交通运输科技项目申请书

项目名称:主管部门:承担单位:玻璃钢锚杆在公路工程的试验研究和应用实践安徽省巢湖市交通运输局巢湖市路桥工程有限公司协作单位安徽省交通科学研究所淮北宇鑫新型材料有限公司起止年限:2010年07月01日至2011年12月28日填报日期： 2010年6月18日 安徽省交通运输厅（一）国内外现状、水平和发展近年来，公路事业得到快速发展，高边坡工程和隧道工程量随之上升,边坡支护和隧道支护问题成为公路建设关注的热点之一。锚杆是高边坡支护和隧道的主要支护手段，可用于各种围岩的复合式衬砌、锚喷衬砌、初期支护，也可用于超前支护等辅助工程措施。锚杆种类很多，根据锚固锚杆材料的不同锚杆的种类可分为快硬水泥锚杆、树脂锚杆、砂浆锚杆、水泥注浆锚杆及水胀式锚杆。根据锚杆杆体材料的不同分为普通钢和玻璃钢两种，目前，有许多高边坡和公路隧道都沿用普通砂浆锚杆（杆体材料采用的是普通钢）支护，边坡跨塌影响通行、隧道塌方造成伤亡以及返修事故时有发生。玻璃纤维增强塑料锚杆是利用玻璃纤维作为主要增强材料，以热固性聚酯树脂为主要基体材料，经拉挤成型制造而成的一类新型复合材料。它除了具有传统玻璃材料的耐腐蚀性、耐老化性、绝缘性等特性外,还具有产品尺寸稳定、外观质量好、生产效率高便于机械化工业生产、重量轻、抗拉强度高等突出特点。现在有锚杆每处要消耗大量的钢材,采用拉挤成型的玻璃钢锚杆，在成本不提高的前提下，可以节约钢材。国外树脂锚杆的硏制是五十年代末从西德开台，六十年代初取得成功，开始试验应用。法国于六十年代国开始试验与使用树脂锚杆.英国于六十年代中引进、硏制与推广应用这种锚杆.美国从七十年代初开始使用。此外还有澳大利亚、加拿大等也先后引进、硏制与推广树脂锚杆。我国则在七十年代由煤科总院建井所和淮南、鸡西矿物局等单位开始硏究、试验树脂锚杆。锚杆在世界各地的岩石地下工程中已得到广泛应用。为了让玻璃钢锚杆能服务于公路行业。本项目拟将该锚杆采用水泥砂浆作为锚固剂，以增强玻璃钢为杆体的锚杆应用于宁宣杭高速公路宣城至宁国段的高边坡支护和落果树隧道进行试验，通过对试验段对比试验、锚杆力学性能、支护机理和支护效果等相关参数据的硏究确定其适用性，继而在公路工程中推广应用。（二）研究内容和目标（包括阶段目标、最终目标）及主要技术经济指标硏究内容:1、 根据依托工程的实际选用以水泥砂浆作为锚固剂、以增强玻璃钢为杆体的锚杆支护参数，对此类锚杆的力学性能和破坏机理等特性进行分析。2、 建立锚杆锚固范围内计算模型借助Mathematic数学处理软件求得锚固范围方程，在Matlab的基础上分析锚固范围方程特性，得出锚固范围与有效锚固长度和有效预应力的关系。用以优化支护参数，提供施工指导。3、 了解环境参数（水和温度等）对玻璃钢锚杆锚固力的影响，结合现场情况，拟通过室内试验硏究在一定温度范围内以及室温时钻孔流水和钻孔内积水两种情况下，玻璃钢锚杆锚固力的变化情况。4、 通过对试验段公路节理岩质边坡的安全稳定性分析，建立正交试验，以安全系数据和工程造价为目标，以锚杆的间距、长度和倾角为因素，得出参数优化方案。经过试验，确定玻璃钢锚杆对限制边坡位移的作用。5、 玻璃钢锚杆与普通钢锚杆进行对比试验，通过试验获得锚杆轴力、垫板反力、锚杆孔内位移和围岩收敛位移等重要参数，确定玻璃钢锚杆合理锚杆间距，并与普通钢锚杆的支护效果进行对比分析，做出客观评价。6、 通过对试验段锚杆支护的定期观测，分析玻璃钢锚杆支护效果。硏究目标：将玻璃钢锚杆新型材料应用到公路工程中，提高公路工程中高边坡支护和隧道支护的安全系数和经济效益。为公路工程建设提供新的起点。主要经济指标：玻璃钢锚杆与普通钢锚杆相比有以下优点：低碳、环保、耐久和价格相对低廉，同等设计要求下等造价可降低25%。（三）达到的科学技术水平、经济、社会效益及其推广应用范围本课题的硏究是将新型材料应用公路工程高边坡支护和隧道支护中。在国内，此类拉挤成型玻璃钢螺纹等强锚杆和螺纹玻璃钢钢筋的成型技术和应用，2007年前还处于重大课题实验室阶段，因缺乏器材料和技术支持等诸多原因，应用推广发展缓慢。2005年以前此项新技术产品还处于空白。目前主要应用于煤炭行业，在公路行业未见应用。特别是玻璃钢锚杆采用水泥砂浆作为锚固剂，在各行业中都未见应用。本项目采用的玻璃钢锚杆是进行耐剪性能增强的锚杆克服了传统玻璃钢锚杆抗剪性能差的缺陷。本项目使用的锚杆具在以下特点：一次性成型，杆体与螺母配合严密；生产速度快；扭力大；承载力；成本低。该玻璃钢锚杆的应用不仅大大提高工程质量、降低工程造价，而且可以大量节省钢材，有利于可持续发展，具有良好的发展前景。（四）研究、试验方法和技术路线（包括工艺流程）本课题硏究方法和技术路线为:选型根据依据工程的现场情况，选择锚杆支护参数等。性能分析、理论计算对选定的锚杆进行力学性能分析，通过理论计算对锚固范围方程和特性分析。室内试验通过室内试验，确定环境因素对锚杆锚固力的影响。现场试验和对比分析通过对高边坡支护和隧道支护试验段的试验及与普通钢锚杆的对比分析，对锚杆做出评价。

（五）计划进度（总的研究期限、进度及年度计划进度）2010年07-10月完成试验锚杆的选型工作，根据施工进度情况，选取试验段。2010年11-12月完成理论计算，确定锚固范围方程和特性分析。2011年01-02月完成室内试验，形成试验报告。2011年03-08月完成现场试验，形成试验报告。2011年09-12月总结分析试验结果，完成项目硏究报告。（六）现有的技术条件及预试验情况（本课题已做了哪些工作）、现有的仪器设备本课题硏究单位分别是巢湖市路桥工程有限公司、安徽省交通科学硏究所、淮北宇鑫新型材料有限公司，其中有施工单位、科硏单位、高校、成品硏发单位，实现强强联合。巢湖市路桥工程有限公司有施工优势，有现场，有施工经验；安徽省交通科学硏究所一直致力于交通科学技术的硏究工作，对新技术、新材料在公路工程中的应用有丰富的工作经验；淮北宇鑫新型材料有限公司是产品的开发公司，并有产品的专利权。（七）承担单位、协作单位的分工，课题负责人及课题组主要人员承担单位：巢湖市路桥工程有限公司安徽省交通科学硏究所淮北宇鑫新型材料有限公司课题负责人：蔡键序号姓名职务职称所在单位备注1蔡键副所长正高工安徽省交通科学研究所2王建车教授淮北宇鑫新型材料有限公司3王梅芳工程师安徽省交通科学研究所4何榕工程师安徽省交通科学研究所5王良宗工程师巢湖市路桥工程有限公司6张民昌工程师巢湖市路桥工程有限公司7冯时海工程师巢湖市路桥工程有限公司8阮冬平工程师巢湖市路桥工程有限公司（八）经费概算（包括仪器设备、材料具体支出）经费概算1、 项目总经费：85万元。2、 其中主管部门资助经费：35万元。3、 资助方式（拨或贷）：拨款。4、 项目总经费分用途用