科研项目委托研究合同书.docx

1、科研项目委托研究合同书附件四：项目合同编号： 科研项目委托研究合同书项 目 名 称 ： 高速公路粉煤灰筑路综合利用技术研究 项 目 属 性 ： 省交通运输厅科技项目 委托方（甲方）：高速公路开发总公司至高速公路项目建设办公室 受托方（乙方）： 交通大学 签订地点：省市签订日期：2011年01月“高速公路粉煤灰筑路综合利用技术研究”是2010年度省交通运输厅科技项目，高速公路开发总公司至高速公路项目建设办公室承担了该项目的研究工作。依据省交通运输厅科技项目管理暂行办法，根据中华人民国合同法的规定，高速公路开发总公司至高速公路项目建设办公室（以下简称甲方）委托交通大学（以下简称乙方）承担该项目的研

2、究工作并负责所有研究成果的总装提交。经甲乙双方协商一致，签订本合同。 一、主要研究容1）主要技术问题（1）各地粉煤灰工程特性省的煤炭资源在成矿原因、埋藏条件等方面与国其他省市存在较大差异，再加上高速公路沿线电厂使用的煤源不同，同一电厂所用煤的品质、煤种也有稳定性不足等问题，因此各电厂粉煤灰成分也存在一定差异，其他省市已经取得的相关研究成果不能完全适用于的实际情况。因此有必要开展高速公路沿线电厂粉煤灰道路工程特性研究，系统、深入地分析高速公路沿线电厂粉煤灰理化性质、了解其工程特性，为大宗利用粉煤灰筑路提供技术依据。（2）缺乏适应实际的相应工程经验大型电厂多为新建，以往对各地粉煤灰工程特性系统研究

3、并不充分，加上特殊的自然条件，国外相关研究成果和工程应用经验不能完全适应实际情况。因此，大宗利用粉煤灰修筑高等级公路路基和路面结构尚缺乏设计及工程实践经验。 （3）缺乏相关工程费用计算标准由于以往大宗利用粉煤灰修筑路基和路面结构的工程项目很少，加上工程项目施工条件与国其他省市区别较大，利用现有粉煤灰筑路相关工程建设费用计算标准难以符合工程实际。2）主要研究容和技术方案（1）研究目标本项目针对省部分在建或拟建高等级公路沿线有大量废弃粉煤灰，而这些项目实施又具有大量利用的可能性这一实际情况，本着保证工程质量、降低工程造价、减少环境污染、节约土地资源、实现经济社会协调发展的目的。依托遵毕高速公路建设

4、，开展高速公路粉煤灰筑路综合利用技术研究，在充分调研国外已有研究资料和成果的基础上，从理论和工程实践两个方面系统、深入地对高速公路沿线各大电厂所产粉煤灰的理化指标、微观结构、宏观物理力学特性、路用性能等进行试验研究，为大量将沿线电厂所产粉煤灰用于高速公路建设提供基础性技术依据；结合高速公路建设实际情况和粉煤灰的特殊工程性质，对利用粉煤灰修筑高速公路路基的相关技术开展理论研究与实体工程试验及分析，开发大宗利用粉煤灰修筑高等级公路路基的实用技术，为类似工程项目路基设计、施工和建设管理提供技术指南；深化利用粉煤灰修筑高等级公路路面基层结构技术，为路面结构设计和基层混合料设计提供技术参数；进行利用粉煤

5、灰筑路的相关费用标准研究，提供可靠的建设费用计算依据。（2）项目研究实施方案根据拟定的研究目标，为了获得系统、深入、实用、完整的高水平研究成果，本项目的相关研究工作拟按如下技术方案进行。按研究容分以下四个专题开展研究，各专题的主要研究容及技术路线如下：专题一、高速公路沿线粉煤灰道路工程特性分析研究省的煤炭资源在成矿原因、埋藏条件等方面与国其他省市存在较大差异，再加上高速公路沿线电厂使用的煤源不同，同一电厂所用煤的品质、煤种也有稳定性不足等问题各电厂粉煤灰成分并不一致，其他省市已经取得的相关研究成果不能完全适用于的实际情况。因此必须开展高速公路沿线电厂粉煤灰道路工程特性研究，系统、深入地分析高速

6、公路沿线电厂粉煤灰理化性质、了解其工程特性，为大宗利用粉煤灰筑路提供技术依据。本专题对粉煤灰特性的研究与分析重点包括以下几个方面： 颗粒组成、烧失量、颗粒特性、现场性状等； 粉煤灰的细度、需水比； 化学成分与矿物组成。通过资料收集、现场调查、室试验等方法，研究各电厂粉煤灰物理力学特性与工程性质、路用特性的关系，在此基础上建立粉煤灰用于道路工程不同领域和不同部位工程的分类方法、分级指标和标准。研究成果：高速公路沿线粉煤灰道路工程特性分析研究报告。成果作用：为利用粉煤灰修筑路基、路面结构层或其他构造物的混合料组成设计、施工工艺及质量控制提供基础性依据。同时是其他专题研究的基础。研究方法：现场取样，

7、室进行相关试验分析，获得各取样点粉煤灰的化学成分、矿物组成、物理力学性能指标试验。专题二、利用粉煤灰修筑高速公路路堤关键技术研究与工程示粉煤灰填筑路堤关键技术研究省高等级公路沿线地形及地质条件复杂，高填路堤和深挖路堑十分普遍，填挖交界频繁且相对高差大。利用粉煤灰填筑公路路堤是解决粉煤灰大宗利用的有效途径之一，它具有用灰量大、路基强度高、自重轻、施工简便、速度快、投资较少、效益显著等特点，对减少环境污染、节约土地、开拓筑路材料的新来源都具有重大的现实意义。粉煤灰的最大干密度约为0.91.2g/cm3，相对密度为2.12.2t/m3，低于一般细颗粒土20%以上，因而非常适用于在强度不高的软弱地基上

8、填筑路基。由于其质量较轻，故可减少路堤沉降和不均匀沉降，保证路基稳定，同时可降低地基处理的费用。粉煤灰的工程性质随压实性能的不同而变化。粉煤灰因其颗粒组成类似于细粒土，所以也具有液、塑限、最佳含水量、最大干密度等指标，可以采用土工指标对粉煤灰的强度进行评价。粉煤灰在饱和条件和非饱和条件下按重型击实标准，摩擦角分别为1833和3042，均高于土质填料，粉煤灰路堤填料的CBR值也大大高于土质填料，这对于保证路堤的强度和稳定性都是非常有利的。在采用重型击实标准的压实度为100%时，粉煤灰的压缩系数比土的压缩系数约低40%50%。因此，在相同密实度的条件下，粉煤灰路堤的压缩变形明显地低于土质路堤。用粉

9、煤灰填筑路堤也存在一定问题，需要在设计、施工阶段加以解决。一方面是粉煤灰压实后基本无塑性，类似于粉土、粉细砂。粉煤灰干燥时呈粉末状，只有在一定含水量条件下才能成型，但干燥后会消散成粉末，所以粉煤灰路堤边坡很难保持形状。其次，粉煤灰的毛细水作用影响较大，易导致地下水位升高。因此本专题结合山区高等级公路路基特点和降雨等自然条件，主要开展以下几个方面研究：a高速公路粉煤灰路堤典型横断面设计；b粉煤灰路堤的防排水系统研究；c粉煤灰路堤稳定性验算模式及评价标准；d粉煤灰路堤施工工艺研究；e粉煤灰路堤施工质量控制标准。研究成果：高速公路粉煤灰路堤设计与施工关键技术研究报告成果作用：为利用粉煤灰修筑高速公路

10、路堤的设计、施工及质量控制与检测方法提供技术支持。研究方法：室采用大型土工离心机完成各种高度、边坡坡度、防排水措施、质量控制参数下的典型路堤稳定性仿真试验；确定适宜于高速公路现场条件的粉煤灰路堤防排水措施；采用大型有限元软件对粉煤灰路堤进行应力、应变、位移等分析,确定其薄弱环节并对稳定性进行验算，为粉煤灰路基设计、施工提供指导；通过三轴试验研究粉煤灰的工程本构模型，结合室模型试验提出粉煤灰路堤沉降计算与预估模型，在此基础上建立粉煤灰路堤沉降控制方法和技术措施；通过现场示工程实施确定粉煤灰路堤施工工艺、质量控制与检测方法；粉煤灰路堤示工程施工完成后对其进行跟踪观察，监测粉煤灰路堤的工后沉降规律，

11、验证试验与理论分析结果的正确性。 高流态粉煤灰回填路基“三背”关键技术研究“三背”是指桥台台背、涵洞两侧和挡土墙背面等大型施工机械难以高质量完成回填工作的路基部位（在高等级公路中，大量隧道的洞顶回填也包含在这一围）。在施工过程中，由于这些部位的路基与结构物距离太近、作业面狭窄，成为机械难以压实的薄弱环节，导致压实不足或均匀性不好，难以保证这些部位的密实稳定和强度，工后产生较大的沉降或残余变形，造成路面质量差，使用性能和使用寿命等达不到设计预期，严重时甚至导致路基失稳破坏。在已建成运营的公路中，因桥台构造物与引道路堤在路桥衔接处较大的差异沉降，使得该处路面形成台阶式的纵坡突变，导致高速行驶的车辆

12、在这一区段产生颠簸跳跃现象称为桥头跳车。因“三背” 回填质量较差导致的桥头跳车等病害是目前我国高等级公路上常见的质量缺陷之一，特别是在填土高度较大或软土地基路段，过大的台背差异沉降造成路面在建成投入使用后不久即产生严重跳车现象，导致路面形成结构性破坏且难以从根本上修复。由于桥头跳车等顽疾成为影响道路服务水平的主要因素之一，长期以来广大路桥工作者和科研人员进行了大量的工作，提出了一些行之有效的处理措施。但这些措施各有其特点、使用条件和应用围也不尽相同。其中应用轻质填料以减轻路堤自重进而减小桥台台背等部位地基的沉降和不均匀沉降是解决桥头跳车的办法之一。在我国沿海软土地区的一般公路建设中曾使用普通粉

13、煤灰等轻质材料来填筑台背路基，利用粉煤灰的轻质性以减少地基的附加应力，达到减小或消除台背处差异沉降的目的。但普通粉煤灰压实体的强度和稳定性是否能满足高等级公路的要求还有待于进一步研究、考证。因此，如何采取一定的技术措施对普通粉煤灰进行改良和加固将其用作轻质路堤填料，以提高路基的强度和稳定性是一条值得探索的途径。应用轻质材料填筑桥头引道路堤可以有效减轻路堤自重，有利于降低其基底应力及地基土附加应力，减少沉降并增大稳定性系数，同时减少地基处理费用。采用轻质填料能够从本质上减少地基的沉降与填料自身的塑性压缩变形，是一种从根本上控制桥台与台背路堤之间形成差异沉降、减少和消除桥头跳车的有效方法。粉煤灰属

14、轻质材料，其自重较一般土体小1/3以上。即在相同的填筑高度下，粉煤灰路堤的自重荷载比一般土石路堤明显减小，地基附加应力及沉降变形相应变小。这是考虑采用粉煤灰混合料填筑台背路基的主要原因。高流态粉煤灰是将粉煤灰和少量水泥、外加剂等混合成具有一定流动度的混合料浆体，具有较好的自密实性，以浇筑成型方式用于路基“三背”回填，一定凝期后具有一定的强度。高流态粉煤灰回填路基“三背”技术需要通过研究以选择合理的拌浆设备、输送方式并明确浇注周期和分层厚度等工艺参数。本专题在研究粉煤灰工程性质的基础上，室对用于路基“三背”回填的高流态粉煤灰浆进行混合料组成、工艺性能、力学性能、路用性能、现场施工工艺、质量控制指

15、标及检测技术进行系统研究。主要包括：a高流态粉煤灰的混合料组成与工程力学性能研究；b高流态粉煤灰填筑体的变形特性、路用性能理论分析与试验研究；c高流态粉煤灰回填路基“三背”施工技术研究；d高流态粉煤灰回填路基“三背”施工质量控制指标及检测技术研究。研究成果：高流态粉煤灰回填路基“三背”关键技术研究报告成果作用：为利用高流态粉煤灰回填高速公路路基“三背”的设计、材料配合比、施工及质量控制与检测提供技术支持。研究方法：室进行混合料组成设计、混合料物理力学性能、混合料路用性能、工艺性能等试验研究；室进行高流态粉煤灰回填“三背”的试验仿真与理论分析；通过现场工程示，总结、提炼高流态粉煤灰回填路基“三背

16、”和隧道洞顶的施工工艺；室试验与现场施工相结合提炼保证高流态粉煤灰回填路基“三背”工程质量的控制指标及检测方法。专题三、利用粉煤灰铺筑高速公路路面关键技术研究与工程示针对高速公路半刚性基层沥青路面的实际使用情况，深入开展半刚性基层特别是水泥粉煤灰稳定碎石基层的强度、变形特性等路用性能研究，提出合理的水泥粉煤灰混合料组成设计。具体研究容如下：a高速公路沿线矿质集料路用性能研究；b高速公路水泥粉煤灰稳定碎石基层配合比设计；c高速公路水泥粉煤灰稳定碎石基层强度、温度和湿度变形特性、抗冲刷能力等路用性能研究；d高速公路沥青路面合理结构形式研究。研究成果：高速公路路面水泥粉煤灰稳定碎石基层关键技术研究报

17、告成果作用：为高速公路路面结构设计和施工提供技术依据研究方法：室研究遵毕高速公路沿线路面基层原材料物理、力学性能；采用级配理论进行基层混合料中粗集料（d4.75mm）的配合比设计，确定最优的集料级配围；应用k法进行粉煤灰稳定碎石基层中细集料（d4.75mm）部分的配合比设计，通过室试验确定水泥与粉煤灰的最佳比例，并应用正交试验方法进行回归分析确定出不同的材料用量比例、细集料的k值；通过室试验研究水泥粉煤灰稳定碎石的抗压强度、劈裂强度、回弹模量、温度收缩、干缩、抗冲刷等路用性能，最终确定合理的水泥粉煤灰稳定碎石配合比；通过铺筑示工程验证室试验的结果，考虑施工和易性要求最终确定现场施工配合比并总结

18、合理的施工工艺。专题四、省高速公路利用粉煤灰筑路相关费用标准研究对电厂所产生的大量粉煤灰废弃物进行合理综合性利用，有利于减轻环境污染、减少占用土地、缓解人地矛盾、提高电力企业的经济效益。另一方面有利于充分挖掘粉煤灰潜在工程价值，实现变废为宝，提高道路工程质量，降低工程造价。如何平衡两者之间的经济利益以实现双赢，需要对沿线土地价格、工程造价等进行相关分析。研究成果：省高速公路利用粉煤灰筑路相关费用标准研究报告成果作用：编制粉煤灰筑路相关定额和费用标准，为省类似工程建设提供造价计算依据。将相关费用标准推广应用到在建或拟建工程，提高计算粉煤灰路基路面工程造价的合理性、准确性，从而做到合理确定投资、有

19、效控制工程造价，填补国空白。为计算评估综合利用粉煤灰修筑公路产生的经济效益和社会效益提供真实、可靠的依据。研究方法：在相关示性工程施工现场进行工、料、机消耗的基础性数据收集，采用合理的数理统计等方法对基础数据进行分析研究，在此基础上编制相关定额标准。综合考虑高等级公路大量利用粉煤灰修筑公路产生的经济利益或成本增加，确定用于高等级公路的粉煤灰概预算单价计算方法，在此基础上提出高等级公路大量利用粉煤灰筑路的经济运距。最终编制完成省粉煤灰路堤、粉煤灰稳定类基层等相关费用标准；通过实地调查研究，分析发电企业减少灰场建设费用（含征地、设施建设及管理等费用）所产生的经济效益，采用抽样调查模式测算大量消耗粉

20、煤灰对减少土地占用、减轻水资源、大气污染的实际效果。3）研究的创新点a高速公路沿线粉煤灰道路工程特性研究结果；b山区高速公路粉煤灰填筑高路堤关键技术和流态粉煤灰回填路基“三背”关键技术；c省粉煤灰路基、路面相关费用标准。二、主要技术经济指标通过开展技术方面的研究工作将获得以下研究成果：（1）高速公路沿线电厂粉煤灰路用性能。（2）高速公路粉煤灰路堤设计与施工关键技术、高流态粉煤灰回填路基“三背”关键技术。（3）利用粉煤灰修筑高等级公路路面基层结构技术。（4）省高速公路粉煤灰筑路相关费用标准。（5）根据本项目研究成果，发表学术论文68篇。（6）培养研究生79人，为相关参加单位培养更高一级技术职称人

21、才不少于3人。本项目研究工作将在大量参考国外已有研究成果和工程实践的基础上进行，力争相关研究成果达到国先进水平。三、进度计划及考核目标2010年:1对拟用粉煤灰现场取样，并进行室微观结构、物理力学指标、强度特性、工程特性等室试验研究。2室模型仿真试验和力学模型计算分析，“三背”回填模型计算分析，流态粉煤灰组成设计。完成示工程施工图设计和工艺流程设计。2011年:1对全省高速公路沿线各主要燃煤电厂所产粉煤灰进行现场取样，并进行微观结构、物理力学指标、强度特性、工程特性等室试验研究，形成专题一研究报告。2粉煤灰示工程实施、现场强度与后期变形观测；总结、提炼粉煤灰路基施工技术。3粉煤灰稳定类基层混合

22、料组成设计与路用性能研究，粉煤灰稳定类基层合理施工工艺设计与示工程实施。4其他电厂粉煤灰现场取样与道路工程特性室试验研究。5提交中期研究成果。2012年:1继续进行示工程后期观测。2其他电厂粉煤灰现场取样与道路工程特性室试验研究。3数据处理、补充和完善室材料和模型试验。4研究报告撰写，完成项目鉴定。四、验收方式和成果归属1验收方式按照以上考核和研究目标容，以省交通运输厅科技项目管理中心组织的专家鉴定会通过为最终验收。如因乙方原因，未能通过管理中心的鉴定验收，乙方对自己所承担的工作容负责补充完善，直至通过鉴定验收为止。2成果归属共同研究所得的数据、专利技术等研究成果的归属按省交通运输厅科技项目管理办法有关规定处理。八、签约方委托人（甲方）名称（） 高速公路开发总公司至高速公路项目建设办公室技术合同专用章或单位公章法定代表人委托代理人项目负责人住 所(通讯地址)省县龙坑镇共青湖145医院遵毕总监办邮 政编 码563100电 话0传 真0开户银行中国工商银行县马家湾支行帐 号08受托人（乙方）名称（）交通大学技术合同专用章或单位公章法定代表人委托代理人联 系 人住 所(通讯地址)市南岸区七公里学府大道66号邮 政编 码400074电 话9传 真1开户银行中国工商银行分行南坪支行帐 号32