花崗巖殘積土路基智能建養(yǎng)的聯(lián)合攻關

文|江西省高速公路投資集團有限責任公司安遠至定南高速公路項目辦 費倫林

同濟大學 錢勁松

花崗巖殘積土具有天然含水率高、性能變異大、易遇水軟化等不良工程性質(zhì)。用于山區(qū)高速公路路基填筑時，面臨系列技術難題。在江西省交通運輸廳的支持下，相關單位依托寧定高速公路安遠至定南段與定南聯(lián)絡線建設工程，從路用原理、設計方法、施工控制和運營監(jiān)測等方面，對山區(qū)花崗巖殘積土路基智能建養(yǎng)技術展開了系統(tǒng)研究，取得了系列成果，并形成了產(chǎn)、學、研結合的良好示范效果。

應用該項技術的公路航拍圖

圍繞四大技術難題聯(lián)合攻關

我國花崗巖分布廣泛，且在南方地區(qū)相對集中出露。因花崗巖節(jié)理發(fā)育，風化作用可沿裂隙向內(nèi)部蔓延，形成厚層、巨厚層的紅色風化殼，從而構成贛南乃至我國東南部的特色花崗巖地貌?；◢弾r殘積土則是花崗巖經(jīng)物理、化學風化后殘留在原地的碎屑物，具有天然含水率高、性能變異大、易遇水軟化等不良工程性質(zhì)，導致在實際應用中存在碾壓施工困難、壓實質(zhì)量難以保證、長期性能大幅衰減等難題，易導致運營期路基路面病害頻發(fā)。

為保障路基修筑質(zhì)量及長期穩(wěn)定，需系統(tǒng)研究山區(qū)花崗巖殘積土路基智能建養(yǎng)技術。江西省高速公路投資集團有限責任公司、同濟大學等相關單位在前期長時間調(diào)研和預研基礎上，依托寧定高速公路安遠至定南段與定南聯(lián)絡線建設工程，針對花崗巖殘積土的特殊工程性質(zhì)，圍繞特殊填料的評價和利用、特殊路基的長期性能與保障、壓實控制與智能檢測、運營期智能監(jiān)測四大技術難題，開展了產(chǎn)、學、研聯(lián)合攻關。

激光粒度分析

礦物成分分析

在工程調(diào)研、文獻調(diào)研基礎上，以室內(nèi)土工試驗為手段，掌握花崗巖殘積土基本工程特性及路用性能，結合數(shù)值模擬方法，分析花崗巖殘積土路基變形特性及邊坡失穩(wěn)機理。現(xiàn)場開展連續(xù)壓實試驗和無核密度儀壓實度檢測試驗，開發(fā)了多指標連續(xù)壓實控制方法和系統(tǒng)，提出了無損快速檢測技術。選取代表性路段，構建路基性能長期監(jiān)測預警系統(tǒng)。在此過程中，分別在填料高效利用技術、路基長期性能保障技術、路基連續(xù)壓實控制技術、壓實度無損快速檢測技術，以及運營期路基長期監(jiān)測技術等方面取得顯著突破，實現(xiàn)了“高效利用、精細設計、智能施工和實時監(jiān)測”，形成了成套山區(qū)花崗巖殘積土路基智能建養(yǎng)技術。

動態(tài)三軸試驗

為類似項目提供可借鑒樣版

無核密度儀現(xiàn)場試驗

“山區(qū)花崗巖殘積土路基智能建養(yǎng)技術”項目依托工程——寧定高速安遠至定南段與定南聯(lián)絡線，為江西省“四縱六橫八射線”公路網(wǎng)主骨架的“第四射”南昌至定南高速公路的南段，主線全長90公里，總投資66.5億元，采用雙向四車道，設計時速80公里，該條高速公路建成后將極大地分流大廣和濟廣高速公路的交通量，緩解日益緊張的南北向交通壓力，改善江西中南部地區(qū)縱向高速公路道路不足的瓶頸，同時可增強入粵出海的快速通道，對于完善江西高速公路路網(wǎng)，提升區(qū)域交通運輸效率，促進贛南蘇區(qū)經(jīng)濟振興有著十分重要的意義。

該項目的研究成果在依托工程中得到了充分應用。

花崗巖殘積土施工含水率確定方法和分類利用方法的應用，充分利用了地域特殊填料，減小了工程棄方，縮短了建設工期；邊坡生態(tài)防護技術的應用，有效保障了花崗巖殘積土路基的安全穩(wěn)定，減少了工程病害。

寧定高速公路

連續(xù)壓實控制技術和壓實度無損快速檢測技術的應用，提高了路基壓實的檢測效率，保障了路基修筑質(zhì)量。

運營期路基長期監(jiān)測系統(tǒng)的應用，實現(xiàn)了花崗巖殘積土路基長期性能的實時監(jiān)測、在線分析和提前預警。

據(jù)統(tǒng)計，依托工程共利用花崗巖殘積土440.6萬方，依據(jù)該項目的研究成果，縮短四分之一工期，減少取、棄土場2200畝，節(jié)省征地費用1320萬元，節(jié)約直接建設費用8800萬元，總效益達1.01億元。

實際應用過程中，該項目的研究成果，在寧都至安遠高速公路和廣昌至吉安高速公路等工程項目中得到進一步推廣應用。據(jù)統(tǒng)計，在上述兩處推廣應用項目中，共成功利用花崗巖殘積土220.1萬方，節(jié)約建設直接費用4695萬元，并減少取、棄土場807畝，節(jié)省征地費用484萬元，總效益5179萬元。目前，該項目研究成果，在全國多個工程建設項目中得到持續(xù)的推廣、應用及進一步開發(fā)。

結合實際應用效果，總結得出該項目實現(xiàn)了花崗巖殘積土的高效利用、精細設計、智能施工和實時監(jiān)測，為保障路基長期性能和運營安全提供了技術支撐，也為類似工程的建設提供了借鑒示范。該項目研究及其成果的推廣應用，提升了交通基礎設施的建設質(zhì)量和水平，提高了路網(wǎng)的服務水平，推動了區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展，取得了顯著的經(jīng)濟效益和良好的社會影響。

五個可借鑒點

該項目為江西省高速公路投資集團有限責任公司與同濟大學等單位聯(lián)合開展的產(chǎn)、學、研聯(lián)合技術攻關，依托建設工程，面向花崗巖殘積土在工程應用中的問題，開展了針對性的研究，并將成果及時應用，從而在開發(fā)新技術的同時，又保障了工程建設順利進行。

水泥處治試驗現(xiàn)場

路基長期監(jiān)測系統(tǒng)

智能壓實試驗現(xiàn)場

連續(xù)壓實控制系統(tǒng)

花崗巖殘積土路基施工現(xiàn)場

在研究過程中，產(chǎn)、學、研有效結合，相互協(xié)同，保障了質(zhì)量，提升了效益，該項目中值得總結與借鑒的點，主要有如下五項。

研究的針對性：面向花崗巖殘積土變異性和不均勻性強的特點，有針對性地開展花崗巖殘積土連續(xù)壓實控制檢測方法和快速無損檢測方法的研究，確定花崗巖殘積土連續(xù)壓實控制檢測方法，提高了花崗巖殘積土路基壓實質(zhì)量檢測速率和效率，保障了花崗巖殘積土路基的施工質(zhì)量，降低了花崗巖殘積土變異性和不均勻性對路基性能的影響。

研究成果的有效性：通過試驗及理論分析，提出了花崗巖殘積土路基施工含水率確定方法，通過數(shù)值建模分析了路基初始狀態(tài)對長期路用性能的影響，驗證了施工含水率確定方法的有效性。此外，在現(xiàn)場施工中得到應用和驗證，進一步保證了研究成果的有效性。

研究成果的先進性：該項目開展了在世界范圍內(nèi)較為先進的連續(xù)壓實控制檢測技術和長期性能監(jiān)測技術的研究，并制定了連續(xù)壓實控制方法，搭建了長期性能監(jiān)測平臺，保證了研究成果的先進性。

研究制度的完善性：在江西省高速公路投資集團有限公司的統(tǒng)籌領導下，同濟大學等合作單位齊心協(xié)力，共同完成了該項目的研究，并取得一系列技術成果，這充分說明了研究制度的完善性。

研究成果的及時應用：該項目提出了花崗巖殘積土路基施工含水率確定方法，確定了路基連續(xù)壓實控制方法指標和標準。這些工程技術方法及時有效的在安定高速公路花崗巖殘積土路基施工中得以應用，保障了研究成果的及時應用，創(chuàng)造了良好的社會效益。

廣昌至吉安高速公路