吴志坚（右二）与研究生讨论土动力学实验方案。南京工业大学供图

■本报记者 孟凌霄 通讯员 杨芳

在软土广泛分布的长三角地区修建公路、铁路，就像在“豆腐上筑路”，传统工艺不仅耗费大量水泥、碳排放量大、费用高昂，还面临路基加固理论不足、技术装备匮乏、管控平台欠缺等难题。

日前，南京工业大学交通学院教授吴志坚及其团队主持完成的“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。该项目由南京工业大学牵头，联合9家单位历时15年攻关完成。其成果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。

固废变身路基“骨架”

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”。项目组另辟蹊径，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。

“其生产过程无需高温煅烧，每生产一吨，就能比传统水泥减少0.57吨二氧化碳排放，降碳率达92%，成本还能降低1/4以上。”吴志坚介绍，这一核心材料的突破，相当于为软土固化找到了高性能“环保胶水”，让路基的“骨架”从源头就披上绿色外衣。

过去处理软土，要么花钱运走填埋，要么从外地拉来好土回填。这种“一弃一采”每立方米土的运输成本就高达250元，还会引发扬尘、水体污染等次生环境问题。新技术通过“干法+湿法+原位固化”3套“组合拳”，直接把现场软土变成合格路基。

团队研发的高效解泥造浆装备，固定式产能达400立方米/小时，是传统设备的3倍多，移动式装备还能跟着工地走，把软土切碎、研磨后，掺入“绿色胶水”，做成流态固化土或轻质固化土。经测算，这种“就地改造”技术让软土固化成本降至40元/立方米，比传统固化技术降低20%至40%，相较弃土转运更是节约70%以上工程成本。

同时，针对软土承载力极低的特性，项目组发明了多种轻质土。“通过在固化土中引入微气泡或EPS颗粒，制成像‘海绵蛋糕’一样的轻质填料，用于填筑路基。”成果共同完成人、南京工业大学教授高洪梅介绍，这好比给沉重的路基穿上了“泡棉鞋”，大大减轻了自身重量对软土地基的压迫，从而显著减少沉降。

数据显示，用这种方法做成的轻质固化土桩，比传统水泥土桩减少50%附加应力，竖向承载力却提升38.3%，沉降量缩小23%；而全固废负碳劲性复合桩的水平承载力，更是比传统桩基提升70%，就像赋予软土路基“钢筋铁骨”。

装上“智慧大脑”

除了材料革新，项目另一大亮点是为工程建设装上“智慧大脑”。以往，路基压实度、桩基质量好不好，往往难以实时精准感知。

团队研发的基于全波场弹性波测试理论的检测装备，好比给路基做“CT扫描”，能毫米级精准地透视地下桩基的完整性，检测精度达到5毫米，是传统技术的10倍；勘测效率提升至33平方米/分钟，相当于5个人干以前25个人的工作量。

另外，团队打造的“多功能全过程智能监测系统平台”是工程“安全大脑”，如同一位不知疲倦的“AI监理”，实时监控加固效果和施工运维风险，一旦出现异常，30秒内就能发出预警，较传统分钟级预警反应速度提升一倍。

在杭州某重大航道开挖工程中，该系统敏锐“听”到了桩基位移的异常信号，成功发出预警，避免了可能发生的重大事故。平台还首次引入了碳汇动态计算，能够实时评估施工进程中的碳减排成效，让“绿色施工”可测量、可报告。

收获真金白银

技术突破带来了真金白银的效益。近两年，该成果已在京杭运河二通道、杭州湾跨海大桥连接线等26项国家重大工程中应用，累计新增产值近65亿元，利润超3.3亿元。

吴志坚介绍，该项目在应用中取得了可观的社会生态效益。在宁波地铁建设中，逾360万立方米流塑性工程渣土“变废为宝”，避免异地堆放造成污染；山东多条高速公路的废弃土方经技术处理后变成合格路基填料，节约成本超70%。

“这项技术不仅解决了软土地区修路的‘老大难’，更为‘双碳’目标提供了交通基建中的解决方案。”中国工程院院士卢春房、中国科学院院士赖远明评价，其“设计-生产-检测”全流程突破，让软土路基建设既绿色低碳，又安全高效。

据介绍，未来，该技术还将向珠三角、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。