2018年度陕西省科学技术奖公示信息

一、项目名称

基于振动压实试验法千枚岩路基施工质量控制研究

二、项目简介

因陕南秦巴山区公路建设中经常穿越的大量风化千枚岩分布区域，为解决路堤填料缺乏，弃土占用农田的问题；同时，为了节省投资和保护环境，迫使公路工程建设必须考虑千枚岩弃料作为路堤填方。而风化千枚岩强度低、易破碎、水稳定性差，难以满足现行路基设计规范对路基填料技术要求，目前国内外高速公路工程中尚无直接应用先例。因此，如何有效使用并控制千枚岩路基施工质量成为陕南地区公路建设中遇到主要问题之一。鉴于此，本项目以安平高速公路为依托工程，开展“基于振动压实试验法千枚岩路基施工质量控制研究”，具有重大意义。

主要技术内容：（1）通过室内试验和现场试验段研究，获取千枚岩作为路基的物理力学特性，尤其是在当前压实设备作用下现场所能达到压实度及其相应力学指标（CBR、模量、弯沉等），研究并提出千枚岩振动压实方法和试件振动成型方法。振动方法可有效模拟现场振动碾压特性，且降低了最佳含水量（不同风化程度千枚岩最佳含水量降低0.6%~1.4%）保证了路基的强度和稳定性，该成果核心论文发表1篇；（2）提出了一种更符合路基实际情况的路基材料千枚岩CBR测试方法，并分析了压实度和压实方式对千枚岩路基填料物理力学特性的影响规律，研究表明：压实度每提高1%，振动压实和重型击实不同风化程度千枚岩CBR分别可提升10~30%和8~16%、回弹模量均可提升10%以上。此外，压实度越高渗透特性越差，耐崩解特性越好，其中振动击实方法成型的试样表现出更耐崩解的现象，且压实度相同时，振动击实千枚岩路基填料CBR和回弹模量分别是重型击实的1.08倍和1.18倍；（3）根据千枚岩物理指标划分了弱风化、中风化和强风化三种风化程度千枚岩，并结合CBR规范（以重型击实为准）要求值提出不同风化程度千枚岩路基填料压实标准，其中，适当提高压实标准，弱风化千枚岩可用作为路基填料，中风化千枚岩可用做路堤和下路床，强风化千枚岩只适用于下路堤，采用4%水泥改良千枚岩可适用于路基各结构层，该成果核心论文发表1篇；（4）基于室内试验研究压实方式、压实度、水泥剂量、千枚岩类型对水泥改良千枚岩路基填料的水稳定性和路用特性影响规律。研究表明，水泥改良千枚岩力学强度大幅度提高，且随着水泥掺量和压实度的增大而增大，龄期越长强度越大，其中，振动击实成型方法优于静压成型试验方法。最后提出了满足CBR和刚度要求的千枚岩稳定路基结构，保证了路基的稳定性。

该成果直接应用于安平高速公路项目AP4~AP6标段，直接经济效益显著。且经2年使用后监测，路基内部含水率稳定、整体强度高、水稳性良好，具有巨大的社会效益。

项目成果发表核心期刊论文2篇，编制地方标准1部。国内同行专家一致认为，成果总体达到了国际先进水平，极大地促进行业科学技术进步。

三、客观评价

（1）陕西省交通运输厅

科学技术成果鉴定意见：

1）通过分析当前施工机械作用下千枚岩路基填料可达到的最大压实水平，提出了千枚岩路基填料振动压实试验方法（VVTM）；

2）揭示了压实方式和压实功对千枚岩路基填料水稳定性及力学特性影响规律，提出了千枚岩路基土填料CBR试验方法及路基压实标准；

3）结合不同风化程度千枚岩的物理力学特性，分析其路基强度变化规律，提出了千枚岩的工程分类、适用层位及施工质量控制技术。

综上所述，研究成果具有创新性、实用性，推广应用前景广阔，社会经济效益显著，研究成果总体上达到了国际先进水平。

（2）教育部科技查新工作站（G01）

查新课题通过对千枚岩路基现场振动压实特性的研究，揭示了压实功对千枚岩路基最大干密度的影响规律，提出了符合现场振动压实特性的千枚岩振动压实试验方法；基于千枚岩振动压实试验方法，揭示了压实方式和压实度对千枚岩路基填料水稳定性和路用性能的影响规律，提出了千枚岩的工程分类、适用范围及施工工艺。已检索到的国内外文献中，未见与本课题查新点相同的文献报道。

四、主要知识产权目录

无

五、推广应用情况

该成果在安平高速公路路基AP4~AP6标段得到全面推广应用，安平高速公路项目AP4~AP6标段路线长度13.84km，其中路基挖土方115.9万m³，路基挖石方229.6万m³，路基填方257.6万m³。其中路基挖石方229.6万m³属中风化千枚岩，强度低、易破碎、水稳定性差，难以满足现行路基设计规范对路基填料技术要求，目前国内外高速公路工程中尚无直接应用先例。因此，原设计将229.6万m³3中风化千枚岩全部为弃方。该标段采用该项目成果，充分利用138.7万m³中风化千枚岩作为路基填料，填筑后路基路床顶面实测弯沉值达到86（0.01mm），满足设计要求，该成果的应用可以给项目带来经济效益约5970万元。经2年使用后监测，路基内部含水率稳定、整体强度高、水稳性良好。

六、主要完成人情况

七、完成人合作关系说明

本项目完成人共11位，其中卢世杰/1、宋彬/4、杜红军/5、穆雪野/6、李忠泉/7、宁殿晶/9、刘柱/10、吴迪/11隶属于第一完成单位陕西省交通建设集团公司，杨秋侠/2、左精力/8隶属于第二完成单位西安建筑科技大学，蒋应军/3隶属于第三完成单位长安大学。

各完成单位依托共同承担陕西省交通科研项目“基于振动压实试验法千枚岩路基施工质量控制研究（编号：13-02k）”开展合作研究，相关完成人间的合作形式包括共同立项、共同科技成果等，是集科研项目联合攻关、人才联合培养于一体的长期、深度合作。

八、主要完成单位排序及贡献

九、完成单位合作关系说明

陕西省交通建设集团公司为项目承担单位：在本项目中主要承担以下工作：全面负责研究经费筹措；全面组织协调项目的研究工作，主持项目的实施。为项目参加单位提供详细的依托工程技术方案、技术措施、技术要求、施工关键技术；参与指导依托工程的实施、检测；负责试验工程的实施和施工技术研究、试验路效果观测，参与研究报告编写，组织项目鉴定。

西安建筑科技大学为项目合作单位：主要负责室内试验研究，撰写相应的研究报告与工作报告；为项目参加单位提供详细的依托工程技术方案、技术措施、技术要求、施工关键技术；参与指导依托工程实施、检测；负责向本研究项目主管部门的各阶段汇报与项目验收鉴定工作。

长安大学为项目合作单位：全面负责和组织协调项目的研究工作；负责指定研究大纲和总体研究方案；负责研究报告和鉴定文件的编制；负责制定试验路和实体工程方案并协助实施；负责该项目地方标准的申报及编制。以长安大学与陕西省交通建设集团公司和西安建筑科技大学合作编制了陕西省地方标准1部《公路千枚岩路基施工技术规范》、发表核心论文2篇。

十、主要论文专著目录

1.千枚岩用于高速公路路基填料的适用性研究/路基工程。卢世杰、蒋应军、杜红军、王闯

2.千枚岩路基填料振动压实特性试验  /路基工程。卢世杰、李双龙、刘柱、蒋应军

十一、知情同意证明