花岗岩残积土路基智能建养的联合攻关

文|江西省高速公路投资集团有限责任公司安远至定南高速公路项目办 费伦林

同济大学 钱劲松

花岗岩残积土具有天然含水率高、性能变异大、易遇水软化等不良工程性质。用于山区高速公路路基填筑时，面临系列技术难题。在江西省交通运输厅的支持下，相关单位依托宁定高速公路安远至定南段与定南联络线建设工程，从路用原理、设计方法、施工控制和运营监测等方面，对山区花岗岩残积土路基智能建养技术展开了系统研究，取得了系列成果，并形成了产、学、研结合的良好示范效果。

应用该项技术的公路航拍图

围绕四大技术难题联合攻关

我国花岗岩分布广泛，且在南方地区相对集中出露。因花岗岩节理发育，风化作用可沿裂隙向内部蔓延，形成厚层、巨厚层的红色风化壳，从而构成赣南乃至我国东南部的特色花岗岩地貌。花岗岩残积土则是花岗岩经物理、化学风化后残留在原地的碎屑物，具有天然含水率高、性能变异大、易遇水软化等不良工程性质，导致在实际应用中存在碾压施工困难、压实质量难以保证、长期性能大幅衰减等难题，易导致运营期路基路面病害频发。

为保障路基修筑质量及长期稳定，需系统研究山区花岗岩残积土路基智能建养技术。江西省高速公路投资集团有限责任公司、同济大学等相关单位在前期长时间调研和预研基础上，依托宁定高速公路安远至定南段与定南联络线建设工程，针对花岗岩残积土的特殊工程性质，围绕特殊填料的评价和利用、特殊路基的长期性能与保障、压实控制与智能检测、运营期智能监测四大技术难题，开展了产、学、研联合攻关。

激光粒度分析

矿物成分分析

在工程调研、文献调研基础上，以室内土工试验为手段，掌握花岗岩残积土基本工程特性及路用性能，结合数值模拟方法，分析花岗岩残积土路基变形特性及边坡失稳机理。现场开展连续压实试验和无核密度仪压实度检测试验，开发了多指标连续压实控制方法和系统，提出了无损快速检测技术。选取代表性路段，构建路基性能长期监测预警系统。在此过程中，分别在填料高效利用技术、路基长期性能保障技术、路基连续压实控制技术、压实度无损快速检测技术，以及运营期路基长期监测技术等方面取得显著突破，实现了“高效利用、精细设计、智能施工和实时监测”，形成了成套山区花岗岩残积土路基智能建养技术。

动态三轴试验

为类似项目提供可借鉴样版

无核密度仪现场试验

“山区花岗岩残积土路基智能建养技术”项目依托工程——宁定高速安远至定南段与定南联络线，为江西省“四纵六横八射线”公路网主骨架的“第四射”南昌至定南高速公路的南段，主线全长90公里，总投资66.5亿元，采用双向四车道，设计时速80公里，该条高速公路建成后将极大地分流大广和济广高速公路的交通量，缓解日益紧张的南北向交通压力，改善江西中南部地区纵向高速公路道路不足的瓶颈，同时可增强入粤出海的快速通道，对于完善江西高速公路路网，提升区域交通运输效率，促进赣南苏区经济振兴有着十分重要的意义。

该项目的研究成果在依托工程中得到了充分应用。

花岗岩残积土施工含水率确定方法和分类利用方法的应用，充分利用了地域特殊填料，减小了工程弃方，缩短了建设工期；边坡生态防护技术的应用，有效保障了花岗岩残积土路基的安全稳定，减少了工程病害。

宁定高速公路

连续压实控制技术和压实度无损快速检测技术的应用，提高了路基压实的检测效率，保障了路基修筑质量。

运营期路基长期监测系统的应用，实现了花岗岩残积土路基长期性能的实时监测、在线分析和提前预警。

据统计，依托工程共利用花岗岩残积土440.6万方，依据该项目的研究成果，缩短四分之一工期，减少取、弃土场2200亩，节省征地费用1320万元，节约直接建设费用8800万元，总效益达1.01亿元。

实际应用过程中，该项目的研究成果，在宁都至安远高速公路和广昌至吉安高速公路等工程项目中得到进一步推广应用。据统计，在上述两处推广应用项目中，共成功利用花岗岩残积土220.1万方，节约建设直接费用4695万元，并减少取、弃土场807亩，节省征地费用484万元，总效益5179万元。目前，该项目研究成果，在全国多个工程建设项目中得到持续的推广、应用及进一步开发。

结合实际应用效果，总结得出该项目实现了花岗岩残积土的高效利用、精细设计、智能施工和实时监测，为保障路基长期性能和运营安全提供了技术支撑，也为类似工程的建设提供了借鉴示范。该项目研究及其成果的推广应用，提升了交通基础设施的建设质量和水平，提高了路网的服务水平，推动了区域经济发展，取得了显著的经济效益和良好的社会影响。

五个可借鉴点

该项目为江西省高速公路投资集团有限责任公司与同济大学等单位联合开展的产、学、研联合技术攻关，依托建设工程，面向花岗岩残积土在工程应用中的问题，开展了针对性的研究，并将成果及时应用，从而在开发新技术的同时，又保障了工程建设顺利进行。

水泥处治试验现场

路基长期监测系统

智能压实试验现场

连续压实控制系统

花岗岩残积土路基施工现场

在研究过程中，产、学、研有效结合，相互协同，保障了质量，提升了效益，该项目中值得总结与借鉴的点，主要有如下五项。

研究的针对性：面向花岗岩残积土变异性和不均匀性强的特点，有针对性地开展花岗岩残积土连续压实控制检测方法和快速无损检测方法的研究，确定花岗岩残积土连续压实控制检测方法，提高了花岗岩残积土路基压实质量检测速率和效率，保障了花岗岩残积土路基的施工质量，降低了花岗岩残积土变异性和不均匀性对路基性能的影响。

研究成果的有效性：通过试验及理论分析，提出了花岗岩残积土路基施工含水率确定方法，通过数值建模分析了路基初始状态对长期路用性能的影响，验证了施工含水率确定方法的有效性。此外，在现场施工中得到应用和验证，进一步保证了研究成果的有效性。

研究成果的先进性：该项目开展了在世界范围内较为先进的连续压实控制检测技术和长期性能监测技术的研究，并制定了连续压实控制方法，搭建了长期性能监测平台，保证了研究成果的先进性。

研究制度的完善性：在江西省高速公路投资集团有限公司的统筹领导下，同济大学等合作单位齐心协力，共同完成了该项目的研究，并取得一系列技术成果，这充分说明了研究制度的完善性。

研究成果的及时应用：该项目提出了花岗岩残积土路基施工含水率确定方法，确定了路基连续压实控制方法指标和标准。这些工程技术方法及时有效的在安定高速公路花岗岩残积土路基施工中得以应用，保障了研究成果的及时应用，创造了良好的社会效益。

广昌至吉安高速公路