这是一条创新之路,它凝聚了我国交通众多尖端科技,依托科技示范工程,把技术推而广之,让成果生根落地。 这是一条安全之路,它架起一座座高桥、贯通一条条隧道,穿越了贵州的奇山秀水,任凭山高谷深,如今履险如夷。 这是一条绿色之路,苍岩碧水之间,它因地制宜、融路于景,让多彩贵州更加亮丽。 杭瑞高速贵州省毕节至都格(黔滇界)公路(简称毕都高速公路)以创新之曲谱写发展之歌,为黔贵大地带来了新的活力。 毕都高速公路。 01 科技力量征服恶劣地质打通贵州发展之路 贵州高速公路集团有限公司毕都项目办主任周平 云贵高原,乌蒙山区,贵州自古便有“蜀道难,黔路更难”的感叹。交通的不便,在很大程度上阻碍了贵州的经济发展。作为国家高速公路网(网)杭瑞高速公路(第12横)的重要组成部分,毕都高速公路起于毕节市,止于六盘水市都格镇,地处川、滇、黔三省接合部中心,是连接我国较发达的东南沿海地区和西南内陆腹地的重要横向干线,对黔西北地区交通枢纽建设和经济社会发展有着重要意义。 然而这条路面临的建设难题超乎想象,建设过程如履薄冰。毕都高速公路穿越崇山峻岭,全线桥梁共长25公里,隧道26座,桥隧比达到45.32%,很多地方是桥连隧、隧连桥。这条路平均海拔在米以上,沿线气候条件恶劣,常有雨、雾、凝冻天气,尤其冬季凝冻现象多发,极易造成行车安全事故,安全保障难度大。毕都高速公路沿线特有的喀斯特地貌,造成岩溶发育,滑坡、暗河、裂隙、崩塌等地质灾害频发。岳家湾等多条隧道穿越煤系地层,瓦斯灾害防治任务突出。 总溪河、抵母河和北盘江特大桥三座特大桥建设工程技术复杂,其中都格北盘江钢桁梁斜拉桥主跨米,为同类型桥梁世界第二,桥面到谷底垂直高度达米,为世界第一高桥。毕都高速公路所面临的桥隧比例高、长大纵坡运营安全隐患等问题,不仅为工程建设技术增加了难度,也为后续运营管理带来巨大挑战。复杂的地形与地质条件决定了毕都高速公路建设技术难点多,工程建设和质量控制难度大。此外,毕都高速公路沿线为少数民族聚居区,人文环境和自然资源独特,生态脆弱,施工生态环保压力大。 面对困难,唯有创新方能决胜。通过开展科技示范工程,毕都项目办将科研工作与工程实际紧密配合,拿下了一个个难啃的骨头。瓦斯隧道施工防灾减灾技术实现了瓦斯隧道施工零伤亡,“中纵梁+大次横梁”以及“纵移悬拼”等创新技术支撑起了世界第一高桥——北盘江大桥,路面抗凝冰技术让公众出行无忧…… 毕都高速公路全线通车后,有力拉动了毕节和六盘水市与省会贵阳间的经济文化交流,促进三省交界区域逐步形成经济发展圈;为贵州打破交通瓶颈制约,形成高速公路网络体系,构建陆路交通枢纽,推进黔西北地区社会经济发展,描绘出更加壮阔的交通蓝图。 隧道及长大纵坡彩色抗滑路面。 02 用科技示范带动贵州交通安全、绿色发展 贵州省交通运输厅科技教育处处长康厚荣 作为贵州省首个交通科技示范工程,毕都高速公路科技示范工程成效显著、意义重大、影响深远。 贵州省境内山高谷深、沟壑纵横,高速公路施工和管理难度大,有很多典型的建设运营问题需要解决。 党的十八大以来,交通运输行业坚持安全、便捷、高效、绿色、经济发展,建设“四个交通”。为此,毕都高速公路科技示范工程结合行业发展精神,紧扣“安全保障、低碳环保”的主题,以工程建设的实际需要,应用已有的交通运输行业先进成果,解决了一系列复杂地质、地形、气候环境下山区高速公路建设和运营管理的关键技术难题,是交通运输行业科技新成果的典型示范。 为了保障该科技示范工程的质量和顺利实施,贵州省交通运输厅选择交通运输部公路科学研究院、招商局重庆交通科研设计院和贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司等作为技术支持单位。他们科研实力雄厚,有着多年的行业积累,对贵州交通乃至山区高速公路建设和运营有着深刻的理解。 在实施过程中,贵州省交通运输厅组织各方定期召开工作会议,做好对项目的引导、组织、监督、协调工作,保证项目按期进行。贵州省交通运输厅根据工程实地情况,促进行业与地方对接,形成部省联动,促使项目平稳落地。 毕都高速公路科技示范工程的成功实施,也是贵州交通科技发展多年来不断积累、厚积薄发的成果。毕都高速公路不仅将完善贵州高速公路网,有力带动黔西北地区经济社会发展。科技示范工程营造的良好氛围,使科技创新驱动发展的理念深入人心。未来,六盘水等地区将建成科技场馆,集中展示和宣传公路绿色安全建设的优秀成果,传承科技创新精神。 科研攻关篇 首创纵移悬拼技术架起世界第一高桥 初上北盘江大桥,望向桥下,会感到一阵眩晕。这座世界第一高桥的桥面到谷底垂直高度达米,相当于层楼高,常年笼罩在云雾之中。七跨连续钢桁梁斜拉桥的设计使北盘江大桥不仅高,而且长,其全长.4米,主桥跨径米,跨度在目前世界同类型桥梁中排名第二。此外,北盘江大桥地处喀斯特地貌、跨越高山峡谷、地形变化起伏大、地质条件复杂,这些不利条件都给大桥的设计和施工带来了极大挑战。 “在前期规划时我们进行了大量研究和比选,没有照搬坝陵河大桥悬索桥的设计,而是选择了更适合于北盘江桥位建设条件的方案,采用斜拉桥的桥型,在设计上首次提出了‘中纵梁+大次横梁’支撑体系。”北盘江大桥项目负责人、中交公路规划设计院有限公司的彭运动介绍说,大桥的选址和桥型的选择是在综合考虑了各方条件后,做出的最优方案。针对山区钢桁梁施工功效低、工期长的问题,北盘江大桥首创纵移悬拼施工技术,开创了山区大跨径钢桁梁斜拉桥的架设先河,有效缩短架设工期近30%。这套方案简便易行,可将大桥上部的构件在地面拼装垂直提升后再纵向移动,因而不需要大规模搭建场地,将高空作业转为平地作业,减小了安装时施工人员的作业风险。 在材料选择上,北盘江大桥率先在贵州地区使用了MPa级的高性能钢筋,相比于普通钢筋的桥梁墩柱承载力、变形能力和总耗能能力都明显增大,抗震性能安全系数增大;桥梁墩柱在性能一致的情况下,可减少钢筋用量30%到40%。 溶剂型粘结剂延长桥面铺装寿命 贵州地形起伏大、高速公路桥隧比高。在长大纵坡路段,由于桥面铺装厚度较薄,混凝土桥面沥青铺装层容易发生因界面粘结失效而导致的推移、脱层等病害。因此,项目组结合原桥面铺装设计结构,应用环保型溶剂型粘结剂作为长大纵坡水泥混凝土桥面铺装防水粘结层。通过桥面层间防水粘结材料优化与性能增强,有效提升桥面铺装的耐久性。经检测,防水粘结层与基面的现场拉拔强度超过设计要求2到3倍。施工防水粘结层后,桥面渗水系数为0,显著提高了毕都高速长大纵坡混凝土桥面的界面粘结性能和防水性能,减少了运营过程中界面脱层和层间推移的风险,延长了桥面铺装使用寿命。项目组主编的溶剂型粘结剂行业规范《路桥用溶剂性沥青基防水粘结涂料》已正式发布实施。 弹性安全转筒护栏。 安全保障篇 构建瓦斯隧道防灾体系施工零事故零伤亡 毕都高速公路全线26座隧道中,多座隧道穿越煤系地层,其中,瓦斯突出隧道2座,高瓦斯隧道4座。隧道建设过程中易发瓦斯突出、燃烧、爆炸等事故,直接威胁着工程建设人员的生命安全,安全生产形势十分严峻。 为保障建设及施工的安全,项目组集成创新应用了公路瓦斯隧道分级技术、揭煤防突技术、防爆机械与设备选型技术、瓦斯隧道施工通风技术和瓦斯隧道远程自动监测与预警技术,构建公路瓦斯隧道施工防灾减灾技术体系。通过在梅花箐、水箐沟等六座瓦斯隧道示范引领,实现全线瓦斯隧道施工过程的零事故、零伤亡。同时,根据应用成果编制发布了《贵州省高速公路瓦斯隧道设计技术指南》和《贵州省瓦斯隧道施工技术指南》,为高速公路瓦斯隧道设计、施工中的安全管控打下坚实基础。 地质灾害提前预警防患于未然 “毕都高速公路地处山区,地形地貌和地质条件复杂,地质灾害频发,高速公路高填深挖数量多、规模大,无论在建设还是运营中,这些高边坡的破坏都会造成严重事故。对高边坡进行实时监测,可以实时掌握滑坡动态,及时采取措施,防止边坡发生垮塌。”据贵州交通勘察设计院技术负责人介绍,毕都高速公路在建设过程中应用了“公路地质灾害监测预报技术”,对较危险的边坡采用了地表位移监测、深部位移监测和TDR监测等综合监测方法,对边坡进行把脉,防止边坡病害发生。 项目组还应用和拓展了“基于GIS的公路边/滑坡监测预报系统”,将毕都高速公路全线的90个滑坡地质灾害点录入到系统中,实现对边坡信息的电子化管理和稳定性分析、预报预警自动化处理。技术人员在户外可通过项目组开发的手机客户端,随时查看全线危险边坡的实时情况,防患于未然,有力保障边坡施工安全。 雾天有诱导冬季抗凝冰安全设计可降事故七成 过个山头就有雾,开个几十分钟就会碰到雨,经常在山区开车的人对此深有体会。针对山区公路易发交通安全事故的特点,项目组在交通运输部公路科学研究院的技术支持下,编制完成《贵州省高速公路安全性设计指南》,采取了多项适合毕都高速公路的交通安全设施设计。 起雾严重时,驾驶能见度不到10米,严重影响行车安全。记者在路上看到,项目组在团雾易发路段设置了行车安全智能诱导系统,车辆经过时,安装在公路两侧的主动发光设施会跟随车辆发光,提醒后车。系统还能根据不同的能见度与车流情况,采用不同的发光亮度、颜色、闪频等组合,为驾驶员提供安全信息提示。 在隧道口、急弯和长大纵坡路段,记者看到了一种会转的新型护栏,据交通运输部公路科学研究院技术人员介绍,当车辆撞上护栏时,不会冲出路外,也不会弹到路中,而是贴着护栏随转筒把动能消解掉,最后慢慢停下,保证司乘人员的安全。 山区高速公路在冬季易发凝冻,部分路段凝冰厚度大、凝冰时间长,路面凝冰影响刹车性能,极易造成重大的安全事故。为此,项目组在凝冻易发的路段分别应用了抗凝冰沥青混凝土、抗凝冰路面涂层和早期预警及自动化喷淋除冰三项路面抗凝冰技术,确保冬季山区高速公路的行车安全。由于技术应用效果显著,中央电视台还对此进行了特别报道。 此外,隧道及长大纵坡路段采用彩色薄层抗滑技术作为路面的保护层,预期延长原路面使用寿命3到5年,减少路面维护费用50%以上。彩色薄层抗滑路面抗滑性能优良,颜色鲜艳持久,警示作用明显,预期可以降低毕都高速公路交通事故70%以上。 抗凝冰路面。 绿色环保篇 LED照明和供配电改进隧道节能近一半 隧道运营是耗能大户,对此,项目组采用照明及供配电系统节能技术,应用设计照明参数、使用新型LED节能光源、改进供配电方式等最新技术成果到三家寨、深沟等隧道中,在保证安全的前提下,初期投资及运营费用综合节省25%以上。系统可根据隧道不同区段对照明环境的要求,设置相适应的照明亮度,如在刚进入隧道时,需要更强的光源来帮助驾驶员快速适应隧道内黑暗的环境,隧道中间部分则可相应降低照明亮度,节约能耗。通过应用该套技术,长隧道总功率可降低45%以上,短隧道灯具所用数量减少,总功率降低达到70%以上,同时还可降低相应供配电造价,经济效益显著。 营造绿色景观公路融入当地环境 毕都高速公路科技示范工程推广应用的公路景观规划技术,结合了公路工程、环境、文化特点,明确景观定位,对公路进行总体景观规划指导。项目组针对边坡修复防护形式、植物品种、植物配比提出设计指导意见,推广公路边坡生态防护技术,优化边坡生态修复设计。从植物选择、配置模式等方面着手,进行与环境协调的绿化景观营造,实现“绿化景观与公路环境融合”的设计目标。 针对隧道洞口及前区现状,项目组推广基于好感度和行车安全性的隧道景观营造技术,提出隧道洞门土建优化与景观绿化方案,提高隧道进出口行车的安全性和舒适性。 机制砂代替河砂就地取材护生态 贵州地区河砂资源匮乏,而毕都高速公路桥隧比高,混凝土用量大,建筑用砂供应严重不足。项目组利用贵州丰富优质的石材资源,采用“机制砂高性能混凝土综合应用技术”,将机械破碎岩体生产出的高性能机制砂,应用于全线桥梁桩基和桥梁的重要部位。此外,线路中有三座特殊结构的桥梁对混凝土有特殊要求,为此项目组对机制砂的自密实、高泵送和大体积浇筑等技术进行研究,提出了满足设计和施工要求的混凝土配合比。该项技术的应用,不仅就地取材,降低了工程成本,且对环境无明显危害。机制砂高性能混凝土的应用,可有效增加结构的耐久性,延长构造物的使用寿命。 项目组还编制完成了《贵州省高速公路机制砂高性能混凝土技术规程》,从原材料选择、配合比设计、耐久性能设计、施工、质量控制等一整套体系规范了机制砂高性能混凝土的使用,为机制砂在贵州大规模推广使用打下坚实基础。 隧道照明及供配电系统节能技术。 成效篇 推广15项技术降本提质增效 作为科技成果推广应用项目,毕都高速公路科技示范工程针对高速公路沿线地形、地貌、地质环境、人文特点进行了详细深入的调研和需求分析,从施工安全、运营安全、经济、环保等角度出发,推广应用了15项科技成果。其中,公路交通安全设计、长大纵坡桥面铺装防水粘结层等技术为工程提供了高效率与最优化的交通安全设计,为长大纵坡、小半径曲线等危险路段提供了整体安全防护,有效提高毕都高速公路的交通安全水平;隐伏岩溶物探、瓦斯隧道施工等技术为工程设计、施工提供了针对性的工程措施,节约工程成本、提高工程质量,避免了工程事故发生。 北盘江课题项目的研究成果应用在都格北盘江大桥的设计、施工与运营中,在高质量完成建设的同时,比原计划节约资金余万元。通过科技项目的推广应用,总溪河大桥节约建设成本0万元。科技成果在毕都高速公路的推广应用,进一步将科技成果总结、凝练形成各项规范和技术指南,对提升交通运输行业技术水平和科技进步起到积极作用,同时解决毕都高速公路建设、管理技术难题,为高速公路建设与运营管理培养了高素质技术人才。 本次项目的研究成果,极大提升了山区公路的修筑水平,支撑了贵州省“县县通高速公路”战略的实施,突破了长期制约贵州发展的交通瓶颈,为全省经济社会快速发展、加强生态文明建设提供了重要基础,对贵州“十三五”扶贫攻坚意义重大。 (作者:孟庆丰李安琪路为) 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