“在软土分布广泛的长三角地区修建公路铁路,好比在‘豆腐上筑路基’。传统工艺不仅费钱费力,还难以兼顾生态环保。”近日,南京工业大学交通运输工程学院吴志坚教授团队牵头完成的“软土地区路基工程低碳化加固与智能监测关键技术及应用”项目,系统解决了这一行业痛点。该技术如同给软土路基赋予了“绿色基因”和“智慧大脑”,使路基建造实现了从“吃”掉工业废料到“吐”出坚固低碳路基的跨越。
传统修路,离不开水泥和石灰,但其生产过程恰是碳排放“大户”。项目组独辟蹊径,像中医开方一样,将冶炼渣、粉煤灰等“工业固废”和建筑固废等“工程固废”作为原材料,电石渣、工业废碱等作为激发剂,进行科学配比设计,研发出了新型固废基绿色凝胶材料,类似于“绿色胶水”。
“这种新型固废基绿色凝胶材料无须高温煅烧,每吨比传统水泥减碳0.57吨,降碳率达92%,成本还降低1/4以上。”吴志坚介绍,团队创新研发的“干法+湿法+原位固化”组合技术,可直接将施工现场的软土转化为合格路基。经测算,这种“就地改造”技术使软土固化成本降至每立方米40元,比传统固化技术节省20%至40%,较弃土转运模式更是节约70%以上工程成本。
针对软土承载力弱的核心痛点,团队还发明了“海绵蛋糕式”轻质土技术。“在固化土中加入微气泡或EPS颗粒(一种轻型高分子聚合物),就像给路基穿上‘泡棉鞋’,能大幅减轻对地基的压迫。”成果共同完成人高洪梅教授解释。
“光有绿色材料不够,还要给工程装上‘智慧大脑’,让施工安全看得见、风险早预警。”吴志坚团队在材料革新的同时,攻克了路基监测领域的“卡脖子”难题。以往路基压实度、桩基质量检测多依赖人工经验判断,精度和效率都难以保障。如今团队研发的全波场弹性波检测装备,可给路基做“CT扫描”,5毫米的桩基缺陷都能精准识别,检测精度是传统技术的10倍,勘测效率达33平方米/分钟,相当于5人完成过去25人的工作量。
更值得关注的是团队打造的“多功能全过程智能监测系统平台”,这个“AI监理”能24小时不间断监控施工质量与运维风险,一旦发现异常,30秒内即可发出预警,较传统分钟级预警速度提升一倍。
这项历时15年、由南工大牵头联合9家单位共同攻关的技术,已在京杭运河二通道、杭州湾跨海大桥连接线等重大工程中得到充分验证。两年间,相关成果已实现利润超3.3亿元,实现了生态效益与经济效益的双赢。目前,该项目已通过权威鉴定,被认定达到“国际领先水平”,并斩获中国公路学会科技进步一等奖。
未来,该技术将向珠三角、东南沿海等软土集中区域扩大推广,为更多交通工程带来“低碳+智能”的利好。
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