南工大15年磨一劍，破解“豆腐上筑路”難題

在軟土分布廣泛的長三角地區修建公路鐵路，就像在“豆腐上筑路”，傳統工藝不僅耗費大量水泥、碳排放大、費用高昂，還面臨路基加固理論“不足”、技術裝備“匱乏”，管控平臺“欠缺”等難題。日前，南京工業大學交通學院吳志堅教授及其團隊主持完成的“軟土地區路基工程低碳化加固與智能監測關鍵技術及應用”項目，系統解決了這一行業痛點。該技術如同給軟土路基賦予了“綠色基因”和“智慧大腦”，使路基建造實現了從“吃”掉工業廢料到“吐”出堅固低碳路基的跨越。

“工業工程固廢”變身“路基骨架”

傳統修路，離不開水泥和石灰，但其生產過程恰是碳排放“大戶”。項目組獨辟蹊徑，像中醫開方一樣，將冶煉渣、粉煤灰等“工業固廢”和建筑固廢等“工程固廢”作為原材料，電石渣、工業廢堿等作為激發劑，進行科學配比設計，研發出了新型固廢基綠色凝膠材料。

“其生產過程無需高溫煅燒，每生產一噸，就能比傳統水泥減少0.57噸二氧化碳排放，降碳率達92%，成本還能降低四分之一以上。”吳志堅介紹，這項核心材料的突破，相當于為軟土固化找到了高性能“環保膠水”，讓路基的“骨架”從源頭上就披上了綠色外衣。

過去處理軟土，要么花錢將其運走填埋，要么從外地拉來好土回填，這種“一棄一采”每立方米土的運輸成本就高達250元，還會引發揚塵、水體污染等次生環境問題。新技術通過“干法+濕法+原位固化”三套“組合拳”，直接把現場軟土變成合格路基。

團隊研發的高效解泥造漿裝備，固定式產能達400立方米/小時，是傳統設備的3倍多，移動式裝備還能跟著工地走，把軟土切碎、研磨后，摻入“綠色膠水”，做成流態固化土或輕質固化土。經測算，這種“就地改造”技術讓軟土固化成本降至40元/立方米，比傳統固化技術省20%-40%，相較棄土轉運更是節約70%以上工程成本。

同時，針對軟土承載力極低的特性，項目組發明了多種“輕質土”。“通過在固化土中引入微氣泡或EPS顆粒，制成像‘海綿蛋糕’一樣的輕質填料，用于填筑路基。”成果共同完成人高洪梅教授形象地介紹道，這好比給沉重的路基穿上了“泡棉鞋”，大大減輕了自身重量對軟土地基的壓迫，從而顯著減少沉降。

數據顯示，用這種方法做成的輕質固化土樁，比傳統水泥土樁減少50%附加應力，豎向承載力卻提升38.3%，沉降量縮小23%；而全固廢負碳勁性復合樁的水平承載力，更是比傳統樁基提升70%，就像給軟土路基裝上了“鋼筋鐵骨”。

為施工安裝“透視眼”和“預警鈴”

除了材料革新，項目另一大亮點是為工程建設裝上了“智慧大腦”。以往，路基壓實度、樁基質量好不好，往往難以實時精準感知。

團隊研發的基于全波場彈性波測試理論的檢測裝備，好比給路基做“CT掃描”，能毫米級精準地透視地下樁基的完整性，檢測精度達到5毫米，是傳統技術的10倍；勘測效率提升至33平方米/分鐘，相當于5個人干以前25個人的活。

更厲害的是團隊打造的“多功能全過程智能監測系統平臺”，是工程“安全大腦”，如同一名不知疲倦的“AI監理”，實時監控加固效果和施工運維風險，一旦出現異常，30秒內就能發出預警，較之傳統分鐘級預警，反應速度提升一倍。

在杭州某重大航道開挖工程中，該系統敏銳“聽”到了樁基位移的異常信號，成功發出預警，避免了可能發生的重大事故。平臺還首次引入了碳匯動態計算，能夠實時評估施工進程中的碳減排成效，讓“綠色施工”可測量、可報告。

南工大歷時15年研發

近兩年，該成果已在京杭運河二通道、杭州灣跨海大橋連接線等26項國家重大工程中應用，累計新增產值近65億元，利潤超3.3億元。

吳志堅介紹，該項目在應用中取得了可觀的社會生態效益。在寧波地鐵建設中，逾360萬立方米流塑性工程渣土“變廢為寶”，免于異地堆放污染；山東多條高速公路的廢棄土方經技術處理后直接成為合格路基填料，節約成本超70%。

“這項技術不僅解決了軟土地區修路的‘老大難’，更為‘雙碳’目標提供了交通基建中的解決方案。”中國工程院院士盧春房、中國科學院院士賴遠明評價，其“設計—生產—檢測”全流程突破，讓軟土路基建設既綠色低碳，又安全高效。

據悉，該項目由南京工業大學牽頭，聯合九家單位歷時十五年攻關完成。

通訊員 楊芳 現代快報/現代+記者 李楠

（通訊員供圖）