气泡混合轻质土及其应用.doc

气泡混合轻质土及其应用0.概要轻质填土材料是人工制作的土工材料。其主要特点是容重比一般的土体小，而强度和变形特性可以达到甚至超过良好的土体，是工程界近年开发并在推广的土建新技术。轻质材料的种类很多，按其容重可分为准轻质材料（如粉煤灰）；轻质材料（如气泡混合轻质材料）及超轻质材料（如EPS）等。最早是使用粉煤灰、矿渣等材料制作轻质土；1972年挪威率先在公路填土中使用了泡沫塑料块体，此后轻质材料得到了较为广泛的应用。1980年代，日本又相继将废弃的泡沫塑料制成一定大小的颗粒，并按一定的比例与工程废弃土混合制成了容重可自由调整的轻质土，而现在最新的轻质土材料是向土中混入一定比例的气泡和固化材料制成容重和强度都可自由调整的气泡混合轻质土。1，气泡混合轻质土的概念及制作气泡混合轻质土就是在原料土中按照一定的比例添加固化剂、水和预先制作的气泡群，进行充分的混合、搅拌后所形成的轻型土工材料，图-1.1简要地说明了气泡混合轻质土的制作流程。1.1原料土原料土可以是工程废弃土，也可以是细砂，但为了达到与固化剂及气泡的充分混合，并确保气泡混合轻质土的流动性，原料土的直径宜小于5mm，对于不满足要求的原料土，应先期进行解泥及必要的筛分处理。图-1.1气泡混合轻质土的制作流程1.2固化材料固化材料可以分为主剂和辅剂两种，主剂是主要起固结、加强土体骨架的作用，而辅剂是以催化、早凝为目的的固化材料；主剂以水泥类为主，常用的有火山灰水泥、普通硅酸盐水泥、高炉硅酸盐水泥等，这些材料加入土中后与水之间发生水和作用产生Ca(OH)2产物，Ca(OH)2与粘土颗粒发生离子交换形成固化物，达到加固土体骨架的作用，实践证明，使用高炉水泥的效果更佳；辅剂是指石膏粉、硅粉等辅助材料，加入这些材料的目的在于减少主剂的用量，达到降低造价的目的。1.3起泡剂起泡剂主要有界面活性类、蛋白类、树脂类材料等，通过将适量倍率稀释后的起泡剂定量泵送到发泡装置后，与压缩空气充分混合而产生大量的微小气泡群，图-1.2简要地说明了气泡的制作流程。在这里，压缩空气是通过空压机加压，用减压阀控制输气压力，以稳定的压力和气量向发泡装置供气；气泡是由致密、直径为30300左右的气泡群体组成，要求气泡具有一定的稳定性，与土混合后可在土中形成多量的微小孔隙。图-1.2气泡的制作流程2，气泡混合轻质土的主要特性气泡混合轻质土是人工制作的土工材料，其容重可以做得比一般的土体小得多，而其强度和变形特性可以达到甚至超过良好的土体，且便于施工等。其主要特性如下：（1)轻质性气泡混合轻质土内含有大量的微小气泡群，其容重不但比一般的土体要小得多，而且通过调整土体中的气泡和固化剂的含量，可以按照需要对气泡混合轻质土的容重在516kN/m3内进行必要的调整。（2）强度的可调节性和容重的可调节性原理一样，通过改变各种成分的配合比，气泡混合轻质土的强度的可以在3001500kN/m2的范围内进行调整。图-2.1定性地说明了气泡混合轻质土、混泥土及各种土的容重与无侧限抗压强度之间的变化关系。（3）高流动性气泡混合轻质土具有良好的流动性，可通过管道泵送，其最大输送距离可达到1500米，最大泵送高度可达到30米。为防止泄漏，在进行气泡混合轻质土的浇筑施工时，通常不得不砌一些必要而简单的挡墙。（4）固化后的自立性由于使用水泥作为固化剂，通常在浇筑5个小时后就会开始固化，且固化后可以自立，可进行垂直填土，且对挡土结构物几乎没有推挤力。（5）良好的施工性由于其具有良好的流动性和固化后的自立性，且不需振捣和碾压作业，可进行远距离或在小空间内施工。此外，气泡混合轻质土中混有大量的气泡群，成品的体积可达到材料体积的3倍以上。（6）耐久性属水泥类材料，与高分子材料相比，其耐久性，耐热及抗油污能力强，具有水泥材料同等的耐久性。（7）隔热性气泡混合轻质土中含有大量的气泡，具有良好的隔热性。图-2.1常用的土工材料的容重与无侧限抗压强度之间的关系3，气泡混合轻质土的主要应用气泡混合轻质填土技术在公路建设中有着非常广泛的应用，它为解决高等级公路软基路堤中的桥涵跳车、公路路基加宽时新老路基的差异沉降、高填土路堤的稳定性等世界性难题提供了一种极好的技术手段。运用这种技术能节省昂贵的用地、减少拆迁，充分有效地利用土地资源等。它主要应用于以下一些领域：（1）路基加宽随着经济的发展、车流量的不断增加，常需对已通车的道路进行扩幅改造。与传统的施工法相比，气泡混合轻质填土技术主要有以下几方面的优点：可进行垂直填土，节省昂贵的用地、减少拆迁，在旧路基础上加宽几乎不需征地（参照图-3.1）；在软基路段进行扩幅填土时，可大幅度地降低填土荷重，减少新老路基的差异沉降及路基附近建筑物的沉降破坏（参照图-3.2图-3.3）；图-3.1道路加宽的原理图图-3.2公路加宽实例施工性好。不需震捣，不需机械碾压作业，振动、噪音低；施工时间短，不影响现有交通。图-3.3铁路路基的填筑实例特别是在施工周期短、在用地昂贵的经济发达地区、在建筑物及人口相对密集的地区进行道路加宽改造、增建公路或轻轨线路时，采用这种技术能最大限度地节省用地，降低工程整体造价，具有显著的综合经济效益及社会效益。（2）滑坡路段的路基填筑修建通过滑坡地段的公路时，为了防止土块的滑动，传统的方法常常需要花费大量的费用和时间。气泡混合轻质填土技术主要有以下几方面的优点（参照图-3.4图-3.5）：可降低填土荷重、减少土块所承受的滑动力矩，提高路基的抗滑稳定性；图-3.4滑坡地段的填土原理图简化挡土结构；避免原有地形、地貌的破坏，保护环境；施工性好。不需震捣，不需机械碾压作业，振动、噪音低；提高工程质量，缩短工期，降低造价。图-3.5滑坡路段的施工实例（3）陡峭及急转弯地段的路基填筑修建通过陡峭及急转弯地段的公路时，传统的施工法常常不得不进行大量的挖填方处理，原有的地形、地貌的破坏大；边坡特别是高边坡的稳定性问题突出，边坡的防护难度大；高填土的挡墙要求高，既费工又费时。采用气泡混合轻质填土技术主要有以下几方面的优点（参照图-3.6图-3.7）：可降低填土荷重、减少填土路基自身的滑动力矩，提高路基的抗滑稳定性；简化挡土结构；图-3.6陡峭地段的路基填筑原理图避免原有地形、地貌的破坏，保护环境；施工性好。不需震捣，不需机械碾压作业；边坡及挡墙的稳定性问题小；施工工期短。图-3.7陡峭地段的施工实例（一）图-3.8陡峭地段的施工实例（二）（4）隧道坑口的填筑在开挖隧道时，隧道的入口处通常存在着偏土压，山体容易坍塌等问题，给施工带来极大的不便。由于气泡混合轻质土具有容重小，强度及稳定性好，且便于开挖等特点，如果使用气泡混合轻质土在隧道的入口处构筑一定形状的人造山后，再进行隧道的开挖，则可较好的解决上述困难。它主要有以下几方面的优点（参照图-3.9图-3.10）：减少隧道入口处的地形、地貌的破坏；图-3.9隧道入口的填筑原理图缓解隧道坑口偏土压力的影响；防止隧道坑口的山体坍塌，且便于施工。图-3.10隧道入口的施工实例（5）桥（涵）背的填土通过软基路段的公路中的桥（涵）跳车问题是一直未能解决的世界性难题，其主要原因可归结为以下三个方面：由于填土所产生的附加应力的作用，不良地基发生长时间而缓慢的沉降；台背填料自身的压缩引起的沉降；桥头与路基间的刚柔突变。由于桥梁是支撑在岩层上的刚性结构，几乎不发生沉降，而路堤是建在软基上的柔性体，沉降稳定所需要的时间长，两者连接后不可避免地会产生差异沉降，长期以来只着眼于软基的处理，忽视了减轻填土重量的研究，使问题得不到解决。采用气泡混合轻质填土技术则可较好地解决上述困难。它主要有以下几方面的优点：在桥（涵）背部设置适当形状的楔形轻质土体，可大大缓减桥（涵）与路基间差异沉降的变化梯度（参照图-3.11图-3.14），使桥基间差异沉降的变化缓慢化、均匀化，从根本上消除高速公路中的桥（涵）与路基间的跳车问题；虽然气泡混合轻质土的刚性比混凝土的小，但比优质土的大得多，采用这种填料可在一定程度上缓解桥（涵）与路基间材料的刚性突变；彻底消除了填料自身的工后沉降问题；对地下结构物几乎没有土压力的作用，可适度地简化结构物的挡土结构，提高结构物的使用寿命。施工性好，不需震捣和机械碾压作业；施工工期短。图-3.11桥台背填筑原理图图-3.12涵洞周围的填筑原理图图-3.13桥台背填筑实例（一）图-3.14桥台背填筑实例（二）（6）低填土路堤中软基的换填对于低填土路堤，通过适当的荷载设计计算，确定出气泡混合轻质土的容重、强度及软基的换填厚度，使换填过后的软基在各种荷载作用下均能保持超固结状态。既不需要进行任何其他的软基处理，又能保证路堤的沉降稳定，施工简单方便（参照图-3.15）。图-3.15低填土路堤中软基的换填实例（7）地下空洞的填筑在土建工程中，常常会遇到一些施工不便但又不得不填充的地下空洞。图-3.16地下空洞填筑实例（一）图-3.17地下空洞填筑实例（二）由于气泡混合轻质土具有良好的流动性、自硬性、施工过程中不需震捣和机械碾压作业等特点，是狭窄空间及地下空洞填筑的极好材料（参照图-3.16图-3.17）。（8）溶岩地区路基的填筑我国许多地区处于溶岩分布区，地下溶洞多，分布的范围广且深度不等，溶洞的表面覆盖层多为软土层，承载能力小。在这些路段修建公路时，传统的施工法难于解决路堤基础的承载力不足（特别是高填土路堤）及通过大溶洞的桥梁桩基施工等难题。图-3.18某桥梁桩基处钻孔柱状地质图图-3.18是我省正在修建的某高速公路的某桥梁桩基处的钻孔柱状地质图，地表以下32.260.5米为溶洞，溶洞的上表面有近32米的覆盖层，且为软粘土与砂的夹层，原计划在此处修建的一座大桥，因考虑到桥梁桩基施工的难度及施工过程中对其附近正在运营的公路桥梁桩基可能带来的负面影响，原修建桥梁的方案不得不改为填筑路基，但由于填土较高，采用常规的填土施工法可能出现基础的承载力不足及软基的工后沉降大等问题；如果利用气泡混合轻质土来进行这段路基的施工，则可以较好地解决其它方法所无法解决的难题：将桥梁改为轻质路堤，原溶洞区域的桩基施工被取消；气泡混合轻质土路堤的容重可调整到一般路堤的四分之一，可克服基础的承载力不足的问题；可大幅度的减少路堤的工后沉降问题；施工工期大大缩短。4结论气泡混合轻质填土技术是当今软基对策中的最有效的方法之一，该技术的突出特点是：（1）填土荷载轻，具有良好的流动性和自立性，各种力学性能好，施工工期短。（2）可大幅度地减轻施加于地基的附加应力，抑制软基路堤的沉降和破坏，并增大稳定、安全系数；（3）减少作用于地下结构物上的土压力，提高结构物使用的安全性及使用寿命；（4）可较好地遏止桥涵连接路堤的差异沉降，避免垂直错位，从消除高速公路中的桥头跳车问题。（5）运用于道路的扩幅改造时，可节省昂贵的用地、减少拆，并将对道路近傍结构物的影响降低到最低程度。我省地处经济较发达的珠江三角洲，软基深厚复杂，河网及路网的分布密度大，软基上修建的桥梁涵洞多；道路建设的周期短；土地相对昂贵。据初步调查，我省每年需要为已投入运营的高速公路付出巨额的维护管理费，且大都是集中在桥头路段的维修；此外，随着经济的发展、车流量的不断增加，急需对许多正在运营的道路进行扩幅改造等；气泡混合轻质填土技术必将有着非常广泛的应用前景。5参考文献：(1)三嶋他：気泡軽量盛土工法FCB工法、土木施工第33巻9号、pp.37-44、1992(2)三嶋他：気泡混合軽量土用高速道路改築工事、土木技術第49巻8号、pp.64-70、1994(3)横田他：気泡工法、土木技術第51巻2号、pp.73-81、1996(4)岡田：赤羽駅付近立体交差化工事、日経3-11、pp.38-42、1994(5)古谷：軽量盛土材気泡、土基礎Vol.37、pp.73-77、1989(6)赤井：高速道路道路盛土利用、基礎工Vol.18-12、pp.49-49、1990(7)都築：道路盛土適用例、基礎工Vol.18-12、pp.102-108、1990(8)三嶋他：気泡混合軽量盛土工法、基礎工Vol.22-10、pp.16-21、1994(9)長尾他：気泡混合軽量土用橋台背面土圧軽減工法、基礎工Vol.22-10、pp.71-75、1994(10)長尾他：気泡混合軽量土用東名高速道路拡幅工事、基礎工Vol.22-10、pp.76-80、1994(11)陈忠平等：气泡混合轻质土的关键技术开发及其在高等级公路上的应用，广东省科技厅科研课题立项报告，2003(12)陈忠平等：轻质土的关键技术开发及其施工工艺的研究，交通部联合攻关重点课题，2003-gcsion于2007-7-13 14:07:00修改了此贴子。 本贴得筑龙币:17 等级得币:7 版主奖励:10 贴主答谢：0 献花赠币：0 得信誉分:0执行奖励版主:ziyunh本贴评定等级:3执行评定版主：ziyunh 定制广告 【荐】2009年注册造价工程师考试辅导精华资料 gcsion 位置:河南信誉:221专业:其他发贴:6564留言电邮主页BLOG引用回复 搜索 献花 顶贴 第3楼2007-7-13 14:03:00气泡混合轻质土在公路建设中的应用 钟胜摘要：气泡混合轻质土是一种新型混凝土材料，在公路建设中有着广泛的引用前景。由于具有优越的施工性能，可应用于桥涵台背、道路扩建、陡坡路段以及降低承载力路段的填筑。关键词：气泡混合轻质土公路建设工程特性中图分类号：TU528.2文献标识码：A文章编号：1006-7973（2006）11-0071-02随着我国建设的蓬勃发展，高速公路总里程已超过3万公里。在公路建设大发展中，出现了一些有待解决的问题，比如：寒冷地区的路基冻胀问题、高填土路堤的边坡稳定问题、桥头跳车问题等。这些问题不仅影响公路的正常通行，也加大了公路的维修费用，同时很大程度的降低了运营服务质量，甚至造成行车事故，危及人身安全。提高公路工程质量，必须解决这些难关，气泡混合轻质土作为一种新型建筑材料，不仅具有轻质性、流动性、固化后的自立性等特点，而且它的密度及压缩强度可通过配合比进行自由的调整。因而在公路建设中有了很广泛的应用前景。本文主要介绍气泡混合轻质土在公路建设中的应用情况。一、设计机理及工程特性1设计机理气泡混合轻质土即在原料土中按照一定的比例添加固化剂、水和气泡并经过充分混合、搅拌后所形成的轻型填土材料。原料土一般为砂质土或粘性土，颗粒直径宜小于mm；固化剂起固结、加固土体骨架的作用，常用普通硅酸盐水泥或高炉矿渣水泥，在固化剂中常加入石膏粉、硅粉等辅助材料，以达到催化、早凝等目的；气泡是由有界面活性类、蛋白类、树脂等材料，按适当的比例经水稀释后，定量泵送到发泡装置，与压缩空气充分混合而产生的。2工程特性气泡混合轻质土具有轻质性、强度的可调节性、固化后的自立性、耐久性、隔热性、抗冻融性等优点，如下表所示：轻质土的主要特点特点说明原材料容易得到原材料由水泥、水、细砂组成，不需碎石等集料细砂可直接采用沙化地区当地丰富的风积沙。良好的隔热性气泡的体积含有率达40%70%，导热系数小具有良好的隔热性。强度的可调节性可在0.35MPa范围内自由调整。耐久性属水泥类材料，具有良好的耐久性。良好的施工性可泵送500m以上，流动性好，无需振捣、压实。固化后的自立性可垂直填土。轻质性容重可调范围：513kN/m3二、在公路建设中的主要应用气泡混合轻质土在公路建设中有着非常广泛的应用，它为解决高等级公路软基路基中的桥涵跳车、道路扩建时新老路基的差异沉降、高填土路堤的稳定性等难题，提供了一种全新的技术手段。这种技术不但能节省昂贵的用地、减少拆迁，充分提高土地利用资源，而且能够缩短施工工期、提高工程质量，大幅度降低工程运营后的维护费用。1用于桥梁台背填土在公路运营期间，由于台背回填土与桥面出现不同的沉降，致使路面与桥面连接处开裂，形成高低不平的路面，车辆通过时产生跳跃和冲击，从而对桥涵和路面造成附加的冲击荷载，这种现象称为桥头跳车。这种病害在软土分布路段尤为突出。（1）桥头跳车的原因分析桥头跳车产生的原因比较复杂主要可以归结为以下几个方面：刚柔突变引起的沉陷跳车。刚性不同的路面在跳车处所产生的振动效果不同，柔性材料对能量的吸收要比刚性材料大。由于桥梁是支撑在较好基础上的刚性结构，具有较大的整体刚度；而与结构物桥台相连的道路属于相对柔性体，刚性较小、柔性较大，属弹塑性体。显然，道路与结构物桥台之间存在着较大的刚度差，这个刚度差的存在必然引起道路与结构物桥台之间产生较大的塑性变形差异及较大的刚度突变，加重了桥头跳车的振动效果。台背填料自身压缩引起的沉降。压缩沉降主要取决于填料性质、施工条件及台前台背填料自身的工后沉降，一般采用多孔隙的渗透性填料，但由于桥台附近地方狭隘，施工时压实机具不能贴近台背，填料颗粒间孔隙无法完全消除；此外，填料质量差而达不到设计和规范要求等；在公路自重及车辆的垂直与振动荷载作用下，填料自身会不可避免地产生压缩沉降，造成跳车。不良地基引起的沉降。多处文献已介绍，此处不详述。（2）气泡混合轻质土在缓解桥头跳车问题中的应用要解决桥头跳车，就要使桥台与路基结合部附近沉降曲线的梯度变化缓慢化、均匀化，即应在桥台与路基结合部之间填充满足连续、均匀沉降要求的过渡段。基于桥头跳车产生原因及结合气泡轻质混合土的主要特性，在桥台与路基结合部之间填充气泡轻质混合土即可达到减少不均匀沉降的目的，采用上述图示填筑，主要有以下几点优点：虽然气泡混合轻质土的刚性比混凝土的小，但比优质土的大得多，采用这种填料可在一定程度上缓解桥（涵）与路基间材料的刚柔突变；彻底消除了填料自身的工后沉降问题；对地下结构物几乎没有土压力的作用，可适度地简化结构物的挡土结构，提高结构物的使用寿命；填土自身能够独立，对桥台结构物几乎没有推挤作用；可大幅度地降低填土荷载，减少软基的附加应力，抑制软基的沉降和侧移，提高路堤的稳定性；施工性好，不需振捣和机械碾压作业；施工工期短。（3）工程实例中江高速公路港口立交位于珠江三角洲河网区，地势低平宽阔，鱼塘、沟渠交错成网，地基表层全部是三角洲相淤泥，厚达40多m。根据地质勘察结果，地基上的含水量大，压缩性高、强度低、渗透性差，属于超软弱地基。在港口JK、KX匝道桥台处设置试验段进行气泡混合轻质土施工。以及武汉长江大桥整修中，对纪念碑外缘2m处基础土体进行加固，对原墙后的石层采用气泡混合轻质土进行换填。实践证明，气泡混合轻质土在桥台背填筑中，可大幅度地降低填土荷载，减少软基的附加应力，抑制软基的沉降和侧移，提高路堤的稳定性，缓解桥台与路基结合部的材料的刚性突变，消除填料自身的工后沉降。2用于道路扩建随着交通量的日益增长，在上世纪90年代以前修建的公路，部分已经不能满足使用要求，需要进行扩建。在原有的公路扩建工程中，大多采用原路基两侧拼接加宽的方式，无疑地需要扩大公路占用土地。在路堤两侧拼接加宽后，新加宽的路基与原路基的沉降差异，使路基横向沉降呈反盆式分布，时常导致路面及路堤两侧附近的结构物背拉裂破坏，采用气泡混合轻质土加宽道路，无疑是一个更优方案。（1）可进行垂直填土，节省昂贵的用地，减少拆迁在旧路基础上加宽几乎不需征地；（2）在软基路段进行扩幅填土时，可大幅度地降低填土荷重，减少新老路基的差异沉降及路基附近建筑物的沉降破坏，大幅度降低了公路运营后的维修养护费用；（3）施工性好，不需振捣，不需机械碾压作业；（4）通过配管泵送气泡混合料，作业面小，几乎不影响现有交通。（5）施工时间短，不影响现有交通。特别是在施工周期短，用地昂贵的经济发达地区，建筑物及人口相对密集的地区进行道路加宽改造，增建公路或轻轨线路时，采用这种技术能最大限度地节省用地，降低工程整体造价，具有显著的经济效益及社会效益。3陡坡路段的填筑在进行公路的路线方案比选时，长期以来对工程本身，如长度、工程量、投资等方面比较重视，而对工程所带来的安全、环保、社会影响等因素重视的不够，以至不少工程的安全、环保问题较为突出。在已建和待建的山区公路中，包括许多地形条件复杂的陡峭及急转弯地段时，采用直接填挖施工的处理方法，虽然方法简单，但是在很大程度上破坏了原地形、地貌。在这些地段如采用气泡混合轻质土进行路堤的填筑，可以在很大程度上改变原有一些不利条件，主要表现在以下几方面：（1）可降低填土荷重，减少填土路基自身的滑动力矩，提高路基的抗滑稳定性；（2）简化挡土结构；（3）避免原有地形!地貌的破坏，保护环境；（4）施工性好，不需振捣，不需机械碾压作业；（5）边坡及挡墙的稳定性问题小；（6）施工工期短。四、结语近几年来，气泡混合轻质土在许多领域应用并取得了成功，它所采用的原材料便利廉价，同时还可利用废弃土减轻环境污染。气泡混合轻质土集新技术、环境保护、资源合理利用为一身，应用前景十分广阔。当然，气泡混合轻质土需要根据工程性质，当地的土质情况，经过试验确定配比。本文主要介绍了气泡混合轻质土的设计机理及特性，及其在工程中的一些具体应用。参考文献1交通部.公路路基设计规范（JTGD302004）.北京.人民交通出版社.2004.2陈忠平等.气泡混合轻质填土新技术.北京.人民交通出版社.2004.3陈忠平等.轻质土的关键技术开发及其施工工艺的研究.交通部联合攻关重点课题.2003.4肖礼经.气泡混合轻质填土技术在解决高等级公路软基路堤桥头跳车问题中的应用.中外公路.2003年10月日本麻生气泡轻质土株式会社麻生株式会社 ASO FOAM CRETE Co., Ltd代表取缔役社长 丸山英二*新华网北京4月5日电（记者朱继东）我国高速公路通车里程已居世界第二，从2005年起到2030年还将新建5.1万公里高速公路。但随着公路建设进入“质”与“量”并重的重要发展阶段，道路翻浆、地基融沉、桥头跳车及挡墙外鼓等问题严重地影响着公路的建设质量和行车安全，国家每年为此付出了高额的维修养护费用，前不久从太旧高速公路寿阳路段发生大面积路基沉陷更是再次敲响了警钟。 因此，如何很好地保障公路建设的质量成为我国不少科研人员努力的重点，著名土建专家、中国气泡轻质土技术的奠基者陈忠平博士通过不断创新研发出的气泡轻质土技术为上述问题的有效解决提供了一种新的技术手段，被誉为是“改写了中国道路填充加固发展史”，在海内外引起强烈反响。高速公路建设中的众多问题呼唤创新近年来，公路、铁路、城市地铁等基础设施建设实现了持续、快速和有序的发展，特别是1998年以来，我国高速公路的建设得到快速发展，年均通车里程超过了4000公里，截至2004年底，我国高速公路通车里程已超过3.4万公里，仅次于美国，居世界第二。而根据交通部最新公布的国家高速公路网规划，从2005年起到2030年，国家将斥资两万亿元，新建5.1万公里高速公路，使我国高速公路总里程达到8.5万公里。高速公路的发展，极大地提高了中国公路网的整体技术水平，优化了交通运输结构，为缓解交通运输对国民经济的“瓶颈”制约发挥了重要作用，有力地促进了中国经济发展和社会进步。但随着经济的发展，车流量与日俱增，社会对公路建设的质量要求不断提高，公路建设进入“质”与“量”并重的重要发展阶段，不少质量问题也显现出来并受到重视。这些问题主要表现在以下几个方面：我国北部地区冬季气候寒冷，道路翻浆与地基的融沉等病害多；西南部地区沟谷纵横，桥涵、挡墙等结构物多，桥头跳车及挡墙外鼓病害突出；东南部地区水网发达，软基分布广，道路密度大，桥涵、挡墙等结构物多，桥头跳车、桥台桩基侧移、软基路堤的差异沉降引起的路面开裂破坏、软基路堤的失稳引起的路堤垮塌等现象屡见不鲜。这些问题严重地影响着公路的建设质量和行车安全，国家每年为此付出了高额的维修养护费用。多年来，对于此类问题的防治虽有多种技术措施，但均有一定的适用性与局限性。例如传统的各种软基处理法多是从提高地基承载力的角度上下工夫，而减轻填土荷载的研究则较少。并且，随着车流量的不断增加，10年前修建的高等级公路将迎来扩建的高峰期，而新老路堤的差异沉降、征地拆迁及施工过程对道路交通的影响是扩建工程面临的难题。此外，我国目前共有铁路、公路隧道9000多座，总长度达5000多公里，是世界上隧道和地下工程最多、最复杂、发展最快的国家。但大部分隧道采用的是拱形结构，在喷锚支护技术普及之前，采用的是钢拱架、锚板支护加衬砌，衬砌体背后虽使用水泥砂浆进行了注浆处理，由于浆体材料固有的泌水性大、容重大等力学特性的限制，衬砌体的背后特别是在拱的顶部普遍存在着空洞，衬砌体通常处在偏土压的作用状态，加上空洞的积水，围岩的变形、风化，导致衬砌体局部变形、开裂、渗漏水甚至塌陷等病害的发生，这是目前我国正在运营中的隧道几乎普遍存在的通病，国家每年都要为此付出高昂的维修费用。为解决这些隧道病害，不少专家开发出了各种注浆工法（如化学注浆法等），但不是效果不佳，就是价格过于昂贵。3月26日，从山西太原通往北京的太旧高速公路寿阳路段，发生大面积路基沉陷，高速公路被迫紧急封闭。沉陷路段在太旧高速公路460KM400M处，旧关到太原方向沉陷了两个车道，长度约116米；太原到旧关方向沉陷了一个车道，长度约66米，最深处达5米。警钟再次敲响！高速路路基沉陷对交通会造成很大影响，也会带来安全的隐患，而类似这样的事件近几年在我国时有发生：2003年7月，宜春西村境内的昌金高速公路出现路基塌陷，形成东西宽约19米，南北长21米，深14米的椭圆形洞穴；2004年4月，作为我国沿海高速大通道的一部分，罗源至长乐段高速公路发生特大坍塌，造成70余米的路基断裂，横向推移影响距离约100米；2005年7月，成都至南充够高速公路，往南通方向32公里处路面塌陷，在路面形成一条长约50米左右的大裂缝；2006年2月，沈阳环城高速路突然塌陷，在宁官站南侧大约2公里处，因塌陷形成大约20平米的大坑曾多次应邀到现场考察的陈忠平博士认为，为缓解上述事故的发生及将事故带来的社会经济损失降低到最低程度，必须加大技术创新的力度，研究安全、快捷的填充技术及产品。陈忠平学成回国后瞄准气泡轻质土研究著名土建专家陈忠平博士正是在这种背景下引起业内外人士的关注。他带领科技人员经过多年的室内外试验，研发成功的气泡轻质土技术，为有效地解决土建工程中的一些技术难题提供了一种有效的技术手段，被誉为是“改写中国道路填充加固发展史”，在海内外引起强烈反响，他本人也被称为是中国气泡轻质土技术的奠基者。出生于湖南衡阳的陈忠平，第一眼看到他，记者就感觉他是一位坚韧而好学的学者，他是气泡混合轻质填土新技术一书的编著者，是公路软土地基路堤设计与施工技术指南、高等级公路地基处理设计指南等国家行业标准的主要起草人，华南理工大学、河北科技大学、广东交通职业技术学院等许多大学兼职教授、客座教授和广州建设工程交易中心专业工程评标专家库成员等，众多身份证明着这位高级工程技术人员在业内外的强大影响力。陈忠平能有今天的成就靠的正是他坚忍不拔地努力。1985年7月，他从湖南衡阳师范学院应用力学专业毕业，此后从事了五年的教学工作。胸怀大志的陈忠平自然不会一直留在衡阳，1990年9月，他考取北京农业工程大学（现为中国农业大学）应用力学专业研究生。经过三年努力，他以优异成绩获得工学硕士学位。就在研究生学业快要结束时候，陈忠平获得了一次改变命运的机会他后来在日本的博士生导师桥口公一教授看到了他发表的一篇论文，主动邀请他去日本九州大学做访问研究员。1993年4月，陈忠平东渡日本留学。在九州大学做了一年的访问研究员之后，陈忠平又开始了新的努力。1994年4月，他开始攻读日本九州大学博士学位，并于1997年3月取得博士学位，期间获得了日本土木学会优秀科研成果奖。1997年4月，陈忠平在日本建设部产业安全研究所土木建筑研究室作特别研究员（即博士后研究），2000年12月回国。在日本留学和工作的经历，使陈忠平不仅对土建工程材料的前沿技术有了较全面深入的了解和研究，同时在比较之后更加清楚地知道中日在土建工程材料领域的差距，坚信技术先进的土建工程材料及技术在中国会有更美好、更广阔的发展前景。他看到，日本的自主创新主要是来自企业，且企业的自主创新投入比例都很高，中国在这方面还有一定的差距。因此，他决定回到正在快速发展中的祖国，想用自己的才能为祖国的发展做点贡献。2001年1月，陈忠平放弃了在日本的工作来到了广东省交通集团，同年5月出任广东冠粤路桥有限公司副总工程师。在工作期间，根据珠三角的地质特点（水系发达，河网分布的密度大，软基分布广、深度大、指标差）、工程建设存在的技术难题（道路分布的密度大，桥涵、挡墙等结构物多，由于软基的差异沉降而导致的高等级公路的桥头跳车、桥台桩基及挡墙等结构物的侧移、路面开裂破坏、路堤失稳、垮塌等工程质量事故屡见不鲜）及资源、环境问题突出（人口密度大、经济发达、车流量大、人均土地资源匮乏），他深深感觉到问题的严重性。但由于当时国内几乎没有解决这些问题的有效办法，国外也没有成功的经验可以借鉴，陈忠平认为必须另辟跷径。高速公路之所以下沉，一方面是地基的承载力不够，另一方面是填料的容重过大，传统的处理方法只是单纯地从提高地基的承载力出发，这些办法很难从根本上去解决问题，且不是工期过长、就是造价过高。因此，他尝试采用一种新的解决方式轻型填料，即通过减轻填土的重量来降低地基的沉降。在查询了国内外有关资料后，他看到国外一些关于气泡轻质填料及应用的简单介绍，认为可以从气泡轻质土的研究着手。经过反复认证，陈忠平决定开展气泡轻质土的技术攻关及工程应用的课题研究。在争取到广东省交通集团、广东省交通厅、广东省科技厅及交通部等有关单位的支持后，气泡轻质土课题正式启动，并将中江高速公路中山新隆至港口段一软基台背回填作为第一个试验段，以期通过这一试验段检证气泡轻质土在缓解高等级公路深厚软基路堤桥头跳车中的应用效果。这个试验段位于珠江三角洲河网区，地势低平宽阔，鱼塘、沟渠交错成网，地基表层全部是三角洲相淤泥，厚度达40多米，地基土的含水量大，压缩性高、强度低、渗透性差，属于超软弱地基。当时，已投入使用的高等级公路(包括高速公路)中，普遍存在着一个难题路面在台背回填处出现不同程度的沉降断裂(沉降值一般为1030厘米，有的甚至超过60厘米)，导致桥头跳车，它是高等级公路的工程质量和造价的重要影响因素，本试验段同样存在着这样的问题。 为了尽快拿出成果，陈忠平放弃了一切休息时间，经常一两个月不回家妻子也在国外留学，他却连孩子的升学考试也忘记了。在夏日的高温下，他一直在野外做实验，常常一干就是十五六个小时，晒得脸上、身上都脱了皮，瘦了七八斤，同事们都开玩笑说他是个“农民博士”。经过两个月的奋斗，第一个气泡轻质土试验段顺利完成，研究结果表明，使用气泡轻质土技术有效地解决了桥头跳车等问题。气泡轻质土研发成功改写行业历史由于气泡轻质土具有容重小，强度高，保温、隔热、隔音、隔潮效果好，而且生产投资少、施工方便、可大量利用工业废渣，在土木建筑领域有着广阔的应用前景。通过开展气泡轻质土的性能研究，进一步改善材料的吸水性能，提高材料的使用效果，对建设环境友好、资源节约型社会及创新型国家具有十分重要的意义。因此，气泡轻质土技术研发成功使陈忠平非常兴奋，他首先想到是尽快应用到道路建设实践中去。而随后气泡轻质土技术的快速顺利产业化证明，这项创新技术的研发成功将成功改写行业历史。陈忠平告诉记者，气泡轻质土是由原料土与一定比例的固化剂、水、气泡等混合搅拌而成的轻型填土材料，其强度和容重均可按工程需要进行自由调整，不但解决了材料自重和承重这一主要矛盾，且因其有良好的流动性而便于管道泵送到窄小的空间内施工。加上浇注时无需振捣和碾压，适合狭窄空间及地下空洞填筑。值得一提的是，气泡轻质土可进行垂直填土等，在公路改扩建工程中可在旧路基础上加宽，大大减少土地征用。随着气泡轻质土的研发成功，第一个试验段的研究过程临近尾声时，就有很多人来到现场参观考察。2003年5月，广东省路桥发展有限公司总工程师带领20多位工程技术负责人来考察时，看到陈忠平做的一张高速公路建设、扩建过程中如何减少用地和避免拆迁的原理图，非常高兴地说：“你这就是为我做的设计，因为遭遇征地难题，我们正在发愁。”原来，京珠高速粤境南段某路段当时需要加宽，按照传统的方法，不仅需要重新征地，大幅延长工期，而且临近厂房的拆迁需要数千万的补偿费。因此，项目总工王安福当场就决定，把气泡轻质土技术应用到将要开始的加宽工程中去。 这样，气泡轻质土作为新技术不仅在研究中拿到了第一笔将近40万的收入，而且第二阶段的试验也有了依托工程，使得陈忠平对未来更加充满信心。2003年7月，陈忠平带着技术人员来到京珠高速粤境南段需要加宽工程现场，用了不到两个月就完工了，并很快通车，直到现在使用效果一直很好。此后，气泡轻质土的产业化进程步伐不断加快。2003年8月，交通部相关负责人来施工现场考察，对气泡轻质土的物理力学性能和隔热保温性能给予了很好的评价，建议陈忠平把气泡轻质土作为隔热材料用于解决寒冷地区的道路冻融性问题，并拨给250万的研究经费给予支持，还帮他在内蒙古的海拉尔找好了试验点因为陈忠平在自主创新方面的突出成绩，2003年底，公司给予他一次性30万元人民币的科技创新奖励。气泡轻质土的产业化进程步伐不断加快让陈忠平备受鼓舞，他干劲更大了：2004年7月，他带着技术人员来到来到呼伦贝尔盟交通局，双方商定在301国道牙海段做了四个隔热保温试验段。同年9月，实验圆满完成，当地各级交通主管部门都很满意；2004年10月，刚回到广东的陈忠平又接到了广州新光快速路与地铁三号线重叠部分减载换填工程的施工任务。同年11月，中国公路学会年会在广州召开，与会专家专门到施工现场考察，给予了很高评价；2004年11月，他又带着技术人员来到武汉长江大桥桥头堡加固工程；2005年5月，中山到江门的高速公路遇到了软基沉降大并且不稳定，导致路面施工无法进行的问题，主动找到陈忠平帮助解决难题随着气泡轻质土的应用越来越广泛，产业化前景越来越美好。4月1日，陈忠平接受记者专访时透露，为了更好地推进气泡轻质土的产业化进程，他已经于去年底在