《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２1）第三部分 基础设施篇《基于变形控制的围垦区深厚软土路基工程加固处理技术及应用》

完成单位：苏州大学、中铁十局集团第五工程有限公司、常熟理工学院、中铁十局集团有限公司、江苏省苏州地质工程勘察院

主要完成人：史培新、唐强、毛佩强、居俊、黄钰程、李文闻、章道山、刘维、杨建新、周俊

项目简介

　　（一）项目背景

　　1及附属配套PPP项目（图1），施工范围东至东海，南至飞云江，北至北环河，西至现状堤塘，南北长约4600米，东西宽约1700米，总规划用地面积约715.6公顷，项目用地面积为1112.91亩，主要包含9条市政道路（“4主、4次、1支”），道路全长17301.804m，其中包括14座桥。项目主要内容包括道路工程、软基处理工程、桥梁工程、标志标线工程、给水工程、雨水工程、污水工程、路灯工程、景观绿化工程、广告设施等相关配套设施工程。

　　施工现场根据土层的成因条件、结构构造、物理力学性质、岩性特征、埋藏条件等进行工程地质层的划分。地基土在勘察深度范围内可划分为6个工程地质层12个亚层。

　　本项目范围内路段中有未进行围埝软基处理，地势较低，局部存在低洼积水和水坑，根据规范对道路工后沉降及不均匀沉降的要求，本工程在设计使用年限及运营期间十二年内必须满足规范要求。在土基设计过程中，必须结合地勘报告以及地块开发情况对土基处理工艺进行综合分析比选。在结合前期围埝资料，后期地质勘察报告及规范要求，在大面积地块开发大强度情况下，既要在地块开发建设期间做好道路与地块的衔接工作，道路还要满足工后沉降和不均匀沉降要求，保证道路路基质量的基础上同时得满足工期要求是本工程软基处理中最大的重点、难点。

　　（二）技术概况

　　围垦区地层通常由淤泥、淤泥质土等组成，其工程力学性质较差，给工程设计与施工带来了诸多难题。本项目对搅拌桩复合地基加固围垦区深厚软土设计及施工技术进行了系统研究，主要内容如下：

　　构建了围垦区深厚软土搅拌桩双层地基固结变形计算模型，揭示了其固结特性，提出了按变形控制的围垦区深厚软土搅拌桩复合地基设计方法；基于颗粒可视化分析技术揭示了围垦区市政道路路基潮汐侵蚀机理，提出了基于微生物的多孔介质防渗及散体颗粒的加固方法；提出了高精度围垦区深厚软土路基变形监测“亚像素算法”，研制了基于AI视觉技术的路基变形智能化实时监测系统与预警平台。

　　（三）适用范围

　　主要使用于围垦区地层软土加固，同时也可用于其他软土地区地基加固。

　　（四）获奖情况

　　江苏省岩土力学与工程学会科学技术奖（科技进步奖）二等奖、江苏省地下空间学会科学技术奖二等奖、中国公路建设行业协会科学进步奖特等奖、天津市科学技术进步奖一等奖、江苏省地下空间学会科学技术奖一等奖、中国公路学会科学技术奖三等奖、浙江省岩土力学与工程学会科学技术奖（自然科学奖）二等奖。

项目创新点

　　1.构建了围垦区深厚软土搅拌桩双层地基固结变形计算模型（图2）；

　　2.基于颗粒流可视化分析技术揭示了围垦区市政道路路基潮汐侵蚀机理，提出了基于微生物的多孔介质防渗及散体颗粒的加固方法（图3）；

　　3.提出了高精度围垦区深厚软土路基变形监测“亚像素算法”，研制了基于AI视觉技术的路基变形智能化实时监测系统与预警平台（图4）。

　　图2多层地基固结变形计算模型

　　图3颗粒流可视化分析路基的受力和能量转化

　　图4基于AI视觉技术的路基变形智能化实时监测靶标

应用案例

　　本项目创新点分别应用于：

　　温州市汀田车辆段工程，节约工期103天，节约物料342吨，共节约造价762万元；后期运维节约650万元，新增利润3763万元；综上所述，经济效益达到5175万元。

　　温州市瓯江产业集团集聚区龙湾至瑞安公路瑞安段工程，节约工期120天，节约物料累计523吨，共节约造价750万元；后期运维节约850万元，新增利润3890万元；综上所述，经济效益达到5490万元。

　　保山市传染病医院项目，节约工期138天，节约物料160吨，节约造价210万元；后期运维节约420万元，新增利润210万元；综上所述，经济效益达到840万元。

　　杭州湾环线高速公路K205+489.9附件匝道局部改造工程，节约工期103天，节约物料92吨，共节约造价900万元；后期运维节约800万元，新增利润850万元；综上所述，经济效益达到2550万元。

　　庙堰车站，节约工期125天，节约物料620吨，共节约造价800万元；后期运维节约600万元，新增利润780万元；综上所述，经济效益达到2180万元。