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。
“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。