。1.2项目概况40 本项目位于兰州市西固区及临夏州永靖县境内，路线起点位于新城镇黄河新桥南桥头，与已建的西固至新城一级公路终点顺接；路线沿黄河两岸布线，经河口、张家台、扶河、盐锅峡、恐龙湾、朱家台、孔家寺，终点位于永靖县古城村，与临夏折桥至兰州达川二级公路及永靖县城市道路顺接（终点桩号K48+628.391），路线全长48.25km。本项目采用一级公路标准建设，设计车速为60km/h，整体式路基宽度23.0m，分离式路基宽度11.25m。全线共设特大桥15431.5m/8座，整体式大桥2505m/9座，分离式大桥3090m/10座；整体式中桥134m/2座，分离式中桥241m/3座；小桥242.4m/10座；天桥69.5m/1座；渡槽180m/3座；涵洞110道；隧道3941米/3座（以单洞长度计）；互通式立交4处（旧铁路桥头、扶河、金泉、太极镇），平面交叉27处。二．项目前期科研及工作基础2.1目前研究现状2.1.1对桥头跳车现象的认识软土地基具有高含水量、低强度、高压缩性和低渗透性的特点，在这种地基上建造高填土的路基必将引起大的沉降。桥头跳车的表现形式有两种，一是桥头不搭板时桥台与路堤衔接处的错台现象；二是桥头设置搭板时由于搭板路基端沉降引起的路桥过渡段纵坡变化。由于桥台支撑在刚性基础（灌注桩）上所产生的沉降很小甚至没有，因此在桥头衔接处必将产生很大的差异沉降。差异沉降的存在是桥头跳车的根本原因。桥台沉降主要由地基沉降引起，在设计时一般都考虑了桥跨结构对沉降的限制，因而在正常情况下其工后沉降量极其微小。而台后填土路堤沉降包括地基沉降和填土沉降，是可控、可改善但无法消除的沉降。路堤沉降的原因是多方面的，一般来说与地质水文条件、路堤设计、材料本身和路堤的成型方式及成型时间等因素有关。一般认为，当路桥相接处的沉降台阶高度达15mm时，行车就能感到明显的跳车。从国内外桥头跳车纵坡的规定可以认为，当桥头纵坡变化大于3‰~6‰时，就会出现桥头跳车。因此桥头跳车的概念已经不局限于台阶式突发跳动，而推广到在行车路、桥交界处的不适性。结合设计、施工及工程管理等方面的因素，可将路桥过渡段产生跳车病害的原因归结为以下几个方面：⑴填筑材料的压缩40 因桥台台后一般填土较高，而台后填料一般为渗透性材料，空隙率较大，且具有一定的含水量，按常规施工程序，都是在完成桥涵结构以后再填筑两端路堤，在施工中采取任何措施都很难将填料颗粒间的孔隙完全消除，加上台背填土施工时压路机碾压作业面小、压实机具不能完全靠近台背等原因，这样就在桥头形成一个填土较高、施工面狭窄、工期紧迫的作业段，大型机械很难进场操作，既使小型压路机，在台背碾压时也会有死角碾压不到，导致了台背回填施工结束后紧靠台背的部分填料其孔隙率仍然很大，特别是埋置式轻型桥台（桩柱式、肋板式、后倾式等），台帽周围一般压路机无法作业，这就导致桥头引道及锥坡的填土压实度达不到标准，并且在实际施工时，土方往往不能达到最佳含水量，而且台背一定范围内的土方往往辅以人工夯实，压实功较小，局部压实度很难达到工程质量要求。在行车荷载和填料自身重力作用下，填料产生压缩变形，其孔隙率降低而密实度逐渐增大。在工程实践中，即使施工时工序符合规定，压实度达到要求，但台后填土较高，随着时间的推移，也会不可避免地产生沉降。⑵路堤下天然地基的沉降天然地基在自身重力作用下的沉降量一般早己完成（正常固结），在其上修筑路堤后，由于路堤填土重力作用，使地基承受附加荷载而成为欠固结土，从而产生沉降变形，且这种沉降变形的大小受路堤填土的土质与其填土高度影响，相同填土高度时，填土的容重越大，地基沉降变形也越大：相同填土容重时，填土高度越大，地基沉降变形也越大。地基沉降的原因主要有四个方面：①地基土承载力低，容易产生较大的沉降量。②地基土质压缩性大，固结时间长，当其受到上部路基填土的附加压力后，其应力扩散缓慢，孔隙水压力消散速度低下，在工程完工后其台后地基仍在继续下沉。③自沉降期短。随着经济的迅猛发展，人们对工期的要求越来越高，使得路基对地基的压实时间更加缩短，而地基需要稳定的时间并不随之改变，这就加重了竣工后台后地基的沉降量。④路基填土高、重量大。路基填土重量的大小直接影响地基的沉降量。⑶排水不畅及填土流失当雨季路面排水不畅时，雨水会沿着路面裂缝和台背连接部位的接缝渗入路基，致使路基填土产生冲刷和侵蚀，造成各种细粒土的流失。在外部气温循环变化和车辆荷载的冲击作用下，必然造成桥头路基沉陷，产生跳车现象。40 ⑷桥台与台后填土连接处的刚度差异桥台与台后填土的刚度不同。由于桥涵结构物一般为坚石砌筑或者混凝土浇筑而成，具有较大的刚度，而台后路基和路面组成的道路属于半刚性或柔性结构。公路建成后，随着时间的推移，台后填土产生较大的压缩变形，与其相比，桥台基础产生的沉降变形相对小得多。这样，桥台两侧抗变形能力不同，相对沉降差就不可避免出现，当二者的相对沉降差达到一定程度时，搭板出现沉降或断裂，在台后便出现跳车现象。⑸桥台伸缩缝的破损桥台伸缩缝主要是用于调节由车辆荷载环境性和桥梁建筑材料的物理性能所引起的上部结构之间的位移和上部结构之间的联结，该部分若设置不当，安装质量低劣、缺乏科学和及时的养护，在桥台伸缩缝处形成台阶，从而引起桥头跳车。⑹台背回填存在的问题台背回填施工中存在的问题是压实度达不到要求，一方面是每层填筑超厚，使得每层填土上密下疏；另一方面压实遍数不够及压实时含水量没有很好控制。事实上，台背回填位置的特殊性客观上使填土压实难度增大，但施工中承包商施工质量意识不强，使台背回填常出现压而不实甚至填而不压，有的甚至填土前对地基上的淤泥及其松散体不作处理，必然导致台背路堤常出现较大的下沉。同时，回填材料设计常要求粗粒料，但施工中常常难以按设计要求进行。⑺工程施工及监理单位的质量意识不强由于用地紧张、工期短，而施工单位从自身经济效益出发，往往将台后路基作为材料堆放场地和部分预制场地，不能与其它路基同步填土施工，施工单位盲目追求进度，台背填土速度过快，对地基造成扰动和破坏，使台后填土没有充分时间固结；更主要的原因还在于在进行台背回填时，没有按分层填筑、分层碾压、分层检测的“三分法”施工，对松铺厚度控制不严，施工用料没有把好质量关，没有严格按施工规程作业，加上台背的防排水措施不完善，局部段落机械无法碾压时却没有采取人工补夯，使压实度不能达到要求。这些人为因素使高填土引道自身不稳定，沉降较大且不均匀，这是造成跳车现象的主要原因之一。⑻设计因素对桥头跳车的影响40 根据对实桥的调查结果显示，设计方案的选择对桥头跳车有较大的影响，如设计路基穿越软土地基或采用高路堤方案，势必存在较大工后沉降的隐患；桥涵构造物选用桩基或扩大基础等不同型式，其工后沉降也差异很大；对软土地基路段采用不同的处理方法、对路堤填筑速率和填筑材料的控制不同，其效果也大不一样。这些都是影响桥头跳车的设计因素之一。产生桥头跳车的因素是计算理论、设计、施工及各种自然因素的综合，实际中跳车的产生应按具体情况进行分析。2.1.2桥头跳车处治措施的研究国外早在上世纪五、六十年代就开始重视桥头引道与桥台的差异沉降问题，如西欧国家就非常重视软土地基的处理，国内外消除桥头差异沉降的主要措施是设置桥头过渡段，过渡段常采用路堤桩（Embankmentpiles）处理桥头地基。欧洲、北美及日本等已广泛应用土工格网、桥头搭板处治高速公路桥头跳车问题，进行了系列的理论研究和试验。发达国家高速公路起步较早，路堤填土高度较低，且施工周期较长，所产生的工后沉降较小，相应产生的危害较小。近二十年来，我国公路建设处于飞速发展的阶段，施工周期短，施工条件恶劣，特殊的地理环境和现实因素决定了桥头跳车的处治思路与方法的多样性。表1列举了桥头跳车常见的处治措施。表1桥头跳车处治方法桥头跳车处治措施处治思路处治方法减少地基沉降①不良地基处理（超载预压，换填，塑料排水板，粉喷桩，注浆法，强夯等）②采用轻质材料填筑路基（粉煤灰，聚苯乙烯泡沫塑料EPS，发泡珍珠岩等）减小路基压缩变形①提高路基填土的压实度②加筋（土工格栅，土工格室）③注浆补强、挤密桩④改良台背填料（如采用石灰石，水泥土，二灰土等）差异沉降平稳过渡①渐变桩②柔性桥台、半整体式桥台路面处理①桥头搭板②设置过渡段路面③预设方向坡度2.1.2.1强夯法强夯法广泛的应用于地基沉降处治工程中。强夯法一般采用100～40 400kN的重锤，从6～40m的高处自由落下，对地基土施加强大的冲击能，在地基中形成冲击波和动应力，将地基土压密、振实，以加固地基土，达到提高强度、降低压缩性。对地基的强夯处治，一方面是对地基产生压实和挤密作用；另一方面是通过强夯对地表下一定深度土层施加动力荷载，达到破坏土体结构强度、结构性大孔隙的作用。(1)强夯处治的作用①提高承载能力对于天然地基采用强夯处治后，地基承载能力将会成倍提高。对于粘土，承载力可提高103倍：对粉质砂土，承载力可提高4倍以上；对砂土及泥灰岩土，承载力可提高2～4倍。②减少不均匀沉降通过一系列均匀的夯击及严格的施工控制，地基土体压缩性可降低2～10倍，大大改善了地基的均匀性。能使施工加荷后的地基差异沉降值控制在规定限度以内。在工程使用上可以忽略不计地基的差异沉降。③缩短工期经验表明，经强夯一遍，可使5～12m厚的砂质冲击层产生瞬间沉降15～50cm；再夯一遍，又可产生瞬时沉降约为初始沉降的60％。这种强迫沉降的速度是一般其他方法所不能比拟的。每台设备加固地基的效率平均每天为300～600mz（根据土质及处治深度而异）。当强夯设备退场时，地基上各种路基工程和结构工程可立即开始，无须等待，因而较其它方法缩短工期。(2)强夯施工步骤①清理并平整施工场地；②标出第一遍夯点位置，并测量场地高程；③起重机就位，使夯锤对准夯点位置；④测量夯前锤顶高程；⑤将夯锤起吊到预定高度，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平；⑥重复步骤5，按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击；⑦重复步骤3～6，完成第一遍全部夯点的夯击；⑧用推土机将夯坑修平，并测量场地高程；⑨40 在规定的时间间隔后，按上述步骤逐次笼成全部夯击遍数，最后用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。(3)强夯施工要求和检测①开夯前应检查夯锤重和落距，以确保单击夯击能量符合设计要求；②在每遍夯击前，应对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏差或漏夯应及时纠正；③按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量；④一遍夯击完成后，应检测夯坑深度、夯点间距和处治宽度。检查强夯施工记录，基础内每个夯点的累计夯沉量，不得小于试夯时各夯点平均夯沉量的95％，合格后方可填平；⑤满夯后，对场地进行平整和压实，应达到规范要求的各项指标，并测量高程，填写地面标高变化；⑥满夯结束7d后，在每500～1000m2面积内任选一处，应从夯击终止时的夯面起，每隔50～100cm取土样测定土的干密度、力学及物理等指标；⑦当需要采用静力触探等方法测定强夯土的承载力时，宜在地基强夯结束一个月后进行。根据试验和测试结果，应对不合格处进行补夯，或采取其它补救措旌，达到试夯或设计规定的指标。强夯处理原地基与铺筑砂砾、灰土垫层相比，减免了使用砂砾、石灰等建筑材料：对于处治面积大于5000m2的情况，处治费用也较低，一般在20元/m2以下，处治效果也十分显著。但有时候必须依据实际情况，从经济性和处治效果方面相比较后选用处治方法。(4)强夯法处治地基注意事项①地基的处理范围应大于基础的平面尺寸，每边超出基础外缘的宽度不宜小于3m；②施工前应按设计要求在现场选点进行试夯，在同一场地内如土性基本相同，试夯可在一处进行，若差异明显应在不同地段分别进行试夯；③在试夯过程中，应测量每个夯点每夯击一次的下沉量（简称夯沉量）。最后两击的平均夯沉量不宜大于5cm，或按试夯结果确定；④试夯结束后，应从夯击终止时的夯面起，每隔50cm取土样进行室内试验，测定土的干密度、压缩系数等物理及力学指标；⑤试夯结果不满足设计要求时，可调整夯锤质量、落距或其它参数重新进行试夯，也可修改设计方案。40 2.1.2.2排水固结法在台背填土较高，软弱土层较厚时，地基沉降变形很大时，仅靠换填不能有效解决问题，需对地基进行深层处治，此时可考虑采用排水固结法。排水固结法是在修筑构造物前，对天然地基或己设置竖向排水体的地基加载预压，使土体固结沉降基本完成或大部分完成，从而提高地基土的强度，减少地基工后沉降的一种地基加固处理方法。排水固结法由排水系统和加压系统两部分组成。常用排水系统由砂井、塑料排水板、砂垫层等，主要作用在于改变地基的排水边界条件，缩短排水距离和增加孔隙水排出的途径；加压系统由两类：堆载法和真空法，主要作用在于增大地基土的固结压力，促使地基固结。排水系统与加压系统总是联合使用的。只设排水系统，不施加固结压力，土中的孔隙水没有压差，不会发生渗透固结；只施加固结压力，不设排水体，孔隙水就很难排出，地基土的固结沉降就需要较长的时间。排水固结法包括袋装砂井、塑料排水板、超载预压，真空堆载预压等，排水固结法工程造价较低，但预压工期较长，工后沉降较大，而搅拌桩复合地基可以大大减小地基总沉降量，并能使之在较短时间内趋于稳定，但其工程造价较高，且施工质量不能完全保证。①真空预压法最早是瑞典皇家地质学院杰尔曼教授于1952年提出的软土地基处理方法。我国20世纪50年代末开始真空预压法的试验研究，1980年开始推广应用。理论和实践证明了真空预压和堆载预压的加压效果可以叠加，因此开发了真空堆载联合预压法。张海霞，王保田结合宁靖盐高速公路工程中使用真空堆载联合预压法处理软土地基的试验，用对比试验结果说明了处理效果和有效处理深度。2003年谢弘帅等从应力路径的观点出发，研究真空降水堆载联合预压法加固高速公路桥坡深厚软弱地基的加固机理，提出了相应的沉降计算方法和设计原理。2004年陈兰云等通过桥头试验段的现场监测，对真空堆载联合预压加固软基进行了研究。②袋装砂井堆载预压法是在天然地基中设置袋装砂井等竖向排水体，然后利用建筑物本身重量分级逐渐加荷，使土体中的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐渐提高的方法。胡加林结合某高等级公路袋装砂井堆载预压法处理软土路基工程实测资料，围绕该法处理软基课题中的沉陷与稳定问题进行系统的研究。40 ③复合加筋排水褥垫。2008年蔡晓光，刘汉龙采用二维平面应变Biot固结有限元模型对复合加筋排水褥垫软土路堤进行了数值模拟，表明复合加筋排水褥垫可以满足水平排水要求，另外与传统的水平排水砂垫层相比，该技术可降低地基附加正应力和超孔隙水压力，有效抑制路基侧向变形的发展，减小路基沉降与不均匀沉降，提高路基稳定性，加筋效果显著。2.1.2.3复合地基处理法复合地基是指通过置换、搅拌等方式在原地基中植入增强体，由原地基和增强体两部分组成的人工复合体地基。结构物的荷载由原地基和增强体共同承担。根据原地基中增强体的方向，复合地基又可以分为纵向增强体和横向增强体两大类。复合地基分类如图1所示。图1复合地基分类复合地基作为一种行之有效的地基处理手段优点在于：处治后地基强度增长快，强度高，侧向水平位移明显减小。①振冲碎石桩振冲法就是采用振冲碎石桩加固湿软地基的方法,它的碎石桩用水力冲孔或机械钻孔后填上碎石用振密来完成,因而也叫作振冲碎石桩。它的施工机具简单方便、造价低、工期短，而且对砂性大的湿软地基加固效果也尤为明显。另外,由于它加固后对地基抗震能力的增强,所以在地震区便更可以突显其优点。这些桩本身的强度比挤密砂桩的强度就要高很多,40 同时它也有竖向排水的效果，它经济迅速而且技术效果非常好，所以它是一种很好的加固方法。振冲碎石桩是利用振冲器借高压水成孔，投以碎石使之密实，在土体中形成一个密实的桩体。碎石桩作用有二：一是复合地基作用，即桩体与桩间土共同构成复合地基，以提高地基的承载力；二是排水固结作用，碎石桩的桩体为一良好的排水通道，在路堤荷载的预压下使桩间土固结，强度提高。振冲碎石桩最大的特点是桩径较大（一般为0.8m～1.2m），故承载力高。此外，振冲碎石桩的成桩设备较简单，便于运输。但施工时用水量较大，冲出来的泥浆可能污染施工现场。②水泥搅拌桩水泥搅拌桩是用于加固饱和软粘土地基的一种技术，它利用水泥作为固化剂，通过深层搅拌机械，在地基深处将原状软土和水泥强制搅拌，经过物理化学作用生成一种特殊的、具有较高强度、较好变形特性和水稳定性的混合柱体，它对提高软土地基承载力、减少地基的沉降量有明显效果，是一种人工复合地基，搅拌桩是复合地基的主要承载部分。③预应力管桩预应力管桩作为采用先张法预应力工艺和离心成型法制成的一种空心细长混凝土预制构件,它具有单桩承载力高、对桩端持力层起伏变化大的地质条件适应性强、施工速度快、工效高、工期短、抗弯性好、成桩质量可靠等优点,可应用于处理高等级公路软基路段。王爱军以具体试验为背景,对预应力管桩在高等级公路软基处理中的应用进行了研究。④土工格栅、土工格室土工格栅是国外上世纪60年代开发的一种新型工程加固材料，因其优良的力学性能、抗变形能力与抗老化性能在欧美国家广泛地用于路基路面加固、软土地基处理。土工格栅处治桥头跳车的原理是，在填土中沿路线方向分层平铺土工格栅，格栅层的一端固定于桥台，另一段与台背连接，利用土工格栅变形的连续性及其高强度、高弹性、大变形特性，将车辆荷载及上部土体的自重荷载部分地传递到桥台，在台背局部范围内，分层阻止填料沿台背沉降；与此同时，通过格栅与土体的相互作用，改善局部荷载作用下土体内部的受力状态，将荷载扩散到一个较大的范围内，从而达到减少外部荷载对土体的压缩沉降，延长沉降特征长度，使台背与填土交界部位的阶梯状沉降变为连续渐变沉降。40 1996年喻泽红等对采用土工网来处治路桥过渡段沉降差进行了详尽的有限元分析，结合实地观测数据及模型试验进行土工网加固桥头土体的机理分析。2002年戴为民等运用有限元分析的方法对土工格栅处理桥头跳车机理进行分析。2004年凌建明等对土工网在桥头引道路堤中的应用进行研究，室内试验研究路基土与土工网之间综合摩擦阻力、张力膜效应及不同土工网铺设间距对复合土反应模量的影响。土工格室是一种三维网状格室结构，在网状内部填入泥土、碎石、混凝土等松散物料，将能构成具有强大侧向限制和大刚度的结构体。土工格室相对于平面结构的土工网、±工格栅的一个最大差异是其三维网状结构对充填料提供了较大的侧向约束作用，格室侧壁对其中填料产生了向上的摩擦支承力，从而形成一个具有较大抗拉强度与抗剪强度的复合体。牛思胜应用新型土工合成材料一土工格室，提出了楔形柔性搭板处治技术。⑤CFG桩CFG桩全名为碎石粉煤灰混凝土桩，是由房建基础工程的沉管灌注桩演变而来，桩在房建的沉管灌注桩的基础上去掉钢筋骨架（降低造价），改变其混凝土的配合比，掺入粉煤灰来改善混凝土的和易性和工作性。CFG桩复合地基是近年发展起来的地基处理技术，桩与桩间土通过褥垫层形成CFG桩复合地基，具有加速土体固结、承载力大且可调性强、沉降变形小和沉降稳定快等优点。CFG桩和桩间土一起通过褥垫层(由碎石和石屑组成)形成CFG复合地基，对于CFG桩处治构造物台背地基而言，为了使沉降变形达到递减变化的目的，可以调节桩进入地面以下的长度来控制地基的沉降量，即采用渐变桩实现桥台与路堤的刚柔过渡。CFG桩处治台背地基主要有三方面作用：a.置换作用；b.挤密作用；c.褥垫层作用。a.置换作用CFG桩不同于碎石桩，它是具有一定粘结强度的混合料，在荷载作用下CFG桩的压缩性明显比其周围软土小，因此基础传给复合地基的附加应力随地基的变形逐渐集中到桩体上，出现应力集中现象，复合地基的CFG桩起到了置换的作用。载荷试验结果表明，在无垫层情况下，CFG柱单桩复合地基的桩土应力比为24.3～29.4，四桩复合地基桩土应力比为31.4～35.2；而碎石桩复合地基的桩土应力比为2.2～2.4。由此可见，CFG桩的桩土应力比明显大于碎石桩复合地基的桩土应力比，亦即其置换作用显著。b.挤密作用40 CFG桩采用沉管法施工，由于振动和挤密作用使桩间土得到挤密。试验表明，加固后地基土的含水量、孔隙比、压缩系数均有所减小，密度、压缩模量均有所增加，说明经加固后的桩间土已挤密。c.褥垫层作用桩和桩间土由于变形模量相差很大，使得它们的变形差别较大。设置由石屑和碎石等松散体材料组成的褥垫层后，使调整桩土相对变形的问题从根本上得到解决，且褥挚层使桩间土的有效接触应力增加，提高了桩间土的抗剪强度，使得桩体承载力得到提高；另外对于地基的不均匀沉降也有一定的补偿作用。⑥新型的桩基型式a.现浇硷薄壁筒桩处理桥头软基薄壁筒桩的技术特点:薄壁筒桩的桩体强度高，限制了地基土体的侧向变形，因为侧向挡土的效果非常明显，这样也可以大大减小路基软土的挤出量，与此同时还增强了地基土体的变形稳定与抗滑稳定；由于薄壁筒桩承载力比较高，在采用薄壁筒桩处理由“厚淤泥下层与硬壳上层”组成的二元土层结构时，深部淤泥层的压缩变形通过薄壁筒桩的上部硬壳层承担侧摩阻力，这样的效果就可以看成降低软弱下卧层的变形，增大硬壳层的厚度，这对减少路基的沉降有特别好的效果，在防治桥台位移、桥头跳车方面取得了相当好的效果。　　我们在对浇混凝土薄壁筒桩进行经济技术分析时，分析认为，薄壁筒桩的试验研究充分证明了它的双重性能:有效地防止软土地基的侧向滑移的抗滑性能和良好的群桩基础承载性能。并且这个技术很突出的优点值得我们去推广:与粉喷桩相比，薄壁筒桩的加固深度、路基稳定、沉降量等方面都比粉喷桩有优势，检测手段快速、简单，并且施工质量可靠，成本比粉喷桩还低，薄壁筒桩在软土深度大于15m的地段有着粉喷桩无法替代的作用。与塑板桩相比，具有沉降少，薄壁筒桩加固软基，填筑期短，无需预压等特点，在单位处理成本考虑的时候，虽然薄壁筒桩成本较高，但对地基强度低、工后沉降要求高的路段，综合考虑施工工期、后期维护费用等方面的因素，薄壁筒桩处理软基具有明显的优势。试验研究与应用实践证明:现浇硅薄壁筒桩属薄壁结构，具有成桩速度快、自动排土、施工周期短、单桩承载力较高、无泥浆污染等优点，用该技术处理高填方桥头软基技术构思新颖、科学合理且易于实施，经该技术处理后的桥头路基后下沉降低，这个技术为解决高等级公路软土地基桥头跳车及其他建筑物地基加固问题提供了一种全新的方法，具有普遍推广意义。40 b.带帽预应力管桩在桥头深厚软土路基施工中的应用　　采用静压桩机按设计终压力值打到深厚软土地基中,施工至设计深度,桩与桩之间可以采用焊接的方式,然后可以在桩头浇筑桩帽,并在它的上铺设一层钢丝格栅从而来提高软土路段整体路基稳定性的一种方法，其中钢丝格栅一般要求采用高强度整体式弹簧钢丝焊接成网片,然后在它的表面涂覆塑料而成的钢塑格栅。带帽静压预应力管桩处理桥头深厚软基是将采用先张法预应力和掺加磨细料、高效减水剂、由专业厂家生产等先进工艺,并把混凝土经过离心脱水密实成型,经过高压、常压两次蒸汽养护而制成的一种细长空心等截面预制混凝土构件,即预应力高强混凝土管桩。2001年刘代全提出了采用半刚性挤密桩复合地基加固桥头搭板枕梁下路堤实现路、桥的刚柔过渡方法。2002年，俞亚南等采用粉喷桩处理桥头软基，分析了粉喷桩作用机理及其处理效果。2003年刘恒新，温晓贵等采用低强度混凝土桩处理桥头深厚软基发现其能大幅度减小沉降,减小对桥台基础的水平推力,具有显著的经济效益。2006年周健，曾庆有，王浩首次将基于沉降的桩基设计方法应用到桥梁桩基的设计实践中。通过调整桩长和桩数，使桩基沉降从桥梁主跨往边跨逐步增大，开辟了解决桥头跳车问题的新途径。2009年王斌等了提出采用带帽大间距（>2.5m）PTC刚性桩复合地基处理深厚软基，以达到控制沉降的目的。刘汉龙，王新泉，陈永辉结合申嘉湖杭（上海―嘉兴―湖州―杭州）高速公路嘉兴段Y型沉管灌注桩处理桥头软基实体工程，获得了路堤荷载下桩帽间土体表面应力、桩帽上应力及桩帽下土体表面应力的分布及变化规律。2011年，张俊等人结合银川绕城高速西北段非典型软弱土路基处治工程,利用现场监测的方法对非典型软弱土路基的处治措施及沉降规律进行了研究。2.1.2.4设置桥头搭板通过对桥头搭板的设置可以改善桥头跳车，也是目前我国对解决“桥头跳车”40 现象中最为常用的一种解决的方式，其方法产生的效果明显、施工方便也较简单。桥头搭板一般主要是以钢筋混凝土板的形式出现，常用的搭板长度有3米板、6米板、8米板和10米板等等类型，国内较为普遍的搭板都是以单幅路基宽为基础的单块整板形式出现。在沿路基横向方向，如果路面较宽时，有时也将搭板分成2块或者2块以上。在一般的桥梁设计以及施工过程中，在桥台处设置桥头搭板过程中时，往往采取的措施是将桥头搭板的一端通过锚栓置于桥台台后的牛腿上，桥头搭板的另一端置于地基枕梁上，在我国的设计手册上面就有相关方面的内容，其中公路桥梁手册中对搭板进行了分类，如果搭板按其埋置的深度方式来分类则可以分为半埋式搭板以及地面式搭板两大类。地基上的枕梁结构属于搭板构造的一部分，在桥头搭板的构造设计当中也是不可缺少的重要部分。枕梁在搭板受力过程中起到辅助受力的作用，而且枕梁相当于加劲横梁，不但起到具有纵向支撑的作用，同时使搭板顺向的计算路径相应地减短，不利的受力情况减少，增大了搭板抵抗破坏的能力，其设置的目的也是为了防止桥头跳车现象，对减少桥梁以及路基的损坏程度起到相当大的作用，同时对减少桥头搭板随地基沉降也起到一定的作用。搭板设计的基本思路是将桥台与路堤衔接处因较大差异沉降引起的路面纵坡突变通过设置桥头搭板进行缓和过渡，将路面纵坡变化限制在容许范围内，从而达到消除桥头跳车的目的。在桥头设置搭板的意图就是通过一定长度的刚性板将台阶转换为一定的坡度使行车在路桥相接处平稳过渡。搭板的设置是出于台背后填土和地基必然发生沉降的特征考虑的，搭板设计要考虑刚性板下由于填土沉降而导致支撑脱空的特征，因此对于桥头搭板设计一般采用简支板设计，搭板的一端支撑在桥台的牛腿上，另一端搁置在路堤上，为使搭板端部受理均匀，一般在端部设计枕梁。2.1.2.5采用轻质材料填筑法EPS（发泡聚苯乙烯）是一种轻型高分子聚合物，具有超轻质、强度和弹性模量较高、耐水性好等特点。EPS用以填筑路堤在国外已有较长的历史，1972年挪威国家道路研究实验室（NRRL）首次使用EPS填筑桥头路堤，瑞典、日本、荷兰、加拿大等国也有工程应用的实例。2003年高燕希等对EPS块体以及混凝土和EPS颗粒混合体进行应力与应交分析，之后进行软基上桥台台背填筑EPS的结构分析，结果表明采用EPS填筑路基可以防止桥头跳车，减轻桥台受台后填筑物的侧向推挤作用。2005年朱向荣在EPS块体动三轴试验研究中，研究不同加载频率、循环次数和围压下EPS块体强度和模量等变化规律，为EPS块体的工程应用提供理论依据。40 另外，EPS块体在高填路堤及台后填筑等工程的运用，都取得了良好的效果。泡沫混凝土是一种轻质、流动性强、强度可调节、耐久性好的材料，它轻质强的特殊性质在建筑物的补偿地基中有工程运用。作为轻质回填材料它可降低路基的整体自重，减少对结构物的侧向荷载。2002年高倩等较全面地分析了泡沫混凝土的材料组成及制备工艺，讨论泡沫混凝土性能的影响因素。2003年陈忠平、肖礼经、蔡力等从泡沫混凝土的基本性质及现场施工制备出发，介绍将泡沫混凝土运用于公路工程实践的研究。2005年周卫东等研究现浇轻质泡沫混凝土的制备方法和性能，采用正交试验分析了胶结材料、泡沫剂等对泡沫混凝土性能的影响程度。吕永雄结合广东省惠澳大道淡澳大桥南岸引道路堤软基处理中采用EPS的工程实践，进行了技术经济分析。2.1.3软土变形的理论研究现状按照使用目的，软土路基所依据的理论包括土体的固结理论和土体的沉降计算两部分。其中固结理论包括一维固结分析、次固结、固结速率。土体沉降计算包括：瞬时沉降、固结沉降以及次固结沉降。现就这两种理论依据具体描述如下：（1）固结理论①Terzaghi固结方程：Terzaghi于1925年建立了饱和土体固结模型。理论假定在加荷瞬间外荷载完全由孔隙水压力承担，然后随着时间的推移和孔隙水的排除，外荷逐渐向土粒骨架转移，直到超孔隙水压力完全消散，这是土体的固结变形亦结束。其一维固结微分方程为：，式中为固结系数，与土的物理力学性质有关：，e，k，分别为土的孔隙比、渗透系数、压缩系数：u为孔隙水压力。给定方程的初始条件和边界条件，可求得解析解。②Biot固结方程：1941年Biot基于固结机理推导了准确反映孔隙水压力消散与土股价变形相互关系的三维固结方程。对一各向同性的饱和土体单元dxdydz，在外力作用下必须满足下述平衡方程：（1）式中：分别为单元土体各个面上的正应力和剪应力：x、y、z40 分别为垂直于单元体各相应面的坐标轴：分别为单元体各方向所受的体积力。将上式用有效应力和孔隙水压力u表示，且只考虑重力时，以土骨架为脱离体建立平衡方程：（2）式中：为单位土体的重度（z坐标向下为正）：u为超孔隙水压力；表明各方向的单位渗透力。Biot假定土骨架是线弹性体，服从广义胡克定律，则物理方程中的{D}为弹性矩阵，可写为：（3）式中：G为土骨架的剪切模量：。E为弹性模量：为泊松比。根据应变与位移的几何关系，可将（3）式中的应变表示成位移的形式：（4）式中，为x，y，z方向的位移：为x，y，z方向的应变，取压缩为正；为xy、yz、zx平面内的剪应变。40 所以，将式（4）代入式（3），再代入式（2），即可得出以位移和孔隙水压力表示的弹性土体中的平衡微分方程：（5）式中，，为拉普拉斯算子。如果将物理方程式中的{D}表示为弹塑性矩阵，即可将式（5）推广到弹塑性体。式（5）包括三个位移分量及孔隙水压力u共四个未知函数，因此必须补充建立一个方程，即连续性方程。根据土体的压缩性原理，在土颗粒和水都不可压缩的前提下，饱和土体微分单元内水量的变化率在树值上等于微分体积的压缩率，故又达西定律得：（6）式中：为体应变：分别为x，y，z方向的渗透系数；为水的容重。假设土的渗透性各向相同：，并将用位移表示，式（6）可写为：（7）上式即为以位移和孔隙水压力表示的连续性方程。联立方程（5）和（7），即为Biot三维固结方程。（2）沉降机理：通常把沉降分为瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降。①瞬时沉降：发生在加载的瞬时，对于饱和土，即为不排水条件下土体形变引起的沉降。40 ②固结沉降：土体在荷载作用下产生的超静水压力迫使土中水向外渗流，土体孔隙减小的渗透固结过程，其中也包括部分剪切变形。由于孔隙水的排除需要时间，固结沉降是时间的函数。③次固结沉降：基本发生在图中超孔隙水压力完全消散之后，是在恒定有效应力之下的沉降。沉降的计算方法分为：弹性理论法、分层总和法、考虑侧向变形的方法、应力路径法等。2.1.4试验研究现状目前主要应用于软土路基的处理方法为碎石桩复合路基、换填法和垫层法、挤密法和砂井预压固结法等。碎石桩加固软弱路基起源于1935年。50年代初，振冲法开始用于加固粘性土路基，并成为碎石桩。从此，一般认为以真冲法在粘性土中形成的密实碎石桩为碎石桩。60年代初，联邦德国和英国相机将此法广泛应用于软土第几种，50年代后期此法引入到我国，它适用于处理松砂、粉土、素填土、粘性土、湿陷性黄土等路基。2.1.5半挖半填路基结合部位不均匀沉降控制措施研究目前对于半填半挖路基研究报道很少，散见于一些交通方面的科技期刊中。调查发现半填半挖路基由于填方部分的土体强度和稳定性难以与挖方或自然坡面土体相一致，在目前已建的半填半挖路基，有大部分出现填方路基下沉、开裂，更有甚者，填方部分路基沿挖填界面整体滑坡的严重的自然灾害。在有些地段由于土性差异及压实程度不足，造成填方段局部的沉陷，给路基处理及行车带来很大安全隐患。2.1.5.1半挖半填边坡失稳破坏的原因根据工程实践的研究总结，引起半挖半填边坡失稳破坏的原因有很多，可大致分为内因和外因两大类：内因包括交接面岩土力学性质的影响和交接面的形状；外因包括地下水、外荷载、气候以及人类工程活动等。半挖半填基床对路基稳定性影响较大的内因可以分为两类：1)基床的几何结构特征，包括填方高度、填方宽度、填方边坡坡度、基床坡角、基床的展布形式；2)40 基床物理力学性质，主要决定于基床岩土体类型，包括基床粘聚力、内摩擦角、基床岩土材料重度、地下水位等。在施工中，为了填筑方便和稳定，一般将基床挖成折线形式。半填半挖路基施工虽然在规范上明确规定了施工程序、处理措施和填筑要求，但由于标准太低，很难满足强度和稳定性要求。因此，应首先将半填半挖的填方部分压实标准值适当提高，而且填方部分从下至上均采用同一标准值，以增大填方的土体强度和稳定性，减少不均匀沉陷；其次，在机械无法施工的地方(横向宽度较窄)必须采用夯实机具自下而上逐层填筑夯实，确保填土密实、稳定。2.1.5.2半挖半填公路路基交接面稳定性分析方法半挖半填公路路基的稳定性受到许多因素的制约。其中最为重要的一个因素是天然路基与填土路基的结合面性质，由其两侧的地质体决定。结合面两侧的地质体在物理力学性质、密实度、结构、水理性质及地下水位条件等各个方面存在差异。半填半挖路基最有可能沿着交接面滑动而产生破坏，因此稳定性问题在本质上属于滑坡问题。但该种滑坡有两个特点：首先最可能弱滑面为结合面是确定的，其次结合面是天然的自然山坡面，在形状上通常是折线。对于边坡的稳定性分析方法，大体有极限平衡法，数值分析方法和极限分析法三类。(1)极限平衡法极限平衡法是目前土坡稳定性分析中最常用的一种方法，其中以条分法最为重要。这类方法一般先假定破裂滑动面为圆弧、圆弧—直线或其它不规则面。并假定该滑动面土体满足库仑破坏准则，从土坡取出一隔离体，根据作用在该隔离体上的已知力或假定力，计算出维持平衡所需要的土的抗剪强度。将该强度与实际状态的抗剪强度进行比较，求出稳定性系数作为衡量边坡稳定性的基本指标。这类方法(主要指条分法及改进的条分法)把土条作为刚体。因此没有考虑土体本身的应力—应变关系。这种方法之间的最大区别仅仅在于对相邻土条之间的内力的假定的不同。如瑞典圆弧法(Fellenius)与毕肖普法(Bishop)要求满足整体力矩平衡条件。但瑞典圆弧法完全没有考虑条间相互作用力，毕肖普法仅考虑条间的水平作用力。而没有考虑土条间的剪力简布法(Janbu)、斯宾塞法(Spencer),摩根斯坦－普赖斯法(MorgenstenandPrice)及萨尔玛法(Sarma)要求满足力矩和力的平衡条件。其中简布法假定条间力的作用点位置，斯宾塞法假定相邻土条之间的法向条间力与切向条间力之间有一固定的常数关系，摩根斯坦—40 普赖斯法假定相邻土条法向条间力和切向条间力之间存在一个对水平方向坐标的函数关系，萨尔玛法假定沿相邻土条的垂直分界面，所有平行于土条底面的斜面均处于极限平衡状态，从而可推导出切向条间力的分布。我国铁路部门和地基基础规范中使用的不平衡推力法没有考虑力矩平衡条件，但也属于这类方法。近年来这类方法得到进一步的完善。传统的极限平衡法认为滑动面沿长度方向是不变的，这与实际边坡有些不符。郭汉荣在极限平衡公式中引入一个几何参数R，将单位走向边坡长度块段分析改为扇形块段分析，用于锥形边坡分析中。该方法能较好地适用于天然山包、人工废石山、煤歼山等锥形边坡，计算结果比传统的方法更合乎实际。斯塔克(Stark)等认为极限平衡二维分析中隐含破坏面垂直剖面方向无穷大的假设与实际不合，建立了极限平衡三维分析方法。从二维分析推广到三维分析，更能反映实际边坡，但大大增加了分析的难度。有限平衡分析的关键问题是确定最危险滑动面及其对应的最小稳定性系数，常规作法是假定滑动面为圆弧形，对滑动圆心的确定采用经验得方法。消元法中的二分法及坐标轮法等。肖专文等仍假设滑动面为圆弧形，用遗传进化算法确定边坡最危险滑动面及其对应的最小稳定性系数。陈昌富等建立了边坡可靠性分析统一的数学模型，提出了一种计算边坡最小可靠性指标和搜索临界滑动面的分步混合遗传算法。(2)数值分析方法数值分析方法主要包括有限元、离散元和边界元。这种方法以土坡在失稳之前伴随的较大变形为依据，将稳定和变形紧密地联系起来。并考虑到土的非线性本构关系，然后求出每一计算单元的应力及应变，根据不同的强度指标确定破坏区的位置及其扩展情况，并设法将局部破坏和整体破坏联系起来。求得合适的临界滑裂面位置，最后根据极限平衡法推求整体的稳定性系数。离散化的思想始终贯穿在这种方法之中，因此，该方法是一种典型的数值计算方法，一般需通过岩土工程数值模拟来实现。应该指出，这种方法在模拟土坡变形破坏机理等方面有着独特的优点，并且它不需要假定滑动面。但由于土体的不均质性和复杂性，这种方法的应用目前仍受到了一定的限制。随着计算机技术的发展，很多数值计算方法都用到边坡稳定分析中。目前比较常用的边坡数值分析方法的主要特点见表2。表2部分数值方法的实现方法及优缺点分析方法实现方法特点缺点40 有限元法(FEM)离散岩土介质为多各单元，简载移植至节点，插值函数考虑连续条件，采用矩阵位移法或力法求解岩土介质应力场和位移场。可以用来求解弹性、弹塑性、粘弹塑性、粘塑性等问题：部分的考虑了非均质、不连续性可以给出岩土体应力、应变的大小与分布。对大变形、不连续位移，无限域、应力集中等问题的求解不理想。边界元法(BEM)将介质边界离散为边界单元。把边界微分方程转化为线性代数方程组，求解边界应力和位移解，再由解析法计算域内任一点的解。只对研究区的边界进行离散。数据输入量较少，对处理无界域、半无界域等问题较为理想。要求事先知道控制微分方程的基本解，在处理非线性、不均匀性、模拟分步开挖等方面不如有限元。离散元法(DEM)将区域离散为单元，但单元节点可以分离。单元间的作用力可由力与位移的关系求出，个别单元的运动由牛顿运动定理确定。动态性，考虑了岩体的非均质、不连续和大变形等特点，允许块体间发生平动、转动甚至相互脱离，可形象反映应力场、速度、位移等力学参量的全程变化。只对块状、层状破裂或一般碎裂结构岩体比较适合。无界元法采用了一种特殊的形函数及位移插值函数，能反映在无穷远处的边界条件，近年来以比较广泛的应用于非线性问题、动力问题、不连续问题等的求解，是有限元方法的推广。适合于非线形，不连续和动力等问题的求解。能有效的解决有限元的“边界效应”及人为确定边界的缺点，在动力问题中尤为突出。一般要与其它方法如有限元联合应用。FLAC法有限差分原理。考虑岩土体不连续性、大变形特征，求解数度较快。计算边界、单元网格的划分具有很大的随意性。块体理论几何学原理和解析方40 (BT)法。几何学特征，利用拓扑学、群论原理，适用于岩体稳定分析。几何学特征，利用拓扑学、群论原理，适用于岩体稳定分析。(3)极限分析法极限分析法是应用理想塑性体或刚塑性体处于极限状态的普通原理－上限定理和下限定理，求解理想塑性体的极限荷载的一种分析方法，极限分析方法建立至今虽然只有三十年左右的历史，但它在岩土力学中得到了广泛的应用。土坡稳定性塑性极限分析法最早由德鲁克和普拉格（Drucker，Prager）提出，他们将静力场和运动场结合起来提出了极值原理，从而建立了土体极限分析理论，为土坡塑性极限分析法开辟了新的途径。陈（W.F.Chen）发表的专著《极限分析和土的塑性力学》，进一步阐明了塑性极限分析理论在土工问题中的应用。该专著讨论了塑性极限分析法在土坡稳定性问题中的应用，并且运用变分计算法证明了均匀土的乎边坡情况下，角度为中的对数螺旋面是所有可能滑动面中的临界面。而这与他所采用的塑性极限分析上限法中假设的对数螺旋破坏机制是吻合的。近年来，土坡稳定性塑性极限分析法也取得了一定的发展，如孙君实研究了稳定分析模糊极值理论在边坡稳定性塑性极限分析法中的应用；门玉明从塑性极限分析土限定理出发，建立了士质斜坡沿基岩面折线滑面破坏机制，并推导得到了稳定性系数计算公式；罗纳尔德和陈（Donald.I.BandChen.Z.Y）运用能量法和最优化原理，得到了土坡和岩质边坡稳定性分析的上限解，并编制了计算机程序EMU搜索极限状态时的最危险滑移而：还有一些学者在土坡极限分析下限解方面取得了一定的进展，如我国的李国英、沈珠江等。对于半填半挖路基的稳定性计算分析方法，公路路基设计规范中，推荐使用我国铁路、建筑工程中广泛使用的不平衡推力法，但该法由于在推导过程中具有假设前提，根据有关研究发现，不平衡推力法的计算结果偏大，工程风险偏大。主要参考文献：[1]中华人民共和国行业标准.路基处理技术规范.JGJ79-2002.[2]龚晓南,路基处理手册（第3版）[M].北京：中国建筑工业出版社,2008[3]刘玉卓,公路工程软基处理[M].北京：人民交通出版社,2002,1-77.[4]陈磊,刘汉龙,陈永辉.高速公路拓宽工程路基处理效果的数值分析[J].岩土力学,2006,27(11):2066-2070.[5]河海大学编.交通土建软土路基工程手册[M].北京:人民交通出版社，2001.40 [1]周健,张健,姚浩.真空降水联合强夯法在软弱路基处理中的应用研究[J].岩土力学,2005,26（S1）:198-200.[2]张俊等.银川绕城高速非典型软弱土路基处治方法与效果监测[J].东北大学学报（自然科学版）,2011,32(10):1499-1502.[3]朱双明等.桥头软基现浇筒桩处理现场试验分析[J].土木工程学报,2006,39(8):102-106.[4]魏斌,王敏强.高填土路堤边坡失稳机理及加固措施比选[J].武汉大学学报（工学版）,2010,43(3):366-369.[5]郑刚等.高性桩加固软弱路基上路堤稳定性问题（II）—群桩条件下的分析[J].岩土工程学报,2010,32(12):1811-1820.[6]张文,曾德荣.道路软弱路基处治对策探讨—310线烂坝段改建工程软弱路基的处治[J].重庆交通学院学报,2007,26(2):95-96.[7]王沛等.滨海盐渍土的固化方法及固化土的偏应力-应变[J].岩土力学,2010,31(12):3939-3944.[8]闫富有.成层未打穿砂井路基固Lagrange差值解法[J].岩石力学与工程学报,2007,29(6):1932-1939.[9]薛茹,李广慧.动力排水固结法加固软土路基的模型试验研究[J].岩土力学,2011,32(11):3242-3248.[10]卢正等.非均布列车荷载作用下软土路基的震动分析[J].岩土力学,2010,31(10):3286-3294.[11]刘观仕等.高速公路扩建工程软基拓宽的沉降监测与分析[J].岩土力学,2007,28(2):331-335[12]欧湘萍等.高速公路软土路基工后沉降的回旋线推算法[J].武汉理工大学学报,2009,31(1):63-67.[13]薛祥等.高速公路软土路基工后沉降预测的新方法[J].岩土工程学报,2011,33(S1):125-130.[14]刘观仕等.高速公路软土路基拓宽粉喷桩处治方案分析与验证[J].岩石力学与工程学报,2008,27(2):309-315.[15]李茂英等.高速公路拓宽工程沉降控制复合路基优化设计[J].岩土力学,2008,29(2):535-540.[16]余成华,李凤菊.基于袋装砂井排水固结法处理软基的沉降过程流固耦合模拟[J].岩土力学,2010,31(3):939-943.[17]赵明华等.基于弹性路基梁理论的土工格室加筋体变形分析[J].岩土力学,2009,32(12):3695-3699.[18]虞海珍,赵怀义.砾石桩加固公路盐渍化软土路基施工技术[J].华中科技大学学报（城市科学版）,2008,25(2):83-86.[19]张军等.路堤荷载下双向增强体复合路基受力机理分析[J].岩土工程学报,2010-32(9):1392-1398.[20]闻世强等.路堤下浆固碎石桩复合路基现场试验研究[J].岩土力学,2010,31(5)：1559-1563.[21]俞炯奇等.某软土路基低能量强夯试验研究[J].岩土工程学报,2011,33(S1):227-229.[22]王星运等.曲线拟合法对路基小变形情形适用性研究[J].岩土力学,2009,30(9):2763-2769.40 [1]孙立强等.软土路基“波浪形”不均匀沉降及其机制分析[J].岩土力学,2011,32(S1):526-531.[2]李庆园等.软土路基变形规律现场监测及FLAC模拟研究[J].西安科技大学学报,2009,29,(6):712-717.[3]魏丽敏等.软土路基大应变黏弹塑性正/反分析沉降预测对比[J].岩土力学,2010,31(8):2630-2636.[4]周全能.软土路基后期沉降推算方法及误差分析[J].岩土力学,2007,28(3):512-516.[5]朱志铎,周礼红.软土路基全过程沉降预测的Logistic模型应用研究[J].岩土工程学报,2009,31(6):965-969.[33]何群,魏丽敏,王永和.软土路基黏弹塑性大应变分析的工程应用[J].中南大学学报(自然科学版),2009,40(2):512-518.2.2研究工作基础本项目组成员近年来主要开展了大厚度自重湿陷性黄土的工程特性与路基的预浸水处理方法研究，该课题围绕宁夏扬黄灌溉工程大厚度自重湿陷性黄土的工程特性与地质的浸水处理方法进行了研究，在自重湿陷性黄土的非饱和力学特性、细观结构、本构关系、仪器研制和大厚度自重湿陷性黄土场地路基处理的预浸水方法、湿陷变形特征等方面做了大量的工作。主要创新点如下：1）在国内首先研制了一套能够控制吸力的湿陷-三轴仪，首次建立了原状非饱和湿陷性黄土湿陷过程中细观结构损伤演化方程；2）首次揭示了停水后的陡降段和后期平缓段；3）针对大厚度自重湿陷性黄土提出了预浸水停水标准；4）在自重湿陷性黄土厚度大于35m的场地上进行了挖孔灌注桩的大型现场载荷-浸水试验。设置了4种类型的试桩（无摩擦桩、空底桩、摩擦端承桩和悬吊桩），采用了多种测试方法（钢筋应力计、滑动测微计等）。研究结果表明：空底桩和悬吊桩在长度比湿陷性黄土层厚度小许多时，所测得的正、负摩阻力数值偏小，穿透整个湿陷性黄土层的摩擦端承试桩所得结果比较符和实际；5）实测负摩阻力远高于黄土规范建议的负摩阻力值，且负摩阻力的数值与场地的湿陷类型、湿陷量的大小无明确对应关系；6）桩土相互作用能减小场地的湿陷变形量。对黄土中几个大型工程的现场灌注桩试验资料分析发现，中性点位置超出了建筑桩基技术规范提供的参考值范围。40 在湿陷性黄土地区复合路基处理方面主要做了黄土地区挤密桩复合路基的理论分析与试验研究。随着国家经济的不断发展，我国西北黄土地区的建设项目日益增多，因此，对湿陷性黄土地区建设中的路基处理问题提出了新的挑战。论文结合挤密桩复合路基在湿陷性黄土地区路基处理中的应用现状，对素土桩挤密桩复合路基、灰土挤密桩复合路基及生石灰挤密桩复合路基在湿陷性黄土处理路基的理论和应用进行研究，提出新的思路及分析方法。1）基于圆孔扩张理论；2）结合挤密桩复合路基的特点，对挤密桩复合路基承载力的计算方法进行分析；3）用FLAC-3D有限差分程序建立单桩复合路基数值分析模型，分别研究了素土挤密桩、灰土挤密桩及生石灰桩复合路基在静载试验时沉降随时间的变化规律、三种挤密桩复合路基在竖向荷载下桩身轴力的变化规律、桩周应力沿径向的分布规律、沉降随荷载的变化规律以及沉降沿桩深的变化规律；4）依托于大型工程建设项目，通过一系列现场试验，全面评价采用素土挤密桩、灰土挤密桩、生石灰挤密桩路基处理后桩间土的效果及复合路基承载力方面的研究。在国家电网公司的支持下，进行了大厚度自重湿陷性黄土湿陷变形特性、评价方法和地基处理等问题的相关研究，在位于兰州市和平镇金川科技园内进行了大型现场试验，收集到大量一手现场试验数据，发表论文数篇，其中多篇被EI收录，对湿陷性黄土特性和地基处理方面有较为深入的研究和认识。以上研究工作为开展X一级公路软弱土路基处治技术奠定了良好的基础。三．项目实施方案3.1主要研究内容（1）软弱土路基处理方法综合研究1）目前工程中常用的软土路基处理方法有：粉喷桩、建筑垃圾桩法、碎石桩与砂桩、换填法或垫层法、挤密法，砂井预压固结法等，其中近年来应用广泛，且较为经济有效的方法为采用土工布加固处理路基。在广泛调研的基础上归纳总结各种软弱土路基的应用原理和适用范围，并和X线黄河快速通道建设工程结合起来，综合对比各种处治方案，对适合该工程建设的软弱土路基处理措施进行优选。40 2）软弱土路基处理中的路基稳定性和沉降分析研究①路基稳定性分析模型的建立，包括稳定性安全系数的建立和滑移面搜索模型的确定。②总沉降，工后沉降受当地地质、水文条件的影响（主要是因为软弱路基土层中超静水压力过大，且消散速度过慢，导致软土层在高填方路基的附加压力作用下，土层颗粒间有效应力增长速度缓慢，固结速度慢，上层路基变形稳定速度慢）。③总沉降，工后沉降的基准期，沉降速率，沉降量的确定方法。④综合处理措施的研究。（2）X线软弱路基处置效果的检测1）地表沉降检测2）深层沉降检测3）路基水平位移检测4）土压力检测5）孔隙水压力检测（3）X线黄河快速通道软弱土路基处理对策研究根据本工程的实际地质、水文条件确定软弱路基处理的对策：从破坏（稳定性）和沉降两大类为目标来确定，最好在现场修筑试验路基以测定各路段的路基状态（密实和含水量的变化、沉降、孔隙水压力、土压力、强度增长等）和总结各路段的施工经验。具体的对策从改善路基土的剪切特性、压缩性能、透水性等方面入手。（4）X线路基沉降控制综合措施研究1）针对X线桥头软土路基处理方法研究；2）控制桥头沉降的综合处置措施研究；3）X线半挖半填路基结合部位不均匀沉降控制措施研究。3.2拟解决的关键技术①由于目前国内外大多没有统一的计算土体沉降的本构模型，现场试验仍然是有效的研究土体沉降的有效手段，因此本研究结合X一级公路进行现场沉降的观测。②可以考虑采用复杂边界条件和复杂本构模型的数值模拟方法对试验结果进行验证说明。40 3.3拟采取的技术路线通过对路基处治的理论分析研究，得出路基的失稳破坏机理，并基于稳定性分析基本理论，建立路基的稳定性分析计算模型，最后通过有限元软件和模型试验进行验证，进而对路基的既有加固措施进行优化，从而得到软土路基的合理加固措施；通过对软土路基的沉降机理进行分析研究，得出软土路基的沉降破坏机理，并基于土体的固结理论，建立软土路基的沉降计算分析模型，然后通过现场试验监测与有限元软件的分析相互进行验证，最后得出合理的预防沉降处理措施。具体研究技术路线见下图：土体固结沉降理论稳定性分析理论有限元数值计算软土路基沉降监测理论基础验证说明软弱土路基失稳破坏机理软弱土路基稳定性计算土体固结沉降计算预防沉降处理措施图3研究技术路线图3.4工作进度安排（1）2013年6月~2013年9月：收集已有国内外软土路基处治的研究资料，建立路基稳定性分析和沉降的计算模型；（2）2013年7月~2013年12月：路基工程稳定性评价，给出路基稳定性分析计算方法，路基安全性等级的划分与安全性评价标准的研究；参加1-2次国际国内学术会议；（3）2014年1月~2014年3月：研究和编写路基沉降的模型试验，并进行室内、室外试验和试验数据的处理工作；（4）2014年4月~2014年6月：对既有软土路基处治措施进行优化设计研究，并给出合理的处治措施；（5）2014年7月~2014年940 月：软土路基的沉降分析与监测，主要包括以Biot固结理论为基础的软土路基的沉降理论分析研究以及现场的试验监测分析，将两者的结果进行对照，得出合理的结论；（6）2014年10月~2014年12月：撰写书稿和科技论文，结题。书稿以研究报告的形式提交，科技论文要求发表或录用在国内外高水平期刊上，另外，试验将提供试验测试和分析报告。四．项目承担单位及参加单位概况4.1项目承担单位概况X交通厅长达路业有限责任公司：自成立之日起，在X交通运输厅的领导下主要履行外资公路项目建设管理任务，公司目前共有各类人员156名，其中项目管理人员89人，大专以上学历116人，专业技术人员92人，具有高级职称36人，初级职称23人。公司成立以来，在省交通运输厅的正确领导下，围绕“西部大开发，交通大发展”主题统筹谋划，围绕“东部会战，突出中部，挺进西部”战略真抓实干，围绕外资项目建设中心精细管理，围绕干部队伍和人才队伍建设创新机制，先后利用世界银行、日本协力银行和亚洲开发银行贷款建成柳古、刘白、树徐、平定等高速公路426.36公里，河屯、徐古等二级公路235.46公里。在建的武罐高速公路全长130.415公里，概算投资119亿元，成武高速公路全长92.04公里，概算投资120.96亿元，营双高速公路全长159.6公里，概算投资74.4亿元。公司先后被X国外贷款管理委员会评为“利用国外贷款工作先进集体”，被省交通运输厅评为“X高速公路建设先进单位”、“全省交通系统重点公路建设项目先进单位”和“全省交通系统先进单位”，被兰州市委、市政府评为“文明单位”。兰州理工大学土木工程学院：土木工程学院是兰州理工大学创办最早的院系之一。其办学历史可追溯到1939年X立兰州职业工业学校的土木科，1958年随甘肃工业大学的建立更名为土木系，到目前为止共培养中专生930名，本科毕业生6000余名，毕业硕士研究生360余名，毕业博士研究生19名。发展至今，学院已积蓄了厚实的办学底蕴，形成了鲜明的学科特色，构建起了学士、硕士、博士完整的人才培养体系。40 学院现有土木工程、工程管理、建筑环境设备与工程、给水排水工程、测绘工程5个本科专业。土木工程本科专业为国家级特色专业。土木工程一级学科具有博士学位授予权（覆盖岩土工程、结构工程﹑市政工程、供热、供燃气、通风及空调工程、防灾减灾工程及防护工程、桥梁与隧道工程全部6个二级学科），同时可在土木工程建造与管理和土木工程材料交叉学科招收硕士研究生，并具有建筑与土木工程领域工程硕士培养资格和同等学力授予硕士学位资格。学院现有全日制普通本科学生3100多人，在读硕士研究生349人，在读博士研究生42人。学院现有教职工120人，其中教授、副教授（研究员、副研究员、高级工程师）51人，讲师59人；教师中有博士32人，硕士68人；享受国务院特殊津贴的专家1人，“新世纪百千万人才工程”国家级人选1人，X领军人才第一、二层次3人，省﹑部级跨世纪学术带头人6人；还有一批教师获国家一级注册结构工程师、国家一级注册岩土工程师、注册监理工程师和注册造价师的执业资格，已形成了一支较强的教学与科研相结合的师资队伍。学院以学科建设为龙头，以教学科研为中心。土木工程学科突出地域特色，以解决西北地区地域性问题为主，构筑起了土木工程结构抗震与减震控制、黄土与湿陷性黄土工程和地质灾害治理、大跨度空间结构与钢结构、结构健康诊断及检测加固等特色学科研究方向，结构减振控制、黄土及湿陷性黄土支挡结构设计、空间大跨度结构和特殊钢结构分析与设计研究等领域的研究走在了西北地区土木界的前列，有的还填补了国内空白。土木工程学科已建设成为X重点学科。近5年来，承担了100多项国家、部、省级重点科研攻关项目，取得科技成果40余项，获得省部级科技进步一等奖1项，获得省部级科技进步二等奖7项、三等奖7项，厅局级科研奖励30余项；获国家批准发明专利12项；在国内外学术刊物和学术会议上发表论文700余篇，200余篇论文被SCI、EI收录。学院积极开展科研﹑科技开发工作，在产学研结合方面取得了可喜成绩。学院充分发挥科技与人才优势，紧密围绕国家经济建设主战场，为国民经济和我国假设交通事业做出了突出贡献。科学研究成果极大地推动了交通事业的发展，产生了巨大的社会经济效益。4.2项目主要负责人情况王宏源：正高工40 1967年10月出生，2003年获取长沙理工大学交通工程专业学士学位，副高级工程师，现任甘肃长达路业有限责任公司副总经理、沿黄路项目办常务副主任。工作以来长期从事公路工程管理工作，主持并参与X工程项目嘉峪关至安西一级公路、嘉峪关至安西一级公路盐渍土地段路基修筑技术研究、戈壁地区公路风沙危害综合防护体系研究、X公路建设“东部会战”战略的重点建设项目平凉至定西高速公路项目、X重点工程项目兰州至永靖沿黄一级高速公路项目的管理工作，具有丰富的公路工程和项目管理经验，获得“X直十大优秀青年”、“五十百”创建活动中获优秀共产党员等荣誉称号，在《公路交通科技》、《甘肃公路》、《甘肃建筑业》独立发表论著三篇。朱彦鹏教授博士生导师，兰州理工大学土木工程学院院长，X土木工程防灾减灾重点实验室主任，国家一级注册结构工程师，学科责任教授，土木工程学科学术带头人，X师德标兵和教学名师。中国土木工程学会路基处理学术委员会委员，中国土木工程学会深基坑支护学术委员会委员，中国土木工程学会非饱和土委员会常务理事，中国高等教育土木工程专业学科指导委员会委员，X土木建筑学会常务理事，X岩石力学学会常务理事，X力学学会岩土工程学会常务理事，X建设科技专家委员会委员，X工程咨询专家委员会委员。X跨世纪学科带头人、X“333科技人才工程”首批入选第一、二层次人员，X领军人才第一层次人选。从参加工作以来主要从事土木工程领域的科研和教学工作，研究领域包括黄土路基处理、黄土与湿陷性支挡结构分析与设计、高层建筑深基坑支护和工程事故分析与处理等，先后承担了100余项纵、横向科研课题，其中20余项已通过省部级鉴定。在湿陷性黄土边坡支挡结构静动力分析与设计和膨胀法和诱降法建筑纠偏方面取得了得到国内外同行专家公认的研究成果。两项成果获省科技进步二等奖，四项成果获省科技进步三等奖，十项获厅局级科技进步。在国内外学术期刊，国际国内会议正式发表各类学术论文200余篇，其中55篇被SCI、EI检索。主编和编著教材十部，另外编著《支挡结构设计》和《支挡结构设计计算手册》分别由高等教育出版社和中国建筑工业出版社出版，参编国家和省级规程各一本。获省教学成果一等奖二项，二等奖二项，教育厅级成果奖一项，主持的《混凝土结构设计原理》、《混凝土结构与砌体结构设计》课程获得X精品课程，负责的“结构设计课程”教学团队为2010年度国家级教学团队。近年主持的国家级科研项目：[1]40 地震扰动区重大滑坡泥石流等地质灾害防范与生态修复，项目编号：2011BAK12B07，经费764万，国家支撑计划，技术负责，2011年1月-2014年12月。[2]高效太阳能利用技术与建筑一体化集成应用，项目编号：2011BAJ03B08，经费376万，国家支撑计划，主持，2011年1月-2015年12月。[3]永久性柔性边坡支挡结构的地震作用和动力稳定性分析，项目编号：50978129，经费36万，国家自然基金面上项目，主持，2010年1月-2012年12月。获奖成果[1]朱彦鹏，周勇，董建华主持，永久性柔性边坡支挡结构的地震作用分析与设计，获2011年度X建设科技进步一等奖，获2012年X科技进步二等奖。[2]朱彦鹏，王秀丽，周勇主持，支挡结构的分析与设计研究及其在黄土地区的应用，获2007年X科技进步二等奖。[3]朱彦鹏，王秀丽等，黄土地区深基坑支护结构协同工作试验研究，获2005年X建设科技进步一等奖。发表的代表性论文[1]朱彦鹏,王秀丽,张贵文等.诱使沉降法纠正偏移建筑的模型试验研究及案例分析[J].岩石力学与工程学报.2007.26(s1):3288-3296.(EI检索,检索号:073610802469)[2]朱彦鹏,王秀丽,周勇.湿陷性黄土地区倾斜建筑物的膨胀法纠偏加固理论分析与实践[J].岩石力学与工程学报,2005,24(15),2786-2794.(EI检索,检索号:05349312438)[3]朱彦鹏,李忠.深基坑土钉支护稳定性分析方法的改进及软件开发[J].岩土工程学报,2005,26(8),939-943.(EI检索,检索号:05379361367)[4]朱彦鹏,王秀丽,李忠等.土钉墙的一种可靠性优化设计法[J].岩石力学与工程学报,2006,25(S.1):3123-3130.(EI检索,检索号:063310068789)[5]朱彦鹏,郑恒.框架预应力锚杆边坡支护结构稳定性分析[J].岩土力学,2006,27（S.）:746-750.(EI检索,检索号:070610414970)[6]Zhu,Yanpeng;Zhou,Yong.Optimaldesignofgrillagesupportingstructuresforstabilizingslopes,Proceedingsofthe4thInternationalConferenceonSoftSoilEngineering-SoftSoilEngineering.2007,p145-152.(EI检索,检索号:084611699663)[7]朱彦鹏,郑善义,张鸿等.黄土边坡框架预应力锚杆支挡结构的设计研究[J].40 岩土工程学报,2006,28(S.):1582-1585.(EI检索,检索号:070410388698)[8]董建华,朱彦鹏.地震作用下土钉支护高速公路边坡动力参数分析[J].西安建筑科技大学学报(自然科学版).2007,39(5):661-666(EI检索,检索号:074610916590)[9]李忠,朱彦鹏.框架预应力锚杆边坡支护结构稳定性计算方法及其工程应用[J].岩石力学与工程学报,2005,24(21):3922-3926.(EI检索,检索号:05529617391)[10]李忠,朱彦鹏.多阶边坡整体滑移面搜索模型及稳定性分析[J].岩石力学与工程学报,2006,25(Sup.1):2841-2847.(EI检索,检索号:063310068744)[11]董建华,朱彦鹏.土钉土体系统动力模型的建立及地震相应分析[J].力学学报,2009,41(2):236-242.[12]李忠,朱彦鹏.基于滑面上应力控制的边坡主动加固计算方法[J].岩石力学与工程学报,2008,27(5):979-989.(EI检索,检索号:082411313198)[13]董建华,朱彦鹏.地震作用下土钉支护边坡稳定性分析[J].中国公路学报.2008,21(6):20-25.(EI检索,检索号;090111830731)[14]董建华,朱彦鹏.地震作用下土钉支护边坡动力分析[J].重庆建筑大学学报，2008,30(6):90-95.(EI检索,检索号:090711905891)[15]董建华,朱彦鹏.地震作用下土钉支护边坡稳定性计算方法[J].振动与冲击,2009,28(3):122-127.[16]周 勇,朱彦鹏.黄土地区框架预应力锚杆支护结构设计参数的灵敏度分析[J].岩石力学与工程学报,2006,25(S.1):3115-3122.(EI检索,检索号:063310068788)[17]周勇,朱彦鹏.预应力锚杆柔性支护体系的锚杆抗拔力研究[J].岩土力学,2012,33(2):415-421.(EI检索,检索号:20121014842317)[18]周 勇,朱彦鹏.框架预应力锚杆柔性支护结构坡面水平位移的理论分析与模型试验研究[J].岩石力学与工程学报,2010,29(增刊2):3820-3829.(EI检索,检索号:20104613391422)[19]周 勇,朱彦鹏.框架预应力锚杆柔性支护结构坡面水平位移影响因素[J].岩土工程学报,2011,33(3):470-476.(EI检索,检索号:20111513905029)[20]周 勇,朱彦鹏,叶帅华.框架预应力锚杆柔性边坡支护结构设计和施工中的若干问题探讨[J].岩土力学,2011,32(增刊2):437-443.(EI检索,检索号:20114614524545)专利40 [1]朱彦鹏，李忠。深基坑支护结构设计软件V1.0。登记号：2005SR03956；证书编号：035457。40 4.3参加项目主要人员一览表序号姓名专业技术职务(职称)专业单位分工签字1王宏源正高工交通土建甘肃长达路业有限责任公司组长2高维仓高级工程师交通土建甘肃长达路业有限责任公司副组长3朱彦鹏教授结构工程兰州理工大学副组长4赵国旺高级工程师桥梁工程X交通规划勘察设计有限责任公司副组长5李兴民高级工程师交通土建甘肃长达路业有限责任公司成员6赵发章正高工结构工程甘肃长达路业有限责任公司成员7周勇副教授结构工程兰州理工大学成员8张耀庭高级工程师桥梁工程X交通规划勘察设计有限责任公司成员9李德和高级工程师交通工程甘肃长达路业有限责任公司成员10朱应全高级工程师交通土建甘肃长达路业有限责任公司成员11黄雪峰教授结构工程兰州理工大学成员12丁建强高级工程师工程地质X交通规划勘察设计有限责任公司成员13郭伟高级工程师土木工程甘肃长达路业有限责任公司成员14何永强副教授结构工程兰州理工大学成员15朱浩峰工程师交通土建甘肃长达路业有限责任公司成员16李海林助理工程师机械化施工甘肃长达路业有限责任公司成员17来春景讲师结构工程兰州理工大学成员18赵天时硕士结构工程兰州理工大学成员19蒋建新高级工程师道路工程X交通规划勘察设计有限责任公司成员20杨鹏博士生岩土工程兰州理工大学成员21张世径硕士岩土工程兰州理工大学成员22肖锐工程师道路工程X交通规划勘察设计有限责任公司成员23张世新工程师道路工程X交通规划勘察设计有限责任公司成员40 五．项目依托工程情况及支撑条件5.1依托工程兰州(新城)至永靖沿黄河快速通道是临夏州各县区与外界联系的重要通道，也是兰州市一小时都市经济圈内的交通要道。它的开工建设，是交通运输部门贯彻落实省委“中心带动、两翼齐飞、组团发展、整体推进”区域发展战略的又一重要举措。项目建成后，将解决库区移民群众行路难的问题，并将刘家峡、盐锅峡、八盘峡三大库区连为一体，有效整合各种资源优势，形成区域连片开发的格局。项目起点位于兰州市西固区新城镇新城黄河桥南，与已建的西固区至新城一级公路终点顺接，终点位于永靖县古城村。路线全长48.246公里，采用双向四车道一级公路标准建设，建设总工期3年。5.2支撑条件1．甘肃长达路业有限责任公司甘肃长达路业有限责任公司不但可为依托工程提供充分的人力和物力支持，而且通过近些年的与高校等科研单位合作研究，积累了一定的经验，培养了一批科研能力极强的人员，这为项目的顺利进行奠定了前提条件。2.兰州理工大学土木工程学院（1）精良的科研团队兰州理工大学土木工程学院结构工程研究所研究人员，从事柔性支挡结构的研究工作长达20年，有大量研究成果，发表相关研究论文百余篇，对于国内外的柔性支挡结构分析与设计的研究比较清楚，特别是在柔性支挡结构承载力和稳定性分析方面有大量的论文发表和著作出版，有这方面的工作基础，在以往的工程实践中，取得了良好的业绩，得到了业主、施工、监理等单位的高度评价，积累了丰富的支档结构研究经验和基础研究数据。同时正在培养的一批硕士、博士研究生，是本项目的新生力量。相信这支优秀的科研队伍为本课题的顺利进行提供了坚强的人力资源保障。40 本项目组成员近年来主要的研究工作还包括支挡结构的选型、支挡结构上的土压力分布、支挡结构的内力分析及设计、支挡结构的可靠性分析、边坡和深基坑支挡结构的稳定分析及设计、边坡建筑的抗滑移设计、柔性支挡结构在地震作用下的动力响应、黄土与湿陷性黄土地区房屋纠偏和工程事故分析与处理等领域。（1）本项目组成员首先针对黄土及湿陷性黄土地区高层、超高层建筑深基坑的特殊问题，对悬臂桩支护结构、单支点和多支点排桩预应力锚杆支挡结构的分析与设计方法进行了深入的研究，并对以上支护结构进行了优化设计，将阶段性研究成果应用到数十项基坑支护和边坡支护工程当中，产生了巨大的经济效益和社会效益。（2）从1998年开始，项目组成员提出了框架预应力锚杆和土钉加锚杆的复合土钉墙等柔性支挡的新型结构型式，研究了柔性支挡结构中的土钉墙、框架预应力锚杆挡墙、土钉加锚杆的复合土钉墙等柔性支挡结构的分析与设计方法，使这几种柔性支挡结构在西北黄土地区的深基坑支护、建筑边坡、公路和铁路边坡以及输油输气管线的边坡加固中得到全面推广，通过应用基础理论研究和工程实践使这几种支护结构的分析和设计方法趋于成熟。在这期间共在国内外著名刊物和国际会议发表论文100余篇，其中被EI检索论文28篇，ISTP检索12篇，取得了国家软件设计专利1项，取得了“支挡结构的分析与设计方法研究及其在黄土地区的应用”、“黄土深基坑支护结构的选型及分析研究”、“黄土深基坑支护结构的试验分析研究”、“永久性柔性边坡支挡结构的地震作用分析与设计”等科研成果4项，其中，“支挡结构的分析与设计方法研究及其在黄土地区的应用”项目获2007年X科技进步二等奖，“永久性柔性边坡支挡结构的地震作用分析与设计”项目获2012年X科技进步二等奖，专著《支挡结构设计计算手册》2008年4月由中国建筑工业出版社出版，专著《支挡结构设计》2008年6月由高等教育出版社出版。（3）项目组成员为了使框架预应力锚杆和土钉加锚杆的复合土钉墙等新型柔性支挡结构型式可靠地应用于黄土与湿陷性黄土地区，从1998年至今多次在黄土深基坑和边坡支护工程中进行土钉、预应力锚杆的可靠性试验，试验证明了土层预应力锚杆和土钉在黄土地区使用的可靠性，并且在甘肃兰州、庆阳、定西、临洮、青海西宁、宁夏银川等地成功地应用了土钉墙、框架预应力锚杆和复合土钉墙支护结构逾百项，使黄土地区深基坑和高边坡支护更加可靠和经济。深基坑支护结构设计软件V1.0获2005年国家专利局著作权专利登记，登记号：2005SR03956；证书编号：035457。40 （4）项目组还参加了交通部西部科技项目国道212线甘肃段灾害防治研究中的滑坡泥石流防治结构选型设计研究，研究工作共历时四年，从2002年7~2006年7月主要调研滑坡泥石流防治结构的研究和使用现状，研究各种滑坡、潜在滑坡防治工程结构和泥石流防治工程结构的建模、分析和设计方法，形成了初步的研究分析和设计的思路，对支挡结构进行了优化设计，设计各种滑坡支挡结构的设计构造图集的编制工作，设计出重力式挡土墙、扶壁式挡土墙、土钉墙、框架预应力锚杆挡墙等图集8本，取得了“G212线灾害防治研究中的子项目——滑坡泥石流防治结构的设计研究”的科研成果一项，设计图集和研究成果已应用到西北高速公路的建设当中。（5）近年来，项目组主要成员一直致力于黄土地区柔性支挡结构的地震作用分析与设计研究，2006年获得X科技攻关项目“黄土地区永久性柔性支挡结构地震作用分析与设计研究”资助，2008年“地震区防止滑坡的柔性支挡结构稳定性分析与设计研究”获X教育厅科研基地重点项目资助，2007年~2009年发表相关论文20余篇，其中6篇被EI检索。（2）系统的软件平台申请人所在单位兰州理工大学拥有大型分析软件ANSYS、ADINA、MIDAS和FLAC，特别是ADINA、MIDAS和FLAC适合岩土和结构相互作用的动力分析，为研究工作提供必要的条件，项目组还可以使用甘肃超级计算中心的软硬件设备，实现精细的计算机分析目标。以上的分析软件和计算机硬件为结构和岩土相互作用下的地震作用分析提供了保证。（3）先进的试验条件兰州理工大学土木工程学院实验室中心有大量先进的实验设备，包括多功能动力加载系统、模拟地震试验振动台、反力墙和反力地板、加载架、伺服加载系统、各种静力加载系统、土工三轴仪、大型动三轴和大型结构实验设备及测试设备，多台数据采集系统，设备总价值3500多万元，能保证实验室模拟试验、振动台试验和工程现场试验的进行，为本项目组开展研究工作提供了必要的实验条件。（4）良好的合作关系通过以往大量课题的合作研究，课题组与X交通厅、交通部公路科学研究院等高校、科研、设计单位建立了良好的合作关系，这些宝贵资源将成为本课题圆满完成的补充力量。（5）学校的大力支持兰州理工大学作为X重点建设大学，40 一直以来就非常重视科研事业的发展，对科研项目尤其是一些大型科研项目可提供充分的人力和物力支持，为项目的顺利进行奠定了前提条件。本课题采用“科研、生产、教学”相结合的研究模式，完成本课题具有较大的优势，可以充分发挥目前已有的试验技术、测试手段、仪器设备的作用，使得研究工作可以顺利开展，并能够完成本课题的研究，为成武高速公路建设提供技术支撑。六．项目经费估算及资金筹措情况项目研究经费预算110万元，主要构成如下：申请资助总金额（万元）其中2013年2014年2015年2016年年110504020其它经费来源及金额（万元）预算支出科目(1.仪器设备费2.实验材料费3.科研业务费4.实验室改装费5.协作费6.管理费的顺序填列)金额(万元)计算根据及理由1、设备费20（1）购置设备费10购买试验器材等费用（2）试制设备费6制作试验器材的费用（3）设备改造与租赁费4对试验器材的改造和工程设备的租赁费用2、材料费20现场取土，模型制作等3、测试/计算/分析费8现场测试，软件开发及数值分析的费用4、燃料动力费7主要是现场测试和室内、外实验所用的水电费5、差旅费6调研，和差旅费6、会议费5参加国际国内会议费用7、国际合作与交流费5项目组成员出国合作交流和境外专家来华合作交流8、出版/文献/信息传播/知识产权事务费8论文版面费、印刷费；资料复印、网络、通信；购买书籍、资料等9、劳务费10参与项目人员劳务费10、专家咨询费3邀请国内专家对项目成果进行论证11、协作费4支付给协作单位的费用12、管理费4按5%计填表说明：1.仪器设备费：指资助项目专用仪器设备的购置费和运杂、安装费，自制仪器设备的材料、配件和外协加工费。大型仪备应充分利用本单位，本地区现有条件，一般不得列入。仪器设备单台、件在一千元以上的须逐项填写规格、型号、单价、数量。2.40 实验材料费：指科研用消耗性材料、试剂、药品等购置费，标本样品采集加工和运杂、安装费。3.科研业务费：包括动力调协和烯料试所需的动、燃料费，实验用动、植物购置和种植、养殖费，计算、测试、分析费（使用本单设备应不收或只收消耗费），本项目必须的学术会议费、业务资料费，报告、论文印刷费，科考调研费以及野外考察临时用工劳务费。不包括国际合作、交流费用。4.实验室改装费：指根据资助项目研究工作需要，改善实验室条件所进行的简单装修。不得将土建、房屋维修、实验室扩建等费用列入。5.协作费：指根据协议应支付给协作单位的协作费。没有签定协议的不得支付。6.管理费：不超过资助金额的5%。7.资助项目批准前已发生的支出，不得列入。七．项目预期目标及经济、社会效益7.1项目预期目标（1）给出X一级公路软弱土路基处治的失稳破坏机理；（2）给出X一级公路软弱土路基处治的稳定性分析方法及合理的加固措施；（3）给出X一级公路软弱土路基处治的沉降机理及合理的控制措施；（4）形成项目研究报告，通过科技成果鉴定，力争申报相关工法和专利；（5）培养研究生2～3名。7.2经济、社会效益分析本课题成果的应用，一方面在X一级公路路基处治工程及今后类似软土路基的治理方面具有巨大的经济效益，对西部大开发的顺利和快速发展及带动地方经济建设的发展具有间接的巨大经济效益，另一方面将保护X一级公路沿线人民群众及过往车辆的财产安全，对保护道路的安全运营，具有巨大的效益，对推动西部大开发建设的快速发展、对防止和减少X一级公路沿线公路安全事故的发生具有重大的社会效益。40 八．其他需要说明的问题九．申报单位签章第一承担单位意见：本项目配套经费落实，研究人员到位，准备工作充分，具备研究条件。单位法人代表（签字）：（公章）年月日40'