《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２1）第三部分 基础设施篇《长三角地区重载高速公路路基路面改扩建成套技术研究与示范应用》

完成单位：东南大学、江苏中路工程技术研究院有限公司、江苏中路信息科技有限公司、江苏长路智造科技有限公司、江苏中亿通道路新材料有限公司、南通市公路事业发展中心、中路交科检测技术有限公司、江苏中路新材料科技发展有限公司。

主要完成人：马涛、金光来、关永胜、章定文、蔡文龙、何启军、唐建亚、祝争艳、臧国帅、袁青泉、朱俊清、李猛、顾正闯、周栋、翟金陵

项目简介

（一）项目背景

　　“十四五”期间，改扩建工程将成为我国高速公路建设新的热点。江苏省沪宁高速改扩建最具代表性，因此有必要以沪宁高速改扩建等实体工程为基础，结合新时期的改扩建工程，对新老路基处治、重载车道结构与材料设计、新老路界面拼接、路面质量智能化管控等关键技术瓶颈进行长期技术攻关，为下一轮改扩建奠定基础。

　　改扩建工程目前仍存在以下技术瓶颈与难题：（1）重载高速公路路基路面长期性能演变规律不明确；（2）老路基、不良路基以及新老路基结合部等路基改扩建关键技术不完善；（3）重载车道结构与材料设计、新老路界面拼接等路面改扩建关键技术存在瓶颈，路面质量智能化管控不足。

　　项目以长期跟踪观测数据为基础，以突破改扩建工程中的关键技术瓶颈为核心目标。揭示性状演变规律，开发了路基改扩建成套技术，建立了改扩建工程的关键技术与控制技术标准，开发了沥青质量与施工过程质量智能化管控技术，建立了“江苏省高速公路沥青路面质量数据中心”。

（二）技术概况

　　本项目属于交通运输领域的技术开发类项目。

　　1.开展了十五年重载高速公路实体工程跟踪观测，揭示了地基性状、路基沉降、路面性能、拼接界面的长期性能演变规律。

　　2.构建了老路基性能评价与提升、地基处理方法选择与优化、新老路基结合部处治等重载高速公路路基扩建工程成套技术。

　　3.建立了重载路面改扩建成套控制技术标准，研发了系列高性能材料，开发了施工质量智能化管控技术。

　　项目获得授权专利30项（其中发明专利15项）、取得软件著作权10项、主编团体标准2部、出版专著1部，发表论文27篇（SCI/EI收录24篇）。成果支撑了京沪高速沂淮江段、沪陕高速江广段、福银高速昌九段等重载高速改扩建工程建设，技术应用规模超过300亿，累计创造经济效益50亿元。项目成果总体上达到国际领先水平，显著提升了改扩建工程的建设质量，经济社会效益显著，推广应用前景广阔。

（三）获奖情况

　　获“中国交通运输协会科学技术进步奖”一等奖。

项目创新点

　　本项目以沪宁高速扩建15年长期数据为基础，以突破重载交通高速公路路基路面改扩建工程中的关键技术瓶颈为核心目标。通过跟踪观测、理论与数值分析及工程验证等手段，对路基路面性能演变规律、路基性能评价与新老路界面拼接、重载路面结构与材料设计、信息化质量监管等关键技术进行了系统研究，取得以下创新性成果：

　　（一）开展了十五年重载高速公路实体工程跟踪观测，揭示了地基性状、路基沉降、路面性能、拼接界面的长期性能演变规律。基于扩建工程新老路基勘探分析，提出了路堤湿度计算方法，揭示了路基湿度演变规律；基于扩建工程运营期沉降观测，明确了不同地基处理形式下新老路基差异沉降特征；基于快速无损检测手段，揭示了车辙“三阶段型”、裂缝“指数型”、界面拼缝“突变型”等路面关键性能演变规律。

　　（二）构建了老路基性能评价与提升、地基处理方法选择与优化、新老路基结合部处治等重载高速公路路基扩建工程成套技术。开发了老路堤顶面处治提升技术与工作性能快速检测方法；揭示了新旧路基不均匀沉降对改扩建工程路基路面的破坏机制，提出了软土地基差异沉降控制方法；提出了老路堤松散台阶处治、坡面和坡脚渗水处治、土工合成材料加筋等新老路基结合部成套处治技术。

　　（三）建立了重载路面改扩建成套控制技术标准，研发了系列高性能材料，开发了施工质量智能化管控技术。针对重载车道路面结构，提出了分层性能、界面拼接以及关键材料质量的技术标准；研发了一系列高性能材料；针对沥青面层施工各环节质量控制，开发了系列信息化、自动化采集物联网技术装备，首创了过程质量评价指标，建立了IDSS专家辅助决策系统，建设并运营了“江苏省高速公路沥青路面质量数据中心”。

应用案例

　　（一）应用情况

　　项目成果在京沪高速公路沂淮江段段、沪陕高速江广段、福银高速昌九段、沪蓉高速合宁段等重载高速公路改扩建工程建设中进行应用，并在全国新建工程中予以应用，应用里程超过2000km，支撑工程建设300亿元，显著提升了工程建设质量，经济社会效益显著。

　　（二）推广条件及前景

　　本项目基于江苏省沪宁高速扩建15年长期数据分析，对重载交通高速公路路基路面改扩建工程中的关键技术瓶颈进行突破研究，主要体现在如下几个方面：

　　1.通过全寿命周期性能观测研究，揭示了车辙三阶段型、裂缝指数型、界面拼接突变型、路基平衡湿度等关键性能的演变规律。

　　2.揭示了新旧路基不均匀沉降对改扩建工程路基路面的破坏机制，提出了以双向搅拌桩和控沉疏桩复合地基为代表的软土地基差异沉降控制方法和新旧路基结合部成套处治技术。

　　3.建立了分层性能控制、界面拼接控制等重载路面改扩建成套控制技术标准。研发了新型高模量高强沥青混合料、不粘轮乳化沥青粘层、阴阳离子反应型速凝界面剂等系列高性能材料。

　　“十四五”期间，全国范围内存在10000km高速需改扩建，其中江苏省待扩建里程超800km，正在或即将开展宁通高速平广段、沿江高速、长深高速淮连段、汾灌高速等高速公路的改扩建工程建设。本项目所提出的长期性能演变规律、路基评价与处治、路面结构与材料、界面拼接、信息化质量监管等关键技术，可为改扩建工程提供理论依据和技术支撑，并且也为新建工程领域相关技术提供借鉴与指导，应用前景十分广阔。

社会效益与经济效益

　　（一）社会效益分析

　　本项目成果支撑了京沪高速沂淮江段、沪陕高速江广段、福银高速昌九段等重点工程建设，带动了行业相关技术发展，提高了交通便捷性，提升了人们生活水平。采用智能化质量管控技术，有效减少工程人员质量管理负担，实现了沥青路面施工过程工艺数据实时采集与反馈，采集数据准确率达到95%以上，提升了施工工程效率与工程建设质量，具有显著的社会效益。

　　（二）经济效益分析

　　本项目成果支撑了成果应用于沪宁高速公路全线249km累计25年的养护工程实践，技术应用规模超过100亿，累计创造经济效益30亿元。