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长沙理工科研团队攻克公路工程的癌症

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来源: 作者: 2018-09-29 09:56:59

长沙理工科研团队:攻克公路工程的“癌症”

记国家科学技术进步一等奖获得者、长沙理工大学郑健龙教授和他的科研团队

一所普通地方性院校获国家科技进步一等奖,这在湖南,还是第一次。

这个奇迹的创造者,就是长沙理工大学校长郑健龙教授和他的科研团队。15年来,郑健龙教授领着全国25家单位的380多名科技人员,针对在公路修建中遇到膨胀土逢堑必滑,有堤必塌这一工程中的癌症,联合艰辛攻关,终于治愈这一国内外专家长期以来久治未愈的顽疾!产生直接经济效益达11.75亿元。

癌症肆虐,每年损失超过150亿美元

膨胀土是一种富含膨胀性黏土矿物,在环境干湿交替作用下发生体积明显胀缩和强度急剧衰减的特殊土。郑健龙教授解释称,膨胀土遇水膨胀,天晴干裂,是修建公路的最大克星。全世界有46个国家、我国有26个省区大量存在着这种特殊土,修公路遇到这种土,多会发生边坡滑坍、路基沉陷、道路损毁、构造物垮塌等现象,而且破坏具有多次重复性。此外,对铁路、房屋建筑、水利设施等浅表层轻型结构也有极大危害。中加合作研究表明,每年因此造成的经济损失达150亿美元。以往多采用化学改良、弃土换填和刚性支护的办法,不仅造价高、工期长,施工困难,而且造成严重的水土流失和生态环境破坏。

怎么办?早在1992年,在原长沙交通学院任教的郑健龙就开始关注这个问题,1993年他申请到比利时的一个博士后基金,到比利时道路研究所做访问学者,开始系统性地思考和研究这个课题。那些年里,膨胀土几乎成为郑健龙天天想着念着的字眼。

放弃刚性治理选择以柔治胀

治理公路膨胀土,主要难题其实就是一个:如何让这种看似普通的泥土在任何天气情况下,既不膨胀也不开裂,从而不坍塌或下沉。为此,郑健龙和同事杨和平教授,领着学生在实验室、在工地现场做了无数次的测试、试验,创造性地提出边坡治理以柔治胀的新理念。

什么意思?就是放弃刚性治理加固围挡的办法,而是给膨胀土消能排水穿衣,再用阔叶植被稳定表土层。1995年,他和同事尝试着在云南的楚大高速公路上采用这项技术,小获成功。

2002年,交通部西部建设重大科技项目之一膨胀土地区公路建筑成套技术研究面向全国招标,对公路膨胀土已进行了10年研究的郑健龙联合相关单位,一举成功中标。

此后几年里,郑健龙联合多家施工单位,对公路膨胀土的性质及其治理方式再度进行深入研究。为了研究膨胀土与土工合成材料相互作用机理,郑健龙与课题组成员演示了几十次,又和设备生产厂家反复讨论10余次,终于研制成国内最大、性能最好的数控拉拔试验系统;为了真实评价膨胀土填料的路用性能,课题组修改设备方案10多次,成功发明出改进CBR试验装置及其试验方法;为了证明膨胀土直接用作路堤填料的可行性,他不仅进行了大量室内试验,而且亲自带领课题组成员,不论寒暑、昼夜,无数次在施工现场收集数据,经年跟踪考察。

新技术贵在应用。修路都是项目经理制,有严格的经费预算和时间规定,之前花大量金钱和时间都难以攻克的癌症,究竟是怎么治的?在实验室看到,除了在内部做排水通道和外部种植阔叶植被外,最重要的是郑健龙给膨胀土穿上了一件可随气候的变化而变化伸缩的衣服特制的塑料格栅。每50公分厚的膨胀土,穿上这样一件特制的衣服,就像一个时瘦时胖的人穿上有弹性的毛衣一样。这样一来,无论天气如何,膨胀土都不会因时胖时瘦的幅度太大而造成坍塌。

对公路回填,也就是膨胀土的填埋,郑健龙和他的同事们则采取的是另一种办法:包裹,即用其他的土包裹膨胀土,给膨胀土穿上保温防渗的外衣,刀枪不入。

科学探索孜孜以求,集体攻关终获成功

获悉,该项新技术先后在10个省区23条高速公路和南水北调工程中广泛应用,有力支撑了重大工程建设,产生直接经济效益11.75亿元,节约建设用地16202.5亩,减少油耗3640.6万升,降低废气排放1.66万吨,被交通运输部列为重点推广技术。课题组也因此衍生出12项国家专利、4部行业规范、3部专著、213篇论文,从而构建了集理论、方法及勘察、设计、施工技术于一体的膨胀土地区公路建设成套技术,使我国公路建设从惧怕膨胀土、绕避膨胀土转变为充分掌握和利用膨胀土,从地质灾害频发、环境恶化发展为百姓安居乐业、节能环保,为促进公路交通事业与环境的协调、可持续发展作出了重大贡献。(本报李伦娥 通讯员 胡秀英 邓崛峰)

《中国教育报》2010年1月21日第1版

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