首页 > 新闻中心 > 高速公路信息化 > 高速公路监控 > 正文

广东高速公路建设科技创新及应用
2012-06-24 21:12:34 来源：作者: 评论：0

一、项目简介
    “十五”期间，广东高速公路建设成就斐然。高速公路建设完成了省委、省政府提出的“三年三大步”的战略目标，总里程已达3140公里，居全国第二位，实现了跨越式发展。其中新建成通车的高速公路里程近2000公里，是“九五”以前高速公路建设里程总和的1.6倍。2004年底提前一年实现了地级以上市通高速公路的目标；2005年又实现了与邻省区通高速公路的战略目标。
    在加快交通现代化建设的进程中，科技进步起到了支撑和推动作用，广东省交通厅和交通集团在工程建设中通过科技创新、机制创新克服了各种问题，在建设管理与科学技术创新方面的取得了卓越成就。
1、主要技术
    1）建立了科技创新体系和运行机制，成功解决了软土地基处理、山区高速公路岩土工程、大跨度桥梁、南方高温多雨地区沥青混合料配合比、高速公路生态防护与排水、智能交通等领域一系列技术难题，同时采用了多项创新的管理模式。
    2）发明“密封套技术”和“竖向排水体抽真空技术”等真空联合堆载预压软基处理新技术。
    3）提出“AGO”稳定控制方法。
    4）提出按照容许纵坡差对结构物附近路基工后沉降的有效控制措施，并提出考虑不同超载厚度的卸载时机确定方法。
    5）提出隧道施工非确定性反分析法分析隧道围岩非确定性动态规律，及时地预测和评价围岩的物理力学状况，并提出相应的工程措施。发明了公路隧道围岩稳定与结构综合试验系统，利用相似模型实验方法研究山岭公路隧道的施工力学形态。
    6）在国内首次将GFRP筋材作为高边坡钢锚杆的替代材料。
    7）引入了安全评价的理念，进行安全设计评价，开展新型护栏和雾区路段交通监控与管理技术研究，采用新材料、新技术对重点路段实施监控提高新建高速公路的安全运营水平；另一方面对已建成山区高速公路委托专业权威的机构进行安全评价，进行改善公路线形，完善交通设施，进行交通安全整治。
    8）研制出采用海水与不同掺量的某种抗盐土拌合，再分别掺入不同剂量的CMC、聚丙烯酸、生物聚合物和纯碱等添加剂的泥浆，获得性能稳定、使用效果好、成本低廉的优质桩基护壁泥浆，同时还自行开发了涡流泥浆处理罐代替进口的产品。
     9）自主开发了单索面牵索挂篮在浇注过程中可通过控制挂篮定位和调节索力，控制主梁成形。
    10）利用翼板直接相连的方案，解决高速公路扩建过程中新旧桥梁结构连结的难题，实现了不中断行车施工，并提出连结效果的试验评定方法。
    11）利用GPS、RTK技术建立悬索桥“三维位移GPS实时监控系统”,对悬索桥进行实时健康检测和诊断，及时发现病害并采取维护措施。
    12）提出采用体积法进行沥青混合料配合比设计，该方法具有确定的矿质混合料设计的目的性，混合料在抗车辙能力、抗水损害能力、抗滑性能等方面具有优势；而且按体积法设计的骨架密实型混合料具有和SMA有相似的施工特性，如松铺系数小、不出现推移等。
    13）提出的12#和14#两条级配曲线成功地解决了AK-13B、AK-16A两种混合料密水和抗滑矛盾。
    14）通过对边坡生态防护植物群落结构的动态研究，及对不同季节、不同物种喷播的坡面从成活率、生态优势度方面的对比，提出不同季节、不同物种其适宜喷播时间以及合理的物种搭配，系统提出边坡生态防护工程的建议验收标准。
    15）通过模拟试验，得出中央分隔带、边沟、排水沟等系统的不同排水形式下的排水能力。给出了合理的设计计算参数，提出经济性排水系统合理的结构形式。
    16）实现了双界面、双CPU技术的不停车收费，实现了人工收费和不停车收费的兼容，其比传统的单片式电子标签技术大大节省投资与管理成本。
    17）实施集约式资金管理，充分挖掘和盘活内部资金，解决了高速公路建设的融资问题，并实现了减债增利，提高了整体效益。
    18）完善项目法人负责制，建立投资主体多元化机制。
    19）首创高速公路设施聚合管理模式。
    20）建立同步预防机制防止职务犯罪。
2、成果的先进性与创造性
    1）软土地基处理新技术
    ①首创密封套技术。采用该项技术不需增加机械设备，可以取代传统的柔性密封墙技术，达到与柔性密封墙技术一样的密封效果。与传统技术相比，具有施工方便、灵活和经济的特点。
    ②首创竖向排水体抽真空技术。该技术兼有真空预压和轻型井点降水两者的优点。与真空预压相比，它不需要铺设表面的水平向密封膜。与轻型井点降水相比，它不需打设专用降水井点。真空度直接通过管网传递到竖向排水体，降低了真空度的损失。采用该技术加固软基的效果显著，并且具有施工方便、灵活和经济的特点。
    ③首次提出了“AGO”法。“AGO”法判断地基稳定性有两大优点，一是该法结合软粘土三轴不排水变形特征，考虑了沉降数据的发展趋势，可以判断地基所处的变形阶段和稳定状态；二是可以利用分层沉降和深层沉降资料判断地基中最软弱土层的变形阶段和稳定状态，进而了解地基的整体稳定性。
    ④提出按照容许纵坡差对结构物附近路基工后沉降的有效控制措施；提出考虑不同超载厚度的卸载时机确定方法。
    2）山区高速公路岩土工程技术
    ①创新了隧道围岩非确定性反分析理论和方法，在国内首次提出了扩张卡尔曼滤波器与有限元法耦合算法模型，通过早期量测值，可获得最终位移的预测关系；独立开发了相关计算软件，可计算出隧道开挖过程中围岩物理力学参数、主应力、最大剪应变分布以及塑性区历时变化量，可真实地反映开挖过程中围岩的动态情况。
    ②在国内率先开发和研制“公路隧道结构及围岩综合实验系统（超大立体模型实验）”，实现了“先加载，后开挖”的分级加载模拟试验公路隧道结构及围岩综合实验系统，并获国家新型实用专利；提出根据模型实验得出的位移确定二次衬砌合理厚度的方法。
    ③在国内首次提出了一整套路堑高边坡安全稳定的科学的、系统的工作方法，并在山区高速公路建设中大面积推广应用。通过现场调查和补勘，确定合理的支护设计方案，选取合理的施工工序及工艺，对重点边坡进行动态监测，根据开挖揭露的地质情况和动态监测获取的信息进行动态设计。
    ④在国内首次将GFRP锚杆应用于岩土高边坡加固工程中，并开展了杆体材料的物理力学指标的测试技术、GFRP锚杆锚具的设计与研制、GFRP锚杆与砂浆的耦合后的强度稳定性、GFRP光纤耦合锚杆智能技术等研究工作。
    3）大跨度桥梁新技术
    ①在大直径桥梁桩基施工中首创海水造浆新技术。研制出采用海水与不同掺量的抗盐土、CMC、聚丙烯酸、生物聚合物和纯碱等添加剂配置的泥浆，其性能稳定，使用效果好，成本低，已在崖门大桥施工中成功应用。同时，自行设计了涡流泥浆处理罐，替代进口产品。
    ②首次在单索面斜拉桥中采用牵索挂篮全断面悬臂浇注成型施工工艺。挂篮前支点由斜拉索牵引，重量轻，施工作业面大，刚度大，特别是横向抗扭刚度大，能减少箱梁现浇过程中混凝土的应力幅，保证箱梁受力状态符合设计，在现浇过程中通过牵索控制挂篮定位和调整索力，控制主梁线性并提高全桥合龙精度。
    ③首次成功采用综合调索技术和两次调索方法，保证了结构设计的安全性、合理性和经济性。在设计阶段对斜拉桥主桥进行活载空间影响面加载分析，对引桥高墩进行非线性分析，确保了结构设计合理、经济。
    ④针对优选出的大跨度混凝土连续箱梁桥利用柔性翼板直接连接方案，在国内外首次对连接处局部应力分布和狭长形后浇带混凝土的收缩、徐变效应进行细致研究，为该连结方式打下理论基础。开发出适合新旧结构连结的具有早强、快硬、缓凝、微膨胀、抗拉性能好特点的特快硬钢纤维混凝土，配合植筋、界面剂等施工工艺，实现了在不中断交通条件下的成功连结，在国内尚属首次。
    ⑤研究和应用GPS、RTK技术对悬索桥进行三维实时动态监测，提高了超长跨径桥梁监测的技术水平，为桥梁的安全营运提供有力的技术保障。
    4）沥青路面新技术
    ①在我省首次系统地总结按体积比法设计技术在近十年来的应用情况，并通过总结修建的试验路段的施工特性，为我省提供按体积法设计沥青混合料技术。说明了按体积法不仅可以设计连续级配，也可以设计单一粒径粗集料的特殊级配，还可以在再生沥青混合料的设计中发挥重要作用。
    ②采用溶剂法测定沥青混合料的最大毛体密度，代替传统的最大理论密度计算值。科学地解决压实度检测问题，保证沥青混合料的组成设计得以实施，显著提高工程质量。
    ③根据“广东省沥青路面密水抗滑磨耗层研究”总结出15条级配曲线成套试验数据，编制了高速公路沥青路面抗滑磨耗层配比设计手册，为广东省根据交通部颁布的JTG F40-2003《公路沥青路面施工技术规范》制定适合本省的施工指南，提供了重要的依据和准则，对提高配比设计水平和施工质量控制水平具有重要实用价值。
    5）高速公路生态防护与排水技术
    ①提出了生态公路的概念并指导公路建设的全过程。在公路规划设计和建设过程中，不仅考虑到人的活动和公路之间的相互影响，而且也特别注重维护人们与生存的自然条件相互融洽和遵循其自然发展规律，形成行车安全舒适，运输高效便利，景观完整和谐，保护自然的可持续的公路发展模式。
    ②创新地提出了生态水沟的理论和技术模式。采用草皮铺砌排水沟的沟底，通过进行水力学冲刷试验，验证了生态水沟的可行性，提出了生态水沟设计的理论和方法，以及施工技术模式，这在国内是首次进行，具有理论创新和应用价值。其创新体现在生态水沟保证安全的前提下，景观美化、生态绿化，同时引进开发研制了新材料。
    ③丰富了景观生态设计理论和生态公路景观设计实践的创新。根据景观生态学理论，并结合研究对象的特点，将景观生态学引入到公路设计中，提出道路景观的仿自然性和植被恢复自然，丰富了景观生态学理论，同时也在实践上对于这一理论进行了验证。在实践中有很多景观设计创意，如：将水体造型与排水系统联为一体；公路景观提出“北热带风情的生态路。
3、推广应用前景与措施
    “十五”期间，广东省新建成高速公路1954公里，高速公路里程2005年底已增加到3140公里，年均增长率达21.5%，覆盖了广东省全部21个地级市，出色地完成了“三大战役”的奋斗目标，成绩显赫。
    在基础理论、试验研究及工程技术研究方面亦取得了具有重要推广应用价值的成果和技术。“竖向排水体抽真空技术”等多项新技术均申请并获得发明与应用专利，一系列的研究成果在广东省乃至全国都得到了推广与应用。如：中江高速公路真空联合堆载预压路段应用了密封套技术和竖向排水体抽真空技术，既提高了真空预压加固的效果及应用范围，同时降低的工程成本。广梧、开阳、中江、广珠北、珠海段等多条高速公路应用了AGO稳定性控制方法，避免了多起路基滑塌事故，既保证了工程质量，又确保了工期，同时还避免了经济损失。山区高速公路隧道、高边坡等岩土工程技术研究成果“非确定性反分析技术”、“公路隧道围岩稳定与结构综合实验技术”、“GFRP锚杆在高边坡防护应用技术”等，在我省“十五”期间高速公路的建设中得到了广泛的推广运用，为“十五”期间高速公路建设目标的实现发挥了不可替代的作用。同时对于我省今后高速公路建设向山区延伸发展的建设必将起到更大的作用，对于指导我国山区高速公路建设，尤其是为实现西部大开发的战略具有重大意义，应用前景十分广阔。又如：崖门大桥的“沿海地区大直径桩基施工海水造浆技术”、“单索面斜拉桥牵索挂篮悬臂施工技术”和“基于二次调索基础上的大跨径斜拉桥综合调索技术”对类似的斜拉桥工程，特别是沿海地区的特大型桥梁，都具有重大的推广价值，为今后大桥工程提高质量、控制造价、延长使用寿命都起到积极的促进作用。“悬索桥三维位移GPS动态实时监测系统”为悬索桥的形变监测建立有效手段，对研究悬索桥的安全特性规律具有重要意义，对提高悬索桥的动态形变测量技术起到了显著的推动作用。

分享到：