苏跃宏教授，王岚教授（简介附后）主持的公路三背回填材料及稳定性研究荣获2005年内蒙古自治区科技进步二等奖。
随着我国西部大开发战略的实施，公路网的建设将向西部延伸，高速公路的建设重心逐步西移。为了提高西部地区交通基础设施建设的整体水平和质量，提高西部地区基础设施建设的科技含量，降低工程造价；加大科技投入，解决交通建设和发展中的关键技术问题和技术难点。从2001年初开始，交通部每年安排专项资金，用于西部交通建设科技攻关。《公路三背回填材料及稳定性研究》（项目编号：2002 318 000 32）是2002年度交通部西部交通建设科技项目之一。
公路桥梁、涵洞（通道）和挡土墙是公路的主要构筑物，这3类构筑物背后的回填是一项容易被忽视又难以做好的工作，常常因为多种原因而严重影响公路的使用性能。路面施工完成后桥、涵结构物台背回填区继续沉降，致使台背与结构物连接处出现台阶，车辆通过时容易产生腾空现象，工程界通常称作为“桥头跳车”。挡土墙墙背回填材料在雨水的浸泡下容易改变原材料的特性参数而使挡土墙出现稳定性破坏，如倾覆、滑动等现象。
本研究对我国西部地区和其它地区（主要有江苏、安徽、重庆、陕西、甘肃、辽宁、内蒙古、宁夏、山西等）进行有重点的调查，了解了常见的三背结构类型、常用的回填材料、三背回填主要的施工要求、路与桥、涵结合部主要病害以及产生病害得主要原因分析。
通过理论分析和试验研究取得如下成果：
1．回填设计指标与控制标准
（1）采用傅立叶叠加法和模态分析法求解基于人车路系统的1/4车辆模型和三自由度振动模型，得到不同路面状况下振动系统的垂直位移响应、速度响应和加速度响应。（2）分析了沉降标准与工后沉降、桥头坡差、路线纵坡、搭板长度、行驶方向、车速等因素之间的关系，最终从功能性的角度给出了有关路桥差异沉降指标的建议：（3）当车速为80～100km/h时，差异沉降 应不超过4cm（相应的容许沉降坡差 ），这时人体感觉才不太激烈，没有剧烈的颠簸现象。（4）考虑舒适性的影响，搭板的最大容许坡差 应不超过0.4%。
（1）填料的压缩模量对于路堤自身的压缩变形起控制作用（2）采用三维有限元数值试验的方法建立了不均匀沉降对路面结构影响的分析模型，并研究了路面结构（包含搭板）对沉降的适应能力，提出了确保路面结构安全工作的容许工后沉降量设计标准，从而为地基处理提供了设计依据。（3）搭板长度在6m～12m范围内时，容许坡差变化范围为0.8%～0.5%。（4）综合功能性指标和结构性指标对沉降坡差的要求，提出容许坡差为0.4%。（5）台后回填范围为：底部距基础内缘不小于2m，按不小于1:1.2的比例由基础底面放坡至路基表面。（6）在分析桥（涵）台背力学特点的基础上，提出了半条带状路堤荷载作用下地基附加应力计算公式，并进一步获得了该类附加应力作用下成层地基固结沉降计算方法。可根据现场地基土的强度与变形特性参数以及路堤设计高度情况，通过上述方法算得任意填土容重，填土变形模量下的地基沉降量以及路堤顶部沉降量。
（1）挡墙土压力取决于挡墙位移模式。填筑轻质填料时，挡墙位移情况近似为RT模式，一般填料情况下则应是T模式与RT模式的叠加。路堤两侧临空面附近填土位移向量图表明土体可能的滑动面位置和滑动趋势。（2）安全系数Fs在荷载施加时减小，在施工间歇期而有所增大，但填筑路堤阶段Fs总趋势减小；原因在于超静孔隙水压力随着填土荷载的逐步施加而有较大增加，施工间歇时间内孔压消散有限。工后阶段孔压不断消散，土体有效应力增加强度增长导致安全系数逐步增加。在路堤竣工时，危险滑裂面上的稳定安全系数达到最小。（3）挡墙的设计问题主要是稳定问题，根据稳定安全系数的定义，将切过挡墙底部土体最危险滑裂面上的安全系数Fs＝1作为判定挡墙能否保持正常工作的极限状态，并以此来研究挡土墙的设计指标与控制标准。但是一般状态下，要求Fs＝1.15～1.2。
本课题以寻求适用于不同地基条件和不同结构形式的公路桥涵台背回填材料和工程处理措施为目的。围绕台背回填问题的3个方面（沉降变形、土压力和稳定性）；结合西部地区的料源特点，兼顾新材料和新结构的应用；通过材料性能试验、数值计算、极限分析和离心模型试验，着重研究了粘土、石灰土、风积砂、陶粒粉煤灰混凝土等4种回填材料和土工格栅加筋、易变形的EPS夹层2种工程处理措施在台背回填工程中的使用效果。主要研究成果如下：
（1）陶粒粉煤灰混凝土作为台背回填材料具有明显的优越性。（2）加筋提高了回填材料的强度和刚度，加筋后台背回填体的土压力、稳定性和沉降变形都得以改善。（3）EPS夹层在重力式桥台台背回填工程中的使用效果良好。（4）回填材料的施工压实度对台背土压力和沉降变形的影响显著。（5）对于软土地基上的桩承式桥台，提高地基承载力是解决台背回填沉降和稳定性问题的关键。（6）不同地基条件、不同结构形式的桥台台背回填材料和处理措施的选择原则也不同。
提高材料的内摩擦角和粘聚力都可以减小回填材料作用于台背的土压力，提高回填体和地基土体的稳定性。采用轻型回填材料，可以减少回填材料作用于地基的附加应力，提高回填体和地基土体的稳定性.提高回填材料的密实度，才能更好的发挥加筋作用，减小回填材料对台背的土压力。减小加筋间距，增加加筋长度，从而增加滑动面经过的加筋的层数；提高筋材强度，都可以提高回填体和地基土体的稳定性。地基强度（ 和 ）对台背回填稳定性的影响比回填材料更加显著，对于强度较低的地基，尤其是软土地基必须进行处理，提高地基承载能力，从而提高回填体和地基土体的稳定性。
提出不同回填材料和处理措施归一化的目标函数值，并对不同填料和处理措施的目标函数进行了排序。
（1）对于重力式桥台（挡墙），设置易变形的EPS夹层后，台背土压力显著降低，而回填体表面沉降增加甚少，近桥台段的沉降反而有所减小，因此，EPS夹层，尤其和加筋的联合应用是重力式桥台台背（挡墙墙背）回填的首选工程处理措施。（2）加筋提高了回填材料的强度和刚度，加筋复合体的表面沉降和作用于台背的土压力都有所减小。（3）高速公路和一级公路的三背回填工程中，轻质、高强度、高模量的陶粒粉煤灰混凝土材料具有明显的优势，其目标函数值远小于其它材料。（4）粘土、石灰土、风积砂和砂砾的目标函数差别不大，其中，风积砂的优势比较明显。风积砂在我国西部地区分布极为广泛，用作三背回填材料，就地取材，值得推荐。
课题结合西部地区料源特点，从就地取材的角度出发，选择不同材料进行了回填试验，通过总结施工经验，分析观测数据，主要结论如下：
（1） 提出的粉煤灰混合料震捣回填法，解决了台背狭小区域及边角部位常规填筑材料压实困难的实际问题，对提高填料的密实度，减小台背填料工后沉降十分有利。（2） 台背土体内设置土工格栅加筋，使之形成土筋复合体，提高了台背填料抗剪能力及整体强度，对抑制填料侧向变形及不均匀沉降，协调构造物与台背填料的刚柔过渡起到了积极作用。（3）只要施工工艺合理，技术措施运用得当，很好地保证填筑质量。在风积砂分布较为广泛地区缺少其他筑路材料的情况下，选择风积砂回填台背不仅技术上可行，而且具有非常明显经济效益。（4）台背“反开挖”填筑贫混凝土施工方法最大的优点是可以消除压实“死角”，保证回填区密实度的均匀性.
实体工程不仅全面验证了本课题提出的三背回填设计指标与控制标准，而且对本课题提出的新材料、新结构、设计验算方法、施工技术与检测指标与标准也进行了全面的验证，证明本课题的技术指标与标准、设计验算方法、新材料与新结构、施工检测指标与标准符合实际需求。
苏跃宏教授（图左），1983年7月毕业于内蒙古工学院建筑结构专业，1999年12月清华大学研究生班结业，北京交通大学在读博士，2002年成为我校硕士研究生导师。现任我校土木工程学院副院长、内蒙古公路学会 常务理事、国外建材杂志 编委。主要研究领域：岩土工程中的地基处理与检测、沙漠地区风积沙土性能及加固，公路桥梁工程中的沥青路面动态模量、三背回填材料及稳定性、湿地冻土地区路基路面稳定与变形性能、机械阻抗法在路桥桩基础检测中的应用。
先后主持并完成的科研课题有：交通部西部项“目公路三背回填材料及稳定性研究”、内蒙古交通厅项目“机械阻抗法在路桥桩基础检测中的应用”、内蒙古交通厅项目“沥青路面动态模量试验研究” 内蒙古交通厅项目“湿地地区路基路面稳定与变形性能”、 内蒙古交通厅项目（208高速公路项目）“复合地基承载力检测》、《高填方路基变形监测”，“呼和浩特绕城高速公路不良地质地段岩土勘察及地基处理、海生不浪黄河大桥成桥荷载试验”。
2000年以来，参与完成的研究成果：国家自然科学基金项目“风积沙地基扩展基础抗拔性能”、国家自然科学基金项目“沙漠地区风积沙土性能及加固”、国家自然科学基金“区域性沙漠风蚀路基长期稳定性研究”。“ 公路三背回填材料及稳定性研究”项目，获内蒙古自治区2005年度科技进步二等奖。
在国内外重要学术刊物上发表论文共30余篇，已副主编身份参编教材2部，支配科研经费共200万元。
王岚教授（图右），1997年3月毕业于北方交通大学土木建筑学院，获得硕士学位。2001年成为我校硕士研究生导师。任我校土木工程学院副院长。主要研究方向：桥梁结构理论、土木工程材料。
先后主持和参与的科研课题有：交通部西部课题“公路三背回填材料及稳定性研究”，内蒙古自然科学基金项目“胶粉改性沥青桥面防水层界面力学特性研究”，内蒙古交通科技项目“北方寒冷地区桥面防水技术研究”，内蒙古交通科技项目“寒冷地区降噪路面及应力吸收层设置技术研究”，内蒙古交通科技项目“内蒙古寒冷地区混凝土梁桥桥面铺装技术研究”，内蒙古教育厅项目“曲线箱梁桥力学特性研究”。
曾获内蒙古自治区科技进步二等奖一次，在国内外重要学术刊物上发表论文共40余篇，其中4篇被EI收录，科研经费共114万元。内蒙古自治区“321”人才工程第二层次学科带头人。自治区多个部门的评审专家，呼和浩特市第十一界政协委员，并有多项社会兼职。
（校党委宣传部）
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