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1、甘肃省交通厅科研项目申 请 书项目名称： 大厚度宽幅水泥稳定碎石基层施工关键技术研究申请单位： 甘肃路桥建设集团有限公司 兰州交通大学 负 责 人： 刘建勋 通讯地址： 甘肃省兰州市城关区甘南路568号 电 话： 0931-8850109 Email： 申请日期： 2011年3月25日 甘肃省交通厅制填 报 说 明一、 申请书各项内容要实事求是，逐条认真填写。表达要明确、严谨，字迹要清楚易辨。外来语同时用原文和中文表达。二、 申请书为A4纸张，于左侧装订成册。各栏空格不够时，请自行加页。一式四份，报送甘肃省交通厅科教处。简 表表一研 究 项 目名称大厚度宽幅水泥稳定碎石基层施工关键技术研究项
2、目性质A.基础研究B.应用基础研究C.应用研究起止年月2011年1月 2012年12月总经费60万元申请经费40万元申请者姓名刘建勋性别A.男 B.女出生年月1970年3 月民族汉族专业技术职务（职称）总经理/高工学位A.博士 B.硕士 C.学士专业交通运输工程工作单位名 称甘肃路桥建设集团有限公司所 在 地甘肃兰州详细地址甘肃省兰州市城关区甘南路568号项目组合作单位数总人数高 级中 级初 级博士后博士生硕士生辅助人员21685/3/容和意义摘要研究项目主要内多年来我国高等级公路基层以半刚性基层材料为主，使用最为普遍的两种半刚性材料是水泥稳定碎石及二灰稳定碎石，但是近年来，由于粉煤灰资源逐渐
3、短缺、运输费用上涨，导致粉煤灰成本日益攀升；此外，与水泥碎石相比，二灰碎石施工工艺复杂、需要的原材料种类多，修成后的结构易产生冲刷病害、早期强度低，对于早期养护要求较为严格，修筑费用并不低于水泥碎石。因此现在越来越多的高等级公路在实际使用中基层设计为水泥稳定类结构形式。但在进行水泥稳定碎石基层施工过程中，由于受摊铺及压实机械性能的限制,摊铺机无法满足大厚度宽幅一次性摊铺。长期以来,水稳基 (底基)层一直采用分层并机摊铺,而分层施工铺筑基层使其由整体受力变成两薄层受力，降低了基层整体强度，这也是造成路面早期破损的一个原因。因此一次性铺筑碾压使两层施工变为一层施工，这样就极大的提高了施工进度。此外
4、，还减少了两层铺筑分层碾压时可能会造成的层间结合处理不当、对铺筑层的破损以及养生等一系列问题，并且会显著提高铺筑质量，确保使用性能。而并机摊铺使得纵向接缝处理困难, 施工离析,施工效率低下。因此，开展一次性铺筑大厚度宽幅水泥稳定碎石基层的一次性施工技术研究具有重要的理论及实用价值。本研究从大厚度宽幅水泥稳定碎石的室内试验入手，逐步解决大厚度宽幅水泥碎石基层应用的相关问题。在系统分析使用现状及存在问题基础上展开室内研究，并且通过室内理论研究和实际工程验证相结合的方法，对大厚度宽幅水泥稳定碎石基层一次性施工技术进行深入、系统的研究。成果摘要预期研究该项目重点解决大厚度宽幅水泥稳定碎石基层一次性施工
5、工艺和施工质量控制的关键技术，提出大厚度宽幅水泥稳定碎石基层施工技术指南。该项目研究成果对提高水泥碎石基层整体受力，减少施工污染，增加层间粘结力，改善路面结构的整体性，提高工作效率，加快工程进度、缩短施工工期具有重要的指导意义，对于延长沥青路面使用寿命，保证在较长时间内具有较高的服务能力产生巨大的经济社会效益。申 请 项 目 经 费 预 算 表表二申请资助总金额（万元）其 中2011年2012年年年年302010其它经费来源及金额（万元）本项目配套资金30万元主要来自于甘肃路桥建设集团有限公司科研发展基金及试验路段项目科研发展基金。预算支出科 (1.仪器设备费2.实验材料费3.科研业务费4.实
6、验室改装费5.协作费6.管理费的顺序填列)金 额(万元)计 算 根 据 及 理 由1.仪器设备费用15测试分析加工费3振动压实机试模的加工仪器设备购置费12大激振力振动试验仪、压力传感器等设备购置2.试验材料费5水泥及碎石等材料购置费及运费3.科研业务费20劳务费10主要研究人员、研究生及外聘劳工工资出版资料专利费 3论文发表及专利申请会议费3课题立项、咨询、验收及国内外会议交流专家咨询费2课题立项、咨询及验收国内差旅费2国内相关调研4.实验室改装费2对振动压实机改装5.协作费9主要用于相关检测设备租赁及外委试验6.管理费9科研管理费（15%）合计60研 究 项 目 组 成 员 登 记 表姓
7、名性别年龄专业技术职 务(职称)专 业工 作 单 位在本项目中的分工每年用于本项目工作的月数签字刘建勋男41正高工交通运输工程甘肃路桥建设集团有限公司项目负责人6李 波男30副教授道路工程兰州交通大学项目技术负责12魏公权男47高工公路工程甘肃远大路业集团有限公司项目总体负责6岳永和男42高工公路工程甘肃路桥建设集团有限公司方案审定6聂满义男49高工公路工程甘肃路桥总公司第三分公司方案审定6滕旭秋女36副教授道路工程兰州交通大学理论分析9任文宏女45高工公路工程甘肃路桥建设集团有限公司项目协调3刘 涛男33工程师公路工程甘肃路桥建设集团有限公司试验路负责6杨 渭男36工程师公路工程甘肃路桥总公
8、司第三分公司试验路负责6宿秀丽女32工程师公路工程甘肃路桥建设集团有限公司施工工艺研究6王 强男34工程师公路工程甘肃路桥建设集团有限公司室内试验12韩 峰男36副教授公路工程兰州交通大学理论分析9陈仲明男31工程师公路工程甘肃路桥建设集团有限公司施工质量控制6张正伟男25研究生公路工程兰州交通大学室内试验12赵永伟男32工程师公路工程甘肃路桥总公司第三分公司施工质量控制6窦 晖男25研究生公路工程兰州交通大学室内试验12蔡毛毛男25研究生公路工程兰州交通大学室内试验12张咏军男36讲师公路工程兰州交通大学理论分析6杨 礼男26试验员公路工程甘肃路桥试验检测公司试验辅助12韩 森男52教 授公
9、路工程长安大学公路学院技术顾问3一、本研究项目的科学依据和意义（包括科学意义和应用前景，国内外研究概况、水平和发展趋势。学术思想，立论根据，特色或创新之处，主要参考文献目录和出处。）1. 项目研究的意义随着我国高等级路面的建设，半刚性基层沥青路面由于其具有较高的强度、刚度以及承载力等优点，适应了我国公路发展经济、快速要求，为我国公路事业的大发展做出了突出贡献。因此我国多年来高等级公路基层以半刚性基层材料为主，使用最为普遍的两种半刚性材料是水泥稳定碎石及二灰稳定碎石，但是近年来，由于粉煤灰资源逐渐短缺、运输费用上涨，导致粉煤灰成本日益攀升；此外，与水泥碎石相比，二灰碎石施工工艺复杂、需要的原材料
10、种类多，修成后的结构易产生冲刷病害、早期强度低，对于早期养护要求较为严格，修筑费用并不低于水泥碎石。现在越来越多的高等级公路在实际使用中基层设计为水泥稳定类结构形式。在进行水泥稳定碎石基层施工过程中，对平整度和进度的要求希望能宽幅摊铺(摊铺机宽度上预压实度一致的话，宽幅摊铺平整度优于双机并幅)，要求超大型摊铺机(9-12m)和超级型摊铺机(12m以上)进行大厚度宽幅摊铺。大厚度宽幅摊铺是指采用一台摊铺机取代以往并机分层摊铺，一次性摊铺超过以往规定的最大厚度，其一般摊铺厚度大于20cm。而传统的摊铺机和施工工艺显然不能满足大厚度宽幅摊铺的要求。国内外各个生产厂家都先后推出了自己的大型摊铺机，希望
11、从摊铺机自身找到突破。面对中国对超大型摊铺机的需求，机器厂商采用速成方式，将大型(7-9m)摊铺机螺旋和熨平板接长为12m，而整机参数却没变，这种机型在宽幅摊铺时，由于功率不足，只能将螺旋位置提高，其结果因高速旋转而降低螺旋的二次搅拌作用，物料产生上下层离析和宽度方向上离析；同样，由于功率的原因，加大宽度，振捣功率不足，只能用小振幅工作而影响预压实度。国内有关资料表明，半刚性基层刚度较大，由行车荷载引起的半刚性基层底面的弯拉应变或弯拉应力的大小近似地与半刚性基层厚度的平方成反比，也就是说厚度越大，弯拉应力越小。目前，路面结构中水泥稳定碎石基层的厚度通常在2536cm之间在实际施工过程中一般分为
12、两层进行摊铺、碾压。从施工和使用过程中发现两层压实具有以下缺点：（1）分层施工中在对上层摊铺碾压过程中，容易对下层已经铺筑完毕的结构层造成二次松散和破坏；（2）不可避免地出现层间受力状态，降低了基层作为一个整体结构层的承载能力；（3）水泥稳定类材料在压实成型后需要最少7天的养生时间才可以达到规定的强度，两层施工就需要两次养生，同时水泥稳定材料不适合在雨季施工，或在雨季施工比较的困难，这将很可能大大的延长了施工工期；（4）在路面设计中基层被视为整体一层，但许多工程中钻芯取样说明，经过两次施工后水泥稳定碎石基层在很多地方实际上是分离，造成设计与实际不符，更重要的是，使路基的整体性受到影响，造成基层
13、受力不利；（5）两次施工需要对同样的工序重复进行，人工、机械同样要加倍。如果能够实现水泥稳定碎石基层一次碾压成型则可以有利于减少由于施工对基层内部造成的损伤，有利于保证基层的整体性，有利于节约施工企业的人工、机械费用，同时有可能减少由于水分散失造成的基层干缩开裂，并且会显著提高铺筑质量，确保使用性能。压实是路面施工中的重要环节，对路面结构层的性能有至关重要的作用。随着对水泥稳定碎石的不断研究，目前水泥稳定碎石的结构类型包括悬浮密实结构、骨架密实结构和骨架孔隙结构。以往对于水泥稳定碎石密实机理以及压实原理的研究不够深入，且研究主要集中在悬浮密实结构上，悬浮密实结构细集料含量偏大，在使用过程中容易
14、出现开裂及抗冲刷能力不足的缺陷。很多学者提出了水泥稳定碎石宜采用骨架密实结构，可以减少裂缝，提高水泥稳定碎石基层的使用周期，但是对水泥稳定碎石骨架密实的压实机理相对欠缺，有待进一步研究。道路材料的路用性能与体积参数之间不存在广泛的相关性，任何一种材料的性能都与成型设备相关，也就是说材料的性能是一定成型设备条件下的材料性能。如果试验设备与现场施工设备的压实机理相差越远，则现场与室内混合材料性能的差异性就越大，当试验设备不能较好的模拟施工机械时，用室内试验结果来指导施工时反而对道路建设起到负面的影响，道路的许多病害很大程度上是由于室内试验与现场条件不一致造成的。以往确定水泥稳定碎石室内最大干密度和
15、最佳含水量的方法主要采用重型击实法。重型击实通过施加冲击荷载对被压实材料进行压实，与现场夯实过程一致，与现场静力压路机的作用过程虽不尽相同，但就通过对材料产生剪应力使之压实这一效果来说是相似的，在以前压实施工主要使用静力压路机的时候，问题并没有凸现出来，现在，振动压路机已成为主要的水泥稳定碎石基层压实机械，室内重型击实与室外振动压路机的工况明显不匹配，而且在对材料进行重型击实过程中容易把粗集料打碎，改变了混合料原有级配。随着研究的不断深入，出现了采用振动法确定压实标准的方法，室内振动压实法压实原理与现场振动压路机基本相同，仪器采用的是自上而下振动的振动成型压实机。但是生产振动成型压实机的厂家比
16、较多，产品比较混乱，质量千差万别，甚至出现一些仿产品，根本就不是自上而下的振动方式，而且振动成型压实机在使用过程中没有统一的标准，有些施工单位是以振动时间来控制，有些又是以振动状态控制，所以没有把室内振动法的优势完全发挥出来。在公路建设中，填土的压实一直受到工程界的重视，一般细粒土压实质量的检测与评价已具备一套比较成熟和公认合理的方法，并列入了有关的规范和标准，压实标准也有明确要求；对填石路基也有一定的工程实践经验和试验研究，其压实质量控制标准也有新的规定；对于水泥稳定碎石混合料路基，虽然有关专家已对水泥稳定碎石混合料的力学特性、压实特性和水泥稳定碎石路基修筑技术进行了大量的研究，但针对于水泥
17、稳定碎石路基的压实度检测方法的研究仍处于初级阶段，尚不能很好的指导于工程实践。水泥稳定碎石混合料与一般细粒土有显著不同，如果仍沿用细粒土压实质量检测与评价方法，必然存在标准干密度的确定、检测评价指标的适用性、评价标准的合理性等问题，这势必给水泥稳定碎石路基压实质量的检测与控制带来困难，不但影响施工的正常开展，而且不能保证路基施工质量。因此，本研究从分析水泥稳定碎石混合料压实原理入手，综合分析振动成型对压实效果的影响因素，系统研究抗离析大功率摊铺机和其相配套的施工工艺，提出合理的压实标准和检测方法。同时，结合水泥稳定碎石大厚度压实施工试验路的调查，总结水泥稳定碎石大厚度压实施工方法，将对减少水泥
18、稳定碎石基层早期病害的产生，节约工程造价，减少施工工期，提高基层的耐久性和路面的整体使用性能有重要意义。. 国内外研究现状2.1 国内研究现状(1) 水泥稳定碎石大厚度宽幅摊铺及压实从世界范围上看水泥稳定碎石基层路面，并非是欧美等发达国家公路的主流结构形式，主要原因是水泥稳定碎石基层容易出现抗裂性不足、抗冲刷能力不足、抗冻性不好、与面层粘结差以及损坏后没有自愈能力且无法进行修补等缺陷，因此，国外对水泥稳定碎石基层的研究相对较少，且主要集中在抗裂性研究方面。但是，水泥稳定碎石基层也有柔性基层无法比拟的优点：强度高，承载力大，水稳性好，板体性强、建设成本低。况且，我国是一个发展中国家，经济条件有限
19、，要大力发展公路建设，选择水泥稳定碎石基层无疑是一个技术可行、经济合理的技术方案。因此，国内不少专家、学者对水泥稳定碎石基层进行了大量的研究，不断给水泥稳定碎石基层注入强大的生命力。在水泥稳定碎石基层现场压实方法研究方面，国内还是参照了国外对路基和面层压实方法，规定半刚性基层施工中进行的碾压作业时，无机结合料稳定类结构层应用12t以上的压路机碾压。用1215t三轮压路机碾压时，每层的压实厚度不应超过15cm；用1820t三轮压路机碾压时，每层的压实厚度不应超过20cm。对于稳定中粒土和粗粒土，采用能量大的振动压路机时，每层的压实厚度根据试验确定，压实厚度超过上述规定时，应分层铺筑，每层的最小压
20、实厚度为10cm。对此，国内外专家并无太大异议，主要原因可能是外国很多国家规范也是这么规定的，并没有引起注意。由于受到国外的影响，国内大厚度半刚性基层一般分为上下两层施工，施工工艺也呈现出多样性，例如：在现场分层摊铺方面，既有采用间断施工方法，即摊铺碾压成型第一层，养生成型板结后，再铺筑第二层；也有采用连续施工工艺，即在第一层摊铺碾压合格后，立即摊铺第二层。随着科学技术的迅速发展，用于道路工程建设的工程机械的品种越来越多，性能也越来越高，特别是振动压路机的路用机械性能，包括自重，激振力，振动频率等机械参数的改进以及水泥稳定碎石基层材料的改良，如级配，水泥，外加剂等，这使得半刚性水泥稳定碎石基层
21、整层碾压施工成型成为了可能。国内一些高速公路建设者进行了大胆的尝试，如长安大学筑路机械研究所、陕西中大机械集团和云南路桥公司从2002年起进行了水泥稳定基层大厚度施工探索。在河南岭南高速公路一次成型碾压水泥稳定碎石基层达36cm，云南思小高速一次成型碾压水泥稳定碎石基层达34cm，初步效果比较理想，长期效果有待检验，总体来看，还没有形成系统研究，还需要进行深入研究。大厚度水泥稳定碎石基层碾压施工技术的关键问题在于：以现有的压实标准得出的压实度能否成为水泥稳定碎石大厚度施工的控制指标；压实设备和压实工艺能否保证施工质量；大厚度施工检测的效果如何评价。（2）大厚度水泥稳定碎石基层压实度检测目前而言
22、，为了掌握现场压实体的质量状况，一般有两类方法，一类是直接测试压实体密度的直接测试法，一类是采用其他与材料密度相关的参数反映压实体密度的间接测试法。常用的直接测试法有：灌砂法、灌水法和环刀法等，常用的间接测试法有：核子密度仪法、瑞雷波法、瞬态冲击频谱分析法、压实度计法。水泥稳定碎石基层主要采用灌砂法，其检测主要是针对15cm和20cm厚度，尚没有关于一次性铺筑的厚层水泥稳定碎石结构压实度检测方法的研究。张国云等在晋侯高速公路32cm水泥稳定碎石全宽全厚摊铺试验路中，采用灌砂法分层测试压实度。分上、下层对水泥稳定碎石的压实度进行研究，压实度检测结果存在较大的偏差，建议以整体检测为主，辅以分层检测
23、法进行对比分析。上述公路路基压实度检测方法虽然已经在一般路基压实度检测中得到了较广泛应用，但是，将它们应用于水泥稳定碎石路基压实度检测会存在许多局限性和不足。灌砂法检测路基压实度，由于必须开挖试坑，这就使得挖坑过程中粗料破碎影响加重，改变了实际工程混合料的级配和含石量，使得求取的标准干密度不能反映实际情况，同时还要破坏路基，而且，对于水泥稳定碎石路基来说，开挖施工困难，大面积应用该方法检测水泥稳定碎石路基压实度，其检测速度慢、测试周期长，无法满足土石混填路基建设的快速机械化施工要求，影响施工进度。（3）大厚度水泥稳定碎石室内成型方式压实作为一种改善道路使用性能，延长道路寿命行之有效且廉价的方法
24、而备受关注。随着人们对道路材料压实性质和压实机理研究的不断深入，新的压实方法和压实技术也不断的被提出，涌现出了具有不同时代特征的压实设备。振动压路机自20世纪30年代问世以来，得到了迅速的推广和应用。振动压路机在压实机械的发展史上是一项突破性的科技进步，从此压实效果的提高不再单纯的依靠压实机械的自重来实现。与静力压路机相比，振动压路机压实效果好，影响深度大，生产效率高，且适用于各种类型的土壤压实。道路压实机械发展迅速的同时室内的试验设备却相对落后。当前，我国公路部门室内采用击实法来确定半刚性基层材料的最佳含水量和最大干密度。击实标准分为轻型击实标准和重型击实标准。轻型击实标准的压实功相当于60
25、KN80KN压路机的碾压效果；重型击实标准的压实功相当于120KN150KN压路机的碾压效果。与击实相应得试件成型方法是静力压实方法。这两种方法都是为了适应当时压路机应用状况而提出的，是对静力压实机械的模拟。国内研究认为：现行的采用击实法确定压实标准、利用静压成型试件与现场振动压路机压实半刚性基层铺层材料的不适应性表现为以下方面：振动压实的压实机理和静力压实的机理不同，振动压实通过高频振动作用使材料产生“液化”来导致密实的过程是完全不同的，静力压实成型试件的方法和静力压路机的滚压的机理是基本相同的，但是和振动压路机的振动压实机理存在较大差别，利用击实法确定压实标准的过程中混合料中石料被击碎的情
26、况很普遍，压力机在通过静压成型试件的过程中类似的现象也很严重。混合料中粗集料的比例越大，这种情况越明显。集料级配发生变化，制成的试件与设计不符，随后的试验结果就失去了代表性。因此有必要开发室内振动设备以便更好的模拟振动压路机实际施工工况，采用振动法确定无机结合料稳定粒料土的压实标准并利用振动法成型试件。尽管振动试验设备已被研制出多年，并在不断的改进和完善，但到目前为止设备的机械参数组合还未统一规定，振动压实标准还未统一确定，限制了该设备的推广应用。表面振动仪设备和传统击实设备相比较，需要确定的参数更多，在道路铺层碾压施工中因材料的不同所选的振动压实施工机械和振动参数都有所差异，则室内振动试验的
27、参数也要根据材料的差异作相应的调整，所有这些参数都需要大量的试验来确定。参考文献：1 梅传江,牛朋. 水泥稳定碎石基层路用性能研究J公路交通科技, 2002,(03) 2 荀家正. 超厚水泥稳定土基层铺筑施工工艺及质量控制J公路, 2004,(04) 3 郝秀民，叶巧玲，冯晓. 重交通沥青路面水泥稳定碎石基层超厚压实施工与质量控制J.重庆交通学院学报，2005（12） 4 支喜兰,江晓霞,沙爱民. 路面基层振动压实作用下的底基层应力J长安大学学报(自然科学版), 2003,(03) 5 陈 祥. 大厚度半刚性基层沥青路面结构计算及其层间处理技术研究D.长沙:长沙理工大学硕士学位论文，20066
28、 彭加武. 厚层水泥稳定碎石基层病害机理分析及处置对策研究J. 西安：长安大学硕士学位论文，20087 李美江. 道路材料振动压实特性研究D. 西安：长安大学硕士学位论文，20028 袁光权,王随原. 骨架密实型水泥稳定碎石基层的施工质量控制J.公路交通技术，2009（1）9 王小立. 水泥稳定碎石基层的机械化施工J. 筑路机械与施工机械化,2006(4)10 程高峰. 宽幅大厚度摊铺机抗离析技术应用研究D.长沙:长沙理工大学大学,2007.11 梁 狄，伍 均. 32 cm水泥稳定碎石基层全宽超厚一次性摊铺新工艺J.湖南交通科技，2009，35(2)12 刘建勋, 李波. 基于模糊正交法的水
29、泥稳定碎石集料级配优选J. 武汉理工大学学报,2010(7)13 胡力群, 沙爱民. 结构类型对水泥稳定碎石性能的影响J. 中外公路,2010(3)14 张献民,王建华. 公路工程瞬态激振无损检测技术J. 土木工程学报,2003,36(10)15 黄卫东,赵明阶,韦 刚. 高速公路土石混填路基压实质量控制与评价J. 重庆交通学院学报,2005,24(5)二、研究内容和预期成果（说明研究项目的具体内容并明确重点解决的科学问题，预期成果和提供的形式。预期的经济效益和社会效益。）1 研究内容（1）水泥稳定碎石振动试验方法研究为了充分模拟现场碾压工况和效果，在分析重型击实法和静压成型试件法存在不足基础
30、上，研究水泥稳定碎石室内振动压实特性，并结合水泥稳定碎石现场振碾特性，提出能充分模拟现场施工过程和碾压效果的振动试验方法。最后，通过实体工程对提出的振动试验方法予以验证。（2）水泥稳定碎石混合料配合比设计基于集料级配理论的研究，结合国内水泥稳定碎石集料级配的研究成果，采用振动试验方法对代表性的集料级配进行了比较研究，在对水泥稳定类材料温缩、干缩性能以及强度和模量等指标的测试分析前提下，提出骨架密实性水泥稳定碎石配合比设计方法，以规范原有的水泥稳定碎石基层级配范围为基础，选择出抗裂性和抗压强度两项指标俱佳的级配范围。（3）水泥稳定碎石力学性能试验研究利用振动击实试验方法确定水泥稳定碎石最大干密度
31、和最佳含水量，并根据振动击实法试验结果振动成型水泥稳定碎石试件，研究不同水泥剂量、不同龄期的水泥稳定碎石抗压强度、劈裂强度和抗压模量力学性能。（4）大厚度宽幅水泥稳定碎石施工工艺研究研究大厚度水泥稳定碎石施工中摊铺机和压路机选择、拖式振动压路机和自行式振动压路机选择、施工平整度保证等难点问题的解决方案。探讨大厚度宽幅水泥稳定碎石基层施工机械的选型原则和配置要求,结合依托工程，研究机械设备的选型与匹配,提出适合大厚度宽幅水泥稳定碎石基层施工的施工机械设备匹配方法,总结其拌和、摊铺、碾压和养生等施工工艺和质量控制要点。（5）大厚度宽幅水泥稳定碎石基层压实度检测及变异性研究研究分析灌砂法、灌水法、核
32、子密度仪法等压实度检测方法的优缺点以及在大厚度水泥稳定碎石基层压实度检测中的适用性，并探讨静力贯入试验方法、瞬态瑞雷波法、瞬态冲击频谱分析法等路基压实度现代测试手段的可行性。同时，结合依托工程水泥稳定碎石施工过程,通过整理分析现场检测数据得出施工压实度的变异性,分析施工压实度变异的影响因素,同时就这些因素对施工压实度变异的关系进行深入分析,最后提出减小施工压实度变异的措施,提高施工压实效果。（6）大厚度宽幅水泥稳定碎石基层综合效益分析进行大厚度宽幅水泥稳定碎石基层与普通水泥稳定碎石基层的使用寿命及寿命周期内的费用分析，评价大厚度宽幅水泥稳定碎石基层一次性施工在使用寿命及经济效益上的优势。2 重
33、点解决的问题（1）提出能充分模拟现场施工过程和碾压效果的室内振动成型试验方法；（2）从半刚性基层的特性出发，提出骨架密实型水泥稳定碎石基层混合料配合比设计方法，推荐戈壁地区水泥稳定碎石基层混合料级配范围；（3）提出大厚度宽幅水泥稳定碎石基层施工的施工机械设备匹配及调整方法；（4）提出反映大厚度水泥稳定碎石基层压实特性的压实度检测方法。3 预期成果（1）研究报告总报告大厚度宽幅水泥稳定碎石基层施工关键技术研究分报告1水泥稳定碎石振动成型及方法及其应用分报告2水泥稳定碎石配合比设计方法研究分报告3大厚度宽幅水泥稳定碎石施工技术研究分报告4大厚度宽幅水泥稳定碎石压实度检测技术研究（2）大厚度宽幅水泥
34、稳定碎石基层试验路一条；（3）大厚度宽幅水泥稳定碎石基层一次性施工技术指南；（4）在国内外重要期刊或国际会议上发表论文23篇；（5）培养研究生12名。4 预期的经济效益和社会效益本研究提出的振动试验方法和骨架密实级配，如果以传统设计方法强度为基准，考虑施工拌和均匀性，高速公路可节约水泥用量550790吨/km。该成果的应用可以大幅度提高工作效率，加快工程进度、缩短施工工期，对节约施工成本具有重要意义。项目研究成果可将传统方法设计施工的水泥稳定碎石基层裂缝间距（20-30m）延长到80-1O0m以上,有望解决沥青路面早期破坏、延长路面使用寿命，保守估计至少可以延长路面使用寿命3年以上，按3年计算
35、，则收益率至少为路面工程总投资(设计年限按12和15年计)的20-25%(3年/12年-3年/15年)。预期将减少水泥稳定碎石收缩裂缝80%以上，由此可预测每年可节约裂缝养护费用约3200-4800元/km，按12年设计年限计算，可节约裂缝养护总费用约3.8-5.8万元/km。同时，水泥稳定基层沥青路面开裂的减少，沥青路面早期损坏问题的解决，能确保沥青路面使用品质和车辆的行驶质量，延缓大修期的时间和降低车辆运营成本；而且也可减少因养护工作带来的交通不畅问题。这不仅对节省公路建设投资，而且树立良好的交通行业社会形象和可持续发展，无疑具有重大的经济社会效益。三、拟采取的研究方法和技术路线（包括研究
36、工作的总体安排和进度，理论分析、计算、实验方法和步骤及可行性论证，可能遇到的问题和解决方法等。）3.1 技术路线大厚度宽幅水泥稳定碎石基层施工技术研究室内试验现场试验试验路铺筑与检测路用性能成型方法综合效益分析撰写报告、结题验收配合比设计施工机械施工工艺压实度检测3.2研究工作的总体安排和进度2011年1月至2011年3月 课题前期准备工作，搜集国内外相关资料，完善研究大纲，完成室内振动成型参数的确定；2011年3月至2011年5月 采用振动试验方法对代表性的集料级配进行了比较研究，完成骨架密实型水泥稳定碎石混合料配合比设计方法，提出戈壁地区水泥稳定碎石混合料级配范围；2011年5月至2011
37、年6月 确定水泥稳定碎石施工机械参数方案和施工工艺，以及压实度和水泥剂量检测方案；2011年7月至2011年8月 铺筑试验路，总结施工工艺及压实度检测方法，验证试验路铺筑方案的合理性；2011年9月至2012年12月 补充完成重型击实法和静压成型与振动成型水泥稳定碎石混合料的效果差异试验研究；2012年1月至2012年3月 完成水泥稳定碎石基层混合料物理力学性能试验研究；2012年4月至2012年6月 完成水泥稳定碎石基层施工经济效益分析；2012年7月至2012年9月 补充完成遗漏试验；2012年10月至2012年12月 整理课题研究成果，完成研究报告，完成课题鉴定。3.3 项目可行性论证（
38、1）大厚度宽幅水泥稳定碎石基层摊铺及压实的可行性近几年来，国内外学者厂商设计开发出当代超级型摊铺机，如DT1600摊铺机最大摊铺厚度可达50cm，摊铺宽度为0-16m，摊铺速率为0-13.7m/min，即1h最大可摊铺近1km的水稳基层，因此日摊铺速度是决定水稳基层的施工进度。在超级摊铺机发展的时候重型压路机也在层出不穷，如由中大机械集团生产的YZ32振动压路机，自重32T振动频率28-33HZ振幅1.1-1.8mm激振力45-59T能保证混合料摊铺60cm厚时碾压密实。（2）丰富的戈壁地区水泥稳定碎石基层施工经验甘肃路桥建设集团有限公司曾参与甘肃省内嘉峪关至安西高速公路、清水至嘉峪关高速公路
39、、金昌至永登高速公路等多条戈壁地区水泥稳定碎石基层的施工，积累了丰富的戈壁地区水泥稳定碎石基层施工经验，为课题试验段的铺筑和检测提供了有力保障。（3）强有力的科技支撑兰州交通大学作为省内唯一一所从事交通土建教学和科研的高等院校，在路基施工及检测、施工机械等相关领域开展的多年的科研工作，参与了国内多条铁路和公路路基的建设和科研工作，具有扎实的理论基础和较强的科研能力，可为课题的实施提供强有力的科技支撑。四、实现本项目预期目标已具备的条件（包括过去的研究工作基础，现有的主要仪器设备，研究技术人员及协作条件，依托工程及配套资金的落实情况等。）4.1 研究工作基础甘肃路桥建设集团有限公司是隶属于甘肃省
40、交通厅，具有公路工程总承包壹级，路基、路面、桥梁、隧道工程专业承包壹级资质的大型施工企业。该集团公司先后承建了省内外国道312线、国道310线、国道109线、国道212线等一批高速公路及重点公路工程建设项目，工程质量优良率达98%。中标承建的兰州中川民用机场飞行区场道工程荣获中国建筑工程“鲁班奖”和甘肃建设工程“飞天金奖”，国道主干线天馋公路路面工程、G312线永昌至山丹公路一期路面工程等9个建设项目获甘省建设工程“飞天奖”。作为甘肃省公路建设行业最大的一级资质施工企业，在工程施工中，积极推广应用“新材料、新技术、新工艺、新设备”，通过开展“QC”小组技术攻关活动，较好的解决了施工中的技术难题
41、和难点，保证了工程质量和施工进度。为进一步深化企业品牌战略，增强施工水平和企业市场竞争力，促进施工企业技术创新和积累，提高施工水平和工程科技含量，积极开展了工法的开发、编写和推广应用，内容涉及桥梁、隧道、路基、路面、交通工程等，已有13项通过甘肃省建设工程应用型施工技术成果鉴定，其中国内领先3项（成果鉴定编号）、国内先进6项。甘肃路桥建设集团目前拥有企业级工法15项，省(部)级工法10项。为推动企业技术进步，提升甘肃省公路行业施工技术水平起到了积极作用。甘肃路桥建设集团有限公司曾参与甘肃省内嘉峪关至安西高速公路、清水至嘉峪关高速公路、金昌至永登高速公路等多条戈壁地区水泥稳定碎石基层的施工，积累
42、了丰富的戈壁地区水泥稳定碎石基层施工经验。兰州交通大学土木工程学院科研实力雄厚。近五年来，先后获得国家、省部级科技奖励40余项，多项科研成果达到国际或国内领先水平，填补了诸多领域的空白。近年来学院先后承担完成了国家科技支撑计划项目、国家科技攻关项目、国家自然科学基金资助项目及横向课题511项，科研经费累计14805万元，其中35项荣获国家、建设部、铁道部及甘肃省等省部级科研奖项。发表学术论文800余篇，其中被SCI、EI、ISTP三大检索收录125篇。出版教材专著30余部。学院充分发挥科技与人才优势，紧密围绕国家经济建设主战场，为国民经济和我国交通事业做出了突出贡献。科学研究成果极大地推动了交
43、通事业的发展，产生了巨大的社会经济效益。4.2 主要仪器设备甘肃路桥建设集团有限公司下属企业甘肃路桥试验检测有限公司具有交通运输部“公路水运工程试验检测机构综合甲级”；“建筑工程检测、地基基础和主体结构检测”、“市政工程检测乙级”资质。拥有1360台（套）具国内领先技术水平的成套公路工程试验、检测仪器设备，如MALA探地雷达系统、TGP206隧道地质预报系统、1000吨电液伺服压剪试验机、基桩动测仪、落锤式弯沉仪、材料试验机、大行程万能试验机GWE-1000B、多点数据采集系统、旋转压实机、QCZ-自动车辙试验仪、钻心取样机、落锤式弯沉仪（FWD）、材料试验仪（MTS）、大型直道动疲劳加速加载
44、试验系统、JCMC-2自动路面摩擦系数测试设备、COPERS-2005考普勒斯路面质量综合检测系统、FM300高剪切分散乳化机、YXJ-A沥青混合料弯曲实验仪、YAW-300微机控制恒加载速率压力试验机、SY-2.0B恒温双数显沥青延伸度仪、SYD-2801F低温针入度仪等路面综合测试系统，并配有各吨位的压力机、万能试验机；并率先在甘肃公路建设项目中应用地震波（TSP）技术开展隧道地质超前预报业务。兰州交通大学土木工程学院土木工程学院现有甘肃省道路桥梁与地下工程重点实验室，铁道部结构试验中心等2个省部级重点实验室。该实验室拥英国产GDS试验机、英制大型高压三轴仪、低温动三轴仪、大型振动三轴仪（
45、SUM）室内CBR测定仪、国产静力三轴仪、桩基静载测定仪、PDA打桩分析仪、2000吨级桩基静荷载试验装置、多功能大型土工模型试验槽、XY-1型地质钻机、现场土基回弹模量试验仪、现场土基CBR值试验仪、旁压测定仪、土工微机自动采集系统、MTS疲劳试验系统、振动压实机等先进实验仪器设备，完全可以保证大厚度宽幅水泥稳定碎石基层的相关试验工作得以顺利进行。4.3研究技术人员甘肃路桥建设集团有限公司的研究人员均来自于道路工程生产一线，具有丰富的基层施工经验，主要负责施工工艺和施工质量控制的研究。兰州交通大学的主要研究成员均为从事路面工程教学和科研工作多年的教师，及其研究生，其理论功底深厚、创新能力强，主要负责大厚度宽幅水泥稳定碎石基层室内试验研究和理论分析，并为试验路铺筑提供技术支持。 4.4 依托工程本项目依托工程为瓜州至星星峡（甘新界）高速公路GX08合同段与GX09合同段，该公路是国家高速公路网连云港至霍尔果斯高速公路的组成部分，是连接甘肃、新疆两省区的主通道。项目路线起自瓜州县，路线全长156.7km。工程投资来源为国家投资和国内