让膨胀土不再“膨胀”

    本报成都4月21日电（记者李晓东、周洪双）四川省科学技术奖励大会21日在成都隆重召开，中铁二院工程集团有限责任公司（简称中铁二院）主持完成的“膨胀土地区高速铁路路基关键技术研究”荣获四川省科技进步奖一等奖。

    高速铁路是中国向世界展示的一张亮丽名片，截至目前，我国已有运营高铁2.9万公里，在建高铁2.6万公里，占世界高速铁路的三分之二以上，且运行速度最高。高速铁路路基工程的“毫米级”变形控制是保证高铁高速、平稳、安全运行的核心技术。与传统普速铁路不同，高速铁路路基变形控制标准为5~15mm，仅为传统铁路的5%~10%，要求极其严格。

    膨胀土是一种特殊土，民间形象描述为“晴天一把刀，雨天一团糟”，膨胀土在我国四川、广西、云南等22个省区市分布广泛，具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水承载力急剧衰减等特性，性质极不稳定，造成铁路、公路路基边坡坍塌、滑坡，基床翻浆冒泥，上拱和下沉，结构变形和开裂，工程危害极大。膨胀土在岩土工程界素有“癌症”之称。

    遏制“癌症”的发生，保证高速铁路膨胀土路基工程沉降量不超过15mm（过渡段5mm），隆起变形不超过4mm，难度极大，被视为世界性工程技术难题。如果不解决膨胀土路基毫米级变形控制问题，路基将成为限制列车高速运行的瓶颈工程。

    “膨胀土地区高速铁路路基关键技术研究”项目组经过十多年刻苦攻关，采取理论分析→数值模拟→模型试验→现场试验→工程应用的技术手段，对膨胀土路基的胀缩变形和沉降变形特性、变形计算理论与设计方法、基床结构及地基加固技术、防排水系统和边坡加固防护技术等进行了系统研究，突破了三方面的技术难题。

    通过路基原型湿干试验，揭示了膨胀土地基胀缩作用引起的路基基床变形规律，建立了综合考虑气候变化、应力传递、消能效应及水分迁移的群桩抗隆起计算理论及设计方法，构建了基于临界振动速度的膨胀土路基长期动力稳定评价方法，填补了膨胀土基床隆起变形设计计算及控制技术的空白。

    建立了基于填土“消能”与“卸荷拱”效应的膨胀土路基胀缩变形计算方法。根据现场大量实测数据，确定了施工期地基沉降完成比例，提出了基于超固结特性的地基压缩层厚度确定方法和地基处理原则，完善了高速铁路膨胀土地基沉降计算理论，使得中-低填方路基工程可大幅节约工程投资。

    发明了具有良好的抗裂、抗渗、抗疲劳等性能的膨胀土路堑基床水泥基防水抗裂材料，研发了装配式排水盲沟和减胀反滤排水层，实现了工厂化生产，装配式施工，效率提高50%以上，成本降低30%以上，建立了膨胀土地区高速铁路路基变形控制成套技术，实现了高速铁路路基毫米级变形控制。

    项目成果已全面应用于成绵乐、上海至昆明、昆明至南宁、贵阳至南宁、郑州至万州，成都至贵阳、贵阳至广州、川南城际等10余条高速铁路建设，推动了高速铁路路基工程技术进步，也为成渝中线高铁、川藏铁路修建提供了技术储备。项目所依托的“西成高速铁路”获全球FIDIC杰出工程项目奖，“云桂高速铁路”获全球FIDIC优秀工程项目奖和中国土木工程詹天佑奖，另有十多个工程项目获省部级工程创优奖，奠定了我国在该领域的国际领先地位。