30年創(chuàng)新實踐,為地基處理開出“良方”

發(fā)布時間:2019-01-09來源:科技日報作者:江耘 洪恒飛 吳雅蘭 柯溢能450

    廣佛高速,是中國最早的高速公路之一。因車流量過大,原有的四車道在運行8年后,就無法滿足運力。拓寬公路,第一步就是新舊地基的融合及處理。如何最少時間、最低成本、最大效果地實現(xiàn)六至八車道拓寬,成為當(dāng)時橫亙在這條高速公路上的重要卡口。

    這個卡脖子難題最終被中國工程院院士、浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院教授龔曉南及其團(tuán)隊創(chuàng)建的地基處理“良方”——復(fù)合地基處理技術(shù)所攻克。

    也正憑借著歷時30年研究成果:“復(fù)合地基理論、關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用”,龔曉南團(tuán)隊獲2018年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎一等獎。

    作為浙江省培養(yǎng)的第一位博士,也是中國巖土工程界培養(yǎng)的第一位博士,龔曉南曾于1986年前往德國Karlsruhe大學(xué)土力學(xué)與地下工程研究所進(jìn)行博士后研究。

    改革開放后,國內(nèi)工程建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)大,軟弱地基或不良地基處理的問題愈發(fā)顯現(xiàn)。1988年,龔曉南回國后,意識到研發(fā)地基處理新技術(shù)的重要性?!皣倚枰裁?,我就研究什么。”在這一理念的驅(qū)動下,他將研究重點轉(zhuǎn)到了復(fù)合地基。

    在20世紀(jì)60年代,國外將采用碎石樁加固的人工地基稱為復(fù)合地基。隨著我國工程建設(shè)的發(fā)展,水泥土等柔性樁和鋼筋混凝土等剛性樁技術(shù)在工程中也被應(yīng)用,對“復(fù)合地基”的定義一時爭論不休。

    這個時候,龔曉南站出來打開了這個結(jié)。1990年,龔曉南通過荷載傳遞機(jī)理分析,首次總結(jié)出復(fù)合地基的本質(zhì)是在荷載的作用下,樁和樁間土能夠共同直接承擔(dān)上部荷載,這也是復(fù)合地基與淺基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)之間的主要區(qū)別。

    1992年,龔曉南出版復(fù)合地基領(lǐng)域第一部專著,正式提出復(fù)合地基的科學(xué)定義——天然地基在地基處理過程中部分土體得到增強(qiáng),或被置換,或在天然地基中設(shè)置加筋材料,加固區(qū)是由基體和增強(qiáng)體兩部分組成的人工地基。

    “樁基礎(chǔ),荷載通過基礎(chǔ)先傳遞給樁體,再通過樁體傳遞給地基土體。而復(fù)合地基,一部分荷載通過基礎(chǔ)直接傳遞給地基土體,另一部分通過樁體傳遞給地基土體?!饼彆阅先缡钦f道。

    之后十多年里,復(fù)合地基的理論和技術(shù)隨著研究不斷深化,團(tuán)隊成功將復(fù)合地基應(yīng)用從建筑工程拓寬到公路、鐵路等領(lǐng)域。并研發(fā)出了系列高性能新型復(fù)合地基技術(shù),用來滿足不同類型的工程建設(shè)需要。

    用龔曉南的話說,便是“根據(jù)具體地質(zhì)條件對癥下藥,一個工程,用一個‘方子’?!?/p>

    在建造杭寧高速公路浙江段時,為應(yīng)對軟土分布范圍廣,軟土層厚度變化大等問題,龔曉南團(tuán)隊采用低強(qiáng)度混凝土樁復(fù)合地基技術(shù),同時在涵洞和通道兩側(cè)設(shè)置采用復(fù)合地基處理的過渡段,通過改變復(fù)合地基的樁長和置換率,實現(xiàn)了復(fù)合地基和堆載預(yù)壓兩種地基處理方法之間差異沉降的平緩過渡。

    “復(fù)合地基技術(shù)已成為我省高速公路建設(shè)不可或缺的一項關(guān)鍵技術(shù),得到了大面積的推廣和應(yīng)用,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益?!备拭C省交通運輸廳總工程師楊惠林在接受采訪時說道。

    據(jù)不完全統(tǒng)計,近3年里,僅提供應(yīng)用證明的工程就新增利潤和節(jié)約工程造價達(dá)35.38億元。

    如今,已過古稀之年的龔曉南依舊深愛著腳下的這片土地。他說:“這次拿獎了以后還要繼續(xù)做復(fù)合地基,因為研究是不可窮盡的,還會有新的問題等著我們?nèi)ソ鉀Q。”


《科技日報》2019年1月9日03版