化工工艺优化
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化工工艺优化范文第1篇
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.017
1 引言
绿色、低碳等一些环保理念在我国得以成功推广，使得越来越多的企业注重材料消耗以及资源浪费问题。为了能够实现更好的经济与社会效益，化工企业通过优化化工工艺，使成本控制在合理的范围内，同时达到节约资源的目的，使资源利用更合理化。
2 我国化工工艺发展概况介绍
随着改革开放的深化，我国的各行各业都逐渐与国际化接轨，我国的化工工艺也深受影响。我国的化学工艺加工水平虽然仍与国际先进水平存在差距，但随着我国与其他国际的技术交流，这种差距正在逐渐缩小。
我国的化学工艺分为原料选取、工艺处理及产品的提炼3个工艺流程。化学工艺原料的特殊性，与技术的复杂性，在进行化学工艺活动中很容易出现安全事故，给企业与人员带来损失。尤其是化工行业质量管理技术人员，应该提高警觉，在原料的运输过程，原料的贮存方面应该采取有效的安全管理措施，降低化学加工过程中风险事故发生的概率，保障工作人员的人生安全，企业财产安全。
3 化工工艺的优化意义
3.1 市场竞争需求
我国的市场劳动力过剩，在世界竞争中突出展现这一优势。国际的化工企业将目标锁定了我国的市场，这样，我国的化学工业事业既面临挑战也面临机遇，大量国际化企业的进入会促使我国的企业不断的提高自身的技术，将优化工艺作为提升企业产品的重要方面。企业为了提高自身竞争力而不断的引入新工艺，优化工艺，进而大大提高了我国的化工工艺的水平。大多数的高等院校也都设有化工工艺的专业，这样为工艺的优化提供了良好的理论基础。
3.2 调整产品结构需求
化工产品应适应市场需求，达到资源与能源的有效利用，响应国家削减产能的政策。所以只有调整产品结构才能满足市场的要求，使产品更适应于市场，这样也可以为社会创造更多的就业岗位，促进社会经济的发展，提高产品质量，提升人民生活水平，使社会经济得以发展，所以对产品结构的优化尤为重要。
3.3 强化费用管理需求
企业应将更多的费用用于化工工艺的优化上，这样通过技术来提高材料的利用效率，减少了企业的生产成本，并能够提高产品质量。通过加强管理企业的费用，来做到化工工艺的提升，产品品质的提高。
4 化工工艺的优化策略分析
4.1 材料优化方面
（1）化学纤维材料。人造纤维与合成纤维是化学工艺的两种纤维材料。其中人造纤维是通过对原材料进行化学加工而形成的；合成材料使通过石油提炼而形成的。就制作的复杂程度来说合成纤维相对容易，工艺简单，所以在化工工艺中合成材料应用广泛。
（2）塑料材料。塑料原料由于其质轻、绝缘、耐腐蚀多种的优点，在化工中被广泛使用。使用塑料原料可以简化化学操作的流程，降低工艺的能耗，并且具有良好的绝缘功效。通过管理人员对塑料质量的严格管理，严格按照塑料的使用规程进行使用，这对工艺的优化有重要的作用。
（3）橡胶材料。橡胶材料具有抗寒、抗热、品种量大的优点。但由于橡胶材料产于热带，原料相对稀少，所以很多化工企业针对橡胶的优点，不断投入材料、技术、人才对橡胶特性进行研究，对合成橡胶材料进行研制。随着合成橡胶的研制成功，对化工工艺的优化起到重要的作用。
4.2 技术优化方面
（1）生物技术的优化策略。使用生物技术与化工工艺结合来优化化工工艺可以降低化工的成本费用。生物技术在化工工艺中的应用主要是利用微生物对化工工艺所用的原料进行调整，从而使原料达到合理化的程度。通过将活细胞放入其适合的压力与温度环境下，进而让其发酵，使原材料变为了先进的化工产品。同时也可以通过酶催化将化学原料变为新型的化工产品。应用酶作为催化剂可以提高化学工艺的总质量，且有效完成成本节约。
（2）精细化工技术的运用。化工工艺中精细化工技术的特点为：功能全、技术含量高、操作复杂。精细化工的技术可分为：①新型粉体技术；②新型分离技术；③新型催化技术。这三种技术同时具备了精细化工的几项优势，具有很高的科学技术含量，将这些技术应用于化工工艺中，可有效提高化工工艺的科学性、精密性，从而使化工产品与质量得到优化，提升整体的化工工艺水平，促进化工工艺的优化。
4.3 管理优化方面
（1）加强化工设备的管理。化学工艺优化需要先进的化工设备作为基础，对化工设备采取科学的管理，可以确保工艺优化的正常进行。对于科学化管理化工设备应该做到以下三点：第一，应该定期的对设备进行各方面性能的检查；第二，对于陈旧的设备应根据市场考察，科学分析，引入更新更符合现代工艺的设备；第三，应该实时关注新设备的推陈出新，及时的引进。这样通过科学化得设备管理，可以提高化学工艺的效果。
（2）完善管理的规章制度。对于化工工艺来说，不断的完善化工设备的管理制度，可以提高化工设备使用效率，提升化工产品的质量品质，延长化工设备的寿命，使化工工艺能够有效进行。
（3）提高人员的专业技术水平。化工工艺的实现需要人员的操作，人员的技术水平决定了化学工艺能否按照预想的实现其反应，并且有专业技术水平的人员可以促进化学工艺的优化发展，这样，通过人员培训学习与优化化学工艺之间有着相互促进的关系。
5 结束语
随着我国经济技术水平的逐渐提升，对于化工工艺的优化发展越来越受到重视。本文从材料优化化工工艺、技术优化工艺和化工工艺管理三方面进行阐述分析。而化工工艺的优化，可有效降低生产成本，提高企业市场竞争力，缓解企业资金周转问题，为企业争取更多经济利益。
参考文献：
[1]傅晨光.化工工艺的优化策略探讨[J].化工管理，2013（14）：232.
化工工艺优化范文第2篇
关键词：混合化工 废水 优化 处理工艺
中图分类号：X7 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2013）06-0250-01
随着工业的迅速发展，工业废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，威胁人类的健康和安全，因此工业废水的处理显得尤为重要。本文所研究的混合化工废水，主要是针对化工工业园区而言，指园区内多种类型化工企业（如农药、医药、燃料、印染等）在其工业生产过程中产生大量废水，这些废水经预处理后集中排入污水处理厂中，便形成混合型化工废水，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物和产品以及生产过程中产生的各类污染物。这类混合化工废水存在着污染种类多、毒害性强、成分复杂、可生化性差等突出特点。一方面，由于工业化生产的规模较大，这些排入污水处理厂的混合化工废水的量非常大，并且由于来源于不同化工企业，这些废水的水质成分较为复杂，水质波动也较大；另一方面，这些混合化工废水在进入污水处理厂之前虽经过了各企业的预处理，但是，由于这些混合化工废水的成分过于复杂，经预处理进入污水处理厂的废水仍然存在着色度深、盐度和氨氮含量高、可生化性低等工艺处理难点。
研究表明，混合化工废水的处理工艺可分为物理、化学、生物方法三类：（1）物理处理法：利用物理的方法对混合化工废水进行处理，主要的目的是将废水中的不溶性悬浮颗粒物分离去除。（2）化学处理法：化学处理法包括对酸碱废水、重金属废水的处理，酸碱废水的处理分为酸性废水处理和碱性废水处理。 （3）生物处理法：利用微生物的生化作用处理废水中的有机物，把有机物进行氧化、分解，从而使有机物转化降解成无机盐而得到净化。具体分为耗氧生物、厌氧生物、自然生物处理法三种，其废水处理的主要问题是除去下列成分：①含高生化氧需求量的化合物；②病原微生物和病毒；③众多的人造化合物。
一般而言，混合化工废水进入工厂后，典型的处理过程包括：一、废水的初级处理过程，即通过一系列格栅或格网，除去较大杂物，之后废水中可沉淀的固体颗粒在通过初沉淀池时，在缓慢的水流中沉降下来。接着，流水进入沉淀池。二、废水的次级处理，即微生物学过程，指在废水处理过程中利用各种细菌和真菌的降解能力，使沉淀池中的上清液，包括溶解的有机物，在曝气池中进行微生物氧化。池中的沉淀物则被转到厌氧消化池中，在不同微生物种群的作用下进行特殊分解。经过一段时间的微生物氧化，曝气池流出液将进入第二级沉淀池，这里的沉淀物将转到厌氧消化池。第二级澄清池中的上清液可释放到自然水体中，但是这种水还包含高浓度的无机营养磷酸盐和硝酸盐。三、废水的三级处理，该过程用来防止水体富营养化（磷和硝酸盐的排放，使细菌和藻类大量迅速繁殖，结果导致水中的溶解氧减少），即通过化学沉淀除去磷酸盐和硝酸盐，再通氯气或紫外光对水进行消毒，从而使处理水达到更好的处理效果。结合对上述传统的混合化工废水处理工艺的研究，笔者在综合调查的基础上对混合化工废水特性及污水处理厂处理工艺运行状况进行了进一步的分析和探讨，得出以下工艺优化措施。
（1）合理延长水力停留时间（HRT）。混合化工废水优化处理工艺研究的首要目的是解决工业区污水处理厂混合化工废水处理的达标问题，即进水COD（化学需氧量）在800mg/L以下时，出水低于100mg/L。并有试验表明，水力停留时间（HRT）是影响处理效果的主要因素之一，并且随着HRT的不断增加增加，混合化工废水中COD去除率呈上升趋势。另外，延长HRT，可提高处理系统抵抗冲击负荷的能力，并有利于出水水质的稳定。
（2）选用好氧悬浮填料生物膜法作为完善混合化工处理废水系统中的SBR生化处理系统的工艺。研究表明，同样容积的好氧悬浮填料生物膜工艺和传统SBR工艺在同等条件下进行对比试验，结果表明，前者对混合化工废水中有机物的去除具有明显的优势，并且在出水水质稳定、冲击负荷相同的条件下，好氧悬浮填料生物膜反应器具有更为优异的抗冲击负荷的能力，对混合化工废水的无规则波动有着极强的耐受性，能很快适应环境条件的变化，并且在经受大量废水的强力冲击后，恢复迅速。
（3）应尽可能地用更易降解的化合物代替生物降解慢的化合物。许多人造有机物，在污水处理的过程中被降解，降解程度主要依赖于化合物生物降解的速度。如果速度慢，化合物在污水处理厂的停留时间太短以致于不能完全降解，好氧和厌氧污水处理池中，复杂的微生物种群能降解天然化合物，也能降解合成化合物。实际中，大量化工工业合成的废弃物（如酚类和氯苯）的降解事实，已显示出在大量活性污泥存在下生物降解的高效性。然而，进行现实条件下生物降解能力的研究却至关重要，因为只证明化合物具备可生物降解的能力，这是不够的，还必须让该化合物在处理设备中快速降解以保证它能很快从环境中消除。这就要求在各类化工生产工艺流程中，应尽可能地用更易降解的化合物代替生物降解慢的化合物。
（4）加强化工废水污染防治的措施。优化混合化工废水的处理工艺自然是废水处理工作的重中之重，然而与此同时，加强化工废水污染防治的措施亦是必不可少。首先应改革生产工艺和设备，减少污染物，减少废水外排，加强进行综合利用和回收的效率；其次，必须外排的废水，其处理程度应严格根据水质和要求进行选择；最后，在各企业将废水排入污水处理厂前进行预处理时，各种化学工业废水必须根据不同的水质、水量，合理选用不同的处理方法，例如，造纸工业废水的处理应着重于提高水循环利用率，减少用水量和废水排放量，同时也应积极探索各种可靠、经济和能够充分利用废水中有用资源的处理方法。
总之，由于混合化工废水含有不同的化工企业排放的污水，其水质存在着较大差异，有害物质不仅含量多而且种类复杂，如果单纯采用传统的工业废水处理工艺，污水处理效果多差强人意。因此，进行混合化工废水优化处理工艺的研究，对混合污水处理工艺的长远发展，具有重要的现实意义。
参考文献：
[1]梁世中.生物工程设备[M].北京：中国轻工业出版社.2011年.
[2]周德庆.微生物学教程[M].北京：高等教育出版社.2012年.
[3][美]A.N.格拉泽，二介堂弘.微生物生物技术[M].北京：科学出版社.2009年.
化工工艺优化范文第3篇
关键词：优化工艺操作 达标排放 开停工节省时间
庆阳石化公司3Kt/年硫磺回收装置，经过优化工艺操作，使尾气SO2排放浓度从最初的日平均1100mg/m3 ，降到日平均860mg/m3 ……240 mg/m3 。
一、优化工艺操作
1.对酸性水汽提塔操作的优化
汽提塔在操作过程中，因为操作不当而造成塔顶冷凝效果变差，大量蒸汽混入酸性气中，降低了酸性气的浓度为12%w（50t/h酸性水汽提装置设计酸性气浓度为32%w），增加了燃烧炉及制硫系统的负荷，进而使硫磺收率降低。在汽提塔顶设计使用的两台冷换设备为空气作为冷却介质的空冷器，其中有一台为变频空冷，如果操作不当，就会使变频空冷转速降低，冷凝效果变差，使酸性气带有大量水蒸汽而导致酸性气浓度降低。因此，在后来的操作中，我们要求内操密切关注变频空冷的转速，使其转速始终保持在100%的状态，以保证酸性气浓度和流量的稳定，从根本上保证酸性气进燃烧炉量的稳定。
2.整定进风的PID参数
在最初的操作中，H2S/SO2比值始终波动较大，装置技术人员与操作工经过排查，最后将目标集中在进风的PID参数上：使用经验凑试法，先整定P控制器为120%，待过度过程曲线基本稳定后，再整定I控制器为1.5，消除余差，最后在整定D控制器为0，进一步提高控制精度，最终得到满意的过度过程曲线，使H2S/SO2比值分析仪不再波动。
3.调整加氢量
由于硫磺回收装置采用的是“SSR”尾气处理工艺，当硫磺回收系统运行不平稳时，如不及时补充氢含量，不但会使加氢反应器超温，造成“硫穿透”，使PH降低，严重时会造成设备管线的腐蚀，而且还会使SO2随净化尾气排入大气，导致尾气排放超标，为此，在稳定配风的同时，根据PH值的变化，及时调整加氢量，如果加氢反应器温度上升，则继续加大氢气进量，直至床层温度不再上升。
4.先进控制伴热改造和定期维护
原来的H2S/SO2比值分析仪伴热由于距离伴热站较远，伴热温度难以保证气相中硫不凝固，造成在线分析仪经常发生故障而难以投用，硫磺回收装置技术人员与操作工从蒸汽过热器中引入了一小部分蒸汽为伴热用，解决了伴热问题，同时，为保证H2S/SO2比值在线分析仪在使用过程中不发生故障，又协调仪电运行部定期对H2S/SO2比值在线分析仪进行详细检查和维护，保证其灵活好用。
5.增加胺液循环量
以上几种原因被排除后，烟气SO2排放浓度从最初的日平均1100 mg/m3，降到日平均860mg/m3，浓度仍然较高，硫磺装置技术人员与操作工又集中从胺液的循环量方面找原因，在逐渐提高胺液循环量，由原来的860mg/m3烟气排放浓度，降到现在的日平均240mg/m3左右的稳定状态。
二、优化开停工过程的工艺操作
1.以往的开停工过程工艺操作
原来的硫磺开、停工过程中，加氢反应器的升温预硫化、降温钝化操作（加氢反应器升温和降温操作），是一项很繁琐的工作，在以往传统的操作中需要切断与硫磺回收、吸收系统的联系，只对加氢反应器、急冷塔、循环风机组成一个闭路循环的运行系统。
2.优化后的开停工过程工艺操作
经过进一步研究流程，对传统的吹扫流程和加氢反应器升温和预硫化流程进行了优化操作，尤其对加氢反应器升温预硫化还是降温钝化操作，都采取了以下的操作流程：
在开工过程中，当系统升温结束后，并不急于引酸性气，而是在以上流程中的热气体先改经加氢反应器，给加氢反应器升温，在升温结束后，再引入酸性气进行预硫化；同样，在停工过程中，系统吹扫结束后，将以上流程改经加氢反应器，给加氢反应器降温，降温结束后，再进行钝化操作，优化后的流程避免了闭路循环流程，使开工烟气中的水蒸汽不影响升温操作，升温后预硫化时间上不影响硫磺开工，降温钝化和硫磺停工同步进行，减少了对环境的污染、节省了3~6小时的时间。
三、结束语
化工工艺优化范文第4篇
关键词：生物接触氧化；BAF；效益分析
一、工程概况
河庄坪小区位于陕西省延安市河庄坪镇，所在地区生态环境脆弱，降水稀少、冬季严寒、气候干旱，水资源紧缺。小区1993年建成，服务面积0.5Km2、服务人口1.22万人，物业服务由河庄坪综合服务处负责。小区远离市区，生活污水无法进入延安市污水处理厂集中处理。按照“三同时”要求，小区建设了独立生活污水处理系统，占地面积3500 m2，日均污水处理量1400m3，污水处理后排入延惠渠，作为下游村民灌溉水源。由于污水处理站多年运行整体环境很差，工艺落后，化学和气体腐蚀对设备的损害很大，设备老化严重，出水水质已经不能满足环境保护要求。
二、生活污水处理常用工艺
目前，生活污水处理通常利用生物法与物理化学法（生物法是通过微生物的代谢作用，使污水中微细悬浮状态的有机污染物转化为稳定无害物质的方法；物理化学法一般采用格栅沉砂絮凝沉淀出水的工艺流程，其中物理法是利用过滤、沉淀、固液分离等方法，去除不溶性杂质，化学法是通过添加化学药剂，将溶解物质、胶体物体和悬浮物质沉淀去除）。常用生物法与物理化学法工艺及优缺点见下表：
表一 常用生物法与物理化学法工艺及优缺点
三、工艺选择及主要建（构）筑物设计参数
2008年，投资671万元实施了系统升级改造，处理能力设计为1800m3/d，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B类排放标准及《农田灌溉水质标准》（GB5084-2005）灌溉水质最高标准三类蔬菜标准要求。改造结合原有污水处理系统的工艺、场地、自动化效果、基建投资等实际情况，充分利用原有设备和构筑物，按照新增与改造优化组合的思路，进行了工艺选择与方案论证工作，主要考虑以下几方面问题。
一是首先解决原污水处理系统未建化粪池，处理过程大量悬浮物直接进入处理装置，装置运行受到冲击导致管道及设备堵塞严重的问题，必须采用物理方法建设化粪池。
二是生活污水生化性好，可以采用很多种方法进行处理，如生物接触氧化法、SBR法、A/O法、生物膜法中的BAF、MBR等。
三是处理水质要实现《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B类排放标准，直接选用SBR法、A/O法、接触氧化法等较难，必须结合其它工艺，同时考虑现状用地紧张及节约投资成本，SBR法、A/O法占地面积大，基建投资大，不适合改造工程；
四是MBR膜丝易堵塞，能耗及运行费用高，不适合选用。
五是直接选用BAF尚能实现，但是BAF对进水SS要求较高，进水浓度要求高，需要进行预处理，否则会使滤池在很短的时间内达到设计的水头损失发生堵塞。同时，BAF具有低温运行的优势，满足冬季三个月左右的长期水温低现实情况，保证冬季运行正常。
经过综合论证后，本设计最终决定在新建化粪池基础上，利用原有调节池改为两级沉淀后，通过利用接触氧化法进行预处理，满足BAF的进水水质要求，提高系统稳定性。选定生物接触氧化与BAF组合工艺（见流程图），本工程主要建（构）筑物设计参数情况（见表二）。
工艺流程图
表二 主要建（构）筑物设计参数一览表
四、河庄坪污水处理厂升级改造效益分析
（一）工程处理效果
以2009年9月3日，延安市环境保护监测站出具监测结果为例（延环监字（2009）第220号），本次监测共获得有效数据22个。监测数据统计详见下表。
表三 污水处理装置监测结果统计表
注：浓度单位为㎎/L，pH与水温（℃）除外
（二）环境效益分析
1. 从表四监测结果可见，出水水质指标全部达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002标准一级B标准，能够完全实现达标排放。污染物去除效果明显，降低了外排水对周边生态环境的影响，环境效益显著。年污水产生量51万m3，主要污染物年去除量如下：
表四 主要污染物年去除量
注：按照污染物去除量（吨）=污水量（吨）×进出污水处理厂污染物的浓度差（mg/l）×10-6
2. 污水处理站出水水质符合《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T18921-2002）及《农田灌溉水质标准》（GB5084-2005），出水可用于绿化喷灌、景观环境、基建维修、灌溉用水使用。年污水处理51万m3，目前污水处理站将原反冲洗和场区内绿化用水使用自来水调整为利用处理后的外排水，反冲洗及场区内绿化过程节约自来水3.65万m3，同时排放水用于下游村民灌溉使用，如全部用于灌溉，年节约新鲜水用水近51万m3。生活污水再生利用减少了对新鲜水的需求，有利于解决近几年延安地区干旱少雨，水资源紧缺的现实问题。
（三）经济效益分析
1. 运行成本
污水处理厂年处理污水51.1万方，年处理成本49.76万元，其中：动力费34.08万元、维护保养材料费9万元、药剂费3.58万元、监测费2.4万元（每月对比监测一次）、污泥处理费0.7万元（受工资因素影响，暂不讨论人工费用），单位处理成本0.97元/吨污水。
改造后设备运行自动化控制水平大幅度提高，按岗配置，结合生产规模和工艺要求，本污水处理站定员可由原18人缩减至10人，人工费用大幅降低。改造前年处理成本66.1万元，单位处理成本1.29元/吨污水，改造后年处理成本节约16.34万元，污水处理成本减少0.32元/吨。
2. 排污费用
按照排污费征收标准及计算方法，排污费收费额=0.7元×前3项污染物的污染当量数之和（污染当量数＝该污染物的排放量（千克）/该污染物的污染当量值（千克），对比监测数据与污染物排放标准可知，前三项且超标的为CODCr、BOD5、SS，污染当量数分别为132860、42310.8、3066），年需上缴排污费12.48万元。
表五 改造前污水处理装置监测结果平均值统计表
（注：该数据取自延安市环境保护监测站2007年三四季度及2008年一二季度监测结果平均值）
表六 一般水污染物的污染当量值
（注：该数据取自排污费征收标准管理办法（第31号令））
按照《排污费征收标准管理办法》要求，对超过国家或者地方规定排放标准的污染物，应在该种污染物排污费收费额基础上加1倍征收超标准排污费，即改造前年需缴纳排污费24.96万元。同时，按照《排污费征收使用管理条例》（中华人民共和国国务院令（第369号））第二条规定，排污者原有处置设施经改造符合环境保护标准的，自改造完成之日起，不再缴纳排污费。
为此，升级改造项目成功实施，企业年累计节约成本41.3万元，极大的减轻了企业资金压力，经济效益可观。
五、结论
通过对河庄坪污水处理厂升级改造项目的处理工艺、处理效果分析，说明生物接触氧化与BAF组合工艺处理生活污水在技术、经济上是可行的，该组合工艺适合独立式中小型社区生活污水处理，对远离市区的各社区具有推广应用价值。同时，通过流程合理优化提高了企业清洁生产水平，具有明显的经济、环境和社会效益，为企业可持续发展奠定了良好的基础。
化工工艺优化范文第5篇
关键词：公路加宽；路基沉降；土工格栅；最优技术
0 引言
随着社会经济的发展，交通量的不断加大，传统的双向四车道已经不能够满足现代交通量的需求，拓宽传统的路基已经势在必行。老地基经过长时间的沉降，剩下的沉降量比较小，但是新路基的成型过程中必然会出现较大沉降，因此，新老路基之间存在较大沉降差异，将会引起路面纵向裂缝，对于沉降差异较大的部分路面将会引起交通隐患。因此，解决好新老路基沉降差异问题是拓宽车道的关键问题。
1 降低新老路基的沉降差异
路基和地基的沉降共同决定了整个路基的沉降量，路基荷载和地基填充材料以及填充技术均会影响地基的沉降，软土沉降量较大，路基自身沉降与自身荷载和行车荷载有关，所以可以从下面几个方面减小路基沉降量，缩小新老路基沉降差异量，提高公路服务质量，保证行车安全。
1.1 控制地基固结沉降量，减小新老路基沉降差异
路基下的地基沉降与地基自身土质和路基荷载密切相关，所以改善地基土质质量，选用性能良好的填充材料和施工技术可以有效减小地基沉降量。
1.2 提高新老路基拼接，控制路基变形，减小路面结构破坏
⑴开挖台阶，提高新老地基衔接质量
开挖台阶的施工意义在于，清坡、填土提高压实度，增大新老地基接触面积以提高路基抗剪能力，为铺设土工格栅加筋提供锚固位置。
⑵结合部铺设土工格栅，提高新老路基的有效衔接。
1.3 公路路基拓宽工程质量控制标准
加宽后的路基总沉降量不超过10cm，工后的新老路基的路拱横坡比增大值小于0.5%。
2 工程概况
现有某段长为165.01km的高速公路段需由双向四车道扩建成双向八车道。本文以该段改扩建工程K442+110断面位置5.0m高路基为例进行数值模拟。具体的勘察资料见表1。
3 数值模拟
3.1 计算假定
（1）路基足够长，在二维空间内处理问题。
（2）新老路基衔接完美。
（3）采用Mohr-Coulomb模型分析地基、路基的填土结构。
（4）老路基已经完成固结沉降。
（5）加宽路基之后，新老地基土自重形成地基和路基的初始应力场。
（6）路面承受均布荷载。
3.2模型构建
选用由路基面宽度为26m加宽至42m的公路横断面的对称轴半结构建立模型，边坡斜率均为1：1.5，土层分布、计算参数以及模型坐标系统和网格划分分别如图1、表1和图2所示。
从图3、图4可以分别看出，新路基从填土高1m至5m时，随着路基高度的增加，新老路基的沉降系数均逐渐增大，只是在不同的位置沉降系数增加具有差异性，加宽后的地表的附加水平位移逐渐增大，并且增大速率越来越快。
3.3横坡比对路面的影响
较小的路基横坡比可以避免路面开裂，防止公路变形，保证行车安全。对比完工前后的横坡比，如表2。
由表2可以看出，如果不采取任何措施控制路基横坡比，路面加宽之后，路基沉降量明显超过路基沉降标准，影响行车安全。
4 土工格栅加筋效果分析
土工格栅加筋能够显著提高拓宽公路的路基整体性，有效控制公路路基整体沉降量，提高公路服务质量。下面采用ADINA中的杆（truss）单元模拟分析该项施工技术的主要控制参数与路基沉降量之间的关系。
4.1 土工格栅弹性模量分析
选用不同的拉伸模量分析对应的路基表面最大沉降量，如图5所示。横坡比与土工格栅弹性模量之间的关系如表3所示。
结合图表5和表3可见，1GPa的土工格栅弹性模量可以最大限度的改善路基沉降差异，若是继续增加土工格栅弹性模量，加筋效果不明显。
4.2土工格栅加筋层数分析
在土工格栅弹性模量为1GPa的基础下，分析加筋层数与路基表面沉降量、横坡比的关系。
由图6和表4可见，最佳的加筋层数为3层，可以最有效的改善路基沉降量，减小横坡比。
4.3 土工格栅长度分析
在均匀铺设3层土工格栅的基础下，研究逐渐减小拉筋长度与路基沉降量之间的关系，布置方式如图7所示，土工格栅长度与路基沉降量和横坡比的关系分别如图8和表5所示。
依据图8和表5可见，采用土工格栅全铺的方式可以实现最小的路基沉降量和横坡比，提高公路服务质量，保证行车安全。
5 结语
综上所述，对于该段公路扩建工程适应选用1GPa的土工格栅弹性模量、3层加筋层数、土工格栅全铺的方式的施工方案，加宽后的路基最大沉降为4.6cm，新老路基横坡比为2.3‰，完全符合相关规范要求。
参考文献：
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