目 录 1 环 保 型 冬 季 道 路 防 滑 材 料 废 旧 轮 胎 资 源 化 生 产 高 性 能 橡 胶 沥 青 成 套 技 术 钢 桥 面 沥 青 铺 装 养 护 与 维 修 技 术 高 模 量 沥 青 混 凝 土 技 术 公 路 三 维

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1 附 件 2: 2014 年 度 交 通 运 输 建 设 科 技 成 果 推 广 目 录 技 术 信 息

2 目 录 1 环 保 型 冬 季 道 路 防 滑 材 料 废 旧 轮 胎 资 源 化 生 产 高 性 能 橡 胶 沥 青 成 套 技 术 钢 桥 面 沥 青 铺 装 养 护 与 维 修 技 术 高 模 量 沥 青 混 凝 土 技 术 公 路 三 维 地 理 信 息 选 线 技 术 北 方 季 冻 区 70 # 沥 青 的 适 用 条 件 与 应 用 技 术 公 路 路 面 多 孔 改 性 水 泥 混 凝 土 基 层 细 火 山 灰 改 性 沥 青 混 合 料 在 公 路 中 的 应 用 技 术 高 模 量 热 再 生 沥 青 混 合 料 设 计 与 施 工 技 术 高 性 能 SBS 改 性 乳 化 沥 青 黏 层 材 料 公 路 沥 青 路 面 功 能 层 组 合 结 构 水 泥 混 凝 土 桥 面 沥 青 铺 装 养 护 关 键 技 术 公 路 路 面 防 水 抗 裂 层 设 计 与 施 工 技 术 沥 青 路 面 施 工 智 能 控 制 系 统 建 筑 渣 土 填 筑 路 基 技 术 泡 沫 沥 青 厂 拌 冷 再 生 应 用 技 术 黄 土 路 基 压 实 技 术 提 升 水 泥 混 凝 土 路 面 抗 弯 拉 强 度 新 技 术 高 精 度 三 维 工 程 环 境 构 建 理 论 方 法 及 公 路 勘 察 设 计 成 套 技 术 公 路 沥 青 混 合 料 生 产 质 量 溯 源 技 术 斜 向 预 应 力 水 泥 混 凝 土 路 面 技 术 公 路 三 维 激 光 雷 达 扫 描 勘 察 设 计 技 术 高 性 能 半 柔 性 复 合 路 面 应 用 技 术 公 路 风 吹 雪 雪 害 防 治 技 术 I

3 25 山 区 悬 挑 结 构 道 路 工 程 技 术 轻 型 高 支 挡 结 构 技 术 山 区 公 路 土 质 边 坡 防 冲 刷 材 料 及 生 态 格 构 防 护 技 术 可 储 式 常 温 改 性 沥 青 混 合 料 连 续 配 筋 混 凝 土 沥 青 混 凝 土 复 合 式 路 面 技 术 西 部 山 区 公 路 网 系 统 连 通 可 靠 性 评 估 技 术 建 筑 固 体 废 弃 物 在 公 路 路 基 工 程 中 的 应 用 技 术 沥 青 路 面 调 温 相 变 材 料 沥 青 路 面 半 柔 性 再 生 利 用 技 术 多 向 变 位 阻 尼 减 振 桥 梁 伸 缩 装 置 隧 道 用 蓄 光 发 光 涂 料 辅 助 与 应 急 照 明 技 术 一 种 波 形 钢 腹 板 预 应 力 混 凝 土 连 续 箱 梁 及 施 工 方 法 大 跨 度 悬 索 桥 加 劲 梁 轨 索 滑 移 法 架 设 技 术 桥 梁 根 式 基 础 混 凝 土 桥 梁 耐 久 性 检 测 与 评 价 技 术 坝 陵 河 大 桥 建 设 技 术 有 机 复 合 型 钢 筋 混 凝 土 阻 锈 剂 马 鞍 山 长 江 公 路 大 桥 施 工 安 全 控 制 与 管 理 技 术 服 役 石 拱 桥 安 全 性 评 估 与 加 固 改 造 技 术 公 路 隧 道 病 害 检 测 车 大 跨 宽 箱 钢 - 砼 组 合 连 续 梁 多 点 同 步 自 动 化 连 续 顶 推 技 术 雪 峰 山 公 路 隧 道 勘 察 通 风 防 灾 管 养 技 术 波 纹 钢 结 构 小 桥 涵 建 设 技 术 在 役 梁 桥 结 构 安 全 评 估 与 预 警 技 术 公 路 隧 道 智 能 化 双 控 照 明 节 能 技 术 山 区 在 役 大 跨 连 续 刚 构 桥 监 测 评 估 技 术 II

4 51 装 配 式 组 合 钢 箱 梁 生 产 及 安 装 技 术 公 路 养 护 分 析 平 台 [CMAP NTHS] V 基 于 冲 击 弹 性 波 的 公 路 护 栏 立 柱 埋 深 无 损 快 速 检 测 技 术 公 路 建 设 表 土 及 植 物 资 源 保 护 和 综 合 利 用 技 术 敏 感 水 体 段 桥 梁 危 化 品 泄 漏 监 控 及 应 急 处 理 技 术 标 准 协 同 式 道 路 运 输 业 务 管 理 系 统 西 部 地 区 公 路 地 质 灾 害 监 测 预 报 系 统 软 件 油 轮 货 油 加 温 优 化 管 理 系 统 公 路 服 务 区 污 水 生 态 处 理 技 术 超 长 钢 管 桩 和 预 应 力 混 凝 土 桩 可 打 性 及 沉 桩 施 工 动 测 控 制 技 术 基 于 液 压 混 合 动 力 系 统 起 步 的 公 交 车 节 能 技 术 高 速 公 路 早 期 凝 冰 预 警 及 高 危 路 段 凝 冰 自 动 化 处 置 技 术 公 路 LED 雾 灯 行 车 诱 导 系 统 公 路 隧 道 太 阳 能 专 用 LED 灯 高 速 公 路 植 物 隔 离 栅 海 事 版 双 CAN 总 线 船 舶 机 舱 测 量 监 测 报 警 及 控 制 系 统 III

5 1 环 保 型 冬 季 道 路 防 滑 材 料 一 技 术 名 称 : 环 保 型 冬 季 道 路 防 滑 材 料 二 技 术 来 源 : 自 主 研 发 三 适 用 范 围 : 适 用 于 寒 冷 或 严 寒 地 区 的 高 速 公 路 桥 面 机 场 跑 道 城 市 道 路 等 冰 雪 路 面 的 防 滑 养 护 作 业 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 我 国 在 冰 雪 路 面 防 滑 中 主 要 采 用 的 措 施 : 在 结 冰 的 路 上 撒 盐, 或 者 撒 铺 砂 炉 渣 矿 渣 小 砾 石 或 碎 石 石 屑 等, 实 践 表 明 对 于 光 滑 冰 雪 路 面 大 量 地 撒 布 盐, 不 仅 有 腐 蚀 破 坏 性 而 会 使 路 面 反 而 更 滑 ; 而 撒 布 砂 等, 在 车 辆 的 碾 压 下 破 碎 而 嵌 入 到 路 面 的 冰 雪 里, 摩 擦 系 数 仍 达 不 到 冬 季 路 面 安 全 行 车 的 要 求, 对 冰 雪 路 面 的 防 滑 效 果 较 差, 同 时, 给 路 面 带 来 清 扫 污 染 地 下 排 水 等 麻 烦 针 对 路 面 抗 滑 的 问 题, 日 本 研 发 出 一 种 采 用 木 质 加 热 制 得 的 防 滑 材 料 该 物 质 具 有 抗 磨 抗 滑 耐 腐 蚀 无 污 染 等 优 点 目 前, 该 产 品 已 在 日 本 道 路 上 得 以 大 面 积 推 广 使 用, 效 果 良 好, 但 其 产 品 生 产 工 艺 保 密, 价 格 相 当 昂 贵, 国 内 尚 未 见 引 进 或 开 发 出 同 类 产 品 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 (1) 利 用 防 滑 材 料 本 身 的 丰 富 孔 隙 结 构, 吸 附 冰 点 超 低 的 防 冻 剂, 从 而 在 过 往 车 辆 的 挤 压 下 可 迅 速 融 化 周 围 的 冰 雪, 露 出 路 面, 增 大 冰 雪 路 面 的 摩 擦 系 数 (2) 利 用 防 滑 材 料 经 低 温 炭 化 后 呈 褐 色, 具 有 强 吸 收 光 线 性 能 的 特 性, 提 高 融 化 冰 雪 的 能 力 (3) 利 用 防 滑 材 料 外 部 裹 附 粘 稠 的 防 冻 剂, 本 身 孔 隙 丰 富 易 破 碎 的 特 点, 提 高 防 滑 材 料 与 冰 面 的 吸 附 性, 使 防 滑 材 料 能 与 冰 雪 很 好 结 合, 不 易 1

6 被 风 车 辆 带 走, 提 高 融 冰 雪 效 率 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 通 过 采 用 农 作 物 生 产 中 被 废 弃 的 玉 米 秸 物 质, 经 粉 碎 热 处 理 工 艺 加 工 后, 形 成 一 种 尺 寸 稳 定 吸 湿 性 强 硬 度 适 中 抗 滑 效 果 明 显 的 具 有 自 主 知 识 产 权 的 环 保 型 冰 雪 路 面 防 滑 材 料, 填 补 了 国 内 该 型 产 品 的 空 白 (2) 通 过 对 该 防 滑 材 料 的 试 验 化 学 分 析 试 验 路 观 测, 验 证 了 该 防 滑 材 料 的 无 腐 蚀 无 污 染 的 环 保 性 能 (3) 通 过 对 冰 雪 路 面 抗 滑 材 料 的 研 制 使 用 性 能 分 析 等 方 面 的 研 究, 提 出 了 不 同 冰 雪 状 态 温 度 环 境 的 防 滑 材 料 技 术 标 准 与 使 用 要 求, 为 冬 季 道 路 防 滑 材 料 的 应 用 提 供 了 技 术 支 撑 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 防 滑 材 料 的 摩 擦 系 数 为 0.36~0.4, 可 提 高 冰 雪 路 面 的 摩 擦 系 数 3 倍 以 上 (2) 有 效 防 滑 作 用 时 间 大 于 4 小 时, 是 目 前 普 遍 采 用 防 滑 材 料 砂 砾 的 2 倍 以 上 (3) 防 滑 材 料 的 强 度 不 小 于 8.2MPa, 不 易 破 碎 (4) 防 滑 材 料 对 金 属 的 平 均 腐 蚀 速 率 为 mm/d, 比 除 冰 盐 的 腐 蚀 性 低 近 15 倍 (5) 防 滑 材 料 最 低 冰 点 为 -55, 满 足 环 境 的 冻 结 温 度 在 -30 以 下 的 环 境 进 行 防 滑 作 业 4. 技 术 应 用 情 况 该 防 滑 材 料 已 经 成 功 应 用 于 吉 林 省 高 速 公 路 国 省 道 公 路 城 市 道 路 的 冬 季 薄 冰 冰 雪 混 合 等 路 面, 有 效 地 解 决 了 季 冻 地 区 不 能 及 时 融 冰 除 雪 的 难 题 目 前 已 经 编 写 了 冰 雪 路 面 防 滑 材 料 应 用 技 术 指 南, 为 冬 季 道 路 防 滑 材 料 的 应 用 提 供 了 技 术 支 撑 5. 推 广 前 景 2

7 环 保 型 冬 季 道 路 防 滑 材 料 能 够 满 足 冬 季 道 路 融 冰 抗 滑 养 护 作 业 环 保 化 高 效 化 的 需 求, 对 于 我 国 广 大 北 方 季 冻 地 区 适 用 性 强 ; 同 时, 市 场 上 尚 无 与 本 产 品 类 似 的 产 品 出 现, 产 品 具 有 创 新 性 鉴 于 其 具 有 的 各 项 优 点, 符 合 建 设 资 源 节 约 环 境 友 好 型 社 会 的 要 求, 其 应 用 前 景 非 常 广 阔 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 吉 林 省 交 通 科 学 研 究 所 单 位 地 址 : 长 春 市 进 化 街 908 号 联 系 人 : 王 丽 勋 电 话 : 传 真 : 手 机 :

8 2 废 旧 轮 胎 资 源 化 生 产 高 性 能 橡 胶 沥 青 成 套 技 术 一 技 术 名 称 : 废 旧 轮 胎 资 源 化 生 产 高 性 能 橡 胶 沥 青 成 套 技 术 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 行 业 联 合 科 技 攻 关 项 目 橡 胶 沥 青 应 用 于 公 路 工 程 的 深 入 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 三 适 用 范 围 : 适 用 于 高 速 公 路 干 线 公 路 水 泥 路 面 改 造 大 跨 钢 桥 面 铺 装 等 不 同 级 别 不 同 使 用 要 求 的 沥 青 路 面 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 随 着 我 国 沥 青 路 面 和 沥 青 技 术 的 不 断 发 展 和 进 步, 寻 求 理 想 的 路 用 材 料 应 用 于 我 国 的 公 路 工 程 中 迫 在 眉 睫 橡 胶 沥 青 是 资 源 化 利 用 废 旧 轮 胎 的 最 有 效 方 式 之 一, 与 SBS 改 性 沥 青 相 比, 具 有 黏 度 高 弹 性 恢 复 能 力 强 的 特 点, 可 显 著 提 高 路 面 路 用 性 能 延 长 使 用 寿 命, 具 有 广 阔 的 推 广 应 用 前 景 但 同 时, 由 于 橡 胶 沥 青 含 有 粒 径 较 大 的 胶 粉 颗 粒, 存 储 稳 定 性 差 ; 橡 胶 沥 青 黏 度 大, 需 要 特 殊 工 艺, 控 制 不 当 易 出 现 施 工 和 易 性 问 题 ; 现 场 开 放 式 的 加 工 方 式, 产 量 小 能 耗 高, 且 污 染 环 境, 这 些 问 题 一 定 程 度 上 制 约 了 橡 胶 沥 青 的 大 规 模 推 广 应 用 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 通 过 分 析 橡 胶 沥 青 的 混 溶 机 理, 获 得 橡 胶 粉 类 型 细 度 基 质 沥 青 类 型 混 溶 工 艺 等 对 橡 胶 沥 青 性 能 的 影 响 规 律 ; 通 过 优 化 橡 胶 粉 来 源 及 细 度 添 加 合 适 的 化 学 助 剂 调 整 橡 胶 沥 青 制 备 工 艺 参 数 等, 研 发 出 具 有 高 存 储 稳 定 性 和 高 黏 特 性 的 成 品 湿 法 橡 胶 沥 青 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 在 分 析 橡 胶 沥 青 的 改 性 机 理 的 基 础 上, 通 过 优 化 橡 胶 粉 来 源 及 细 度 添 加 合 适 的 化 学 助 剂 调 整 橡 胶 沥 青 制 备 工 艺 参 数 等, 研 发 出 具 有 高 存 储 稳 定 性 和 高 黏 特 性 的 成 品 湿 法 橡 胶 沥 青 ; 4

9 (2) 在 对 橡 胶 沥 青 生 产 设 备 的 关 键 控 制 环 节 有 较 深 认 识 的 基 础 上, 优 化 和 研 发 了 可 工 厂 化 大 规 模 生 产 的 橡 胶 沥 青 生 产 加 工 设 备 存 储 和 反 应 设 备 以 及 快 速 升 温 装 置, 完 成 了 成 套 产 业 化 重 大 装 备 的 国 产 化 研 发 ; (3) 根 据 成 品 湿 法 橡 胶 沥 青 的 特 点, 系 统 研 究 成 品 湿 法 橡 胶 沥 青 与 SMA 密 级 配 Superpave 等 的 适 应 性 及 其 应 用 特 点, 形 成 了 适 合 各 成 品 湿 法 橡 胶 沥 青 混 合 料 的 配 合 比 设 计 方 法 及 技 术 指 标 施 工 工 艺 及 质 量 控 制 标 准 ; (4) 形 成 橡 胶 沥 青 橡 胶 沥 青 应 力 吸 收 层 / 防 水 粘 结 层 橡 胶 沥 青 混 合 料 等 技 术 体 系 2. 主 要 技 术 指 标 (1) 橡 胶 沥 青 的 存 储 稳 定 期 达 到 30 天 ; (2) 橡 胶 沥 青 60 黏 度 >13000 Pa s,25 弹 性 恢 复 >90%; (3) 橡 胶 沥 青 产 能 较 传 统 技 术 提 高 2 倍 以 上, 能 耗 降 低 60%~70%, 与 传 统 橡 胶 沥 青 相 比, 可 减 少 橡 胶 沥 青 路 面 生 产 和 施 工 过 程 中 50% 的 有 毒 有 害 气 体 排 放 (4) 与 普 通 路 面 相 比, 采 用 橡 胶 沥 青 典 型 结 构 的 路 面 平 均 每 年 可 节 约 近 15% 的 养 护 费 用 ; 且 可 延 长 3~5 年 的 路 面 寿 命 3. 技 术 应 用 情 况 (1) 现 场 湿 法 橡 胶 沥 青 已 在 宁 常 高 速 宁 杭 高 速 二 期 宁 高 高 速 南 京 绕 城 宁 连 北 段 桥 头 跳 车 泰 州 G328 国 道 白 改 黑 工 程 等, 进 行 了 富 沥 青 断 级 配 橡 胶 沥 青 混 合 料 AR-AC13S 和 排 水 降 噪 型 橡 胶 沥 青 路 面 AR-OGFC13S 的 实 际 应 用, 用 量 达 到 吨 后 期 观 测 表 明, 富 沥 青 断 级 配 橡 胶 沥 青 混 合 料 AR-AC13S 路 面 性 能 优 异, 病 害 较 少, 路 面 养 护 费 用 较 SBS 改 性 沥 青 路 面 降 低 15% 以 上 (2) 成 品 湿 法 橡 胶 沥 青 已 成 功 在 239 省 道 修 复 工 程 省 道 S122 宁 杭 公 路 南 京 段 改 造 工 程 润 扬 大 桥 钢 桥 面 铺 装 工 程 沿 江 高 速 公 路 水 泥 混 凝 土 桥 面 临 海 高 等 级 公 路, 宁 高 高 速 联 网 收 费 改 造 工 程 贵 州 杭 瑞 高 速 大 5

10 思 段 贵 州 S307 大 中 修 工 程 等 十 个 工 程 中 进 行 了 实 际 应 用, 在 重 载 交 通 条 件 下, 取 得 了 良 好 的 实 施 效 果 (3) 本 成 果 已 申 请 高 新 技 术 产 品 3 项 授 权 专 利 7 项 纳 入 地 方 标 准 1 部 行 业 标 准 1 部 4. 推 广 前 景 现 场 湿 法 橡 胶 沥 青 和 成 品 湿 法 橡 胶 沥 青 系 列 产 品, 黏 度 大 粘 附 性 好, 弹 性 恢 复 能 力 强, 耐 久 性 好 应 用 于 AC SMA Superpave 等 混 合 料, 具 有 优 异 的 综 合 路 用 性 能 和 突 出 的 高 温 抗 车 辙 抗 疲 劳 性 能 可 有 效 延 长 路 面 的 使 用 寿 命, 减 少 路 面 的 养 护 频 率 以 及 封 闭 交 通 带 来 的 不 便 同 时, 橡 胶 沥 青 技 术 消 耗 大 量 废 旧 轮 胎, 在 实 现 废 旧 轮 胎 高 效 循 环 利 用 的 同 时, 有 效 节 约 沥 青 ( 与 橡 胶 粉 掺 量 相 近 的 沥 青 用 量 ) 等 不 可 再 生 材 料, 减 少 废 旧 轮 胎 燃 烧 产 生 的 能 耗 SO 2 和 温 室 气 体 排 放, 缓 解 了 轮 胎 处 理 占 用 耕 地 滋 生 老 鼠 蚊 蝇 的 环 境 问 题, 经 济 社 会 效 益 和 环 境 效 益 显 著, 具 有 广 阔 的 应 用 前 景 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院 股 份 有 限 公 司 单 位 地 址 : 江 苏 省 南 京 市 江 宁 区 诚 信 大 道 2200 号 (211112) 联 系 人 : 于 明 明 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail:[email protected] 6

11 3 钢 桥 面 沥 青 铺 装 养 护 与 维 修 技 术 一 技 术 名 称 : 钢 桥 面 沥 青 铺 装 养 护 与 维 修 技 术 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 部 建 设 科 技 计 划 项 目 钢 桥 面 沥 青 铺 装 养 护 与 维 修 技 术 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 三 适 用 范 围 : 钢 桥 面 沥 青 铺 装 的 养 护 与 维 修 水 泥 混 凝 土 桥 面 沥 青 铺 装 及 沥 青 路 面 的 养 护 与 维 修 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 国 外 钢 桥 面 沥 青 铺 装 的 研 究 始 于 上 世 纪 中 期, 而 我 国 的 研 究 起 步 于 上 世 纪 90 年 代 末, 国 外 在 钢 桥 面 沥 青 铺 装 的 病 害 修 复 策 略 的 选 取 和 制 定 方 面 主 要 参 照 沥 青 路 面 的 规 范 和 标 准, 但 在 修 复 材 料 与 工 艺 上 却 没 有 专 门 面 向 钢 桥 面 沥 青 铺 装 的 相 应 产 品 由 于 我 国 钢 桥 面 桥 梁 运 营 时 间 短, 在 钢 桥 面 沥 青 铺 装 养 护 维 修 上 的 关 注 不 多, 主 要 的 研 究 仅 仅 在 于 探 索 病 害 的 成 因 及 处 理 方 法, 但 关 键 的 养 护 维 修 评 价 技 术 仍 按 照 沥 青 路 面 相 关 规 定 实 行, 所 用 的 修 复 材 料 和 工 艺 或 是 依 赖 于 国 外 进 口, 或 是 采 用 沥 青 路 面 修 复 材 料 与 工 艺, 忽 视 了 桥 面 沥 青 铺 装 与 沥 青 路 面 在 支 撑 条 件 与 使 用 条 件 的 重 要 差 异, 沿 用 沥 青 路 面 的 养 护 维 修 技 术 大 幅 降 低 了 钢 桥 面 沥 青 铺 装 的 养 护 维 修 效 果 因 此, 急 需 对 养 护 维 修 技 术 进 一 步 进 行 系 统 研 究, 研 发 适 用 于 钢 桥 面 沥 青 铺 装 的 养 护 维 修 技 术, 并 将 成 果 推 广 应 用, 并 在 应 用 中 总 结 提 高 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 (1) 根 据 不 同 桥 型 结 构, 不 同 地 域 不 同 铺 装 材 料 与 结 构 的 钢 桥 沥 青 铺 装 的 病 害 情 况 养 护 维 修 方 法 及 效 果 的 调 研 数 据 分 析, 提 出 钢 桥 沥 青 铺 装 的 病 害 分 类 方 法 钢 桥 面 铺 装 的 性 能 评 价 指 标 及 修 复 材 料 工 艺 设 备 及 其 适 用 性 7

12 (2) 采 用 专 家 打 分 法 确 定 关 键 权 重 值, 建 立 钢 桥 面 沥 青 铺 装 的 性 能 评 价 模 型 与 决 策 方 法, 提 出 钢 桥 面 沥 青 铺 装 性 能 评 价 指 标 及 各 项 权 重 (3) 基 于 钢 桥 面 沥 青 铺 装 交 通 量 大 温 度 变 化 范 围 大 维 修 封 闭 时 间 短 等 的 特 殊 使 用 条 件, 研 发 适 宜 的 钢 桥 面 沥 青 铺 装 病 害 修 复 材 料 工 艺 及 设 备 (4) 基 于 疲 劳 与 断 裂 理 论 分 析 钢 桥 面 沥 青 铺 装 的 疲 劳 断 裂 机 理, 提 出 强 度 损 失 率 强 度 恢 复 率 与 疲 劳 寿 命 修 复 率 用 以 评 价 钢 桥 面 沥 青 铺 装 的 修 复 效 果 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 根 据 国 内 外 大 型 钢 桥 沥 青 铺 装 的 使 用 性 能 主 要 病 害 情 况 以 及 养 护 维 修 情 况 评 价 分 析 结 果 提 出 基 于 维 修 方 法 的 钢 桥 面 沥 青 铺 装 病 害 分 类 及 性 能 评 价 技 术 (2) 提 出 钢 桥 面 沥 青 铺 装 特 有 的 评 价 指 标 与 方 法, 并 根 据 专 家 打 分 法 确 定 各 指 标 的 权 重, 建 立 钢 桥 面 沥 青 铺 装 的 养 护 维 修 决 策 流 程 与 方 法, 填 补 我 国 钢 桥 面 沥 青 铺 装 养 护 维 修 决 策 空 白 (3) 提 出 适 用 于 我 国 钢 桥 面 沥 青 铺 装 特 殊 使 用 条 件 的 钢 桥 面 沥 青 铺 装 修 复 材 料 的 评 价 指 标 与 方 法, 并 研 发 了 相 应 的 修 复 材 料 工 艺 及 设 备, 形 成 了 具 有 我 国 自 主 知 识 产 权 的 产 品 (4) 提 出 钢 桥 面 沥 青 铺 装 的 养 护 维 修 效 果 评 价 方 法 为 我 国 钢 桥 面 沥 青 铺 装 的 养 护 维 修 效 果 评 价 提 供 了 理 论 方 法 (5) 采 用 生 存 模 型 模 拟 钢 桥 面 沥 青 铺 装 在 全 寿 命 周 期 内 的 使 用 性 能 变 化 规 律 及 失 效 概 率, 结 合 维 修 工 况 实 例 进 行 钢 桥 面 沥 青 铺 装 的 全 寿 命 周 期 内 的 养 护 维 修 成 本 分 析, 提 出 钢 桥 面 沥 青 铺 装 的 养 护 维 修 经 济 性 评 价 方 法 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 提 出 了 基 于 维 修 方 式 的 钢 桥 面 铺 装 病 害 分 类 方 法, 将 钢 桥 面 铺 装 的 主 要 病 害 分 为 缺 陷 类 永 久 变 形 类 及 其 他 病 害 8

13 (2) 建 立 了 钢 桥 面 铺 装 使 用 性 能 评 价 指 标 体 系 和 评 价 模 型 : SDPQI=0.18 SDCCI SDACI SDPPCI SDPC I (3) 建 立 了 钢 桥 面 沥 青 铺 装 的 养 护 维 修 方 案 决 策 体 系, 包 括 养 护 决 策 流 程 养 护 对 策 及 其 优 化 对 比 等 内 容 2 (4) 钢 桥 面 铺 装 的 裂 缝 修 复 材 料 与 坑 槽 修 复 材 料 技 术 指 标 见 表 1 和 表 表 1 用 于 钢 桥 面 沥 青 铺 装 裂 缝 修 复 的 环 氧 固 化 类 材 料 评 价 方 法 与 评 价 指 标 SD 评 价 项 目 评 价 方 法 评 价 指 标 试 验 方 法 粘 结 性 能 强 度 性 能 拉 拔 强 度 (23 ) /MPa 拉 伸 强 度 (23 ) /MPa 断 裂 延 伸 率 (23 ) 3.0 GB/T 5210 ASTM D638 ASTM D638 施 工 和 易 性 初 始 粘 度 /mpa s 800 ASTM D2393 可 操 作 时 间 /min >30 ASTM D2393 协 同 工 作 性 能 抗 拉 强 度 (23 ) /MPa 大 于 铺 装 材 料 强 度 抗 剪 强 度 (23 ) 大 于 铺 装 材 料 强 度 /MPa 表 2 钢 桥 面 沥 青 铺 装 坑 槽 修 复 材 料 评 价 方 法 与 评 价 指 标 评 价 项 目 评 价 方 法 评 价 指 标 试 验 方 法 力 学 性 能 完 全 固 化 后 稳 定 度 /kn 40 高 温 稳 定 性 动 稳 定 度 / 次 /mm 3000 低 温 抗 裂 性 破 坏 弯 拉 应 变 (-10 ) /με 3000 JTG E (T ) JTG E (T ) JTG E (T ) 水 稳 定 性 残 留 稳 定 度 /% 85 JTG E (T ) 冻 融 劈 裂 试 验 强 度 比 /% 80 JTG E (T ) 9

14 4. 技 术 应 用 情 况 (1) 应 用 于 包 括 武 汉 白 沙 洲 大 桥 904m 长 钢 桥 面 沥 青 铺 装 的 养 护 维 修 武 汉 天 兴 洲 大 桥 758m 长 钢 桥 面 沥 青 铺 装 的 养 护 维 修 江 阴 大 桥 1385m 长 钢 桥 面 沥 青 铺 装 的 养 护 维 修 军 山 大 桥 30000m 2 钢 桥 面 沥 青 铺 装 的 养 护 维 修 在 内 的 近 10 座 大 型 桥 梁 的 养 护 维 修 工 程 中 (2) 依 托 该 成 果 编 制 了 钢 桥 面 沥 青 铺 装 养 护 与 维 修 技 术 指 南, 同 时 为 制 定 公 路 钢 桥 面 铺 装 设 计 与 施 工 技 术 规 范 提 供 了 重 要 的 技 术 支 撑 5. 推 广 前 景 (1) 该 成 果 综 合 考 虑 了 我 国 的 具 体 情 况, 适 用 性 较 强, 能 够 满 足 国 内 钢 桥 面 沥 青 铺 装 的 养 护 与 维 修 的 需 要 (2) 适 宜 钢 桥 面 铺 装 养 护 的 系 列 修 复 材 料 可 靠 的 工 艺 及 相 应 设 备, 使 材 料 施 工 与 机 械 技 术 成 套 化, 填 补 了 我 国 在 此 领 域 的 研 究 空 白 (3) 本 技 术 成 果 的 推 广, 将 会 为 我 国 钢 桥 面 铺 装 的 管 理 与 维 养 提 供 相 应 的 材 料 工 艺 设 备 等 技 术 支 持 同 时, 成 果 还 可 推 广 至 水 泥 混 凝 土 桥 梁 的 桥 面 铺 装 以 及 普 通 沥 青 路 面 的 养 护 维 修 工 程 中 去 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 东 南 大 学 单 位 地 址 : 江 苏 省 南 京 市 玄 武 区 四 牌 楼 2 号 (210096) 联 系 人 : 钱 振 东 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail:[email protected] 10

15 4 高 模 量 沥 青 混 凝 土 技 术 一 技 术 名 称 : 高 模 量 沥 青 混 凝 土 技 术 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 部 建 设 科 技 计 划 项 目 高 模 量 沥 青 混 凝 土 应 用 技 术 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 和 高 模 量 沥 青 混 凝 土 抗 车 辙 性 能 研 究 及 示 范 应 用 ( 合 同 编 号 : ) 三 适 用 范 围 : (1) 从 道 路 使 用 情 况 考 虑, 在 重 载 交 通 道 路 交 通 量 大 的 道 路 长 大 纵 坡 路 段 和 高 温 慢 速 交 通 道 路, 都 可 利 用 该 技 术 有 效 抑 制 车 辙 病 害 的 产 生 (2) 从 环 境 因 素 考 虑, 在 路 面 温 度 较 高 的 南 方 地 区 更 加 适 合 应 用 高 模 量 沥 青 混 凝 土 技 术 解 决 车 辙 病 害 问 题 (3) 从 路 面 结 构 角 度 考 虑, 高 速 公 路 的 中 面 层 应 用 高 模 量 沥 青 混 凝 土 更 加 合 理, 普 通 公 路 的 表 面 层 也 可 适 当 应 用 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 目 前 提 高 沥 青 混 合 料 模 量 的 有 效 途 径 有 两 种 : 一 是 在 普 通 沥 青 混 合 料 中 加 入 外 掺 剂 来 提 高 其 模 量, 包 括 高 熔 点 天 然 沥 青 和 聚 烯 烃 类 物 质 ; 二 是 沥 青 胶 结 料 采 用 能 够 合 理 兼 顾 高 低 温 性 能 的 高 模 量 沥 青, 可 以 采 用 低 标 号 的 硬 质 沥 青 或 聚 合 物 改 性 沥 青 从 国 内 研 究 应 用 高 模 量 沥 青 混 合 料 的 情 况 来 看, 在 普 通 沥 青 混 合 料 中 加 入 聚 烯 烃 类 外 掺 剂 的 方 法 施 工 工 艺 简 单, 易 于 推 广 国 际 上 的 外 掺 剂 如 美 国 生 产 的 壳 牌 SEAM 沥 青 混 合 料 添 加 剂, 德 国 生 产 的 DUROFLEX 沥 青 混 合 料 添 加 剂, 法 国 生 产 的 沥 青 混 合 料 PRI PLAST 系 列 添 加 剂 产 品 这 些 产 品 提 高 沥 青 混 合 料 抗 车 辙 性 能 显 著 使 用 简 单 方 便, 但 销 售 价 格 昂 贵, 推 广 使 用 受 到 了 限 制 国 内 自 主 研 发 的 高 模 量 沥 青 混 凝 土 技 术, 动 稳 定 度 DS 值 ( 试 验 温 度 60 轮 压 0.7Mpa) 达 到 5000 次 /mm 以 上, 45,10Hz 条 件 下 动 态 模 量 11

16 达 到 2000 Mpa 以 上,45,0.1Hz 条 件 下 达 到 500 Mpa 以 上, 能 够 显 著 提 高 沥 青 混 凝 土 的 高 温 稳 定 性, 具 有 良 好 的 抗 车 辙 能 力, 填 补 了 我 国 路 用 改 性 聚 乙 烯 / 丙 烯 的 空 白, 达 到 或 超 过 国 外 同 类 产 品 的 技 术 水 平, 价 格 比 国 际 市 场 同 类 产 品 降 低 了 20%-40% 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 通 过 提 高 沥 青 混 合 料 的 模 量, 减 少 车 辆 荷 载 作 用 下 沥 青 混 合 料 产 生 的 应 变, 减 少 沥 青 混 合 料 的 不 可 恢 复 残 余 变 形, 提 高 沥 青 路 面 抗 高 温 变 形 能 力, 延 缓 车 辙 的 产 生, 延 长 路 面 的 维 修 周 期 和 使 用 寿 命 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 技 术 使 用 要 求 在 普 通 沥 青 混 合 料 中 掺 加 0.3%~0.5% 的 高 模 量 沥 青 混 凝 土 外 掺 剂, 即 可 显 著 提 高 沥 青 混 合 料 的 高 温 性 能, 并 改 善 抗 水 损 坏 性 能 抗 低 温 开 裂 性 能 等 (2) 工 艺 特 点 与 传 统 沥 青 改 性 工 艺 相 比, 高 模 量 沥 青 混 凝 土 外 掺 剂 直 接 投 入 混 合 料 拌 和 缸 内 与 集 料 进 行 拌 和, 不 需 要 增 加 特 殊 设 备, 可 显 著 降 低 生 产 过 程 中 的 能 耗, 同 时 避 免 了 改 性 沥 青 储 存 稳 定 性 差 的 问 题 (3) 工 艺 设 计 要 求 在 任 何 掺 量 下 不 改 变 沥 青 混 合 料 的 级 配, 仅 需 对 油 石 比 进 行 微 调 (4) 施 工 工 艺 简 单 直 接 加 入 到 拌 和 缸 中, 只 需 适 当 延 长 拌 和 时 间 和 提 高 施 工 温 度, 拌 和 摊 铺 碾 压 不 受 影 响 3. 主 要 技 术 指 标 高 模 量 沥 青 混 合 料 的 技 术 指 标 : 车 辙 试 验 动 稳 定 度 : 5000 次 /mm; 低 温 弯 曲 破 坏 应 变 : 1900; 12

17 浸 水 马 歇 尔 残 留 稳 定 度 : 85%; 冻 融 劈 裂 试 验 残 留 强 度 比 : 80%; 混 合 料 试 件 渗 水 系 数 : 80 ml/min;15,10hz 动 态 模 量 : MPa; 45,10Hz 动 态 模 量 : 2000 MPa;45,0.1Hz 动 态 模 量 : 500 MPa 4. 技 术 应 用 情 况 (1) 成 果 已 纳 入 地 方 标 准, 为 沥 青 路 面 结 构 设 计 提 供 了 重 要 的 技 术 支 撑 主 要 用 于 高 速 公 路 沥 青 路 面 中 面 层, 是 通 过 在 沥 青 混 合 料 中 掺 加 外 加 剂 或 采 用 低 标 号 沥 青 提 高 混 凝 土 模 量, 来 解 决 长 期 困 扰 公 路 建 设 者 的 沥 青 路 面 容 易 出 现 车 辙 病 害 的 问 题, 改 变 沥 青 路 面 设 计 理 念, 为 长 寿 命 沥 青 路 面 结 构 设 计 提 供 有 效 的 解 决 途 径 (2) 通 过 举 办 全 国 范 围 的 专 题 技 术 讲 座 参 加 技 术 交 流 会 议 并 就 拟 推 广 技 术 做 专 题 汇 报 交 流 制 作 宣 传 画 册 制 作 技 术 宣 传 的 影 像 资 料 ( 光 盘 ) 等 方 式, 丰 富 成 果 的 宣 传 手 段 扩 大 宣 传 途 径, 增 加 对 成 果 的 推 广 宣 传 力 度, 提 高 潜 在 用 户 对 成 果 的 认 知 程 度, 使 技 术 推 广 工 作 得 以 顺 利 进 行 5. 推 广 前 景 研 究 成 果 从 内 因 方 面 解 决 沥 青 混 凝 土 产 生 的 车 辙 问 题, 减 少 车 辙 的 深 度 或 推 迟 车 辙 的 出 现, 提 高 行 车 的 安 全 性 和 舒 适 程 度, 延 长 维 修 周 期, 降 低 维 修 费 用, 保 证 道 路 的 功 能 和 正 常 使 用 另 外, 高 模 量 外 掺 剂 的 使 用, 除 保 证 沥 青 混 合 料 性 能 外, 减 少 了 SBS 改 性 沥 青 需 要 加 工 设 备 等 缺 点, 造 价 低 研 究 成 果 的 推 广 应 用 具 有 显 著 的 经 济 社 会 和 环 境 效 益, 前 景 广 阔 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 辽 宁 省 交 通 科 学 研 究 院 单 位 地 址 : 辽 宁 省 沈 阳 市 沈 河 区 文 萃 路 81 号 联 系 人 : 朱 建 平 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail:[email protected] 13

18 5 公 路 三 维 地 理 信 息 选 线 技 术 一 技 术 名 称 : 公 路 三 维 地 理 信 息 选 线 技 术 二 技 术 来 源 : 江 西 省 交 通 运 输 厅 科 技 项 目 基 于 航 测 遥 感 技 术 的 公 路 数 字 影 像 集 成 系 统 ( 合 同 编 号 :200614) 三 适 用 范 围 : 公 路 工 程 路 线 选 线 设 计 公 路 三 维 地 理 信 息 平 台 搭 建 基 于 三 维 地 理 信 息 系 统 的 公 路 选 线 优 化 设 计 公 路 实 景 真 三 维 展 示 采 用 复 杂 道 路 模 型 一 体 化 无 缝 成 型 技 术 实 现 的 公 路 全 景 电 子 沙 盘 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 国 内 外 基 于 公 路 三 维 选 线 的 商 品 化 软 件 很 少, 尤 其 是 能 在 三 维 地 理 信 息 平 台 上 完 成 公 路 三 维 选 线 的 技 术 还 未 见 发 布 现 有 产 品 主 要 存 在 下 述 不 足 : 1. 现 有 的 公 路 选 线 方 法 包 括 收 集 和 分 析 线 路 区 域 内 有 关 资 料 在 大 比 例 尺 地 形 图 上 初 定 多 个 可 选 路 线 实 地 勘 测 后 确 定 终 选 路 线 现 有 方 法 无 法 看 到 实 地 立 体 图 像, 不 能 和 实 际 地 形 地 质 地 貌 紧 密 结 合, 不 能 实 时 提 供 路 线 方 案 工 程 量, 不 利 于 多 方 案 比 选 2. 现 有 的 CAD 商 品 化 软 件 侧 重 于 二 维 设 计, 而 没 有 专 门 针 对 卫 星 影 像 和 数 字 地 面 模 型 的 成 熟 产 品 而 专 业 的 地 理 信 息 系 统 由 于 非 公 路 行 业 使 用, 不 但 无 法 实 现 实 时 三 维 选 线 3. 国 际 上 能 结 合 数 字 地 面 模 型 遥 感 影 像 航 拍 影 像 完 成 公 路 选 线 的, 只 有 澳 大 利 亚 的 旷 达 系 统, 但 该 系 统 在 曲 线 标 准 化 选 线 指 标 均 衡 性 符 合 我 国 设 计 规 范 三 维 可 视 化 等 方 面 存 在 不 足, 在 国 内 项 目 运 用 中 仍 然 需 要 改 进 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 " 公 路 三 维 地 理 信 息 选 线 技 术 " 在 公 路 三 维 建 模 技 术 公 路 三 维 地 理 信 息 14

19 技 术 基 础 上, 提 出 并 成 功 开 发 出 一 种 实 时 互 动 的 公 路 选 线 技 术 该 技 术 能 使 得 设 计 人 员 能 够 在 真 实 的 三 维 地 理 信 息 环 境 下, 完 成 平 面 初 步 定 线 三 维 平 纵 定 线 立 体 模 型 定 线 等 步 骤, 通 过 真 实 三 维 模 型 进 一 步 精 确 地 确 定 桥 梁 位 置 隧 道 洞 口 方 案, 并 充 分 利 用 计 算 机 处 理 海 量 数 据 的 能 力, 实 时 计 算 出 全 线 工 程 数 量, 及 时 对 比 方 案 优 化 方 案, 使 得 公 路 选 线 更 加 合 理 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 工 作 步 骤 如 下 : (1) 获 取 路 线 经 过 区 域 的 DEM, 获 取 DEM 的 方 式, 包 括 摄 影 测 量 法 地 形 图 数 字 化 法 和 地 面 测 量 法 以 航 空 或 航 天 遥 感 图 像 为 数 据 源, 利 用 遥 感 立 体 像 对, 采 用 摄 影 测 量 的 方 法 建 立 空 间 地 形 立 体 模 型, 量 取 密 集 数 字 高 程 数 据, 建 立 DEM (2) 将 高 分 辨 率 影 像 图 变 换 为 正 射 影 像 图, 将 数 字 化 地 形 图 与 正 射 影 像 图 在 同 一 坐 标 体 系 叠 加 为 平 面 地 形 图, 初 步 确 定 平 面 线 形, 得 到 平 面 路 线 的 曲 线 要 素 和 逐 桩 坐 标 ; 分 块 处 理 DEM, 对 大 规 模 地 形 进 行 纹 理 分 块 映 射 (3) 采 用 三 维 地 理 信 息 实 现 公 路 路 线 漫 游 实 时 交 互, 以 及 二 维 数 据 和 三 维 空 间 的 交 互 从 DEM 数 据 中 获 取 路 线 中 线 地 面 高 程, 用 于 辅 助 纵 断 面 拉 坡 及 观 看 拉 坡 线 与 地 面 线 相 交 的 情 况, 通 过 三 维 实 时 化 显 示 叠 加 高 分 辨 率 影 像 的 DEM 模 型 (4) 带 状 地 形 模 型 和 公 路 模 型 的 建 立 及 无 缝 叠 加 (5) 在 三 维 空 间 以 根 据 桥 梁 隧 道 立 交 设 置 叠 加 桥 梁 隧 道 立 交 模 型 以 及 车 辆 标 志 牌 树 木 云 彩 模 型, 建 立 公 路 地 形 立 体 模 型, 调 整 包 含 路 线 横 断 面 实 体 的 公 路 立 体 模 型, 确 定 终 选 路 线 (6) 通 过 在 DEM 文 件 上 建 立 的 数 模, 采 用 双 曲 抛 物 面 内 插 法 快 速 获 取 数 字 高 程, 自 动 获 取 路 线 中 线 地 面 高 程 路 线 地 面 横 断 面 数 据, 能 自 动 更 新 全 部 高 程 和 主 要 工 程 数 量 15

20 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 可 实 现 公 路 三 维 地 理 信 息 平 台 搭 建 (2) 能 在 三 维 地 形 图 和 卫 星 影 像 图 上 完 成 公 路 三 维 选 线 设 计, 并 通 过 真 实 三 维 模 型 进 一 步 精 确 地 确 定 桥 梁 位 置 隧 道 洞 口 方 案, 让 公 路 选 线 设 计 更 加 经 济 合 理 安 全 (3) 可 实 现 基 于 三 维 地 理 信 息 系 统 的 公 路 选 线 优 化 设 计, 并 提 供 实 时 工 程 量 (4) 可 实 现 公 路 全 景 电 子 沙 盘 (5) 可 进 行 公 路 三 维 动 画 制 作, 并 实 现 公 路 实 景 真 三 维 展 示 4. 技 术 应 用 情 况 (1) 济 南 至 广 州 国 家 高 速 公 路 江 西 瑞 金 至 寻 乌 段 工 可 选 线 运 用 了 64 块 5 米 高 精 度 DEM 数 字 模 型 进 行 工 程 量 和 造 价 计 算, 并 进 行 真 实 地 形 和 公 路 的 模 拟 该 段 路 线 全 长 公 里, 使 用 该 系 统 优 化 设 计 后, 全 线 节 省 造 价 亿 元 (2) 南 昌 至 宁 都 高 速 公 路 工 可 选 线 项 目 全 程 238 公 里, 路 线 需 要 经 过 大 量 山 区 地 段, 利 用 本 技 术 建 立 了 路 线 跨 越 区 的 全 线 真 实 三 维 地 形 模 型, 整 个 地 形 区 域 长 300 公 里, 宽 120 公 里, 全 面 积 平 方 公 里, 占 了 全 省 面 积 的 21.6%, 为 公 路 三 维 选 线 搭 建 平 台 (3) 南 昌 至 上 栗 高 速 公 路 工 可 选 线 项 目 全 长 公 里, 建 立 了 路 线 跨 越 区 的 全 线 真 实 三 维 地 形 模 型 在 三 维 地 形 中 选 取 平 面 线 性, 软 件 自 动 获 取 路 线 经 过 的 地 面 高 文 件 和 地 面 线 文 件, 根 据 这 些 地 面 数 据 进 行 纵 断 面 设 计, 实 时 设 计 每 一 段 路 线 的 纵 坡 竖 曲 线, 根 据 路 线 周 围 山 体 填 挖 设 计 边 坡 坡 率, 并 设 置 桥 梁 桩 号 跨 径 使 用 该 系 统 优 化 设 计 后, 减 少 了 桥 隧 高 填 深 挖 段 占 全 线 的 比 例, 全 线 节 省 造 价 亿 元 (4) 南 外 环 高 速 公 路 大 型 枢 纽 互 通 匝 道 选 线 设 计 使 用 公 路 三 维 地 理 信 息 选 线 技 术 针 对 每 个 互 通 的 匝 道 进 行 细 致 设 计, 完 成 了 复 杂 互 通 模 型 16

21 的 建 立 和 选 线 其 中 大 型 枢 纽 互 通 模 型 的 匝 道 多 达 14 条, 全 部 采 用 自 主 开 发 的 软 件 系 统 实 时 动 态 生 成, 无 须 手 工 建 模, 更 不 用 渲 染, 可 实 时 交 互 漫 游 量 测 修 改 查 询 5. 推 广 前 景 公 路 三 维 地 理 信 息 选 线 技 术 可 在 在 公 路 规 划 可 行 性 研 究 路 线 方 案 选 定 中 运 用 为 重 大 公 路 方 案 选 择 提 供 直 观 可 视 三 维 的 依 据, 及 时 发 现 设 计 方 案 和 实 地 环 境 结 合 的 不 合 理 之 处, 节 省 项 目 的 投 资 ; 可 完 成 路 线 与 景 观 协 调 避 绕 不 良 地 质 灾 区 公 路 环 境 美 化 ; 同 时, 也 能 在 加 强 数 字 影 像 技 术 在 各 行 业 的 推 广 运 用 等 方 面 产 生 良 好 的 经 济 效 益 与 社 会 效 益 以 专 利 " 一 种 公 路 三 维 选 线 方 法 " 为 核 心 技 术 的 公 路 三 维 地 理 信 息 选 线 技 术 创 新 性 强, 完 全 自 主 研 发, 该 技 术 团 队 研 究 公 路 三 维 设 计 与 选 线 技 术 10 余 年, 多 项 成 果 达 到 国 内 领 先 水 平, 并 获 得 2 项 国 家 级 奖 项 该 技 术 实 用 性 强, 在 高 速 公 路 项 目 的 工 可 选 线 中 应 用, 选 出 的 方 案 能 降 低 项 目 的 投 资, 产 生 显 著 的 经 济 效 益 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 江 西 省 交 通 设 计 研 究 院 有 限 责 任 公 司 单 位 地 址 : 江 西 省 南 昌 市 井 冈 山 大 道 657 号 联 系 人 : 陈 国 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail:[email protected] 17

22 6 北 方 季 冻 区 70 # 沥 青 的 适 用 条 件 与 应 用 技 术 一 技 术 名 称 : 北 方 季 冻 区 70 # 沥 青 的 适 用 条 件 与 应 用 技 术 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 部 建 设 科 技 计 划 项 目 季 冻 地 区 70# 沥 青 路 用 性 能 的 应 用 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 三 适 用 范 围 : 季 冻 地 区 使 用 70 # 沥 青 的 各 级 公 路 新 建 大 中 修 养 护 工 程 的 路 面 结 构 组 合 设 计, 混 合 料 设 计 与 材 料 控 制 技 术 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 在 欧 洲, 完 成 了 大 量 低 标 号 沥 青 的 研 究 工 作 建 立 在 低 标 号 沥 青 基 础 上 的 高 模 量 沥 青 混 凝 土 在 法 国 已 经 使 用 了 将 近 20 年, 现 已 纳 入 沥 青 路 面 相 关 规 范 中, 目 前 沥 青 路 面 中 下 面 层 中 有 50% 应 用 了 高 模 量 沥 青 混 凝 土 芬 兰 等 国 也 进 行 了 大 量 研 究, 鉴 于 低 标 号 沥 青 良 好 的 抗 变 形 性 能, 在 芬 兰 高 等 级 公 路 建 设 中, 得 到 越 来 越 广 泛 的 应 用 与 国 外 相 比, 我 国 对 低 标 号 沥 青 研 究 和 应 用 均 相 对 较 少, 特 别 是 低 标 号 沥 青 的 低 温 性 能, 结 构 设 计 及 施 工 工 艺 还 不 是 十 分 成 熟, 与 国 际 上 先 进 水 平 之 间 还 存 在 一 定 的 差 距 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 利 用 70# 沥 青 中 沥 青 质 含 量 较 高, 与 同 油 源 高 标 号 沥 青 相 比, 具 有 较 高 的 稠 度 黏 度 的 特 点, 替 代 90# 沥 青, 以 提 高 沥 青 混 合 料 高 温 抗 车 辙 性 能, 延 长 沥 青 路 面 使 用 寿 命 ; 同 时 为 避 免 沥 青 硬 度 增 加 对 沥 青 混 合 料 低 温 性 能 的 影 响, 结 合 季 冻 地 区 不 同 冻 区 气 候 特 点 及 沥 青 路 面 不 同 层 位 温 度 变 化 关 系, 提 出 70# 沥 青 在 季 冻 地 区 的 设 计 使 用 方 法 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 通 过 实 体 工 程 调 查 形 式 准 确 地 掌 握 了 采 用 70# 沥 青 的 路 面 整 体 路 况, 通 过 对 采 用 70# 沥 青 的 高 速 公 路 与 未 采 用 70# 沥 青 的 高 速 公 路 在 运 营 相 18

23 同 年 限 时 路 况 的 对 比 分 析, 提 出 采 用 70# 沥 青 的 组 合 式 基 层 路 面 结 构 可 在 提 高 路 面 抗 车 辙 能 力 的 同 时 延 缓 裂 缝 发 展 速 度 (2) 以 公 路 工 程 抗 冻 设 计 与 施 工 技 术 指 南 提 出 的 不 同 冻 区 温 度 范 围 为 依 据, 结 合 以 往 研 究 中 测 得 路 面 不 同 深 度 温 度 与 路 表 面 温 度 差 值, 提 出 沥 青 路 面 极 端 气 候 条 件 下 不 同 层 位 温 度 范 围, 采 用 SHRP 计 划 提 出 的 PG 分 级 方 法, 在 考 虑 极 端 气 候 出 现 频 率 及 路 面 使 用 年 限 等 多 方 面 因 素 后 提 出 了 不 同 冻 区 不 同 层 位 沥 青 PG 等 级 要 求, 同 时 结 合 70# 沥 青 PG 等 级 试 验 数 据 提 出 70# 沥 青 可 用 于 轻 冻 地 区 的 表 面 层 中 冻 地 区 的 下 面 层 和 柔 性 基 层 以 及 重 冻 地 区 的 柔 性 基 层 中 (3) 以 已 有 高 速 公 路 不 同 层 位 沥 青 混 合 料 矿 料 级 配 油 石 比 及 路 用 性 能 检 测 结 果 为 依 据, 建 立 不 同 层 位 沥 青 混 合 料 矿 料 级 配 沥 青 膜 厚 与 路 用 性 能 对 应 关 系, 提 出 高 速 公 路 面 层 沥 青 混 合 料 矿 料 级 配 和 沥 青 膜 厚 推 荐 范 围 (4) 通 过 沥 青 混 合 料 常 规 试 验 及 非 常 规 试 验, 对 70# 沥 青 混 合 料 高 低 温 性 能 水 稳 定 性 能 及 抗 疲 劳 性 能 进 行 对 比 试 验 研 究, 从 混 合 料 路 用 性 能 方 面 分 析 了 采 用 70# 沥 青 对 沥 青 路 面 各 项 性 能 的 影 响, 为 提 出 合 理 的 70# 沥 青 路 面 结 构 形 式 提 供 了 依 据 (5) 采 用 程 序 对 提 出 的 70# 沥 青 路 面 结 构 型 式 进 行 了 力 学 计 算, 验 证 了 70# 沥 青 路 面 结 构 的 合 理 性 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 参 考 美 国 SHRP 计 划 研 究 的 沥 青 PG 分 级 方 法 及 公 路 工 程 抗 冻 设 计 与 施 工 技 术 指 南 上 提 出 不 同 冻 区 不 同 层 位 沥 青 等 级 要 求, 通 过 试 验 确 定 70# 沥 青 等 级, 提 出 70# 沥 青 可 用 于 轻 冻 地 区 的 表 面 层 中 冻 地 区 的 下 面 层 和 柔 性 基 层 以 及 重 冻 地 区 的 柔 性 基 层 中 19

24 (2) 通 过 对 分 别 采 用 70# 沥 青 90# 沥 青 及 SBS 改 性 沥 青 的 混 合 料 高 温 性 能 的 对 比 试 验 研 究, 研 究 结 果 表 明, 采 用 70# 沥 青 可 显 著 提 高 沥 青 混 合 料 高 温 抗 车 辙 性 能, 与 90# 沥 青 相 比, 提 高 幅 度 在 50% 以 上 (3) 提 采 用 国 际 先 进 试 验 仪 器 低 温 约 束 应 力 试 验 仪 对 70# 沥 青 混 合 料 进 行 了 冻 断 性 能 试 验 研 究, 提 出 70# 沥 青 混 合 料 的 低 温 冻 断 温 度, 为 季 冻 地 区 合 理 的 应 用 70# 沥 青 提 供 了 技 术 支 持 (4) 提 出 了 70# 沥 青 混 合 料 矿 料 级 配 及 沥 青 膜 厚 度 推 荐 范 围 结 合 实 体 工 程 沥 青 混 合 料 检 测 结 果, 建 立 了 混 合 料 矿 料 级 配 沥 青 膜 厚 度 及 粉 胶 比 与 混 合 料 路 用 性 能 的 对 应 关 系, 提 出 了 70# 沥 青 混 合 料 矿 料 级 配 及 沥 青 膜 厚 度 推 荐 范 围, 为 70# 沥 青 混 合 料 优 化 设 计 提 供 了 依 据 (5) 在 调 查 及 试 验 基 础 上, 提 出 了 季 冻 地 区 70# 沥 青 路 面 推 荐 结 构 形 式 及 相 关 材 料 指 标 要 求, 为 70# 沥 青 在 季 冻 地 区 的 合 理 应 用 提 供 了 技 术 支 持 4. 技 术 应 用 情 况 已 在 长 松 高 速 公 路 营 松 高 速 公 路 通 丹 高 速 公 路 大 广 高 速 公 路 松 白 高 速 公 路 松 肇 高 速 公 路 以 及 松 原 至 双 辽 高 速 公 路 等 公 路 中 大 面 积 推 广 应 用 后 期 调 查 结 果 表 明, 采 用 70# 沥 青 的 高 速 公 路, 与 早 期 未 采 用 70# 沥 青 的 高 速 公 路 相 比, 裂 缝 车 辙 较 少, 运 营 至 今 路 况 整 体 良 好 5. 推 广 前 景 根 据 国 家 高 速 公 路 网 规 划, 到 2030 年 我 国 还 将 建 设 2.2 万 公 里 的 高 速 公 路 仅 吉 林 省, 在 今 后 10 年 间 便 将 再 建 高 速 公 路 2000 余 公 里, 本 项 目 研 究 成 果 将 可 直 接 用 于 指 导 70# 沥 青 在 全 国 高 速 公 路 沥 青 路 面 中 的 应 用, 应 用 前 景 十 分 广 阔 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 吉 林 省 交 通 科 学 研 究 所 单 位 地 址 : 长 春 市 进 化 街 908 号 (130012) 20

25 联 系 人 : 姚 冬 冬 : 传 真 : 手 机 : E Mail: @qq.com 21

26 7 公 路 路 面 多 孔 改 性 水 泥 混 凝 土 基 层 一 技 术 名 称 : 公 路 路 面 多 孔 改 性 水 泥 混 凝 土 基 层 二 技 术 来 源 : 河 北 省 交 通 运 输 厅 科 技 项 目 改 性 水 泥 混 凝 土 新 型 路 面 材 料 研 究 ( 合 同 编 号 :C ) 和 长 寿 命 新 型 多 孔 透 水 性 基 层 材 料 路 面 结 构 研 究 ( 合 同 编 号 :Y ) 三 适 用 范 围 : 适 用 于 任 何 等 级 道 路 的 基 层 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 国 内 公 路 基 层 一 般 采 用 半 刚 性 基 层 材 料, 承 载 力 大 密 实 不 渗 水, 但 易 形 成 收 缩 裂 缝, 使 公 路 达 不 到 使 用 年 限, 甚 至 在 使 用 初 期 就 出 现 了 病 害, 造 成 了 严 重 的 经 济 损 失 研 发 高 强 度 低 收 缩 率 可 排 水 的 基 层 材 料 也 是 解 决 基 层 存 在 病 害 的 技 术 途 径 之 一 多 孔 改 性 水 泥 混 凝 土 基 层 是 一 种 新 型 路 面 材 料, 采 用 等 粒 径 粗 集 料, 铺 筑 多 孔 改 性 混 凝 土 基 层, 其 显 著 特 点 不 需 进 行 矿 料 级 配 设 计, 由 水 泥 等 粒 径 粗 集 料 掺 合 料 水 和 改 性 剂 混 合 固 结 而 成, 利 用 现 有 拌 和 摊 铺 设 备 施 工, 无 需 碾 压 通 过 基 层 排 水 方 式 解 决 路 面 用 封 水 的 方 式 不 能 完 全 阻 截 的 渗 水 问 题 多 孔 改 性 水 泥 混 凝 土 的 多 孔 结 构, 使 其 应 力 传 递 方 式 应 力 集 中 点 等 不 同 于 普 通 密 实 性 水 泥 混 凝 土, 增 大 浆 膜 强 度, 分 散 应 力 集 中 现 象, 应 力 集 中 由 集 料 浆 膜 粘 结 处 转 向 集 料 内 部, 从 而 表 现 为 集 料 断 裂 特 征, 而 不 是 胶 结 点 处 界 面 ; 改 性 混 凝 土 的 干 缩 系 数 仅 为 半 刚 性 基 层 材 料 的 几 十 分 之 一, 收 缩 率 是 同 样 水 泥 用 量 的 普 通 混 凝 土 的 三 分 之 一, 是 同 强 度 等 级 的 普 通 混 凝 土 的 五 分 之 一, 因 此 具 有 更 好 的 抗 干 缩 性 能, 产 生 干 缩 裂 缝 可 能 性 较 小 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 公 路 多 孔 改 性 水 泥 混 凝 土 路 面 基 层, 是 以 等 粒 径 粗 骨 料 与 水 泥 水 和 22

27 改 性 剂, 经 拌 和 摊 铺 形 成 大 孔 隙 率 的 骨 架 结 构 与 密 实 性 板 体 拉 压 应 力 集 中 在 胶 体 上 不 同, 利 用 同 等 质 量 集 料 在 最 大 粒 径 相 同 的 情 况 下, 等 粒 径 颗 粒 比 表 面 积 最 小, 水 泥 凝 胶 层 厚 度 最 大 的 特 点, 水 泥 凝 胶 层 厚 度 的 增 大 使 水 泥 凝 胶 体 与 粗 骨 料 界 面 之 间 的 胶 结 面 积 增 大, 等 粒 径 颗 粒 最 大 限 度 地 减 小 了 应 力 集 中, 拉 压 应 力 集 中 在 粗 骨 料 颗 粒 上, 通 过 骨 料 颗 粒 传 递, 而 且 形 成 多 个 拉 压 应 力 分 集 中 散 点, 使 应 力 传 递 快 速 衰 减, 从 而 实 现 结 构 优 异 的 承 载 力 和 抗 疲 劳 特 性, 使 得 颗 粒 之 间 的 胶 结 处 不 再 成 为 多 孔 混 凝 土 内 部 最 薄 弱 的 环 节, 从 而 提 高 多 孔 混 凝 土 的 强 度 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 该 成 果 的 关 键 技 术 : 一 是 采 用 等 粒 径 石 料 形 成 结 构 层 的 骨 架 结 构, 改 变 了 受 力 方 式 和 破 坏 形 式 ; 二 是 水 泥 改 性 剂 的 掺 加, 二 次 水 化 反 应 更 充 分, 使 水 泥 强 度 进 一 步 增 加 该 路 面 基 层 施 工 工 序 为 : 原 材 料 准 备 配 合 比 设 计 下 承 层 准 备 拌 和 运 输 摊 铺 养 生 验 收 具 有 以 下 特 点 : (1) 多 孔 改 性 混 凝 土 基 层 路 面 材 料, 不 需 级 配 设 计, 采 用 大 型 全 自 动 连 续 拌 和 设 备, 产 量 可 达 500t/h, 可 满 足 连 续 摊 铺 的 需 要 (2) 材 料 运 输 为 普 通 翻 斗 车 运 输, 不 须 专 用 运 输 车 (3) 摊 铺 可 利 用 现 有 沥 青 砼 摊 铺 机 摊 铺, 也 可 用 水 泥 混 凝 土 滑 模 摊 铺 机 摊 铺 (4) 摊 铺 厚 度 可 以 从 15cm~50cm 一 次 成 型, 不 用 压 路 机 碾 压, 平 整 度 良 好 (5) 在 摊 铺 机 后 部 加 铺 膜 设 施, 摊 铺 过 后, 自 动 覆 盖 塑 料 薄 膜 养 生, 不 需 要 再 洒 水, 养 生 方 法 简 单 (6) 施 工 简 便, 可 成 倍 提 高 施 工 进 度, 省 时 省 力 省 机 械 (7) 维 护 方 便 如 使 用 过 程 中 出 现 破 损, 只 需 将 损 坏 部 位 挖 除 冲 净, 用 混 合 料 填 补 后 2~3 天 即 可 开 放 交 通 23

28 3. 主 要 技 术 指 标 多 孔 改 性 水 泥 混 凝 土 的 孔 结 构 应 力 传 递 曲 线 传 递 方 式 应 力 集 中 点 等 不 同 于 普 通 水 泥 混 凝 土 其 主 要 技 术 指 标 : (1) 孔 隙 率 20%~35%, 自 身 抗 冻 融 性 能 好, 遇 水 不 塑 化 强 度 不 减, 可 有 效 储 存 路 面 渗 到 基 层 的 水, 路 面 不 再 出 现 水 损 坏 (2) 连 通 孔 孔 隙 率 大, 大 量 试 验 路 表 明 可 以 不 留 缩 胀 缝, 使 基 层 形 成 大 板 体 承 载 (3) 抗 弯 拉 强 度 不 小 于 2MPa, 比 传 统 基 层 承 载 能 力 增 强 (4) 弹 性 摸 量 20000MPa 至 24000MPa, 同 样 承 载 力 下 可 有 效 减 薄 路 面 基 层 厚 度, 容 重 小 自 重 轻, 可 有 效 减 轻 道 路 恒 载 (5) 改 性 水 泥 混 凝 土 劈 裂 强 度 可 达 到 2.0MPa,45d 干 缩 系 数 小 于 , 温 度 收 缩 系 数 :-30-20,4.88μm/m/,50 60,6.11μm/m/ 冻 融 循 环 试 验 试 块 抗 压 强 度 不 损 失 ;0.6 应 力 水 平 疲 劳 寿 命 达 次 以 上 4. 技 术 应 用 情 况 自 2005 年 至 今, 多 孔 改 性 水 泥 混 凝 土 基 层 先 后 应 用 在 邢 峰 线 改 建 工 程, 廊 涿 高 速 隆 昔 线, 大 广 高 速 衡 大 段 京 衡 段, 邢 台 市 南 二 环, 邢 台 市 东 三 环, 邢 台 市 七 里 河 滨 河 路, 邢 台 市 旭 阳 大 道 升 级 改 造, 新 河 县 和 谐 路 建 设 工 程, 邢 德 线 西 里 村 至 一 人 村 桥 加 宽 工 程 内 丘 县 建 滔 路 改 造 工 程 湖 南 长 沙 东 十 一 线 工 程 通 车 运 行 至 今 效 果 良 好, 未 出 现 早 期 水 损 害 现 象 经 济 核 算, 多 孔 改 性 水 泥 混 凝 土 基 层 沥 青 路 面 结 构 比 新 建 沥 青 路 面 投 资 可 减 少 20% 以 上, 经 济 社 会 效 益 明 显, 具 有 广 阔 的 推 广 应 用 价 值 5. 推 广 前 景 研 究 成 果 综 合 考 虑 了 我 国 的 具 体 情 况, 适 用 性 强, 可 广 泛 应 用 于 高 速 公 路 重 载 交 通 道 路 及 其 他 等 级 公 路 与 城 市 道 路 的 基 层 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 24

29 技 术 持 有 单 位 : 邢 台 路 桥 建 设 总 公 司 单 位 地 址 : 河 北 省 邢 台 市 高 庄 桥 路 79 号 (054001) 联 系 人 : 石 敬 辉 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail: @163.com 25

30 8 细 火 山 灰 改 性 沥 青 混 合 料 在 公 路 中 的 应 用 技 术 一 技 术 名 称 : 细 火 山 灰 改 性 沥 青 混 合 料 在 公 路 中 的 应 用 技 术 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 部 建 设 科 技 计 划 项 目 细 火 山 灰 改 善 沥 青 混 合 料 路 用 性 能 的 应 用 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 三 适 用 范 围 : 公 路 沥 青 路 面 面 层 新 建 及 改 建 养 护 工 程 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 国 内 外 大 量 调 查 结 果 表 明, 目 前, 围 绕 火 山 灰 在 水 泥 混 凝 土 方 面 的 研 究 较 多, 但 作 为 改 性 剂 应 用 到 沥 青 混 凝 土 中 的 相 关 研 究 较 少, 深 度 不 足, 系 统 性 不 强 虽 然 有 火 山 灰 颗 粒 作 为 细 集 料 应 用 于 沥 青 混 合 料 中, 以 提 高 混 合 料 疲 劳 特 性 以 及 火 山 灰 与 硅 酸 三 钙 纤 维 和 沥 青 共 同 组 成 改 性 沥 青 混 合 料 修 筑 路 面 相 关 研 究 的 报 道, 但 对 细 火 山 灰 作 为 填 料 型 改 性 剂 应 用 于 沥 青 混 合 料, 同 时 提 高 沥 青 混 合 料 高 低 温 路 用 性 能 的 研 究 较 少, 尤 其 是 对 细 火 山 灰 改 性 沥 青 混 合 料 推 广 应 用 相 关 技 术 系 统 的 研 究, 包 括 细 火 山 灰 加 工 生 产 工 艺 沥 青 混 合 料 的 配 合 比 设 计 施 工 工 艺 等 研 究 还 未 曾 涉 及, 也 没 有 成 功 的 经 验 可 以 借 鉴 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 (1) 利 用 火 山 灰 含 有 过 渡 性 金 属 元 素 Fe K Na 以 及 碱 性 氧 化 物 Na 2 O 和 K 2 O 等, 使 火 山 灰 颗 粒 表 面 与 沥 青 组 分 发 生 酸 碱 反 应 和 硫 化 反 应, 增 强 沥 青 与 火 山 灰 之 间 的 粘 结 作 用, 提 高 火 山 灰 沥 青 胶 浆 的 高 低 温 性 能 以 及 混 合 料 的 水 稳 性 能 ; (2) 利 用 火 山 灰 轻 质 多 孔 粒 度 细 比 表 面 积 大 的 结 构 特 点, 使 火 山 灰 与 沥 青 充 分 接 触 和 浸 润, 发 生 充 分 的 吸 附 作 用, 增 加 火 山 灰 与 沥 青 粘 附 性, 进 而 增 强 火 山 灰 沥 青 界 面 抵 抗 水 分 侵 蚀 以 及 抗 高 温 变 形 的 能 力 ; (3) 利 用 火 山 灰 表 面 丰 富 的 颗 粒 组 成 的 间 隙 孔 起 到 桥 连 作 用, 使 沥 26

31 青 高 分 子 链 形 成 连 续 的 空 间 网 络 结 构, 同 时 也 助 于 加 强 高 分 子 链 特 别 是 端 部 与 火 山 灰 等 颗 粒 的 相 互 作 用, 从 而 调 整 或 充 分 发 挥 高 分 子 链 熵 弹 性 的 作 用, 使 得 组 成 的 沥 青 胶 浆 具 备 良 好 的 高 温 性 能 和 低 温 下 的 柔 韧 性 和 延 展 性 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 在 已 有 的 理 论 和 室 内 试 验 研 究 基 础 上, 结 合 中 试 生 产, 确 定 细 火 山 灰 填 料 型 改 性 剂 生 产 工 艺, 提 出 火 山 灰 填 料 型 改 性 剂 规 模 化 工 厂 化 生 产 下 机 具 组 成 要 求, 实 现 火 山 灰 填 料 型 改 性 剂 产 业 化 生 产, 填 补 国 内 外 空 白, 以 满 足 细 火 山 灰 改 性 沥 青 混 合 料 在 公 路 工 程 中 大 面 积 应 用 时 的 需 求 (2) 结 合 以 往 研 究 成 果, 基 于 沥 青 胶 浆 理 论, 对 多 胶 浆 细 火 山 灰 改 性 沥 青 MAC 混 合 料 级 配 组 成 进 行 试 验 研 究, 研 究 改 变 混 合 料 级 配 组 成, 增 加 火 山 灰 沥 青 胶 浆 比 例 对 沥 青 混 合 料 路 用 性 能 的 影 响, 进 而 提 出 细 火 山 灰 改 性 MAC 混 合 料 矿 料 级 配 合 理 范 围 结 合 试 验 建 立 火 山 灰 填 料 型 改 性 剂 改 性 沥 青 MAC 混 合 料 体 积 指 标 与 路 用 性 能 对 应 关 系, 进 而 提 出 沥 青 混 合 料 的 体 积 指 标 技 术 要 求 (3) 通 过 常 规 及 非 常 相 结 合 的 试 验 手 段, 对 细 火 山 灰 改 性 沥 青 MAC 混 合 料 的 高 温 抗 车 辙 性 能 低 温 弯 曲 性 能 和 水 稳 定 性 等 性 能 进 行 对 比 试 验 研 究, 验 证 采 用 火 山 灰 填 料 型 改 性 剂 对 沥 青 混 合 料 高 低 温 性 能 及 水 稳 定 性 能 的 改 善 幅 度 (4) 通 过 铺 筑 细 火 山 灰 改 性 沥 青 混 合 料 试 验 路 段, 检 验 室 内 试 验 结 果 的 科 学 性, 总 结 施 工 工 艺, 提 出 火 山 灰 填 料 型 改 性 剂 改 性 沥 青 混 合 料 施 工 温 度 施 工 机 械 组 成 拌 合 摊 铺 碾 压 工 艺 以 及 施 工 管 理 的 具 体 要 求, 进 一 步 完 善 吉 林 省 地 方 标 准 公 路 工 程 火 山 灰 材 料 应 用 技 术 指 南, 指 导 细 火 山 灰 改 性 沥 青 混 合 料 在 公 路 工 程 中 的 应 用 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 通 过 大 量 的 试 验, 研 究 开 发 了 火 山 灰 填 料 型 改 性 剂 产 品, 提 出 了 火 山 灰 填 料 型 改 性 剂 的 技 术 指 标 27

32 (2) 火 山 灰 复 合 改 性 沥 青 胶 浆 可 显 著 提 高 高 温 性 能, 单 一 改 性 车 辙 因 子 最 大 提 高 幅 度 为 矿 粉 胶 浆 的 86%, 复 合 改 性 胶 浆 车 辙 因 子 为 矿 粉 SBS 胶 浆 的 565% (3) 火 山 灰 与 SBS 复 合 改 性 沥 青 混 合 料 可 显 著 提 高 高 温 性 能, 同 时 对 低 温 抗 裂 性 有 一 定 程 度 的 改 善, 提 高 最 大 幅 度 达 10%, 调 整 级 配 后, 其 低 温 性 能 提 高 更 为 明 显, 提 高 幅 度 达 30% (5) 基 于 胶 浆 理 论, 提 出 了 充 分 发 挥 火 山 灰 沥 青 胶 浆 性 能 的 MAC 型 沥 青 混 合 料 类 型 及 级 配 范 围, 试 验 研 究 表 明 明 显 提 高 了 混 合 料 的 高 低 温 路 用 性 能 (6) 火 山 灰 改 性 沥 青 混 合 料 以 全 频 主 曲 线 为 主 的 力 学 特 性 测 定, 进 一 步 验 证 了 高 低 温 路 用 性 能 同 时 提 高 的 结 论, 且 表 明 了 反 映 性 态 的 指 标 (E* 与 δ 等 ) 与 反 映 强 度 的 指 标 ( 极 限 应 力 与 极 限 应 变 等 ) 具 有 相 同 的 规 律 性, 有 利 于 建 立 高 低 温 统 一 的 设 计 指 标 体 系 4. 技 术 应 用 情 况 (1) 该 成 果 已 经 成 功 应 用 于 已 建 的 长 白 至 天 池 边 防 旅 游 公 路 上 下 面 层 中, 并 结 合 吉 林 省 公 路 建 设 与 养 护 维 修 计 划, 目 前 已 经 确 定 将 项 目 的 成 果 在 鹤 大 高 速 公 路 科 技 示 范 与 绿 色 循 环 低 碳 主 题 试 点 工 程 延 吉 至 大 蒲 柴 河 高 速 公 路 伊 开 高 速 公 路 新 建 以 及 国 道 集 锡 公 路 养 护 工 程 中 进 行 应 用 (2) 依 托 该 成 果, 编 制 了 吉 林 省 地 方 标 准 公 路 工 程 火 山 灰 材 料 应 用 技 术 指 南, 为 细 火 山 灰 改 善 沥 青 混 合 料 的 推 广 应 用 提 供 了 重 要 的 技 术 支 撑 5. 推 广 前 景 该 成 果 可 有 效 提 高 沥 青 路 面 的 高 温 性 能, 同 时 改 善 沥 青 路 面 低 温 性 能 和 水 稳 定 性, 具 有 良 好 的 性 价 比, 可 适 用 于 极 端 气 候 和 重 载 交 通 条 件 下 沥 青 路 面 建 设 和 养 护 需 要 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 28

33 技 术 持 有 单 位 : 吉 林 省 交 通 科 学 研 究 所 单 位 地 址 : 长 春 市 进 化 街 908 号 (130012) 联 系 人 : 陈 志 国 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail: @qq.com 29

34 9 高 模 量 热 再 生 沥 青 混 合 料 设 计 与 施 工 技 术 一 技 术 名 称 : 高 模 量 热 再 生 沥 青 混 合 料 设 计 与 施 工 技 术 二 技 术 来 源 : 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 计 划 耐 久 性 高 模 量 热 再 生 沥 青 混 合 料 技 术 研 究 ( 合 同 编 号 :2011Y21) 三 适 用 范 围 : 成 果 主 要 应 用 于 高 速 公 路 干 线 公 路 及 其 他 等 级 公 路 改 扩 建 工 程 沥 青 路 面 的 中 下 面 层, 低 等 级 道 路 的 沥 青 面 层 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 国 内 已 见 采 用 RAP 含 量 45% 的 热 再 生 沥 青 混 合 料, 并 且 评 价 试 验 路 的 抗 车 辙 弯 沉 及 回 弹 模 量 的 报 道, 有 厂 拌 热 再 生 沥 青 混 合 料 AC-20 在 15 和 20 时 不 同 RAP 掺 量 的 抗 压 回 弹 模 量 1850~2250MPa,1250~1550MPa 的 报 道 有 添 加 剂 型 高 模 量 沥 青 混 合 料 在 15 10Hz 时 的 动 态 模 量 都 能 达 到 14000MPa 以 上 的 报 道 国 外 已 见 采 用 含 有 40%RAP 的 再 生 沥 青 混 凝 土 作 为 机 场 路 面 面 层 的 报 道, 但 尚 未 见 有 关 耐 久 性 高 模 量 热 再 生 沥 青 混 合 料 的 相 关 研 究 成 果 和 报 道 在 再 生 材 料 的 加 热 技 术 方 面, 国 内 已 见 太 阳 能 加 热 板 吸 收 太 阳 能 并 把 太 阳 能 转 化 为 热 能 传 递 给 基 料 箱 并 为 基 料 箱 供 热 的 沥 青 基 料 加 热 装 置 的 报 道, 但 尚 未 见 采 用 真 空 玻 璃 管 集 热 器 ( 采 用 33 倾 斜 支 架 ) 串 并 联 连 接 方 式 的 太 阳 能 加 热 沥 青 和 独 立 烘 干 筒 加 热 沥 青 路 面 回 收 材 料 的 应 用 和 报 道 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 (1) 采 用 丰 度 系 数 控 制 耐 久 性 高 模 量 热 再 生 沥 青 混 合 料 沥 青 用 量 ; 提 出 了 采 用 国 标 方 法 来 评 价 耐 久 性 高 模 量 热 再 生 沥 青 混 合 料 的 高 温 性 能, 采 用 低 温 小 梁 试 验 进 行 低 温 性 能 评 价, 并 提 出 采 用 国 标 方 法 成 型 试 件, 法 标 复 合 模 量 试 验 方 法 来 评 价 耐 久 性 高 模 量 热 再 生 沥 青 混 合 料 的 模 量 ; 针 对 较 大 的 沥 青 路 面 回 收 材 料 掺 量, 采 用 热 成 像 技 术 和 电 镜 分 析 提 出 耐 久 性 高 模 30

35 量 热 再 生 沥 青 混 合 料 室 内 拌 合 时 间 工 艺 要 求 (2) 采 用 太 阳 能 加 热 沥 青 和 独 立 烘 干 筒 加 热 沥 青 路 面 回 收 材 料 技 术, 实 现 沥 青 路 面 回 收 材 料 40% 利 用 率 的 耐 久 性 高 模 量 热 再 生 沥 青 混 合 料 的 工 程 应 用, 提 高 了 沥 青 路 面 热 再 生 技 术 的 节 能 减 排 效 应 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 基 于 法 国 高 模 量 沥 青 混 合 料 设 计 方 法, 结 合 美 国 和 中 国 沥 青 混 合 料 设 计 理 念, 研 究 了 耐 久 性 高 模 量 热 再 生 沥 青 混 合 料 的 设 计 方 法 (2) 基 于 50# 道 路 石 油 沥 青 开 发 了 耐 久 性 沥 青 混 合 料, 并 提 出 了 设 计 体 系 与 性 能 要 求 (3) 在 不 外 加 添 加 剂 的 情 况 下, 提 高 了 耐 久 性 热 再 生 沥 青 混 合 料 的 沥 青 路 面 回 收 材 料 掺 量, 实 现 了 混 合 料 的 复 合 模 量 高 抗 高 温 和 抗 水 损 害 等 性 能 优 良 (4) 在 掺 加 复 合 增 强 剂 条 件 下, 实 现 大 掺 量 旧 路 材 料 回 收 比 例, 具 有 易 于 施 工, 且 高 温 性 能 复 合 模 量 高, 抗 水 损 害 等 性 能 3. 主 要 技 术 指 标 主 要 性 能 指 标 : (1) 当 铣 刨 料 温 度 为 80 时, 拌 合 时 间 为 >5min; 当 铣 刨 料 温 度 为 110 时, 拌 合 时 间 为 4min; 当 铣 刨 料 温 度 为 140 时, 混 合 料 拌 合 时 间 为 3min (2) 通 过 50# 道 路 石 油 沥 青 回 收 沥 青 针 入 度 及 大 掺 量 30% 和 50% 回 收 沥 青 的 混 合 沥 青 的 验 证, 推 荐 耐 久 性 高 模 量 热 再 生 沥 青 混 合 料 沥 青 关 键 指 标 计 算 公 式 (3) 不 掺 加 添 加 剂 情 况 下 沥 青 路 面 回 收 材 料 掺 量 大 (40%),15 环 境 温 度 下 复 合 模 量 14000MPa, 同 时 满 足 抗 水 损 害 车 辙 低 温 性 能 等 指 标 要 求 ; (4) 掺 加 复 合 增 强 剂 情 况 下 实 现 沥 青 路 面 回 收 材 料 掺 量 大 (40%), 可 31

36 压 实 温 度 范 围 为 140~165, 车 辙 5000 次 /mm,15 环 境 温 度 下 复 合 模 量 MPa, 同 时 满 足 抗 水 损 害 低 温 性 能 等 指 标 要 求 ; (5) 沥 青 路 面 回 收 材 料 利 用 率 达 40% 4. 技 术 应 用 情 况 该 技 术 已 成 功 应 用 在 宁 丹 公 路 和 S337 改 造 工 程 中, 实 现 了 优 良 稳 定 的 路 用 性 能, 同 时 实 现 大 掺 量 利 用 沥 青 路 面 回 收 材 料, 有 利 于 实 现 循 环 利 用 的 目 标, 并 引 领 沥 青 路 面 热 再 生 技 术 的 研 究 方 向, 拓 展 沥 青 路 面 回 收 材 料 的 应 用 方 法 和 利 用 率 研 究 成 果 的 应 用 对 建 设 资 源 节 约 型 环 境 友 好 型 和 技 术 创 新 型 社 会 具 有 重 要 的 现 实 意 义 5. 推 广 前 景 本 成 果 的 两 种 耐 久 性 高 模 量 热 再 生 沥 青 混 合 料, 实 现 了 大 比 例 掺 加 沥 青 路 面 回 收 材 料 的 厂 拌 热 再 生 技 术, 并 借 助 太 阳 能 技 术 实 现 节 能 减 排, 通 过 工 程 推 广 与 应 用 表 明, 耐 久 性 高 模 量 热 再 生 沥 青 混 合 料 具 有 良 好 的 路 用 性 能, 可 延 长 沥 青 路 面 的 使 用 寿 命, 具 有 良 好 的 经 济 效 益 和 社 会 效 益, 实 现 节 省 直 接 经 济 费 用 23%; 可 大 幅 度 提 高 节 能 减 排 效 果, 与 传 统 热 拌 沥 青 混 合 料 相 比, 实 现 节 约 能 耗 和 减 少 二 氧 化 碳 排 放 指 标 均 可 超 过 20% 成 果 具 有 沥 青 路 面 回 收 材 料 掺 量 大 使 用 性 能 好, 对 节 约 建 设 费 用, 降 低 养 护 成 本, 保 护 生 态 环 境, 减 少 资 源 浪 费, 降 低 新 矿 山 的 开 采 和 新 沥 青 的 用 量 具 有 重 要 意 义 伴 随 着 公 路 的 建 成 和 投 入 运 营, 结 合 国 家 节 能 减 排 的 号 召 及 研 究 成 果 具 有 显 著 节 能 减 排 的 效 果, 在 未 来 的 江 苏 省 乃 至 全 国 的 道 路 改 扩 建 养 护 等 工 程 中 将 具 有 广 阔 的 应 用 前 景 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院 股 份 有 限 公 司 单 位 地 址 : 江 苏 省 南 京 市 江 宁 区 诚 信 大 道 2200 号 (211112) 联 系 人 : 叶 勤 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail:[email protected] 32

37 10 高 性 能 SBS 改 性 乳 化 沥 青 黏 层 材 料 一 技 术 名 称 : 高 性 能 SBS 改 性 乳 化 沥 青 黏 层 材 料 二 技 术 来 源 : 安 徽 省 交 通 运 输 厅 科 技 项 目 SuperPCR SBS 改 性 乳 化 沥 青 粘 层 材 料 研 发 与 应 用 研 究 ( 合 同 编 号 : 皖 发 改 基 础 [2011]-763 号 -48) 三 适 用 范 围 : 沥 青 路 面 黏 层, 还 可 以 在 屋 面 防 水 桥 面 铺 装 微 表 处 和 薄 层 封 装 中 使 用 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 1. 技 术 指 标 对 比 黏 层 材 料 的 主 要 用 途 为 提 供 路 面 层 间 的 黏 结 力, 使 沥 青 各 层 之 间 处 于 连 续 状 态, 因 此 抗 剪 强 度 和 抗 拉 强 度 是 重 要 的 技 术 指 标 对 比 常 用 的 几 种 黏 层 材 料, 其 抗 剪 强 度 和 抗 拉 强 度 如 表 1 和 表 2 所 示 可 以 看 出, 高 性 能 SBS 改 性 乳 化 沥 青 的 抗 剪 强 度 与 抗 拉 强 度 均 优 于 现 有 材 料 表 1 不 同 黏 层 材 料 时 层 间 抗 剪 强 度 ( 竖 向 压 应 力 :0.7MPa) 指 标 材 料 种 类 高 性 能 SBS 改 性 乳 化 沥 青 SBR 改 性 乳 化 沥 青 普 通 热 沥 青 普 通 乳 化 沥 青 SAMI 应 力 吸 收 层 SamPave 应 力 吸 收 夹 层 抗 剪 强 度 (MPa) 表 2 下 不 同 粘 结 材 料 的 抗 拉 强 度 ( 竖 向 压 应 力 :0.7MPa) 材 料 种 类 指 标 高 性 能 SBS 改 性 乳 化 沥 青 SBR 改 性 乳 化 沥 青 普 通 乳 化 沥 青 普 通 热 沥 青 SAMI 应 力 吸 收 层 SamPave 应 力 吸 收 夹 层 抗 拉 强 度 (MPa) 同 时, 本 项 目 研 发 的 高 性 能 SBS 改 性 乳 化 沥 青, 其 软 化 点 高 达 80 以 上, 弹 性 恢 复 70% 以 上, 固 含 量 65% 以 上, 在 国 内 外 文 献 中 未 见 报 道 2. 经 济 指 标 对 比 本 成 果 包 含 两 种 黏 层 用 高 性 能 SBS 改 性 乳 化 沥 青, 一 种 为 超 薄 磨 耗 层 33

38 用 乳 化 沥 青, 另 一 种 为 层 间 粘 结 材 料, 其 成 本 如 表 3, 表 4 所 示 表 3 超 薄 磨 耗 层 用 乳 化 沥 青 成 本 ( 元 / 吨 ) 乳 化 剂 改 性 剂 材 料 名 称 沥 青 进 口 国 产 进 口 SBR 国 产 SBR SBS 助 剂 加 工 成 本 价 格 ( 元 / 吨 ) 用 量 (%) 费 用 ( 元 / 吨 ) 从 表 3 中 的 数 据 可 以 看 出, 对 于 超 薄 磨 耗 层 用 乳 化 沥 青, 若 采 用 进 口 乳 化 剂 和 进 口 改 性 剂, 其 成 本 价 为 6616 元 / 吨 ; 若 采 用 国 产 乳 化 剂 和 国 产 改 性 剂, 其 成 本 价 为 6140 元 / 吨 ; 根 据 本 项 目 开 发 的 工 艺 配 方 生 产 超 薄 磨 耗 层 用 乳 化 沥 青, 采 用 进 口 乳 化 剂, 其 成 本 价 为 4906 元 / 吨, 较 采 用 纯 进 口 材 料 的 成 本 相 比, 下 降 比 例 达 到 25.8%; 采 用 国 产 乳 化 剂, 其 成 本 价 为 4660 元 / 吨, 较 采 用 纯 进 口 材 料 的 成 本 相 比, 下 降 比 例 达 到 29.5%, 由 此 可 见 其 经 济 效 益 十 分 显 著 表 4 高 性 能 SBS 改 性 乳 化 沥 青 层 间 粘 结 材 料 成 本 ( 元 / 吨 ) 乳 化 剂 改 性 剂 材 料 名 称 沥 青 进 口 国 产 进 口 SBR 国 产 SBR SBS 助 剂 加 工 成 本 价 格 ( 元 / 吨 ) 用 量 (%) 费 用 ( 元 / 吨 ) 从 表 4 中 的 数 据 可 以 看 出, 对 于 高 性 能 SBS 改 性 乳 化 沥 青 层 间 粘 结 材 料, 若 采 用 进 口 乳 化 剂 和 进 口 改 性 剂, 其 成 本 价 为 6106 元 / 吨 ; 若 采 用 国 产 乳 化 剂 和 国 产 改 性 剂, 其 成 本 价 为 5630 元 / 吨 ; 根 据 本 项 目 开 发 的 工 艺 配 方 生 产 高 性 能 SBS 改 性 乳 化 沥 青 层 间 粘 结 材 料, 采 用 进 口 乳 化 剂, 其 成 本 价 为 4396 元 / 吨, 较 采 用 纯 进 口 材 料 的 成 本 相 比, 下 降 比 例 达 到 28%; 采 用 国 产 乳 化 剂, 其 成 本 价 为 4150 元 / 吨, 较 采 用 纯 进 口 材 料 的 成 本 相 比, 下 降 比 34

39 例 达 到 32%, 由 此 可 见 其 经 济 效 益 亦 十 分 显 著 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 根 据 使 用 需 求 不 同, 研 制 了 两 种 改 性 乳 化 沥 青 配 方, 一 种 可 适 用 于 超 薄 磨 耗 层 加 铺 和 普 通 沥 青 路 面 的 粘 结 层, 另 一 种 可 适 用 于 普 通 沥 青 路 面 的 粘 结 层 适 用 于 超 薄 磨 耗 层 加 铺 的 高 性 能 SBS 改 性 乳 化 沥 青 的 最 佳 材 料 组 成 为 : 改 性 剂 掺 量 3.5%, 沥 青 温 度 165, 皂 液 ph 值 为 2-3, 乳 化 时 间 为 5min, 稳 定 剂 A 掺 量 0.4%, 稳 定 剂 B 掺 量 0.2%, 皂 液 温 度 55, 固 含 量 (50%), 乳 化 剂 掺 量 1.5%; 适 用 于 沥 青 面 层 间 黏 层 材 料 的 合 理 组 成 为 : 改 性 剂 掺 量 3.5%, 沥 青 温 度 165, 皂 液 ph 为 2-3, 乳 化 时 间 为 5min, 稳 定 剂 A 掺 量 0.4%, 稳 定 剂 B 掺 量 0.2%, 皂 液 温 度 55, 固 含 量 (50%), 乳 化 剂 掺 量 1.5%, 各 种 指 标 亦 满 足 施 工 要 求 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 本 成 果 包 含 两 种 材 料, 其 制 备 工 艺 为 先 改 性 后 乳 化, 步 骤 如 下 : 先 将 改 性 剂 和 基 质 沥 青 利 用 高 速 剪 切 机 在 高 速 剪 切 作 用 下 制 备 出 合 格 的 改 性 沥 青, 再 将 改 性 沥 青 通 过 高 剪 切 胶 体 磨 与 乳 化 剂 水 溶 液 混 合 乳 化, 制 得 改 性 乳 化 沥 青 改 性 工 艺 : 将 90# 基 质 沥 青 加 热 至 175, 加 入 SBS, 打 开 剪 切 机, 剪 切 40min, 期 间 控 制 沥 青 温 度 175 左 右, 不 超 过 182, 调 节 转 速 为 4000r/min, 加 入 稳 定 剂, 继 续 剪 切 10min, 待 用 乳 化 工 艺 : 将 改 性 沥 青 加 热 至 170, 保 温 待 用 ; 再 将 水 加 热 至 70, 配 制 皂 液, 并 调 整 ph 至 所 需, 保 温 待 用 ; 将 两 种 都 加 热 至 所 需 温 度, 边 混 合 边 搅 拌, 再 在 乳 化 机 中 乳 化 一 两 分 钟 即 可 3. 主 要 技 术 指 标 抗 剪 强 度 1.24MPa, 35

40 软 化 点 高 达 80 以 上, 弹 性 恢 复 70% 以 上, 固 含 量 65% 以 上 4. 技 术 应 用 情 况 高 性 能 SBS 乳 化 沥 青 黏 层 材 料 已 经 分 别 在 京 台 高 速 小 西 至 方 兴 大 道 段 扩 建 工 程 和 国 道 108 渭 南 至 大 荔 一 级 公 路 改 建 工 程 中 得 到 应 用, 该 成 果 可 操 作 性 强, 施 工 方 便, 性 能 优 越, 无 需 购 置 外 加 设 备, 可 直 接 利 用 现 有 乳 化 沥 青 洒 布 车 进 行 使 用, 制 备 方 法 易 于 掌 握, 利 于 工 程 实 用 结 果 表 明 该 成 果 价 格 低 廉, 性 能 优 越, 具 有 良 好 的 抗 剪 性 能, 试 验 路 于 2012 年 8 月 铺 筑, 经 现 场 检 测 各 指 标 均 满 足 要 求, 通 过 室 内 剪 切 试 验, 证 明 该 材 料 的 抗 剪 效 果 更 为 优 良, 并 且 施 工 过 程 中 制 备 与 撒 布 工 艺 与 一 般 改 性 乳 化 沥 青 大 致 相 同, 无 特 殊 工 艺 要 求, 利 于 工 程 实 用 对 采 用 该 成 果 的 试 验 路 段 的 后 期 跟 踪 观 测 结 果 表 明, 采 用 高 性 能 SBS 乳 化 沥 青 作 为 沥 青 路 面 的 层 架 粘 结 材 料, 可 以 有 效 推 迟 路 面 反 射 裂 缝 出 现 的 时 间, 推 迟 路 面 大 修 的 时 间, 减 少 大 修 次 数 根 据 试 验 路 的 铺 筑 情 况, 使 用 高 性 能 SBS 改 性 乳 化 沥 青 层 间 粘 结 材 料 铺 筑 的 路 面 在 使 用 2 年 后 没 有 裂 缝 产 生, 而 使 用 普 通 黏 层 材 料 所 铺 筑 的 路 面 已 产 生 一 定 数 量 的 裂 缝 保 守 估 计, 使 用 高 性 能 SBS 改 性 乳 化 沥 青 层 间 粘 结 材 料 所 铺 筑 可 推 迟 两 年 大 修 时 间 5. 推 广 前 景 高 性 能 SBS 改 性 乳 化 沥 青 高 低 温 性 能 优 越, 弹 性 恢 复 能 力 强, 粘 结 性 强, 抗 裂 性 能 好, 符 合 中 国 地 域 差 别, 气 温 差 别 大 的 国 情 除 用 作 黏 层 材 料 外, 高 性 能 SBS 改 性 乳 化 沥 青 还 可 以 在 屋 面 防 水 桥 面 铺 装 微 表 处 和 薄 层 封 装 中 使 用, 应 用 范 围 广 阔 应 用 效 果 良 好, 具 有 良 好 的 推 广 应 用 前 景 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 安 徽 省 高 速 公 路 控 股 集 团 有 限 公 司 36

41 单 位 地 址 : 合 肥 市 高 新 区 望 江 西 路 520 号 联 系 人 : 曹 进 电 话 : 手 机 : E Mail: @qq.com 37

42 11 公 路 沥 青 路 面 功 能 层 组 合 结 构 一 技 术 名 称 : 公 路 沥 青 路 面 功 能 层 组 合 结 构 二 技 术 来 源 : 河 北 省 交 通 运 输 厅 科 技 项 目 薄 层 沥 青 路 面 结 构 优 化 与 各 结 构 层 功 能 研 究 ( 合 同 编 号 :Y ) 三 适 用 范 围 : 各 等 级 公 路 城 市 道 路 的 新 建 改 扩 建 养 护 工 程 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 20 世 纪 70 年 代, 欧 洲 开 始 对 排 水 性 沥 青 路 面 的 研 究 与 应 用, 主 要 目 的 是 为 了 快 速 排 走 路 面 表 面 的 雨 水, 避 免 产 生 水 漂 减 少 溅 水 和 水 雾, 确 保 后 面 车 辆 驾 驶 人 员 的 能 见 度, 提 高 行 车 的 安 全 之 后 日 本 在 学 习 欧 洲 经 验 的 基 础 上, 在 日 本 立 法 要 求 城 市 道 路 高 速 公 路 必 须 修 建 成 排 水 性 路 面, 称 为 高 功 能 路 面 我 国 90% 以 上 的 高 速 公 路 路 面 为 沥 青 路 面, 其 中 排 水 性 路 面 的 应 用 却 很 少, 仅 限 于 零 散 的 试 验 路 段 往 往 由 于 没 有 配 套 的 路 面 组 合 结 构 与 排 水 路 面 配 套 使 用, 且 所 用 沥 青 胶 结 材 料 主 要 靠 进 口, 价 格 昂 贵, 导 致 前 期 的 试 验 段 失 败 较 多 近 年 来, 在 排 水 路 面 方 面 虽 做 了 大 量 的 工 作, 但 系 统 性 不 强 深 度 不 够, 多 表 现 为 分 散 的 短 期 的 单 一 的 技 术 研 究, 基 础 理 论 水 平 与 国 际 先 进 水 平 之 间 存 在 较 大 的 差 距 没 有 从 沥 青 路 面 结 构 层 功 能 的 角 度 进 行 深 入 系 统 的 研 究 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 公 路 沥 青 路 面 功 能 层 组 合 结 构 技 术, 我 们 称 其 为 高 性 能 薄 层 路 面 的 研 究, 所 谓 高 性 能 薄 层, 路 面 结 构 总 体 分 为 两 层, 下 层 是 应 力 吸 收 层, 表 层 是 排 水 磨 耗 层 应 力 吸 收 层 又 可 包 含 改 性 沥 青 碎 石 层 找 平 层 防 水 抗 裂 层 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 在 国 内 外 第 一 次 提 出 沥 青 路 面 结 构 层 由 不 同 的 步 层 组 成, 每 一 步 层 都 38

43 有 各 自 的 功 能,4 步 层 结 构 组 合 优 化, 共 同 组 成 一 个 薄 层 路 面 结 构, 共 同 作 用 以 各 自 的 不 同 功 能 共 同 承 担 起 薄 层 沥 青 路 面 抵 御 雨 水 早 期 损 坏 温 度 裂 缝 抗 压 抗 剪 抗 车 辙 功 能, 延 长 道 路 使 用 寿 命, 降 低 维 护 费 用 每 一 步 层 根 据 承 担 的 功 能, 选 用 不 同 性 能 复 合 橡 胶 改 性 沥 青, 该 沥 青 自 主 研 发, 根 据 性 能 不 同 分 为 FG-1 FG-2 FG-3 型 三 种 型 号, 按 照 沥 青 混 合 料 的 性 能 优 化 了 矿 料 级 配 改 性 沥 青 碎 石 形 成 嵌 挤 骨 架 结 构,-20 拉 伸 试 验 开 裂 宽 度 和 延 伸 高 度 为 1:3, 为 改 性 沥 青 碎 石 层 的 厚 度 设 计 提 供 依 据 防 水 抗 裂 层 透 水 系 数 0mL/ min,-15 低 温 冲 击 试 验 不 开 裂 排 水 面 层 稳 定 度 8.6kN, 肯 塔 堡 飞 散 损 失 6.3%, 动 稳 定 度 6800 次 /mm 防 水 抗 裂 层 是 一 种 全 新 的 路 面 结 构, 低 温 板 层 不 脆, 具 有 延 伸 性 高 低 温 下 具 有 极 小 的 内 应 力 和 极 大 的 抗 拉 伸 强 度 ; 具 有 优 良 的 防 水 性 能, 阻 断 水 的 下 渗 通 道, 防 止 路 面 出 现 早 期 水 损 害 防 水 抗 裂 层 使 用 的 高 分 子 复 合 橡 胶 改 性 沥 青, 具 有 优 良 的 高 低 温 性 能, 软 化 点 达 80 以 上, 弹 性 恢 复 达 95% 以 上, 低 温 -30 仍 具 有 柔 韧 性 而 不 脆 裂 防 水 抗 裂 层 沥 青 混 合 料 具 有 抵 抗 极 低 温 耐 冲 击 性,-10 的 低 温 弯 曲 试 验, 其 破 坏 应 变 达 到 20000µε 玄 武 岩 纤 维 输 送 设 备 使 防 水 抗 裂 层 混 合 料 生 产 过 程 中 纤 维 的 添 加 实 现 了 添 加 计 量 自 动 程 控 操 作 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 高 分 子 橡 胶 改 性 沥 青 软 化 点 达 90, 脆 点 -40, 且 在 此 范 围 内 可 根 据 地 域 气 候 条 件 及 应 用 的 步 层 不 同 可 调 指 标 (2) 改 性 沥 青 稳 定 碎 石, 空 隙 率 达 22.8%, 稳 定 度 5.8kN, 动 稳 定 度 3850 次 /mm; 低 温 下 的 拉 伸 试 验 结 果 开 裂 宽 度 和 延 伸 高 度 为 1:3; (3) 防 水 抗 裂 层 的 配 比 : 集 料 75-80%, 粉 料 20-25%, 纤 维 4-10 ( 外 掺 ), 油 石 比 10-14%, 采 用 复 合 橡 胶 改 性 沥 青, 软 化 点 89, 弹 性 恢 复 99%, -15 低 温 缠 绕 不 开 裂 防 水 抗 裂 层 空 隙 率 在 1.0% 以 下, 透 水 系 数 0.7mL/min ( 非 标 ), 稳 定 度 8.3kN, 低 温 弯 曲 破 坏 应 变 23627µε,-15 低 温 冲 击 试 验 39

44 不 开 裂 (4) 排 水 防 滑 面 层 空 隙 率 达 19.5%, 稳 定 度 6.6kN, 肯 塔 堡 飞 散 损 失 10.3%, 动 稳 定 度 4800 次 /mm, 渗 水 系 数 2800ml/min (5) 提 出 了 与 高 性 能 薄 层 沥 青 路 面 结 构 配 套 的 路 肩 排 水 设 计 施 工 的 方 案 ; 编 制 了 作 业 指 导 书, 并 且 通 过 铺 筑 试 验 路 证 明 了 工 艺 可 行 性 4. 技 术 应 用 情 况 ( 1 ) 2007 年 6 月, 邢 台 市 南 二 环 工 程 ( 主 线 ) 起 止 桩 号 : K3+440 K11+440, 全 长 8km, 沥 青 路 面 厚 度 10cm,4cm 排 水 面 层 +1cm 防 水 抗 裂 层 +1cmAM-10 沥 青 混 凝 土 找 平 层 +5cm 沥 青 碎 石 ( 应 力 吸 收 层 ), 该 结 构 层 采 用 高 粘 橡 胶 改 性 沥 青, 增 加 了 沥 青 与 石 料 的 粘 结 力, 提 高 了 沥 青 的 抗 剥 离 能 力 减 薄 沥 青 路 面, 减 小 路 面 的 变 形 幅 度, 减 少 了 车 辙 出 现 ; 在 排 水 路 面 下 增 设 了 防 水 抗 裂 层, 保 护 了 基 层 或 路 基, 从 而 避 免 水 损 坏 ; 应 力 吸 收 层 可 以 更 好 的 吸 收 来 自 基 层 的 温 度 应 力 和 裂 缝, 提 高 沥 青 路 面 的 耐 久 性 改 性 沥 青 添 加 废 胶 粉, 节 能 环 保 现 场 检 测, 各 项 指 标 均 优 于 同 等 施 工 条 件 下 的 路 面 性 能 该 项 技 术 节 约 成 本 617 万 元 工 程 完 工 以 来 运 行 情 况 良 好, 未 出 现 病 害 (2)2010 年 10 月, 邢 和 线 南 石 门 至 平 涉 线 中 修 工 程 中 薄 层 沥 青 路 面 结 构 施 工 段 :K K K K K K27+900, 全 长 4400 米, 结 构 形 式 :K K 为 5cm 改 性 沥 青 碎 石 +2cmAM-10 找 平 层 +1cm 防 水 抗 裂 层 +4cmOGFC-13 排 水 式 路 面 ; K K K K 结 构 形 式 为, 铣 刨 原 路 面 后, 直 接 铺 设 1cm 防 水 抗 裂 层 +4cmOGFC-13 排 水 式 路 面 原 设 计 方 案 投 资 元, 现 设 计 方 案 投 资 元, 计 节 省 费 用 : 元 工 程 完 工 后 经 现 场 检 测, 各 项 指 标 均 满 足 要 求 与 其 他 路 段 一 起 投 入 运 营 至 今, 试 验 路 段 运 行 情 况 良 好, 未 发 生 路 面 病 害, 而 普 通 结 构 路 面 已 出 现 裂 缝 车 辙 现 象, 该 结 构 大 大 降 低 维 护 费 用 40

45 (3)2010 年 大 广 高 速 公 路 衡 大 段, 起 止 桩 号 K K ( 半 幅 ), 全 长 2.88km, 沥 青 路 面 厚 度 14cm,4cm 排 水 面 层 +1cm 防 水 抗 裂 层 +1cm 沥 青 混 凝 土 找 平 层 +8cmATPB-25 沥 青 混 凝 土 ( 应 力 吸 收 层 )+36cm 水 泥 稳 定 碎 石 +33cm 石 灰 稳 定 土 (4) 大 广 高 速 公 路 京 衡 段, 起 止 桩 号 K K ( 全 幅 ), 全 长 1.150km, 沥 青 路 面 厚 度 15cm,4cm 排 水 面 层 +1cm 防 水 抗 裂 层 +1cm 沥 青 混 凝 土 找 平 层 +9cmATPB-25 沥 青 混 凝 土 ( 应 力 吸 收 层 ) 5. 推 广 前 景 研 究 成 果 综 合 考 虑 了 我 国 的 具 体 情 况, 适 用 性 较 强, 针 对 不 同 地 域 气 候 条 件 可 调 整 改 性 沥 青 的 性 能 指 标, 能 够 满 足 国 内 各 等 级 公 路 及 城 市 道 路 的 沥 青 路 面 的 使 用 性 能 要 求 考 虑 全 国 每 年 有 近 1 万 亿 的 公 路 建 设 投 资, 并 且 有 投 入 使 用 的 万 公 里 的 等 级 公 路 可 能 需 要 维 修 养 护, 假 如 养 护 提 档 升 级 成 排 水 路 面, 推 广 前 景 巨 大 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 邢 台 路 桥 建 设 总 公 司 单 位 地 址 : 河 北 省 邢 台 市 桥 东 区 高 庄 桥 路 79 号 (054001) 联 系 人 : 石 敬 辉 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail:[email protected] 41

46 12 水 泥 混 凝 土 桥 面 沥 青 铺 装 养 护 关 键 技 术 一 技 术 名 称 : 水 泥 混 凝 土 桥 面 沥 青 铺 装 养 护 关 键 技 术 二 技 术 来 源 : 江 苏 省 交 通 运 输 厅 科 技 项 目 江 苏 省 高 速 公 路 水 泥 混 凝 土 桥 面 沥 青 铺 装 养 护 关 键 技 术 研 究 ( 合 同 编 号 :2010Y39) 和 水 泥 混 凝 土 桥 面 沥 青 混 凝 土 铺 装 的 综 合 技 术 研 究 ( 合 同 编 号 :2009Y34) 三 适 用 范 围 : 适 用 于 水 泥 混 凝 土 桥 梁 的 沥 青 混 凝 土 桥 面 铺 装 养 护 工 程 的 桥 面 铺 装 病 害 和 养 护 决 策 铺 装 原 材 料 指 标 控 制 混 合 料 设 计 施 工 工 艺 等 方 面 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 桥 梁 是 保 证 公 路 运 营 的 关 键 节 点 之 一, 桥 面 铺 装 的 病 害 特 征 多 样 且 病 害 发 展 迅 速, 并 且 由 于 养 护 条 件 的 限 制, 病 害 常 常 反 复 出 现 而 难 以 处 理, 对 高 速 公 路 的 整 体 行 车 质 量 造 成 很 大 影 响, 同 时 也 增 加 了 养 护 维 修 的 费 用 目 前 铺 装 层 养 护 大 多 是 先 破 坏 后 维 修 的 养 护 理 念, 缺 乏 预 防 性 养 护 的 意 识, 需 要 尽 快 形 成 未 坏 即 养 小 坏 即 修 的 理 念, 从 而 达 到 延 长 铺 装 使 用 寿 命 的 目 的 传 统 的 高 速 公 路 路 面 养 护 决 策 是 高 速 公 路 养 护 决 策 者 根 据 以 往 工 作 的 经 验 进 行 决 策, 选 择 养 护 方 案, 这 种 方 法 缺 乏 科 学 根 据, 主 观 性 太 强 科 学 的 路 面 养 护 决 策 起 源 于 20 世 纪 60 年 代 美 国 AASHTO 道 路 试 验, 多 采 用 路 况 数 据 与 工 程 经 验 判 断 相 结 合 的 决 策 方 法 70 年 代 开 始, 随 着 路 面 管 理 系 统 的 推 广 应 用, 大 量 工 程 经 济 分 析 方 法 用 于 项 目 级 道 路 路 面 养 护 决 策 分 析, 主 要 的 决 策 方 法 是 决 策 树 和 排 序 法 同 时, 各 种 数 学 规 划 方 法 和 近 似 优 化 方 法 也 得 到 应 用 近 年, 随 着 人 工 智 能 的 发 展, 遗 传 算 法 开 始 应 用 于 路 面 养 护 决 策 国 内 方 面, 我 国 的 养 护 决 策 体 系 目 前 还 主 要 依 赖 于 公 路 沥 青 路 面 养 护 技 术 规 范 (JTJ ), 规 范 要 求 各 公 路 养 护 管 理 部 门 根 据 公 路 42

47 等 级 交 通 量 分 项 路 况 的 评 价 结 果, 结 合 养 护 资 金 情 况, 采 取 相 应 的 维 修 养 护 对 策 整 体 而 言, 规 范 中 的 养 护 对 策 较 粗 略 另 外, 就 建 设 条 件 而 言, 目 前 除 特 大 型 重 点 桥 梁 特 殊 设 计 之 外, 高 速 公 路 一 般 桥 梁 的 桥 面 铺 装 均 沿 用 相 邻 路 面 的 铺 装 层 中 上 面 层 结 构, 不 经 过 特 殊 设 计 且 目 前 的 设 计 文 件 和 养 护 资 料, 也 较 少 有 针 对 水 泥 混 凝 土 桥 面 铺 装 因 此, 水 泥 混 凝 土 桥 面 沥 青 混 凝 土 铺 装 养 护 的 压 力 较 大, 缺 少 系 统 的 桥 面 养 护 规 程, 针 对 桥 面 铺 装 的 养 护 维 修 技 术 也 缺 乏 相 应 的 规 范 指 导 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 (1) 基 于 江 苏 省 高 速 公 路 水 泥 混 凝 土 桥 梁 沥 青 混 凝 土 铺 装 的 病 害 状 况 系 统 调 研, 结 合 病 害 调 研 统 计 数 据, 基 于 保 证 率 系 数 法 分 别 建 立 了 桥 面 破 损 状 况 综 合 评 价 指 标 和 典 型 病 害 评 价 指 标 ; (2) 根 据 桥 面 养 护 工 程 交 通 场 地 等 条 件, 分 析 各 桥 面 处 理 措 施 在 桥 面 养 护 工 程 中 的 适 用 性, 提 出 针 对 性 的 推 荐 方 案 ; (3) 采 用 水 性 环 氧 沥 青 防 水 黏 结 层, 并 采 用 成 品 湿 法 橡 胶 沥 青 SMA13 的 桥 面 养 护 方 案, 提 高 桥 面 铺 装 的 层 间 抗 剪 能 力 和 整 体 性 能 ; (4) 提 出 水 泥 混 凝 土 桥 面 小 修 保 养 措 施 选 择 目 录, 形 成 桥 面 日 常 小 修 保 养 施 工 指 南, 指 导 水 泥 混 凝 土 桥 面 日 常 小 修 保 养 的 实 施 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 通 过 对 高 速 公 路 桥 面 铺 装 状 况 调 研, 分 析 桥 面 病 害 成 因 及 机 理, 完 善 了 桥 面 铺 装 状 况 评 价 和 养 护 决 策 体 系, 同 时, 对 桥 面 铺 装 防 水 黏 结 层 和 桥 面 铺 装 结 构 等 影 响 桥 面 铺 装 关 键 因 素 进 行 系 统 研 究 主 要 关 键 技 术 如 下 所 示 : (1) 提 出 了 针 对 水 泥 混 凝 土 桥 面 沥 青 铺 装 层 病 害 的 评 价 指 标 体 系 及 各 项 权 重 系 数 ; (2) 提 出 了 成 品 橡 胶 沥 青 用 于 水 泥 混 凝 土 桥 面 沥 青 铺 装 养 护 工 程 中 43

48 的 桥 面 防 水 黏 结 层 和 铺 装 层 的 技 术 指 标 及 施 工 工 艺 标 准 ; (3) 提 出 了 水 性 环 氧 沥 青 高 性 能 防 水 黏 结 层 在 桥 面 铺 装 养 护 工 程 中 的 应 用 技 术 及 施 工 工 艺 要 点 ; (4) 构 建 了 江 苏 省 高 速 水 泥 混 凝 土 桥 面 养 护 技 术 决 策 体 系, 并 编 制 了 水 泥 混 凝 土 桥 面 沥 青 铺 装 评 价 和 养 护 决 策 指 南 水 泥 混 凝 土 桥 面 沥 青 铺 装 小 修 保 养 施 工 指 南 和 水 泥 混 凝 土 桥 面 沥 青 铺 装 大 中 修 养 护 施 工 指 南 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 以 多 条 高 速 公 路 水 泥 混 凝 土 桥 梁 沥 青 混 凝 土 铺 装 病 害 的 调 研 数 据 为 基 础, 分 析 了 目 前 水 泥 混 凝 土 桥 面 铺 装 主 要 病 害 为 车 辙 坑 槽 及 其 修 补 唧 浆 和 局 部 推 移, 桥 面 铺 装 横 向 及 纵 向 裂 缝 均 较 少 出 现 (2) 通 过 对 高 速 公 路 水 泥 混 凝 土 桥 梁 沥 青 混 凝 土 铺 装 的 病 害 状 况 系 统 地 调 研, 结 合 病 害 调 研 统 计 数 据, 基 于 保 证 率 系 数 法 分 别 建 立 了 桥 面 破 损 状 况 综 合 评 价 指 标 和 典 型 病 害 评 价 指 标 的 状 况 评 价 方 法 ; 同 时, 根 据 桥 面 病 害 调 研 结 果 和 已 有 路 面 养 护 决 策 体 系, 建 立 适 合 江 苏 省 高 速 公 路 水 泥 混 凝 土 桥 面 铺 装 养 护 决 策 体 系 (3) 结 合 桥 面 养 护 工 程 受 封 闭 交 通 和 场 地 等 条 件 限 制, 分 析 各 桥 面 处 理 措 施 在 桥 面 养 护 工 程 中 的 适 用 性, 提 出 相 应 的 推 荐 方 案 (4) 基 于 对 全 省 水 泥 桥 梁 铺 装 病 害 情 况 全 面 系 统 地 分 析 可 知, 防 水 黏 结 层 失 效 是 导 致 桥 面 铺 装 层 病 害 的 重 要 原 因 之 一, 推 荐 将 水 性 环 氧 沥 青 防 水 黏 结 层 和 成 品 湿 法 橡 胶 沥 青 SMA13 桥 面 铺 装 养 护 方 案 (5) 结 合 研 究 成 果 和 工 程 实 践, 提 出 水 泥 混 凝 土 桥 面 沥 青 铺 装 大 中 修 养 护 施 工 技 术 指 南 ; 提 出 了 水 泥 混 凝 土 桥 面 小 修 保 养 措 施 选 择 目 录, 形 成 了 桥 面 日 常 小 修 保 养 施 工 指 南, 指 导 水 泥 混 凝 土 桥 面 日 常 小 修 保 养 的 实 施 4. 技 术 应 用 情 况 44

49 (1) 成 果 已 经 成 功 应 用 于 江 苏 省 沿 江 高 速 公 路 部 分 水 泥 混 凝 土 桥 梁 的 养 护 工 程 以 及 南 京 四 桥 引 桥 段 的 新 建 工 程 (2) 部 分 成 果 已 纳 入 标 准, 为 制 定 湿 法 橡 胶 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 水 泥 混 凝 土 桥 面 水 性 环 氧 沥 青 防 水 黏 结 层 施 工 技 术 规 范 提 供 了 重 要 的 技 术 支 撑 5. 推 广 前 景 研 究 成 果 综 合 考 虑 了 我 国 该 专 项 领 域 的 具 体 情 况, 适 用 性 较 强, 能 够 满 足 国 内 水 泥 混 凝 土 桥 梁 铺 装 体 系 养 护 工 程 的 需 求, 并 为 其 提 供 了 详 实 的 施 工 指 南 和 技 术 控 制 标 准, 从 而 获 得 业 主 单 位 设 计 单 位 施 工 单 位 以 及 检 测 单 位 的 广 泛 认 可 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院 股 份 有 限 公 司 单 位 地 址 : 江 苏 省 南 京 市 江 宁 区 诚 信 大 道 2200 号 (211112) 联 系 人 : 李 爱 芳 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail:[email protected] 45

50 13 公 路 路 面 防 水 抗 裂 层 设 计 与 施 工 技 术 一 技 术 名 称 : 公 路 路 面 防 水 抗 裂 层 设 计 与 施 工 技 术 二 技 术 来 源 : 河 北 省 科 学 技 术 厅 科 技 项 目 公 路 路 面 防 水 抗 裂 层 材 料 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 三 适 用 范 围 : 公 路 工 程 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 半 刚 性 基 层 材 料 受 温 度 的 影 响 产 生 干 缩 和 温 缩 裂 缝, 并 在 行 车 荷 载 温 度 和 湿 度 等 因 素 作 用 下 反 射 至 面 层, 形 成 反 射 裂 缝 反 射 裂 缝 随 着 雨 水 或 雪 水 的 浸 入 会 导 致 基 层 软 化, 造 成 路 面 强 度 大 大 降 低, 在 大 量 行 车 荷 载 反 复 作 用 下 会 产 生 冲 刷 或 唧 泥 现 象, 使 路 面 很 快 产 生 结 构 性 破 坏 国 内 外 防 治 反 射 裂 缝 常 用 措 施 的 主 要 有 : 通 过 改 善 面 层 和 基 层 材 料 性 能 ; 或 增 加 面 层 厚 度 设 置 应 力 吸 收 中 间 层 等 方 式, 都 不 能 很 好 地 解 决 路 面 裂 缝 的 问 题, 减 少 路 面 开 裂 的 投 入 大 却 收 效 甚 微 因 此 防 治 基 层 反 射 裂 缝 提 高 基 层 和 面 层 材 料 的 抗 裂 性 能 是 避 免 早 期 病 害 确 保 半 刚 性 基 层 沥 青 路 面 良 好 使 用 性 能 的 关 键 研 究 从 解 决 路 面 的 开 裂 问 题 着 手 研 究, 着 重 研 究 新 型 路 面 材 料, 使 其 高 低 温 条 件 下 均 能 呈 现 出 低 温 不 裂, 高 温 不 黏 动 的 弹 塑 性 质, 位 于 排 水 面 层 之 下, 作 为 防 水 专 用 结 构, 具 有 封 水 抗 裂 功 能, 避 免 路 面 裂 缝 的 产 生 防 水 抗 裂 层 施 工 工 艺 便 捷, 质 量 易 保 障, 可 缩 短 工 期, 作 为 一 种 全 新 的 沥 青 路 面 功 能 层, 与 排 水 面 层 组 合 可 实 现 路 面 排 水 而 水 不 渗 透 到 基 层, 保 护 基 层 免 受 水 损 坏, 对 减 少 路 面 水 损 害, 减 少 道 路 维 修 养 护 费 用, 提 高 公 路 使 用 寿 命 和 耐 久 性 等 方 面 具 有 很 大 的 现 实 意 义 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 技 术 原 理 是 通 过 调 整 改 性 剂 使 物 理 改 性 改 变 为 化 学 改 性, 提 高 改 性 沥 46

51 青 的 稳 定 性 和 各 种 路 用 性 能 技 术 指 标, 生 产 出 满 足 要 求 的 改 性 沥 青 ; 通 过 选 择 合 适 原 材 料, 配 置 防 水 抗 裂 层 混 合 料, 调 整 级 配 范 围 沥 青 用 量 进 行 对 比 试 验, 通 过 优 化 设 计 找 出 最 佳 组 合 设 计 的 防 水 抗 裂 层 配 方 是 一 种 新 型 沥 青 及 沥 青 混 合 料 路 面 材 料, 其 高 低 温 条 件 下 均 能 呈 现 出 低 温 不 裂, 高 温 不 黏 动 的 弹 塑 性 质, 位 于 沥 青 表 面 层 之 下, 作 为 防 水 专 用 结 构, 具 有 封 水 抗 裂 功 能, 可 减 少 路 面 水 损 害, 减 少 道 路 维 修 养 护 费 用, 提 高 公 路 使 用 寿 命 和 耐 久 性 等 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 防 水 抗 裂 层 的 技 术 关 键 是 高 分 子 复 合 橡 胶 沥 青 的 配 比 以 及 生 产 防 水 抗 裂 层 纤 维 添 加, 防 水 抗 裂 层 混 合 料 的 施 工 工 艺 首 先, 高 分 子 复 合 橡 胶 改 性 沥 青 生 产, 以 基 质 沥 青 为 基 础 选 择 不 同 改 性 剂 和 添 加 剂, 通 过 高 速 乳 化 剪 切 机 使 沥 青 改 性, 得 到 高 分 子 复 合 橡 胶 沥 青 ; 其 次, 进 行 防 水 抗 裂 层 的 配 合 比 设 计, 检 测 沥 青 混 合 料 指 标, 尤 其 对 低 温 抗 裂 性 和 防 水 性 进 行 研 究, 通 过 优 化 组 成 材 料, 找 出 最 佳 配 合 比 ; 再 次, 沥 青 混 合 料 生 产, 沥 青 拌 合 楼 加 装 矿 物 纤 维 自 动 计 量 添 加 系 统 并 进 行 调 试, 试 拌 确 定 拌 合 温 度 拌 合 时 间 验 证 集 料 级 配 粉 体 料 用 量 矿 纤 维 用 量 和 沥 青 含 量 等 ; 根 据 目 标 配 合 比, 调 试 生 产 配 合 比 ; 进 行 试 生 产, 检 测 沥 青 混 合 料 各 项 性 能 指 标, 铺 筑 试 验 路 3. 主 要 技 术 指 标 防 水 抗 裂 层 具 有 良 好 的 抗 裂 防 水 性 能 和 抗 疲 劳 性 能 以 及 良 好 的 高 低 温 性 能, 呈 现 出 低 温 不 裂, 高 温 不 黏 动 的 弹 塑 性 质 位 于 排 水 面 层 之 下, 作 为 防 水 专 用 结 构, 在 路 面 结 构 中 起 到 应 力 吸 收 的 作 用, 有 效 地 消 弱 基 层 裂 缝 处 沥 青 面 层 的 应 力 集 中 现 象, 防 止 基 层 开 裂 向 面 层 传 递, 实 现 面 层 无 裂 缝 ; 另 一 方 面 防 水 抗 裂 层 空 隙 率 小, 可 阻 止 从 路 面 渗 下 的 水 进 入 基 层, 防 止 基 层 的 水 损 害, 具 有 封 水 抗 裂 功 能 延 长 道 路 使 用 寿 命, 减 少 道 路 维 修 时 间 和 养 护 费 用 47

52 (1) 橡 胶 改 性 沥 青 软 化 点 不 低 于 80, 弹 性 恢 复 (25 ) 大 于 96 %, 低 温 条 件 下 仍 具 有 柔 韧 性 而 不 脆 裂 (2) 沥 青 混 合 料 标 准 马 歇 尔 试 件 稳 定 度 不 小 于 6.0 kn, 渗 水 系 数 0 ml/min, 渗 水 速 率 小 于 2 ml/min; 低 温 弯 曲 破 坏 应 变 不 小 于 9000 με; 沥 青 混 合 料 试 件 低 温 (-15 ) 抗 冲 击 试 验, 试 件 不 碎 裂 无 裂 纹 4. 技 术 应 用 情 况 自 2009 年, 先 后 在 邢 台 市 南 二 环 大 广 高 速 京 衡 段 大 广 高 速 衡 大 段 邢 德 线 西 里 村 至 一 人 村 桥 加 宽 工 程 青 银 高 速 公 路 罩 面 工 程 和 邢 和 线 中 修 工 程 等 项 目 铺 筑 试 验 路 近 20km 跟 踪 观 测 实 体 工 程 显 示, 该 结 构 整 体 性 良 好, 可 有 效 防 止 路 面 雨 水 下 渗, 阻 止 基 层 及 面 层 裂 缝 的 发 展, 提 高 路 面 的 耐 久 性, 延 长 公 路 使 用 寿 命, 降 低 维 护 成 本, 经 济 和 社 会 效 益 明 显 5. 推 广 前 景 研 究 成 果 综 合 考 虑 了 我 国 的 具 体 情 况, 适 用 性 强, 能 够 满 足 国 内 新 建 改 建 及 道 路 升 级 改 造 工 程 的 各 等 级 公 路 的 耐 久 性 设 计 以 及 已 建 工 程 的 需 要, 试 验 路 良 好 的 运 营 状 况 获 得 建 设 方 及 业 主 单 位 的 广 泛 认 可 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 邢 台 路 桥 建 设 总 公 司 单 位 地 址 : 河 北 省 邢 台 市 高 庄 桥 路 79 号 (054001) 联 系 人 : 石 敬 辉 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail: @163.com 48

53 14 沥 青 路 面 施 工 智 能 控 制 系 统 一 技 术 名 称 : 沥 青 路 面 施 工 智 能 控 制 系 统 二 技 术 来 源 : 湖 南 省 交 通 运 输 厅 科 技 计 划 项 目 路 面 施 工 智 能 控 制 系 统 ( 合 同 编 号 :201255) 三 适 用 范 围 : 高 等 级 公 路 城 市 道 路 等 沥 青 路 面 施 工 质 量 控 制 施 工 信 息 化 管 理 施 工 各 阶 段 自 动 信 息 化 监 控 管 理 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 国 外 在 路 面 施 工 只 能 控 制 方 面 研 究 起 步 较 早, 经 历 了 三 个 发 展 阶 段, 代 表 性 的 有 P3 软 件 Sure Track Project Manager2.0 Mesa/vista, 但 目 前 尚 未 有 完 善 的 产 品 国 内 的 研 究 起 步 较 晚, 目 前 较 有 代 表 性 的 成 果 有 海 德 公 路 综 合 信 息 管 理 系 统 HEAD-IMS 项 目 管 理 软 TZ-Project7.2 efidic 公 路 工 程 质 量 管 理 系 统 等, 但 这 些 系 统, 集 成 性 及 扩 展 性 不 够 强, 基 本 是 为 管 理 业 务 某 一 方 面 单 独 开 发 的 系 统, 在 推 广 应 用 上 还 存 在 诸 多 问 题 另 一 方 面, 这 些 系 统 通 常 注 重 在 费 用 进 度 质 量 三 大 控 制 内 容, 而 对 路 面 施 工 管 理 过 程 中, 混 合 料 配 比 温 度 摊 铺 速 度 碾 压 遍 数 等 内 容 还 没 纳 入 信 息 化 管 理, 导 致 这 些 影 响 路 面 质 量 的 重 要 信 息 往 往 得 不 到 有 效 的 监 管, 对 道 路 的 安 全 与 寿 命 有 着 决 定 性 的 影 响 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 (1) 利 用 现 代 传 感 技 术 计 算 机 信 息 技 术 无 线 通 信 技 术 等, 实 现 路 面 施 工 过 程 中 实 时 施 工 数 据 采 集 运 用 GPS 技 术 及 RTK 结 合 HNCORS 定 位 技 术 实 现 对 施 工 设 备 实 时 高 精 度 定 位, 利 用 GIS 技 术 及 计 算 机 通 讯 技 术 等 实 现 路 面 施 工 过 程 中 摊 铺 机 压 路 机 运 输 车 等 在 内 多 种 大 型 施 工 机 械 的 协 同 调 度 作 业 实 时 监 测 运 输 摊 铺 速 度 碾 压 位 置 及 遍 数 等 协 调 控 制 施 工, 指 导 现 场 作 业 人 员 的 施 工 操 作 和 监 控 路 面 的 施 工 情 况 49

54 (2) 利 用 远 程 视 频 技 术 辅 助 路 面 施 工 安 全 的 监 控 和 指 导 工 作 (3) 综 合 性 信 息 数 据 库 统 一 管 理, 通 过 运 用 C/S 技 术 以 客 户 端 形 式 展 示, 实 现 对 数 据 仓 库 交 互 访 问, 施 工 综 合 数 据 信 息 平 台 化 共 享 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 基 于 HNCORS 网 与 RTK 定 位 技 术, 首 次 创 立 了 全 新 的 压 路 机 碾 压 定 位 技 术, 采 用 差 分 GPS 技 术 和 HNCORS 网 构 建 RTK 系 统, 测 量 定 位 具 有 实 时 性 且 动 态 测 量 精 度 小 于 10cm, 碾 压 图 形 显 示 及 智 能 预 警, 实 现 路 面 碾 压 全 过 程 动 态 显 示 监 管 (2) 首 次 将 GIS 技 术 全 面 应 用 于 路 面 施 工 智 能 控 制, 实 现 了 对 施 工 机 械 实 际 运 行 作 业 的 实 时 计 算 机 图 形 显 示 通 过 该 系 统 实 现 了 对 施 工 机 械 的 运 行 作 业 状 态 的 实 时 监 控, 并 且 获 得 以 地 图 为 背 景 的 图 形 数 据, 以 及 对 该 地 图 进 行 基 本 的 放 大 缩 小 线 路 轨 迹 信 息 查 询 与 显 示 等 操 作, 解 决 施 工 机 械 及 作 业 信 息 统 筹 全 局 管 理 (3) 开 发 了 基 于 无 线 GPRS 传 输 定 位 的 信 息 采 集 设 备, 获 取 当 前 摊 铺 温 度 速 度 摊 铺 工 作 方 向 工 作 层 当 前 桩 号 等 相 关 信 息, 实 现 了 运 输 摊 铺 等 设 备 实 时 位 置 信 息 采 集 及 相 关 信 息 获 取 (4) 搭 建 了 基 于 物 联 网 技 术 的 公 路 工 程 建 设 安 全 智 能 监 管 系 统 构 建, 系 统 通 过 对 建 设 过 程 中 的 安 全 状 况 进 行 量 化, 达 到 实 时 监 测, 预 警 和 处 理 安 全 隐 患 的 目 的, 克 服 了 以 往 安 全 问 题 处 理 不 及 时 不 科 学 等 问 题, 有 效 的 提 升 了 我 国 公 路 工 程 建 设 安 全 管 理 现 代 化 智 能 化 和 科 学 化 水 平 (5) 开 发 了 路 面 施 工 原 始 综 合 信 息 数 据 统 一 管 理 系 统, 实 现 了 以 基 于 SOA 架 构 及 C/S 技 术 为 基 础 的 客 户 端 综 合 数 据 信 息 展 示 端, 实 现 对 数 据 交 互 访 问, 施 工 综 合 数 据 信 息 平 台 化 共 享 有 效 地 解 决 了 施 工 全 过 程 数 据 信 息 的 平 台 化 共 享, 提 高 了 施 工 综 合 数 据 信 息 的 交 互 效 率, 实 现 了 各 类 施 工 信 息 数 据 的 统 计 分 析 及 图 形 化 处 理, 提 升 了 数 据 信 息 的 使 用 价 值, 保 障 了 施 工 的 统 筹 管 理 50

55 (6) 主 要 关 键 技 术 :1 传 感 器 技 术 ;2 差 分 GPS 定 位 技 术 ;3 分 布 式 计 算 技 术 ;4 无 线 传 输 技 术 ;5 基 于 RFID 的 电 子 车 牌 识 别 技 术 ;6 GIS 实 时 数 据 动 态 显 示 技 术 ;7 数 据 仓 库 技 术 ;8 数 据 挖 掘 ;9 移 动 监 控 技 术 ;10 基 于 GPS/GIS 的 车 辆 跟 踪 技 术 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 测 量 定 位 具 有 实 时 性 且 动 态 测 量 精 度 小 于 10cm; (2) 与 原 项 目 传 统 施 工 进 行 比 较, 可 减 少 产 生 废 料 0.8% 4. 技 术 应 用 情 况 (1)2012 年, 湖 南 省 大 浏 炎 陵 炎 睦 高 速 公 路 等 沥 青 路 面 施 工 应 用 路 面 施 工 智 能 控 制 系 统 用 于 沥 青 路 面 施 工 质 量 信 息 化 监 管 (2)2013 年, 潭 邵 高 速 潭 市 互 通 及 其 联 络 线 耒 宜 高 速 公 路 大 修 项 目 等 沥 青 路 面 施 工 应 用 路 面 施 工 智 能 控 制 系 统 用 于 沥 青 路 面 施 工 质 量 信 息 化 监 管 (3) 在 各 施 工 应 用 过 程 中 为 项 目 管 理 单 位 提 供 重 要 的 施 工 数 据 及 施 工 技 术 支 持, 为 后 期 路 面 养 护 提 供 重 要 原 始 施 工 数 据 依 据, 实 现 施 工 质 量 监 管 的 信 息 化, 提 高 施 工 信 息 科 学 化 管 理 水 平 5. 推 广 前 景 通 过 对 路 面 施 工 环 境 的 综 合 评 估, 施 工 信 息 智 能 化 发 展 的 必 然 趋 势, 管 理 层 对 施 工 信 息 智 能 化 管 理 的 迫 切 需 求, 根 据 路 面 施 工 智 能 控 制 系 统 在 路 面 施 工 项 目 中 的 实 际 推 广 运 用, 信 息 智 能 化 程 度 高, 经 济 与 社 会 效 益 显 著, 适 用 性 强, 得 到 施 工 单 位 管 理 单 位 等 的 广 泛 认 可 在 路 面 施 工 市 场 的 迫 切 需 求 和 本 系 统 自 身 独 特 的 优 势 双 重 推 力 下, 未 来 市 场 前 景 十 分 广 阔, 良 好 的 供 求 关 系 将 产 生 巨 大 市 场 经 济 与 社 会 效 益 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 湖 南 省 交 通 科 学 研 究 院 单 位 地 址 : 湖 南 省 长 沙 市 天 心 区 芙 蓉 中 路 3 段 472 号 51

56 联 系 人 : 李 霞 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail:[email protected] 52

57 15 建 筑 渣 土 填 筑 路 基 技 术 一 技 术 名 称 : 建 筑 渣 土 填 筑 路 基 技 术 二 技 术 来 源 : 福 建 交 通 科 技 重 点 项 目 建 筑 渣 土 填 筑 路 基 技 术 研 究 ( 合 同 编 号 :200906) 三 适 用 范 围 : 道 路 工 程 中 K93 区 及 以 下 部 分 路 基 填 筑 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 在 建 筑 渣 土 应 用 技 术 方 面, 日 本 美 国 等 工 业 发 达 国 家 走 在 前 头, 但 其 应 用 大 多 是 进 行 分 类 回 收 当 作 建 筑 原 材 料, 再 有 效 利 用 我 国 对 建 筑 渣 土 管 理 起 步 于 20 世 纪 80 年 代 末, 现 有 管 理 体 制 还 不 够 健 全 目 前 在 建 筑 渣 土 利 用 方 面 还 处 于 试 验 尝 试 性 阶 段, 对 其 工 程 特 性 质 量 检 测 方 法 质 量 控 制 标 准 及 施 工 工 艺 等 研 究 不 多, 缺 乏 相 关 的 质 量 控 制 标 准 等, 所 以 建 筑 渣 土 砂 浆 块 洞 渣 等 土 质 不 良 混 合 料 一 般 不 作 为 首 选 材 料, 建 设 单 位 往 往 采 用 弃 土 借 土 填 方 方 案, 绝 大 部 分 建 筑 渣 土 一 般 不 经 任 何 处 理 就 被 运 往 郊 外 或 乡 村, 采 用 露 天 堆 放 或 简 易 填 埋 的 方 式 进 行 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 采 用 试 验 结 合 理 论 分 析 的 方 法, 从 强 度 变 形 及 颗 粒 破 碎 率 级 配 改 善 自 填 充 等 角 度 全 面 分 析 建 筑 渣 土 颗 粒 振 动 压 实 特 性, 提 出 建 筑 渣 土 取 样 分 析 原 则 填 筑 方 法 工 艺 参 数 控 制 指 标 及 质 量 控 制 要 点, 总 结 不 改 良 直 接 利 用 建 筑 渣 土 填 筑 路 基 关 键 技 术, 形 成 建 筑 渣 土 填 筑 路 基 成 套 技 术 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 首 次 基 于 建 筑 渣 土 离 散 性 大 特 点 提 出 其 试 验 原 则 方 法, 全 面 揭 示 其 工 程 力 学 特 性 及 路 用 性 能, 并 提 出 实 用 可 行 的 工 艺 (2) 通 过 现 场 级 配 动 态 跟 踪 回 弹 模 量 现 场 CBR 弯 沉 和 压 实 度 等 指 标 测 试, 采 用 试 验 结 合 理 论 分 析 方 法, 从 强 度 变 形 及 颗 粒 破 碎 率 53

58 级 配 改 善 自 填 充 等 角 度 全 面 分 析 建 筑 渣 土 颗 粒 振 动 压 实 特 性, 提 出 建 筑 渣 土 取 样 分 析 原 则 填 筑 方 法 工 艺 参 数 控 制 指 标 及 质 量 控 制 要 点, 总 结 不 改 良 直 接 利 用 建 筑 渣 土 填 筑 路 基 关 键 技 术, 形 成 成 套 技 术 (3) 基 于 材 料 粒 径 随 机 分 布 原 则, 采 用 离 散 元 数 值 分 析 手 段, 建 立 不 同 粗 细 颗 粒 含 量 混 合 料 数 值 模 型, 从 微 尺 度 效 应 深 入 挖 掘 物 理 试 验 无 法 获 取 的 材 料 特 性, 采 用 细 观 力 学 方 法 揭 示 隐 藏 的 机 理, 解 释 宏 观 现 象 为 建 筑 渣 土 复 杂 特 性 地 更 深 入 研 究 应 用 提 供 坚 实 的 理 论 基 础 但 在 应 用 中, 应 注 意 如 下 问 题 : (1) 由 于 粗 粒 土 离 散 性 大, 且 粒 径 大, 试 验 过 程 中 应 根 据 粗 粒 土 填 筑 路 基 技 术 指 南 要 求 注 重 取 样 的 代 表 性 及 试 验 结 果 的 修 正, 最 大 限 度 保 证 结 果 的 准 确 性 (2) 室 内 控 制 指 标 的 选 取, 应 考 虑 所 用 粗 粒 土 的 现 场 振 动 压 实 机 理 及 室 内 试 验 压 实 机 理, 最 大 限 度 保 证 指 标 选 择 的 科 学 性 合 理 性 (3) 最 终 形 成 的 工 艺 参 数 应 方 便 快 捷, 易 于 现 场 施 工 控 制, 操 作 性 强 这 就 需 要 通 过 较 完 善 的 试 验 路 铺 筑 方 案, 进 行 相 关 目 标 参 数 的 回 归 分 析, 归 纳 总 结 得 到 (4) 需 判 断 材 料 在 碾 压 过 程 中 是 否 发 生 明 显 颗 粒 破 碎 现 象 如 破 碎 情 况 可 忽 略 不 计, 则 可 不 必 进 行 级 配 的 动 态 跟 踪, 并 可 考 虑 通 过 掺 配 改 善 土 结 构 方 法 改 善 土 性, 取 得 较 好 的 初 始 压 实 条 件 如 存 在 颗 粒 破 碎 级 配 逐 步 改 善 现 象, 则 应 通 过 级 配 跟 踪 及 压 实 度 等 参 数 的 分 析, 判 断 材 料 压 实 状 态, 并 最 终 寻 求 方 便 快 捷 工 艺 参 数 (5) 粗 粒 土 碾 压 应 选 择 振 动 碾 压 机 器, 吨 位 行 驶 速 度 碾 压 方 式 等 应 参 照 指 南 执 行, 并 可 结 合 工 程 实 践 做 适 当 调 整 (6) 本 成 果 针 对 的 是 旧 城 改 造 中 以 碎 砖 块 砼 块 砂 浆 等 组 成 的 混 合 料, 颗 粒 在 碾 压 过 程 中 存 在 明 显 的 颗 粒 破 碎 现 象 若 应 用 分 布 更 广 泛 的 各 种 洞 渣 煤 矸 石 等 粗 粒 土 进 行 路 基 填 筑, 除 了 遵 照 粗 粒 土 填 筑 路 基 技 术 54

59 指 南 提 出 的 方 法 思 想 外, 需 在 丰 富 的 实 践 中 不 断 总 结 完 善, 提 升 本 技 术 方 法 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 基 于 渣 土 离 散 性 大 特 点, 首 次 提 出 建 筑 渣 土 试 验 方 法 试 验 结 果 修 正 原 则 ; (2) 基 于 建 筑 渣 土 碾 压 破 碎 及 密 实 机 理, 提 出 渣 土 现 场 压 实 质 量 和 室 内 控 制 指 标 的 选 择 原 则 (3) 基 于 渣 土 本 身 特 性, 提 出 综 合 考 虑 其 土 石 特 性 岩 性 结 构 特 征 及 级 配 优 劣 等 因 素 的 综 合 分 类 法, 为 实 际 应 用 提 供 依 据 (4) 发 现 渣 土 碾 压 过 程 中 存 在 明 显 颗 粒 破 碎 级 配 改 善 现 象, 提 出 通 过 分 维 值 单 指 标 判 断 渣 土 级 配 优 劣 的 方 法 首 次 根 据 分 形 几 何 原 理, 揭 示 建 筑 渣 土 颗 粒 存 在 明 显 的 分 形 特 征 根 据 常 规 级 配 优 劣 ( 不 均 匀 系 数 不 小 于 5, 曲 率 系 数 介 于 1~3 之 间 ) 判 断 方 法, 得 到 颗 粒 级 配 达 到 良 好 状 态 对 应 的 分 维 值 为 D=2.22~2.63, 达 到 较 密 实 碾 压 状 态 时 颗 粒 分 维 值 接 近 上 限 2.63 (5) 得 到 不 同 松 铺 厚 度 碾 压 遍 数 下 材 料 破 碎 率 P~ 分 维 值 D 回 归 模 型 ( 二 次 函 数 关 系 ), 这 为 判 断 混 合 料 碾 压 中 破 碎 率 及 级 配 改 善 状 态 提 供 依 据 (6) 制 备 不 同 粗 颗 粒 含 量 混 合 料 进 行 物 理 试 验 并 进 行 了 离 散 元 数 值 分 析 方 法 的 仿 真 计 算 验 证 得 出 易 破 碎 特 性 建 筑 渣 土 最 大 干 密 度 y 与 粗 颗 粒 含 量 x 的 回 归 模 型 y=-0.475x x+1.716, 得 到 考 虑 破 碎 特 性 渣 土 颗 粒 达 到 最 优 排 列 状 态 时 较 优 粗 颗 粒 含 量 约 46% (7) 总 结 提 出 了 不 改 良 直 接 利 用 建 筑 渣 土 填 筑 路 基 关 键 技 术 和 成 套 技 术, 并 进 一 步 总 结 形 成 了 粗 粒 土 填 筑 路 基 技 术 指 南 4. 技 术 应 用 情 况 2008 年 至 今, 成 果 已 指 导 福 州 绕 城 福 永 漳 州 招 银 宁 德 宁 武 等 多 55

60 条 高 速 公 路 建 筑 渣 土 等 粗 粒 土 填 筑 路 基 应 用, 经 济 效 益 良 好, 共 节 省 建 设 资 金 约 1300 万 元, 社 会 及 环 境 效 益 更 是 显 著 对 建 筑 渣 土 力 学 性 能 的 详 细 解 读 也 对 建 筑 渣 土 作 为 夯 扩 桩 填 料 地 基 处 理 材 料 等 其 他 工 程 应 用 具 有 积 极 的 意 义, 粗 粒 土 填 筑 路 基 技 术 指 南 的 提 出 改 变 了 建 筑 渣 土 等 粗 粒 土 无 规 范 可 依 的 现 状, 对 推 动 建 筑 渣 土 等 不 良 粗 粒 土 的 广 泛 应 用 具 有 积 极 的 作 用 5. 推 广 前 景 通 过 试 验 结 合 理 论 分 析 方 法, 充 分 了 解 建 筑 渣 土 工 程 力 学 特 性 及 路 用 性 能, 在 此 基 础 上 进 行 分 析 总 结 形 成 建 筑 渣 土 填 筑 路 基 的 成 套 技 术 方 法, 并 在 丰 富 的 实 践 中 进 一 步 总 结 完 善, 形 成 了 更 为 广 泛 的 粗 粒 土 填 筑 路 基 技 术 指 南 粗 粒 土 填 筑 路 基 技 术 指 南 提 出 了 粗 粒 土 的 利 用 调 研 原 则 试 验 方 法 现 场 施 工 及 质 量 控 制 标 准 质 量 控 制 要 点 施 工 注 意 事 项 及 工 后 观 测 等, 可 切 实 指 导 废 渣 土 洞 渣 砂 浆 块 等 各 种 粗 粒 土 的 路 基 填 筑 应 用, 具 有 重 要 的 工 程 应 用 价 值 和 实 践 意 义, 随 着 我 国 经 济 发 展, 巨 量 建 筑 渣 土 应 用 于 公 路 建 设 将 产 生 巨 大 的 经 济 效 益 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 福 建 省 交 通 科 学 技 术 研 究 所 单 位 地 址 : 福 建 省 福 州 市 五 一 中 路 104 号 联 系 人 : 陈 治 伙 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail:[email protected] 56

61 16 泡 沫 沥 青 厂 拌 冷 再 生 应 用 技 术 一 技 术 名 称 : 泡 沫 沥 青 厂 拌 冷 再 生 应 用 技 术 二 技 术 来 源 : 福 建 省 交 通 科 技 发 展 项 目 沥 青 混 合 料 厂 拌 冷 再 生 技 术 在 高 速 公 路 上 的 应 用 研 究 ( 合 同 编 号 :200802) 三 适 用 范 围 : 各 等 级 公 路 沥 青 路 面 工 程 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 国 外 沥 青 路 面 再 生 技 术 已 日 趋 成 熟 近 几 年 泡 沫 沥 青 冷 再 生 技 术 在 我 国 有 了 迅 速 的 发 展, 许 多 省 份 已 经 开 始 接 受 和 逐 步 推 广, 也 形 成 了 符 合 当 地 实 际 的 应 用 经 验 目 前 我 国 很 多 高 等 级 路 面 已 经 或 即 将 进 入 维 修 或 改 建 期, 大 量 的 翻 挖 铣 刨 沥 青 混 合 料 被 废 弃, 造 成 环 境 污 染 与 资 源 的 极 大 浪 费 由 于 在 基 础 研 究 标 准 制 定 国 家 法 律 法 规 建 设 等 方 面 存 在 诸 多 问 题, 冷 再 生 技 术 还 远 没 有 达 到 大 规 模 推 广 应 用 的 程 度 因 此, 结 合 具 体 的 公 路 沥 青 路 面 建 设 工 程, 对 其 进 行 应 用 研 究 及 推 广 是 很 有 必 要 的 泡 沫 沥 青 厂 拌 冷 再 生 是 将 回 收 的 沥 青 路 面 材 料 (RAP) 和 泡 沫 沥 青 再 生 剂 相 混 合, 再 生 后 作 为 路 用 沥 青 混 合 料 的 一 种 技 术 利 用 沥 青 冷 再 生 混 合 料 铺 筑 路 面 结 构 的 基 层, 形 成 柔 性 基 层 路 面 结 构 的 形 式, 可 以 很 好 的 解 决 半 刚 性 基 层 反 射 裂 缝 的 问 题, 在 我 国 尤 其 具 有 实 际 意 义 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 根 据 泡 沫 沥 青 厂 拌 冷 再 生 技 术 的 沥 青 发 泡 特 性 和 评 价 方 法 混 合 料 性 质 及 关 联 因 素 材 料 特 征 及 级 配 要 求 配 合 比 设 计 过 程 研 究, 提 出 泡 沫 沥 青 厂 拌 冷 再 生 技 术 在 高 速 公 路 维 修 拓 宽 改 建 中 的 设 计 使 用 方 法 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 对 泡 沫 沥 青 的 发 泡 机 理 进 行 研 究 采 用 膨 胀 壁 和 半 衰 期 两 个 指 标 共 同 评 价 沥 青 的 发 泡 特 性 57

62 (2) 明 确 对 于 70 号 沥 青, 其 针 入 度 延 度 软 化 点 与 沥 青 发 泡 效 果 无 直 接 关 联, 而 沥 青 发 泡 效 果 的 差 异 与 沥 青 的 化 学 组 分 有 关, 与 沥 青 发 泡 可 能 与 沥 青 质 饱 和 分 含 量 有 关 (3) 提 出 了 泡 沫 沥 青 厂 拌 冷 再 生 混 合 料 的 配 合 比 设 计 的 具 体 过 程 与 步 骤, 对 泡 沫 沥 青 厂 拌 冷 再 生 混 合 料 设 计 参 数 标 准 试 验 方 法 与 条 件 进 行 了 改 进, 提 出 试 验 中 养 护 的 标 准 温 度 应 为 40, 车 辙 试 验 试 件 成 型 厚 度 为 100mm 等 (4) 提 出 了 冷 再 生 成 套 施 工 技 术 及 质 量 控 制 方 法 调 整 碾 压 工 艺, 适 当 减 少 钢 轮 压 路 机 振 动 遍 数 增 加 轮 胎 压 路 机 揉 挤 遍 数, 以 避 免 个 别 碎 石 被 压 破 或 击 裂 的 情 况 (5) 编 写 了 福 建 省 泉 厦 高 速 公 路 扩 建 工 程 厂 拌 泡 沫 沥 青 冷 再 生 施 工 技 术 指 南 (6) 公 路 厂 拌 泡 沫 沥 青 冷 再 生 路 面 设 计 与 施 工 技 术 规 程 福 建 省 地 方 标 准 已 编 制 完 成,2013 年 08 月 08 日 通 过 专 家 组 评 审,2013 年 12 月 04 日 正 式 发 布, 地 方 标 准 的 编 号 为 DB35/T 主 要 技 术 指 标 (1) 厂 拌 泡 沫 沥 青 冷 再 生 混 合 料 车 辙 试 验 采 用 100mm 厚 的 试 件 动 稳 定 度 不 小 于 1200 次 /mm 的 试 验 方 法 与 技 术 标 准 (2) 厂 拌 泡 沫 沥 青 冷 再 生 混 合 料 试 件 养 生 温 度 采 用 40 (3) 编 制 了 福 建 省 泉 厦 高 速 公 路 扩 建 工 程 厂 拌 泡 沫 沥 青 冷 再 生 路 面 施 工 技 术 指 南 (4) 初 压 采 用 一 台 双 钢 轮 振 动 压 路 机 静 压 1 遍, 时 速 为 2-3km/h; 复 压 采 用 一 台 双 钢 轮 振 动 压 路 机 振 压 2 遍, 时 速 为 3-4.5km/h, 一 台 单 钢 轮 振 动 压 路 机 碾 压 2 遍, 时 速 为 3-5km/h; 终 压 采 用 一 台 轮 胎 压 路 机 碾 压 8-10 遍, 时 速 为 4-6km/h, 最 后 采 用 一 台 双 钢 轮 振 动 压 路 机 静 压 扫 光 2 遍, 直 至 消 除 轮 迹 碾 压 成 型, 时 速 为 3-6km/h 摊 铺 碾 压 作 业 长 度 控 制 在 50m 内, 58

63 碾 压 作 业 时, 相 邻 碾 压 带 应 重 叠 1/3-1/2 轮 宽, 驱 动 轮 面 向 摊 铺 机 (7) 编 制 并 发 布 了 福 建 省 地 方 标 准 DB35/T 公 路 厂 拌 泡 沫 沥 青 冷 再 生 路 面 设 计 与 施 工 技 术 规 程 4. 技 术 应 用 情 况 根 据 福 建 省 泉 厦 高 速 公 路 扩 建 工 程 厂 拌 泡 沫 沥 青 冷 再 生 施 工 技 术 指 南 在 泉 厦 高 速 公 路 扩 建 工 程 第 三 合 同 段 铺 筑 试 验 路 并 指 导 大 面 积 施 工, 采 用 12cm 的 泡 沫 沥 青 冷 再 生 替 代 10cm 的 ATB 层 和 2cm 的 级 配 碎 石 层 共 铺 筑 5 公 里 泡 沫 沥 青 冷 再 生 路 面, 降 低 工 程 造 价 近 185 万 元 2010 年 9 月 30 日, 泉 厦 高 速 公 路 扩 建 改 造 工 程 通 过 省 交 通 质 检 局 交 工 验 收, 路 面 工 程 合 格 率 为 100% 通 车 运 营 至 今, 该 路 段 保 持 良 好 的 路 用 性 能, 路 面 平 整 密 实, 无 车 辙 松 散 现 象 5. 推 广 前 景 实 践 证 明, 结 合 泉 厦 高 速 公 路 扩 建 工 程 开 展 的 沥 青 混 合 料 厂 拌 冷 再 生 技 术 在 高 速 公 路 上 的 应 用 研 究 取 得 了 成 功 该 技 术 将 刨 除 的 大 量 老 路 面 的 沥 青 混 合 料 及 碎 石, 经 过 冷 再 生 处 理 后 应 用 于 新 建 路 面 或 拼 宽 部 分 新 结 构 路 面 的 上 基 层 上, 可 以 节 省 大 量 沥 青 和 砂 石 材 料, 促 进 节 约 型 交 通, 有 利 于 环 保, 具 有 显 著 的 经 济 效 益 和 社 会 效 益 地 方 标 准 编 制 发 布 后, 计 划 召 开 福 建 省 范 围 的 标 准 宣 贯 会, 从 设 计 到 施 工 到 检 测 全 方 位 的 推 广 厂 拌 泡 沫 沥 青 冷 再 生 技 术, 在 厦 蓉 高 速 公 路 扩 建 工 程 中 大 面 积 的 应 用 该 成 果 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 福 建 省 交 通 科 学 技 术 研 究 所 单 位 地 址 : 福 建 省 福 州 市 五 一 中 路 104 号 联 系 人 : 马 子 嵘 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail:[email protected] 59

64 17 黄 土 路 基 压 实 技 术 一 技 术 名 称 : 黄 土 路 基 压 实 技 术 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 部 建 设 科 技 计 划 项 目 黄 土 路 基 压 实 技 术 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 三 适 用 范 围 : 适 用 于 黄 土 地 区 公 路 建 设 高 质 量 的 路 基 填 筑 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 高 等 级 公 路 路 基 质 量 的 优 劣 集 中 表 现 在 工 后 沉 降 及 变 形 是 否 满 足 要 求 在 近 几 年 黄 土 地 区 的 高 等 级 公 路 建 设 中, 有 关 单 位 对 路 基 压 实 也 采 用 了 一 些 新 技 术 处 理, 但 其 合 理 性 难 以 定 量 评 价 国 内 公 路 交 通 科 研 部 门 曾 对 路 基 压 实 标 准 和 路 基 土 的 压 实 特 性 做 过 较 多 的 研 究, 沙 庆 林 院 士 编 著 的 公 路 压 实 与 压 实 标 准 对 公 路 路 基 压 实 问 题 进 行 了 较 系 统 总 结, 并 在 公 路 科 研 及 工 程 中 得 到 广 泛 应 用 但 国 内 对 于 黄 土 这 种 特 殊 土, 就 其 特 性 及 合 理 的 压 实 指 标 等 方 面 尚 没 有 太 多 系 统 全 面 的 研 究, 基 本 上 沿 用 一 般 土 的 压 实 理 论 和 经 验 方 法 湿 陷 性 黄 土 地 区 建 筑 规 范 规 范 服 务 对 象 主 要 为 各 类 建 筑 物 的 黄 土 地 基, 虽 然 我 国 黄 土 大 面 积 分 布 厚 度 大 地 层 全 建 筑 物 地 基 问 题 突 出, 这 方 面 的 实 践 经 验 比 较 丰 富 但 作 为 公 路 路 基 其 受 力 特 点 变 形 要 求 通 车 运 营 后 的 环 境 条 件 均 有 其 特 点, 故 现 行 的 湿 陷 性 建 筑 规 范 还 不 能 完 全 适 用 公 路 建 设 的 需 要 20 世 纪 60~70 年 代 铁 路 部 门 在 黄 土 地 区 曾 作 过 4 处 黄 土 路 基 试 验, 研 究 路 基 的 下 沉 变 形 规 律, 目 的 是 解 决 黄 土 铁 路 路 基 的 设 计 参 数, 取 得 了 一 定 的 成 果, 但 这 些 成 果 与 目 前 高 等 级 公 路 的 标 准 要 求 存 在 一 定 差 异 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 通 过 理 论 分 析 试 验 研 究 实 体 工 程 修 筑 等, 研 究 黄 土 路 基 的 压 实 标 准 压 实 技 术 以 及 湿 化 对 于 黄 土 路 基 的 影 响, 为 黄 土 地 区 的 公 路 建 设 提 供

65 一 套 比 较 系 统 的 理 论 和 实 用 技 术 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 根 据 地 貌 水 文 土 质 类 型 及 黄 土 湿 陷 特 性, 编 制 甘 肃 黄 土 地 区 的 公 路 工 程 地 质 分 区 图, 明 确 了 黄 土 的 粒 度 含 水 量 及 微 观 结 构 与 压 实 特 性 的 关 系 ; (2) 通 过 柔 性 路 面 动 力 响 应 分 析 和 路 基 中 动 土 压 力 现 场 测 试, 得 到 了 动 土 压 力 沿 路 基 深 度 的 衰 减 曲 线, 提 出 压 实 度 和 回 弹 模 量 双 控 的 黄 土 路 基 压 实 建 议 标 准 ; (3) 通 过 高 路 堤 实 体 工 程 试 验 观 测, 结 合 离 心 模 型 试 验 以 及 非 饱 和 土 三 维 固 结 有 限 元 计 算, 得 到 黄 土 高 路 堤 的 沉 降 变 形 规 律, 提 出 了 新 的 黄 土 高 路 堤 压 实 度 分 区 和 压 实 建 议 标 准 ; (4) 推 导 出 冲 击 压 实 的 能 量 和 冲 击 力 公 式, 提 出 了 黄 土 路 基 冲 击 压 实 技 术 施 工 工 艺, 该 成 果 已 编 入 交 通 部 公 路 冲 击 碾 压 技 术 指 南 ; (5) 测 试 黄 土 的 水 分 运 动 参 数 及 黄 土 路 基 内 部 的 含 水 量 分 布, 对 水 分 迁 移 用 有 限 元 法 进 行 了 数 值 模 拟, 得 到 黄 土 压 实 后 湿 化 对 路 基 的 稳 定 性 影 响 规 律 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 黄 土 的 粒 度 成 分 形 成 时 代 和 微 观 结 构 等 都 对 黄 土 的 压 实 起 着 明 显 的 影 响, 在 甘 肃 省 13 个 工 程 地 质 分 区 的 基 础 上 对 不 同 黄 土 的 压 实 规 律 进 行 了 研 究 ; (2) 结 合 荷 载 应 力 分 析 室 内 试 验 和 土 压 力 的 现 场 测 试, 确 定 了 用 压 实 度 和 回 弹 模 量 双 控 指 标 的 黄 土 一 般 路 堤 和 路 堑 的 压 实 标 准 ; (3) 采 用 修 正 的 平 面 应 变 模 型, 用 传 递 矩 阵 配 拉 氏 变 换 和 傅 立 叶 变 换 法 进 行 了 移 动 荷 载 作 用 下 柔 性 路 面 动 力 响 应 分 析, 计 算 结 果 与 模 型 试 验 结 果 基 本 吻 合 ;

66 (4) 对 不 同 轴 重 车 速 的 车 辆 作 用 下 柔 性 路 面 路 基 中 的 土 压 力 进 行 了 现 场 测 试, 得 到 了 土 压 力 沿 路 基 深 度 的 衰 减 曲 线 ; (5) 将 黄 土 视 为 非 饱 和 土, 推 导 出 非 饱 和 土 三 维 固 结 方 程, 并 进 行 有 限 元 数 值 计 算, 编 制 出 用 于 计 算 黄 土 高 路 堤 沉 降 变 形 的 实 用 程 序 ; (6) 对 高 69m 的 黄 土 高 路 堤 的 施 工 期 和 工 后 的 沉 降 土 压 力 进 行 了 现 场 测 试, 进 行 了 离 心 模 型 试 验, 再 结 合 有 限 元 数 值 计 算, 分 析 了 高 69m 的 黄 土 高 路 堤 的 沉 降 变 形 规 律, 确 定 了 符 合 容 许 沉 降 量 指 标 的 高 路 堤 压 实 度 分 区 和 压 实 标 准 ; (7) 对 黄 土 路 基 冲 击 压 实 效 果 进 行 了 全 面 的 现 场 测 试, 推 导 出 冲 击 能 量 和 冲 击 力 公 式, 形 成 了 实 用 的 施 工 工 艺 4. 技 术 应 用 情 况 (1) 兰 海 高 速 公 路 建 设 项 目 应 用 了 该 研 究 成 果, 在 路 基 工 程 中 采 用 了 突 破 规 范 的 高 压 实 度 指 标, 并 且 明 确 了 路 基 不 同 层 位 的 压 实 度 要 求, 可 有 效 控 制 路 基 过 量 沉 降 及 差 异 沉 降, 因 而 不 需 要 等 待 路 基 沉 降 稳 定 后 再 次 地 对 路 基 路 面 进 行 修 复 和 罩 面 工 作 按 比 较 保 守 的 标 准 估 算, 节 约 后 期 工 程 费 用 约 5178 万 元 成 果 应 用 体 现 出 了 良 好 的 工 程 效 益, 并 且 在 今 后 的 建 设 中 具 有 更 大 的 推 广 应 用 前 景 ; (2) 白 兰 谗 柳 和 柳 忠 高 速 公 路 采 用 了 该 项 目 冲 击 压 实 成 果 进 行 了 路 基 补 强, 经 过 冲 击 压 实, 路 基 的 隐 患 得 到 及 时 发 现, 有 效 地 确 保 了 路 基 的 压 实 度, 提 高 了 路 基 的 整 体 强 度, 基 本 没 有 出 现 因 路 基 原 因 导 致 的 路 面 开 裂 病 害, 为 确 保 路 面 的 服 役 期 及 良 好 的 运 营 发 挥 了 极 为 重 要 的 作 用 与 未 应 用 该 成 果 比 较, 仅 节 约 的 工 程 费 用 估 算 达 到 了 782 万 元, 以 平 均 每 公 里 减 少 路 面 修 补 费 用 30 万 元 估 算, 节 约 养 护 工 程 费 用 1710 万 元 ; (3) 凤 嵋 公 路 建 设 项 目 应 用 了 该 研 究 成 果, 经 过 冲 击 压 实, 及 时 发 现 了 路 基 的 隐 患, 有 效 地 确 保 了 路 基 的 压 实 度, 提 高 了 路 基 的 整 体 强 度 与

67 未 应 用 该 成 果 比 较, 仅 节 约 的 工 程 费 用 估 算 达 到 了 386 万 元, 以 平 均 每 公 里 减 少 路 面 修 补 费 用 10 万 元 估 算, 节 约 养 护 工 程 费 用 820 万 元 5. 推 广 前 景 在 甘 肃 省 13 个 工 程 地 质 分 区 的 的 基 础 上 系 统 研 究 了 黄 土 路 基 压 实 特 性, 考 虑 行 车 荷 载 和 黄 土 湿 馅 性 两 方 面 的 影 响 建 立 了 黄 土 路 基 工 作 区 路 堑 和 高 路 堤 压 实 度 标 准, 形 成 了 黄 土 路 基 强 夯 和 冲 击 压 实 实 用 的 压 实 工 艺, 并 研 究 了 黄 土 路 基 湿 化 的 规 律 该 成 果 首 先 可 以 在 我 国 广 大 的 黄 土 地 区 的 路 基 设 计 和 施 工 中 广 泛 采 用, 其 次, 其 研 究 方 法 可 以 为 其 它 土 质 路 基 的 压 实 标 准 的 确 定 提 供 借 鉴 研 究 成 果 的 使 用 将 会 极 大 地 提 高 我 国 路 基 地 修 筑 水 平, 减 少 由 于 路 基 所 引 起 地 病 害 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 甘 肃 省 公 路 建 设 管 理 集 团 有 限 公 司 单 位 地 址 : 甘 肃 省 兰 州 市 酒 泉 路 213 号 (730030) 联 系 人 : 付 良 举 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail: @qq.com

68 18 提 升 水 泥 混 凝 土 路 面 抗 弯 拉 强 度 新 技 术 一 技 术 名 称 : 提 升 水 泥 混 凝 土 路 面 抗 弯 拉 强 度 新 技 术 二 技 术 来 源 : 安 徽 省 2010 年 公 路 科 技 项 目 计 划 骨 架 密 实 型 路 用 水 泥 混 凝 土 试 验 与 应 用 研 究 ( 合 同 编 号 : 皖 路 科 技 号 ) 三 适 用 范 围 : 国 省 干 线 公 路 县 乡 农 村 公 路 市 政 道 路 等 范 畴 内 的 普 通 水 泥 混 凝 土 路 面 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 我 国 在 高 性 能 水 泥 路 面 混 凝 土 的 研 究 和 应 用 相 对 较 少 公 路 水 泥 混 凝 土 路 面 施 工 技 术 规 范 (JTGF30) 中, 仍 以 国 家 科 委 025 项 目 取 得 的 科 研 成 果 为 基 础, 以 抗 弯 拉 强 度 为 指 标 的 普 通 道 路 混 凝 土 配 合 比 设 计 的 经 验 公 式 法 正 交 试 验 法, 并 提 出 了 抗 弯 拉 与 抗 压 强 度 的 关 系 该 方 法 主 要 基 于 宏 观 力 学 性 能 进 行 控 制, 简 单 易 行, 但 是 设 计 指 标 单 一, 配 合 比 设 计 采 用 逐 级 填 充 理 论, 骨 料 为 连 续 级 配, 参 数 与 路 用 性 能 联 系 不 够 紧 密 加 之 过 去 十 几 年 中 路 面 水 泥 混 凝 土 类 型 施 工 工 艺 已 经 发 生 的 变 化, 重 载 超 载 交 通 对 水 泥 混 凝 土 路 面 的 路 用 性 能 提 出 了 严 峻 的 挑 战 因 此, 现 行 的 道 路 水 泥 混 凝 土 配 合 比 设 计 方 法 距 离 按 使 用 性 能 设 计 仍 然 存 在 相 当 大 的 差 距 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 利 用 粗 骨 料 形 成 骨 架, 减 少 水 泥 混 凝 土 中 的 富 余 砂 胶, 使 拌 和 好 的 混 凝 土 由 偏 液 态 向 偏 固 态 过 渡, 骨 料 重 力 通 过 骨 架 传 递 给 基 层, 包 裹 在 砂 胶 里 面 的 水 将 不 受 骨 料 挤 压, 抑 制 自 由 水 分 子 上 升 的 趋 势, 以 达 到 克 服 浮 力 效 应 的 产 生, 进 而 减 少 不 良 界 面 过 渡 区 ; 在 满 足 施 工 的 同 时, 尽 量 减 少 骨 料 比 表 面 积, 从 而 从 总 量 上 减 少 不 良 界 面 过 渡 区 发 生 概 率 ; 调 整 砂 率, 使 水 泥 混 凝 土 内 部 富 余 砂 胶 含 量 更 趋 于 合 理, 同 时 降 低 了 水 泥 和 水 的 绝 对 用 量, 最 终 实 现 水 泥 混 凝 土 抗 弯 拉 强 度 的 提 高 64

69 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 针 对 采 取 小 型 机 具 三 辊 轴 机 组 滑 模 方 式 施 工 的 混 凝 土 路 面 配 置 水 泥 混 凝 土, 主 要 从 两 方 面 实 现 减 少 不 良 界 面 过 渡 区 : 一 是 增 加 粗 骨 料 含 量, 将 集 料 中 4.75mm-9.5mm 规 格 ( 瓜 子 片 ) 一 级 剔 除, 选 取 mm 和 mm 两 种 规 格 的 骨 料, 这 样, 就 相 对 地 减 少 富 余 砂 胶 量 ; 二 是 适 当 减 少 砂 率, 一 般 较 常 规 减 少 3~4 %, 用 以 减 少 富 余 砂 胶 绝 对 量, 优 化 混 凝 土 内 部 结 构, 同 时 节 约 了 水 泥 用 量 (2) 新 型 路 面 水 泥 混 凝 土 骨 料 空 隙 率 约 在 42% 左 右, 而 水 泥 混 凝 土 中 砂 胶 含 量 约 在 48%, 砂 胶 富 余 约 6%, 适 度 的 富 余 砂 胶 保 证 了 在 主 骨 料 形 成 框 架 的 前 提 下, 有 足 够 的 砂 胶 填 满 空 隙, 也 能 保 证 施 工 和 易 性 不 受 影 响 (3) 新 型 水 泥 混 凝 土 配 合 比 设 计 水 泥 用 量 按 照 公 路 水 泥 混 凝 土 路 面 施 工 技 术 规 范 (JTGF ) 要 求, 以 不 低 于 300kg/m 3 为 基 数, 视 原 材 料 情 况 逐 步 增 加 10~15kg/m 3, 通 过 配 合 比 试 验 确 定 水 泥 用 量 推 荐 砂 率 为 29~32% 每 立 方 米 混 凝 土 用 水 量 则 通 过 试 拌 混 凝 土 拌 合 物, 达 到 要 求 工 作 度 ( 一 般 为 30~40S) 对 应 的 用 水 量 确 定, 根 据 我 们 的 试 验, 用 水 量 一 般 为 130~145kg/m 3 通 过 平 行 试 验 基 本 确 定 上 述 参 数 后, 按 照 常 规 绝 对 体 积 法 可 确 定 水 泥 混 凝 土 初 步 配 合 比 结 合 试 拌 试 验 和 强 度 试 验, 最 后 得 出 满 足 施 工 和 易 性 和 强 度 要 求 的 设 计 配 合 比 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 采 用 新 技 术 施 工 的 水 泥 混 凝 土 路 面 推 荐 使 用 9.5mm 以 上 的 碎 石 作 为 骨 料 ( 由 最 大 容 重 法 确 定 级 配 ), 砂 的 细 度 模 数 以 2.7~3.0 为 宜, 推 荐 砂 率 为 29~32%, 单 方 混 凝 土 水 泥 用 量 在 330kg/m 3 左 右, 用 水 量 一 般 为 130~145kg/m 3 ; (2)28d 抗 弯 拉 强 度 平 均 值 6.15Mpa, 比 普 通 混 凝 土 项 目 的 平 均 值 5.24MPa 提 高 了 17.4%; 65

70 (3)28d 劈 裂 抗 拉 强 度 由 达 到 4.31MPa, 较 普 通 混 凝 土 的 3.55MPa 提 高 21.4%; (4)28d 干 缩 率 由 下 降 至 , 降 低 17.5%;28d 养 护 龄 期 单 位 磨 损 量 减 少 4.6%; (5)28d 渗 水 高 度 由 12.9mm 下 降 至 10.2mm; 单 方 混 凝 土 水 泥 用 量 380kg/m 3 下 降 至 330kg/m 3, 每 立 方 米 节 约 水 泥 50kg 4. 技 术 应 用 情 况 本 技 术 已 在 滁 州 市 路 网 及 县 乡 公 路 改 造 工 程 中 进 行 了 推 广 应 用, 全 市 采 用 该 项 技 术 施 工 的 道 路 24 条, 共 计 219km, 其 中 : 国 省 干 线 公 路 133km, 县 乡 农 村 公 路 86km 经 过 长 期 的 跟 踪 检 测, 各 条 道 路 路 面 运 营 效 果 良 好, 不 仅 提 高 了 水 泥 混 凝 土 路 面 抗 弯 拉 强 度, 改 善 了 水 泥 混 凝 土 路 用 性 能 指 标, 而 且 降 低 了 工 程 造 价 5. 推 广 前 景 新 型 路 面 混 凝 土 较 普 通 混 凝 土 在 耐 久 性 节 能 减 排 经 济 效 益 等 方 面 优 势 明 显 目 前 全 国 每 年 在 建 的 水 泥 混 凝 土 等 级 公 路 约 2.5 万 公 里, 以 单 方 混 凝 土 工 程 造 价 节 约 15 元 估 算, 每 年 水 泥 混 凝 土 路 面 可 节 约 直 接 工 程 造 价 10 亿 元 ; 耐 久 性 方 面, 采 用 新 技 术 能 够 显 著 提 高 路 面 抗 弯 拉 强 度, 延 长 道 路 使 用 寿 命, 减 少 维 修 周 期, 耐 久 性 显 著 提 升 ; 节 能 减 排 方 面, 由 于 节 约 水 泥, 每 年 可 节 约 大 量 煤 电 及 石 灰 石 等 原 料 资 源, 减 少 对 生 态 的 破 坏 同 时, 可 大 量 减 少 生 产 水 泥 向 大 气 排 放 粉 尘 有 害 气 体 量, 有 利 于 减 少 雾 霾 天 气 的 产 生 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 滁 州 市 公 路 管 理 局 单 位 地 址 : 滁 州 市 琅 琊 区 凤 阳 路 252 号 (239000) 联 系 人 : 高 辉 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail:[email protected] 66

71 19 高 精 度 三 维 工 程 环 境 构 建 理 论 方 法 及 公 路 勘 察 设 计 成 套 技 术 一 技 术 名 称 : 高 精 度 三 维 工 程 环 境 构 建 理 论 方 法 及 公 路 勘 察 设 计 成 套 技 术 二 技 术 来 源 : 自 主 研 发 三 适 用 范 围 : 公 路 铁 路 城 市 道 路 水 利 等 大 型 工 程 勘 察 设 计 领 域 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 近 十 多 年 来, 勘 察 设 计 技 术 的 发 展 在 一 定 程 度 上 提 高 了 工 作 效 率 和 设 计 质 量, 但 基 础 数 据 获 取 手 段 单 一 数 据 精 度 和 时 效 性 差 缺 乏 真 三 维 可 视 化 的 工 程 设 计 环 境 等 制 约 因 素 并 未 得 到 根 本 改 变, 勘 察 设 计 过 程 中 外 业 工 作 量 大 环 境 破 坏 严 重 设 计 周 期 长 工 作 效 率 低 等 弊 病 也 未 得 到 有 效 改 善, 复 杂 困 难 地 区 设 计 方 案 难 以 全 方 位 比 选, 设 计 质 量 不 能 得 到 大 幅 度 提 高 国 外 发 达 国 家 大 规 模 的 建 设 高 峰 期 已 过, 公 路 勘 察 的 单 项 技 术 也 有 先 进 的 方 面, 但 从 勘 察 理 论 构 建 方 法 及 公 路 勘 察 成 套 技 术 等 进 行 全 方 位 的 研 究 方 面 尚 有 欠 缺 因 此, 迫 切 需 要 新 的 理 论 方 法 与 技 术 来 摆 脱 目 前 的 困 局, 实 现 整 个 勘 察 设 计 行 业 的 跨 越 式 发 展 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 (1) 基 于 多 源 数 据 快 速 获 取 精 确 融 合 海 量 数 据 管 理 三 维 建 模 与 可 视 化 等 理 论, 建 立 三 维 工 程 场 景 的 动 态 高 精 度 感 知 建 模 与 表 达 理 论 框 架, 构 建 真 三 维 工 程 环 境 平 台, 真 实 再 现 野 外 地 形 水 系 植 被 等 细 节, 为 智 能 化 设 计 公 路 建 设 养 护 运 营 管 理 建 立 真 三 维 数 据 平 台 (2) 采 用 联 合 卫 星 定 位 技 术, 确 保 了 任 意 点 海 拔 高 程 均 具 有 等 级 水 准 精 度, 建 立 最 高 精 度 达 0.90cm 的 带 状 似 大 地 水 准 面 模 型, 满 足 三 维 工 程 环 境 构 建 所 需 的 基 础 数 据 质 量 要 求 67

72 (3) 运 用 高 精 度 三 维 工 程 环 境 中 真 三 维 公 路 智 能 设 计 技 术, 解 决 传 统 公 路 设 计 技 术 交 互 性 差 方 案 比 选 效 率 低 无 法 实 时 动 态 分 析 等 问 题, 实 现 公 路 智 能 设 计 参 数 化 自 动 建 模 设 计 过 程 及 设 计 成 果 的 实 时 三 维 展 现 (4) 集 成 多 源 数 据 获 取 与 融 合 三 维 基 准 建 立 海 量 数 据 管 理 三 维 公 路 智 能 设 计 等 技 术, 形 成 基 于 高 精 度 真 三 维 工 程 环 境 的 公 路 勘 察 设 计 成 套 技 术, 实 现 一 次 勘 测, 全 程 应 用 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 真 三 维 公 路 智 能 设 计 技 术 在 融 合 遥 感 地 质 水 文 等 信 息 的 高 精 度 真 三 维 工 程 环 境 中, 研 发 了 丰 富 的 辅 助 设 计 工 具, 实 现 了 自 动 计 算 并 提 取 纵 横 断 面 地 面 线, 根 据 规 范 要 求 预 设 参 数 和 参 考 指 标 进 行 路 线 设 计, 实 现 设 计 过 程 动 态 交 互, 便 于 设 计 人 员 更 好 地 把 握 路 线 的 整 体 协 调 性, 通 过 行 车 视 距 检 验 环 境 分 析 和 安 全 性 分 析, 使 工 程 技 术 人 员 在 路 线 设 计 时 采 用 最 佳 设 计 参 数, 提 高 公 路 设 计 质 量 (2) 设 计 方 案 智 能 分 析 技 术 在 高 精 度 三 维 工 程 环 境 中 实 现 设 计 方 案 的 智 能 化 分 析, 包 括 设 计 方 案 的 快 速 比 选 优 化 环 境 影 响 评 价 设 计 方 案 安 全 评 价 等 方 面 利 用 路 线 方 案 设 计 参 数 及 高 精 度 三 维 工 程 环 境, 进 行 工 程 量 的 实 时 快 速 自 动 统 计, 进 行 多 方 案 的 快 速 比 选 优 化 基 于 高 精 度 三 维 工 程 环 境 中 的 多 分 辨 率 遥 感 数 据, 提 取 环 境 影 响 因 子, 分 析 评 价 公 路 与 周 边 环 境 的 融 合 性 和 协 调 性 通 过 模 拟 驾 驶 视 距 分 析 等 方 法, 对 设 计 方 案 的 安 全 性 作 出 评 价, 确 定 公 路 模 型 所 依 据 的 设 计 参 数 是 否 符 合 规 范 规 定 的 安 全 性 标 准 智 能 分 析 技 术, 有 利 于 真 三 维 的 公 路 动 态 交 互 的 设 计, 提 高 公 路 设 计 的 工 作 效 率 和 质 量 (3) 参 数 化 自 动 建 模 技 术 手 工 建 模 耗 费 大 量 的 人 力 和 物 力, 且 难 以 灵 活 动 态 调 整 在 分 析 国 内 外 最 新 研 究 成 果 的 基 础 上, 形 成 了 参 数 化 自 动 建 模 技 术, 根 据 公 路 设 计 的 多 项 技 术 参 数, 对 公 路 区 域 范 围 内 的 三 维 工 程 环 境 场 景 模 型 进 行 实 时 动 态 修 改, 根 据 桥 梁 隧 道 设 计 参 数, 实 时 构 建 桥 68

73 梁 隧 道 模 型, 并 添 加 交 通 工 程 模 型, 最 终 构 建 了 与 高 精 度 三 维 工 程 环 境 无 缝 结 合 的 公 路 模 型 (4) 多 源 数 据 集 成 与 精 确 融 合 技 术 基 于 四 元 数 坐 标 转 换 等 数 学 转 换 模 型, 实 现 了 点 云 快 速 配 准 精 度 自 验 证 坐 标 自 适 应 转 换, 解 决 了 多 源 LiDAR 数 据 集 成 与 融 合 中 普 遍 存 在 的 配 准 精 度 不 高 误 差 大 等 问 题 (5) 复 杂 带 状 区 域 高 精 度 数 字 高 程 基 准 确 定 技 术 通 过 在 弹 性 薄 板 弯 曲 方 程 中 引 入 张 力 参 数 的 格 网 化 方 法, 获 得 更 符 合 实 际 分 布 的 格 网 重 力 数 据, 相 比 简 单 平 均 法 和 其 它 常 用 内 插 推 估 法 ( 例 如 Shepard 方 法 ) 更 能 反 映 拟 合 函 数 的 局 部 特 征 以 及 位 场 和 地 形 数 据 的 空 间 自 相 关 性 ; 提 出 了 适 用 于 重 力 资 料 匮 乏 区 域 建 模 的 地 形 均 衡 归 算 的 严 密 解, 通 过 引 入 高 分 辨 率 高 精 度 地 形 模 型, 处 理 精 细 地 形 效 应, 实 现 短 波 重 力 资 料 等 效 恢 复 的 严 密 处 理, 精 度 提 高 显 著 在 长 带 状 区 域 的 格 网 重 力 大 地 水 准 面 与 离 散 GPS 水 准 拟 合 中, 提 出 球 冠 谐 调 和 分 析 融 合 法, 在 满 足 Laplace 方 程 位 理 论 要 求 下 联 合 求 解, 大 幅 度 提 高 了 区 域 似 大 地 水 准 面 确 定 理 论 严 密 性 和 结 果 可 靠 性, 避 免 了 传 统 的 几 何 方 法 ( 如 多 项 式 拟 合 多 面 函 数 拟 合 等 ) 在 长 带 状 区 域 建 模 中 造 成 拟 合 边 界 跃 变 的 不 确 定 性 (6) 基 于 数 字 高 程 基 准 的 隧 道 洞 口 高 程 实 时 测 定 与 传 递 技 术 利 用 数 字 高 程 基 准 取 代 地 面 标 石 高 程 基 准, 并 联 合 GPS 技 术 实 时 测 定 的 大 地 高 获 得 了 隧 道 洞 口 的 海 拔 高 程, 实 现 了 跳 跃 式 的 海 拔 高 程 传 递 该 技 术 彻 底 解 决 了 传 统 水 准 测 量 依 赖 地 面 标 石 高 程 基 准 所 存 在 的 建 立 难 维 持 难 统 一 难 等 问 题 基 于 构 建 的 亚 厘 米 级 高 精 度 似 大 地 水 准 面 模 型, 结 合 卫 星 定 位 技 术, 建 立 了 新 型 公 路 勘 察 设 计 地 面 控 制 测 量 方 案, 解 决 了 复 杂 地 区 高 等 级 公 路 建 设 中 高 程 测 量 难 题, 使 数 字 高 程 模 型 中 任 意 点 的 高 程 精 度 均 达 到 相 应 等 级 水 准 要 求, 确 保 了 三 维 工 程 环 境 构 建 对 所 需 基 础 数 据 质 量 要 求, 在 整 个 工 程 勘 察 设 计 施 工 和 后 期 运 营 维 护 中 均 可 持 续 发 挥 效 用 2. 主 要 技 术 指 标 69

74 (1) 高 精 度 三 维 工 程 环 境 构 建 模 型 精 度 和 影 像 分 辨 率 均 达 到 10cm (2) 工 程 模 型 大 小 不 受 限 制 (3) 开 发 出 具 有 自 主 知 识 产 权 智 能 化 设 计 系 统, 可 实 现 设 计 的 自 动 化, 能 够 与 CARD\1 HintCAD 设 计 软 件 生 成 的 数 据 格 式 进 行 交 互, 系 统 登 录 响 应 时 间 为 2.3 秒, 显 示 2.88GB 地 形 场 景 的 输 入 与 显 示 相 应 时 间 3.8 秒 (4) 带 状 似 大 地 水 准 面 模 型 最 高 精 度 达 0.9cm, 联 合 卫 星 定 位 技 术 确 保 任 意 点 海 拔 高 程 均 具 有 等 级 水 准 精 度, 解 决 了 复 杂 地 区 高 等 级 公 路 建 设 中 高 程 测 量 难 题, 使 数 字 高 程 模 型 中 任 意 点 的 高 程 精 度 均 达 到 相 应 等 级 水 准 要 求 3. 技 术 应 用 情 况 技 术 成 果 已 成 功 应 用 于 四 川 重 庆 西 藏 新 疆 等 9 个 省 市 自 治 区 的 17 个 公 路 建 设 项 目, 公 里 里 程 累 计 约 3700 公 里, 得 到 了 多 家 项 目 应 用 单 位 和 企 业 的 高 度 认 可 与 肯 定 4. 推 广 前 景 该 成 果 部 分 已 纳 入 行 业 规 范, 综 合 考 虑 了 我 国 勘 察 设 计 的 实 际 情 况, 能 够 满 足 国 内 公 路 城 市 道 路 铁 路 及 水 利 等 工 程 设 计 以 及 已 建 工 程 的 运 营 和 养 护 需 要, 已 经 获 得 公 路 城 市 道 路 等 工 程 设 计 单 位 检 测 单 位 以 及 业 主 单 位 的 广 泛 认 可, 具 有 广 阔 的 推 广 应 用 前 景 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 中 国 公 路 工 程 咨 询 集 团 有 限 公 司 单 位 地 址 : 北 京 市 海 淀 区 紫 竹 院 路 116 号 嘉 豪 国 际 中 心 A 座 9 层 (100097) 联 系 人 : 李 建 成 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail:[email protected] 70

75 20 公 路 沥 青 混 合 料 生 产 质 量 溯 源 技 术 一 技 术 名 称 : 公 路 沥 青 混 合 料 生 产 质 量 溯 源 技 术 二 技 术 来 源 : 河 北 省 科 技 厅 邢 衡 高 速 公 路 沥 青 路 面 施 工 质 量 智 能 化 管 理 系 统 研 究 ( 合 同 编 号 :S ) 三 适 用 范 围 : 公 路 工 程 沥 青 施 工 质 量 过 程 控 制 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 国 外 发 达 国 家 从 70 年 代 开 始, 已 经 研 究 和 推 广 沥 青 路 面 施 工 过 程 中 动 态 质 量 管 理 和 过 程 控 制, 沥 青 混 合 料 生 产 质 量 管 理 控 制 技 术 作 为 重 要 的 研 究 内 容 之 一 受 到 广 泛 关 注 其 中 无 线 射 频 识 别 技 术 (RFID) 全 球 定 位 系 统 (GPS) 在 沥 青 混 合 料 生 产 质 量 溯 源 领 域 应 用 实 例 比 较 多, 如 20 世 纪 90 年 代, 美 国 研 究 人 员 将 RFID 卡 片 粘 贴 在 沥 青 混 合 料 运 输 车 辆 的 尾 部, 在 后 场 拌 和 楼 与 前 场 摊 铺 机 上 分 别 安 装 RFID 读 卡 器, 当 有 运 输 车 辆 驶 离 拌 和 楼 或 驶 向 摊 铺 机 时, 读 卡 器 准 确 记 录 读 卡 的 时 间 与 车 牌 信 息, 所 有 数 据 通 过 系 统 内 置 的 GPRS 数 据 传 输 网 络 被 发 送 到 信 息 控 制 中 心 该 系 统 被 用 于 计 算 运 输 车 辆 驾 驶 人 员 的 工 作 时 间, 并 且 该 系 统 采 集 的 所 有 数 据 被 用 于 撰 写 每 日 工 作 报 告, 计 算 混 合 料 运 输 准 点 率 等 统 计 考 核 指 标 阿 拉 斯 加 交 通 厅 尝 试 在 每 一 辆 混 合 料 运 输 车 辆 上 安 装 GPS 系 统, 所 有 混 合 料 运 输 车 辆 的 位 置 信 息 可 以 通 过 网 络 系 统 直 接 查 看, 帮 助 施 工 现 场 管 理 人 员 充 分 掌 握 运 输 路 线 上 每 辆 运 输 车 辆 的 实 时 位 置, 预 判 下 一 辆 运 输 车 辆 的 到 达 时 间, 当 可 能 发 生 缺 料 的 时 候 发 出 预 警, 提 醒 混 合 料 运 输 车 驾 驶 员 注 意, 保 证 混 合 料 的 供 应 连 续 稳 定 我 国 沥 青 路 面 质 量 过 程 控 制 工 作 主 要 集 中 在 沥 青 拌 和 楼 生 产 数 据 的 实 时 采 集 沥 青 路 面 摊 铺 碾 压 智 能 控 制 等 方 面, 对 于 高 速 公 路 沥 青 路 面 质 量 控 制 主 要 集 中 在 后 场 拌 和 楼 的 数 据 自 动 采 集 和 前 场 摊 铺 碾 压 过 程 的 智 能 监 控, 缺 乏 两 个 过 程 间 的 匹 配 与 联 系 71

76 公 路 工 程 沥 青 混 合 料 施 工 质 量 溯 源 技 术, 基 于 无 线 射 频 原 理 实 现 了 沥 青 混 合 料 生 产 运 输 施 工 全 过 程 动 态 监 控, 将 三 大 工 序 有 序 结 合 在 一 起, 形 成 完 整 的 系 统, 可 填 补 我 国 沥 青 混 合 料 施 工 质 量 控 制 的 研 究 空 白 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 沥 青 混 合 料 施 工 质 量 溯 源 技 术 基 于 无 线 射 频 原 理 (Radio Frequency Identification, 缩 写 :RFID), 在 沥 青 混 合 料 运 输 车 辆 上 安 装 存 储 有 该 车 辆 驾 驶 员 姓 名 车 辆 牌 照 号 等 唯 一 识 别 信 息 的 RFID 电 子 标 签, 在 后 场 沥 青 拌 和 楼 及 前 场 沥 青 摊 铺 机 上 加 装 RFID 读 写 器, 同 时, 在 拌 和 楼 及 摊 铺 机 上 分 别 安 装 沥 青 拌 和 楼 数 据 采 集 系 统 和 GPS 全 球 定 位 系 统 当 运 输 车 辆 停 靠 在 拌 和 楼 旁 准 备 装 料 时, 加 装 在 拌 和 楼 上 的 RFID 读 卡 器 自 动 识 别 该 车 辆 信 息, 并 与 拌 和 楼 数 据 采 集 系 统 记 录 的 混 合 料 生 产 信 息 进 行 匹 配, 进 而 得 知 进 入 该 车 混 合 料 的 时 间 方 量 及 配 合 比 当 运 输 车 辆 停 靠 在 摊 铺 机 旁 准 备 卸 料 时, 加 装 在 摊 铺 机 上 的 RFID 读 卡 器 自 动 识 别 该 车 辆 信 息, 并 与 GPS 全 球 定 位 系 统 记 录 的 摊 铺 机 实 时 位 置 信 息 进 行 匹 配, 进 而 得 知 该 车 混 合 料 的 施 工 桩 号 综 上, 基 于 无 线 射 频 原 理 的 高 速 公 路 沥 青 混 合 料 施 工 质 量 溯 源 技 术 能 够 实 现 从 沥 青 混 合 料 生 产 质 量 到 沥 青 路 面 施 工 桩 号 的 全 过 程 溯 源 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 沥 青 拌 和 楼 数 据 采 集 系 统, 实 时 监 控 沥 青 拌 和 楼 混 合 料 生 产 情 况, 精 确 读 取 每 一 盘 混 合 料 配 合 比 沥 青 用 量 搅 拌 时 间 搅 拌 温 度 等 混 合 料 生 产 关 键 指 标 参 数 (2)RFID 数 据 智 能 匹 配 系 统, 协 同 使 用 RFID 电 子 标 签 及 读 写 器, 精 确 匹 配 拌 和 楼 生 产 配 合 比 盘 号 混 合 料 运 输 车 辆 混 合 料 施 工 桩 号, 为 保 证 沥 青 路 面 施 工 质 量 可 溯 源 提 供 重 要 的 技 术 支 撑 72

77 (3) 基 于 施 工 现 场 实 际 路 线 及 施 工 便 道 情 况 的 混 合 料 车 辆 定 位 系 统, 实 时 了 解 混 合 料 车 辆 位 置 运 量 行 驶 状 况 等 信 息, 预 估 车 辆 到 达 时 间, 保 证 混 合 料 供 应 数 量 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 沥 青 拌 和 楼 数 据 采 集 系 统, 实 时 监 控 沥 青 拌 和 楼 混 合 料 生 产 情 况, 精 确 读 取 每 一 盘 混 合 料 配 合 比 沥 青 用 量 搅 拌 时 间 搅 拌 温 度 等 混 合 料 生 产 关 键 指 标 参 数, 实 时 上 传 到 服 务 器, 并 对 异 常 数 据 通 过 短 信 提 醒 的 方 式 进 行 预 警, 提 醒 相 关 责 任 人 对 问 题 进 行 处 理 (2)RFID 数 据 智 能 匹 配 系 统, 协 同 使 用 RFID 电 子 标 签 及 读 写 器, 实 现 拌 和 楼 生 产 配 合 比 盘 号 混 合 料 运 输 车 辆 混 合 料 施 工 桩 号 的 精 确 匹 配, 同 时 将 地 磅 称 重 信 息 作 为 每 天 混 合 料 生 产 原 材 料 用 量 的 二 次 校 核 信 息 自 动 上 传 到 服 务 器 (3) 基 于 施 工 现 场 实 际 路 线 及 施 工 便 道 情 况 的 混 合 料 车 辆 定 位 系 统, 使 项 目 管 理 者 足 不 出 户 便 可 实 时 了 解 混 合 料 车 辆 位 置 运 量 行 驶 状 况 等 信 息, 预 估 车 辆 到 达 时 间, 保 证 混 合 料 供 应 数 量, 减 少 甚 至 杜 绝 施 工 现 场 出 现 由 于 缺 料 等 料 而 造 成 摊 铺 机 停 止 工 作 影 响 沥 青 路 面 平 整 度 的 现 象 4. 技 术 应 用 情 况 成 果 已 经 成 功 应 用 于 在 建 的 河 北 邢 衡 高 速 公 路 沥 青 路 面 混 合 料 施 工 现 场, 对 于 提 升 邢 衡 高 速 沥 青 路 面 施 工 质 量, 保 证 路 面 耐 久 性 具 有 极 其 重 要 的 作 用 5. 推 广 前 景 本 技 术 基 于 物 联 网 技 术, 以 沥 青 混 合 料 的 拌 和 运 输 摊 铺 碾 压 为 切 入 点, 全 程 监 控 沥 青 路 面 施 工 过 程, 并 归 档 入 库 为 日 后 的 养 管 工 作 提 供 第 一 手 的 原 始 数 据 在 现 有 工 程 机 械 的 基 础 上, 安 装 了 基 于 物 联 网 技 术 的 传 感 设 备, 将 施 工 过 程 中 的 真 实 有 效 的 数 据 通 过 无 限 网 络 发 送 至 数 据 中 心 进 行 统 计 分 析 实 现 了 由 效 率 低 的 事 后 检 测 向 实 时 控 制 监 测 的 突 破 对 提 73

78 高 沥 青 沥 青 路 面 质 量, 提 高 管 理 效 率, 节 约 建 设 资 金, 保 证 监 测 数 据 的 真 实 性 及 可 靠 性, 提 高 路 面 质 量 评 价 客 观 性 上 将 产 生 深 远 的 影 响 对 于 实 现 公 路 建 设 的 精 细 化 管 理 确 保 施 工 质 量 具 有 十 分 重 要 的 意 义, 具 有 广 阔 的 推 广 应 用 前 景 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 交 通 运 输 部 公 路 科 学 研 究 所 单 位 地 址 : 北 京 市 海 淀 区 西 土 城 路 8 号 (100088) 联 系 人 : 李 思 李 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail:[email protected] 74

79 21 斜 向 预 应 力 水 泥 混 凝 土 路 面 技 术 一 技 术 名 称 : 斜 向 预 应 力 水 泥 混 凝 土 路 面 技 术 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 部 建 设 科 技 计 划 项 目 斜 向 无 粘 结 预 应 力 无 缝 水 泥 混 凝 土 路 面 技 术 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 三 适 用 范 围 : 各 等 级 公 路 的 水 泥 混 凝 土 路 面 收 费 广 场 及 超 限 检 测 站 重 载 交 通 水 泥 路 面 复 合 式 路 面 的 水 泥 混 凝 土 基 层 桥 面 铺 装 及 隧 道 铺 装 的 水 泥 混 凝 土 结 构 层 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 目 前, 国 内 外 预 应 力 混 凝 土 路 面 的 相 关 研 究 主 要 集 中 在 预 应 力 筋 纵 向 布 置 方 面, 这 种 传 统 预 应 力 混 凝 土 路 面 虽 然 能 在 路 面 结 构 中 产 生 一 定 的 纵 向 预 压 力, 但 是 对 于 承 受 复 杂 应 力 的 混 凝 土 路 面 不 能 解 决 其 受 力 后 路 面 开 裂 等 问 题, 且 由 于 预 应 力 筋 的 有 效 张 拉 长 度 一 般 不 超 过 60m, 因 此 要 铺 筑 较 长 的 预 应 力 混 凝 土 路 面 板, 就 必 须 用 连 接 器 将 预 应 力 筋 连 接 起 来, 以 使 预 应 力 传 递 连 续 而 斜 向 预 应 力 混 凝 土 路 面 设 计 与 施 工 技 术 研 究 可 以 弥 补 上 述 缺 点, 其 相 关 技 术 研 究 在 国 内 外 尚 属 空 白 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 (1) 建 立 斜 向 预 应 力 路 面 结 构 力 学 模 型, 分 析 在 荷 载 作 用 下 斜 向 预 应 力 混 凝 土 板 的 力 学 特 性, 给 出 不 同 参 数 对 路 面 荷 载 应 力 的 影 响, 并 得 到 模 型 临 界 荷 载 区 域 最 大 主 应 力 的 最 大 值 (2) 分 析 在 变 温 作 用 下 斜 向 预 应 力 混 凝 土 板 的 力 学 特 性, 给 出 不 同 参 数 对 路 面 温 度 翘 曲 应 力 影 响 ; 提 出 斜 向 预 应 力 混 凝 土 路 面 伸 缩 应 力 与 位 移 的 计 算 方 法 ; 分 析 荷 载 与 温 度 耦 合 作 用 下 斜 向 预 应 力 混 凝 土 板 的 力 学 特 性, 得 到 路 面 板 临 界 荷 载 区 域 最 大 主 应 力 的 最 大 值 75

80 (3) 通 过 对 预 应 力 加 载 区 域 的 弹 塑 性 分 析, 给 出 预 应 力 最 佳 加 载 区 大 小 及 垫 板 尺 寸 (4) 开 展 室 内 模 型 试 验, 分 别 对 预 应 力 张 拉 过 程 中 板 内 应 力 分 布 加 载 过 程 中 板 内 应 力 分 布 锚 固 力 损 失 及 预 应 力 筋 摩 擦 力 加 载 后 路 面 弯 沉 等 进 行 测 试 分 析, 结 果 表 明, 实 测 值 应 力 值 与 理 论 值 基 本 吻 合, 预 应 力 路 面 较 普 通 路 面 的 承 载 能 力 高 (5) 进 行 试 验 路 预 应 力 筋 张 拉 过 程 中 路 面 板 应 力 分 布 板 的 位 移 预 应 力 筋 伸 长 量 相 邻 板 之 间 的 应 力 测 试, 测 试 结 果 表 明, 测 试 结 果 与 理 论 值 基 本 吻 合, 试 验 路 面 满 足 设 计 要 求, 施 工 工 艺 可 行 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 综 合 考 虑 水 泥 混 凝 土 的 力 学 特 性 收 缩 性 能 和 耐 久 性 能 确 定 水 泥 混 凝 土 配 合 比 及 不 同 掺 合 料 用 量 (2) 借 助 斜 向 预 应 力 混 凝 土 路 面 滑 动 层 摩 擦 系 数 测 试 仪, 考 虑 滑 动 层 类 型 及 基 层 类 型 对 摩 擦 系 数 影 响, 推 荐 滑 动 层 的 类 型 和 结 构 参 数 (3) 斜 向 预 应 力 混 凝 土 路 面 疲 劳 开 裂 设 计 标 准 结 构 设 计 方 法 及 其 设 计 软 件 (4) 斜 向 预 应 力 混 凝 土 路 面 关 键 施 工 机 具, 包 括 皮 带 运 输 机 运 输 车, 滑 动 层 铺 设 器 张 拉 端 模 板 等 (5) 斜 向 预 应 力 混 凝 土 路 面 施 工 技 术, 包 括 施 工 工 艺 和 质 量 检 验 与 验 收 标 准 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 综 合 考 虑 力 学 性 能 收 缩 性 能 和 耐 久 性 能 试 验 结 果, 废 旧 沥 青 混 合 料 细 颗 粒 掺 量 取 15% 粉 煤 灰 掺 量 20% 时, 可 提 高 混 凝 土 的 抗 弯 拉 强 度 及 耐 久 性, 减 少 混 凝 土 的 收 缩 76

81 (2) 研 究 推 荐 砂 层 + 聚 乙 烯 塑 料 薄 膜 聚 乙 烯 塑 料 薄 膜 + 砂 层 + 聚 乙 烯 塑 料 薄 膜 砂 层 + 水 泥 + 聚 乙 烯 塑 料 薄 膜 三 种 类 型 的 滑 动 层, 其 摩 擦 系 数 范 围 为 0.38~0.55 (3) 预 应 力 筋 与 路 面 的 夹 角 取 值 可 根 据 路 面 长 度 和 宽 度 的 比 例 确 定, 考 虑 到 实 际 施 工 和 路 面 受 力 状 态, 夹 角 在 20 ~45 之 间 取 值 (4) 斜 向 预 应 力 混 凝 土 路 面 结 构 设 计 标 准, 通 过 预 应 力 混 凝 土 板 的 各 项 力 学 特 征 分 析 结 果, 采 用 MATLAB 进 行 回 归 分 析 处 理, 给 出 斜 向 预 应 力 混 凝 土 路 面 结 构 设 计 解 析 公 式, 编 制 了 斜 向 预 应 力 混 凝 土 路 面 板 结 构 设 计 的 对 策 系 统 PCPSDDS1.0 (5) 混 凝 土 路 面 滑 动 层 摩 擦 系 数 测 试 装 置, 测 试 速 率 在 1mm/min~10mm/min 范 围 内 可 调, 数 据 采 集 器 设 置 有 USB 数 据 导 出 接 口, 方 便 测 量 数 据 的 导 出 和 处 理 (6) 斜 向 预 应 力 混 凝 土 路 面 施 工 可 方 便 快 速 不 间 断 施 工 4. 技 术 应 用 情 况 技 术 成 果 已 经 成 功 应 用 于 陕 西 省 G210 国 道 S301 府 店 一 级 公 路 路 面 整 治 工 程 汉 中 市 城 固 县 城 熊 公 路 改 建 工 程 神 府 高 速 公 路 榆 绥 高 速 公 路 延 志 吴 高 速 公 路 咸 旬 高 速 公 路 耀 州 至 旬 邑 二 级 公 路 改 建 工 程 店 烈 二 级 公 路 改 建 工 程 九 里 坡 改 建 工 程 河 北 省 邢 台 市 南 石 线 二 级 公 路 内 蒙 古 准 兴 重 载 一 级 公 路, 共 12 条 试 验 路, 累 计 铺 筑 面 积 近 10 万 平 方 米, 取 得 了 巨 大 的 经 济 和 社 会 效 益 5. 推 广 前 景 斜 向 预 应 力 混 凝 土 路 面 承 载 能 力 高, 行 车 舒 适 性 好, 具 有 良 好 的 耐 久 性, 其 设 计 施 工 技 术 日 趋 成 熟, 能 够 广 泛 用 于 新 建 和 改 建 道 路 收 费 广 场 及 超 限 检 测 站, 从 而 将 获 得 公 路 业 主 单 位 的 广 泛 认 可 随 着 国 际 能 源 日 趋 紧 张, 石 油 沥 青 的 价 格 一 直 居 高 不 下, 与 此 同 时 的 是 我 国 水 泥 产 量 连 续 多 年 居 世 界 第 一, 因 此, 修 建 水 泥 混 凝 土 路 面 具 有 显 著 的 成 本 优 势, 全 寿 77

82 命 周 期 效 益 显 著 部 分 成 果 已 纳 入 地 方 技 术 标 准, 为 制 定 斜 向 预 应 力 水 泥 混 凝 土 路 面 技 术 标 准 提 供 了 重 要 的 技 术 支 撑 由 此 可 见, 本 技 术 具 有 广 阔 的 推 广 应 用 前 景 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 1. 西 安 公 路 研 究 院 单 位 地 址 : 西 安 市 高 新 六 路 60 号 (710065) 联 系 人 : 李 娜 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail:[email protected] 2. 陕 西 省 交 通 建 设 集 团 公 司 单 位 地 址 : 陕 西 省 西 安 市 高 新 区 唐 延 路 6 号 (710075) 联 系 人 : 雷 甲 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail: @qq.com 78

83 22 公 路 三 维 激 光 雷 达 扫 描 勘 察 设 计 技 术 一 技 术 名 称 : 公 路 三 维 激 光 雷 达 扫 描 勘 察 设 计 技 术 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 部 建 设 科 技 计 划 项 目 桥 隧 1:500 机 载 激 光 雷 达 数 字 三 维 测 量 技 术 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 江 西 省 交 通 运 输 厅 科 技 项 目 机 载 激 光 雷 达 测 量 与 道 路 设 计 协 同 研 究 ( 合 同 编 号 :200830) 和 自 主 立 项 项 目 机 载 激 光 雷 达 技 术 在 公 路 勘 察 设 计 中 的 应 用 研 究 ( 合 同 编 号 :KJ ) 三 适 用 范 围 : 公 路 勘 察 设 计, 特 别 适 用 于 困 难 复 杂 地 区 新 建 公 路 改 扩 建 公 路 的 定 测 与 施 工 图 设 计 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 目 前, 我 国 公 路 勘 察 设 计 地 形 资 料 获 取 主 要 采 用 地 面 测 量 和 航 空 摄 影 测 量 技 术, 快 速 可 靠 准 确 详 实 的 获 取 公 路 勘 察 设 计 定 测 与 施 工 图 设 计 阶 段 所 需 各 种 地 形 资 料, 已 成 为 工 程 项 目 亟 待 解 决 的 瓶 颈 问 题 对 于 地 面 测 量 方 法, 需 要 跋 山 涉 水 地 逐 点 进 行 测 量, 不 仅 劳 动 强 度 大, 而 且 作 业 效 率 低 成 果 不 详 实, 在 公 路 改 扩 建 工 程 中, 大 量 的 人 工 上 路 作 业 还 将 干 扰 正 常 交 通 流, 造 成 巨 大 安 全 隐 患 对 于 常 规 的 航 空 摄 影 测 量, 在 植 被 茂 密 纹 理 贫 乏 等 地 区, 获 取 工 程 所 需 的 大 比 例 尺 高 精 度 DEM DLG 等 资 料 十 分 困 难, 且 难 以 达 到 定 测 与 施 工 图 设 计 阶 段 断 面 线 生 产 精 度 要 求 五 技 术 内 容 : 1. 技 术 原 理 利 用 三 维 激 光 雷 达 可 穿 透 植 被 测 量 精 度 高 数 据 处 理 周 期 短 成 果 丰 富 多 样 等 优 势, 基 于 激 光 扫 描 测 量 高 精 度 数 据 采 集 方 法 和 控 制 模 式, 实 现 激 光 扫 描 精 确 原 始 数 据 的 获 取 ; 基 于 激 光 数 据 精 化 坐 标 精 密 转 换 技 术, 得 到 精 确 激 光 点 云 数 据, 并 快 速 生 成 1:500~1:2000 比 例 尺 数 字 高 程 模 型 79

84 数 字 正 射 影 像 图 数 字 线 划 地 形 图 ; 基 于 精 确 激 光 点 云 数 据, 快 速 提 取 公 路 特 征 和 断 面 地 面 线 数 据, 实 现 与 公 路 CAD 协 同 设 计 在 此 基 础 上, 形 成 一 套 满 足 新 建 改 扩 建 公 路 定 测 与 施 工 图 设 计 的 公 路 三 维 激 光 雷 达 扫 描 勘 察 设 计 技 术 2. 关 键 技 术 (1) 道 路 改 扩 建 直 升 飞 机 超 低 空 精 密 激 光 扫 描 数 据 采 集 方 法 ; (2) 激 光 扫 描 测 量 的 控 制 模 式 ; (3) 激 光 扫 描 测 量 的 坐 标 精 密 修 正 方 法 ; (4) 坎 坡 陡 崖 等 地 形 特 征 的 快 速 提 取 方 法 ; (5) 基 于 激 光 扫 描 数 据 的 1:500 大 比 例 尺 DLG 生 成 方 法 ; (6) 基 于 三 维 激 光 点 云 的 道 路 线 形 要 素 提 取 方 法 ; (7) 激 光 扫 描 测 量 与 道 路 改 扩 建 协 同 设 计 方 法 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 在 植 被 茂 盛 地 形 复 杂 地 区 新 建 公 路 勘 察 设 计 中, 激 光 扫 描 测 量 平 面 精 度 优 于 0.5m, 高 程 精 度 优 于 0.2m, 满 足 了 新 建 公 路 定 测 及 施 工 图 设 计 要 求 ; (2) 改 扩 建 公 路 勘 察 设 计 中, 精 确 获 取 现 有 道 路 高 精 度 三 维 信 息, 激 光 扫 描 测 量 路 面 平 面 精 度 优 于 0.05m, 高 程 精 度 优 于 0.02m, 不 干 扰 交 通 流, 代 替 人 工 上 路 测 量 ; (3) 基 于 激 光 雷 达 生 成 的 DEM DOM 与 公 路 CAD 的 协 同 设 计, 实 现 了 路 线 CAD 集 成 设 计 可 视 化 方 案 比 选 设 计 ; (4) 基 于 LIDAR 数 据 与 高 分 辨 率 DOM 相 结 合 进 行 不 良 地 质 遥 感 勘 察 ; (5) 快 速 生 成 用 于 定 测 与 施 工 图 设 计 的 高 速 公 路 结 构 物 墙 址 地 形 线 征 地 图 等 图 ; (6) 基 于 激 光 点 云 和 DOM 的 陡 坎 房 屋 等 地 物 信 息 自 动 提 取, 快 速 高 效 生 成 1:500~1:2000 比 例 尺 三 维 线 划 地 形 图 ; 80

85 (7) 基 于 激 光 点 云 数 据 快 速 自 动 批 量 生 成 平 纵 横 断 面 三 维 地 面 线, 代 替 了 传 统 的 人 工 测 量 4. 技 术 应 用 情 况 该 技 术 已 在 西 藏 江 西 贵 州 河 北 广 西 河 南 安 徽 等 多 个 省 份 国 家 重 点 高 速 公 路 建 设 项 目 进 行 了 成 功 应 用 示 范, 建 设 类 型 涉 及 新 建 和 改 扩 建, 应 用 总 里 程 超 过 1000 公 里, 取 得 了 良 好 的 应 用 效 果 主 要 应 用 项 目 及 里 程 如 表 1 所 示 该 技 术 为 上 述 工 程 的 初 测 定 测 阶 段 提 供 了 可 靠 详 实 的 基 础 地 形 资 料, 解 决 了 植 被 茂 密 地 区 困 难 复 杂 地 区 信 息 获 取 难 题 以 及 不 干 扰 交 通 流 的 既 有 道 路 精 确 信 息 获 取 难 题, 免 除 人 工 野 外 纵 横 断 面 测 量, 优 化 了 路 线 设 计 方 案, 减 少 野 外 工 作 量 50% 以 上, 提 高 整 体 勘 察 设 计 效 率 1 倍 以 上, 节 支 勘 察 设 计 成 本 上 千 万 元, 经 济 效 益 和 社 会 效 益 显 著 表 1 主 要 应 用 项 目 清 单 序 号 项 目 名 称 应 用 里 程 (km) 1 西 藏 昌 都 至 邦 达 机 场 专 用 公 路 新 改 建 工 程 江 西 省 赣 州 至 大 余 高 速 公 路 ( 茅 店 至 三 益 段 ) 贵 州 省 道 真 至 新 寨 高 速 公 路 道 真 至 瓮 安 段 京 港 澳 高 速 公 路 涿 州 ( 京 冀 界 ) 至 石 家 庄 段 改 扩 建 工 程 南 昌 至 樟 树 高 速 公 路 改 扩 建 工 程 95 6 广 西 柳 州 至 南 宁 高 速 公 路 改 扩 建 工 程 河 南 省 焦 作 至 桐 柏 高 速 公 路 巩 义 至 登 封 登 封 至 汝 州 段 80 8 合 肥 至 芜 湖 高 速 公 路 改 扩 建 工 程 推 广 前 景 基 础 地 形 资 料 的 快 速 精 确 获 取 已 经 成 为 我 国 当 今 中 西 部 困 难 复 杂 地 区 新 建 公 路 以 及 公 路 改 扩 建 工 程 勘 察 设 计 的 重 大 技 术 难 题 该 项 技 术 创 立 了 81

86 公 路 三 维 激 光 雷 达 扫 描 勘 察 设 计 技 术, 填 补 了 相 关 领 域 的 空 白 在 西 部 大 开 发 战 略 实 施 改 扩 建 与 新 建 并 存 两 种 建 设 并 重 局 面 下, 该 技 术 可 以 解 决 传 统 航 空 摄 影 测 量 及 人 工 地 面 测 量 难 以 获 取 基 础 地 形 地 质 资 料 的 难 题, 有 效 克 服 植 被 影 响, 不 干 扰 正 常 交 通 流, 高 效 快 速 获 取 新 建 公 路 改 扩 建 公 路 定 测 与 施 工 图 设 计 阶 段 的 精 确 空 间 信 息, 显 著 缩 短 工 程 建 设 周 期 大 幅 降 低 工 程 建 设 成 本, 具 有 广 阔 的 应 用 前 景 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 中 交 第 二 公 路 勘 察 设 计 研 究 院 有 限 公 司 联 系 人 : 邓 涛 联 系 电 话 : E - Mail: [email protected] 82

87 23 高 性 能 半 柔 性 复 合 路 面 应 用 技 术 一 技 术 名 称 : 高 性 能 半 柔 性 复 合 路 面 应 用 技 术 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 部 建 设 科 技 计 划 项 目 高 性 能 半 柔 性 复 合 路 面 与 基 层 的 开 发 应 用 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 三 适 用 范 围 : 公 路 长 陡 坡 路 段 隧 道 铺 装 桥 面 铺 装 收 费 站 停 车 场 加 油 站 爬 坡 路 段 以 及 集 装 箱 码 头 和 公 共 汽 车 专 用 线 等 容 易 出 现 车 辙 推 移 病 害 的 路 段 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 英 国 德 国 日 本 俄 罗 斯 美 国 等 国 家 先 后 开 展 这 方 面 的 研 究 并 进 行 推 广 应 用, 发 表 了 许 多 有 关 半 柔 性 路 面 材 料 的 力 学 性 能 以 及 结 构 设 计 计 算 方 法 的 报 告, 这 些 研 究 成 果 表 明 半 柔 性 路 面 可 以 提 高 路 面 的 高 温 稳 定 性 并 延 长 路 面 的 使 用 寿 命 现 阶 段, 日 本 许 多 高 速 公 路 的 收 费 站 停 车 场 加 油 站 爬 坡 路 段 以 及 集 装 箱 码 头 和 公 共 汽 车 专 用 线 等 场 所, 都 进 行 了 大 规 模 的 半 柔 性 路 面 的 铺 装, 并 且 利 用 半 柔 性 混 合 料 易 着 色 的 特 点 在 东 京 建 成 了 数 条 专 供 公 共 汽 车 行 驶 的 彩 色 道 路 半 柔 性 路 面 的 研 究 在 我 国 尚 处 于 起 步 阶 段, 同 济 大 学 等 针 对 国 产 普 通 沥 青 混 合 料 使 用 拌 和 法 和 灌 注 式 加 注 水 泥 浆, 制 成 特 种 沥 青 混 凝 土, 进 行 了 各 种 物 理 力 学 试 验, 比 较 了 高 低 温 条 件 下 的 力 学 性 质, 并 于 1986 年 底, 在 广 东 省 惠 深 线 上 修 建 了 试 验 路, 经 过 近 几 年 的 工 程 实 践, 使 用 效 果 良 好 长 安 大 学 的 郝 培 文 等 人 对 灌 注 式 半 刚 性 面 层 复 合 材 料 的 性 能 进 行 了 研 究, 对 其 高 低 温 性 能 水 稳 定 性 进 行 研 究, 结 果 表 明 该 复 合 材 料 具 有 优 良 的 高 温 稳 定 性 低 温 性 能 水 稳 定 性 能 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 83

88 在 碾 压 成 型 的 基 体 沥 青 混 合 料 ( 空 隙 率 高 达 20%~28%) 中, 灌 入 以 水 泥 为 主 要 成 分 的 特 殊 浆 剂 而 形 成 的 路 面 与 沥 青 路 面 相 比, 半 柔 性 路 面 既 提 高 了 抗 车 辙 能 力, 同 时 又 改 善 了 其 低 温 抗 裂 性 和 耐 久 性 另 一 方 面 较 水 泥 混 凝 土 而 言, 半 柔 性 材 料 降 低 了 其 模 量, 提 高 了 抗 裂 性 能, 同 时 也 改 善 了 其 行 车 舒 适 性 和 耐 久 性 另 外, 半 柔 性 路 面 材 料 还 具 有 耐 油 耐 酸 耐 热 耐 水 抗 滑 和 易 着 色 等 特 性 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 灌 注 式 半 柔 性 路 面 : 1 通 过 掺 加 外 加 剂 和 聚 合 物 乳 液, 配 置 出 能 满 足 力 学 性 能 和 流 动 度 的 水 泥 基 砂 浆 配 合 比, 有 普 通 型 早 强 型 聚 合 物 型 水 泥 基 砂 浆 等 ; 又 开 发 了 红 黑 黄 绿 灯 彩 色 水 泥 基 砂 浆, 并 确 定 了 配 合 比 2 配 出 具 有 极 好 的 高 温 稳 定 性 及 良 好 的 水 稳 定 性 低 温 抗 裂 性 和 较 小 线 收 缩 系 数 的 基 质 沥 青 混 合 料 ; 提 出 大 空 隙 基 体 沥 青 混 合 料 SFAC-20 和 SFAC-13 的 推 荐 级 配 和 沥 青 用 量 范 围 在 2.8%~4.5% (2) 就 地 冷 再 生 半 柔 性 路 面 : 首 次 进 行 了 基 于 混 合 料 力 学 性 能 的 发 泡 效 果 评 价 研 究, 讨 论 了 用 于 冷 再 生 的 乳 化 沥 青 标 准 与 其 效 果 评 价 ; 提 出 了 沥 青 路 面 冷 再 生 修 筑 半 柔 性 路 面 的 典 型 结 构 (3) 保 水 降 温 半 柔 性 路 面 : 提 出 采 用 路 面 24h 保 水 量 和 洒 水 8h 后 的 路 面 降 温 参 数 作 为 保 水 降 温 半 柔 性 路 面 的 降 温 评 价 指 标 (4) 半 柔 性 路 面 基 体 沥 青 混 合 料 连 通 空 隙 率 的 计 算 公 式, 在 实 际 工 程 中 可 以 根 据 连 通 空 隙 率 直 接 计 算 水 泥 基 砂 浆 的 用 量, 并 提 出 了 测 定 半 柔 性 路 面 剩 余 空 隙 率 的 测 试 计 算 方 法 (5) 对 半 柔 性 路 面 施 工 工 艺 进 行 了 较 为 详 尽 的 分 析 总 结, 提 出 了 三 种 用 于 水 泥 基 砂 浆 施 工 的 方 法 : 人 工 拌 和 灌 注 法 厂 拌 法 及 稀 浆 封 层 机 施 84

89 工 法 及 其 相 应 的 应 用 条 件 其 中 采 用 稀 浆 封 层 机 施 工 水 泥 基 砂 浆 的 新 工 艺 为 : 备 料 稀 浆 封 层 机 拌 和 与 灌 注 小 型 振 动 压 路 机 辅 助 灌 注 清 扫 机 清 理 残 余 水 泥 基 砂 浆 养 生 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 半 柔 性 路 面 的 抗 高 温 变 形 能 力 比 普 通 沥 青 混 凝 土 路 面 明 显 增 强, 路 面 的 车 辙 深 度 很 小, 抗 车 辙 性 能 好, 抗 车 辙 动 稳 定 度 达 到 次 /mm; 随 着 基 体 孔 隙 率 的 增 大, 半 柔 性 路 面 材 料 的 低 温 抗 裂 性 能 呈 现 下 降 趋 势 在 北 方 或 高 原 严 寒 地 区, 基 体 混 合 料 空 隙 率 设 计 过 程 中 应 偏 向 级 配 的 级 配 上 限 ; 在 南 方 高 温 多 雨 地 区, 基 体 混 合 料 空 隙 率 设 计 过 程 中 应 偏 向 级 配 的 下 限 (2) 灌 注 聚 合 物 水 泥 基 砂 浆 的 半 柔 性 路 面 混 合 料 各 项 路 用 性 能 指 标 ( 高 温 稳 定 性 低 温 抗 裂 性 和 水 稳 定 性 ) 均 得 到 普 遍 提 高 综 合 考 虑 路 用 性 能 其 排 序 为 : 聚 合 物 砂 浆 型 半 柔 性 路 面 混 合 料 > 普 通 砂 浆 型 半 柔 性 路 面 混 合 料 > 普 通 AC-16 型 沥 青 混 凝 土 (3) 水 泥 基 砂 浆 性 能 要 求 值 : 流 动 度 10~14s,7 天 养 生 后 的 抗 折 强 度 和 抗 压 强 度 分 别 为 大 于 2MPa 和 10~30MPa (4) 半 柔 性 路 面 材 料 设 计 参 数 如 下 表 所 示 表 1 半 柔 性 路 面 材 料 设 计 参 数 取 值 范 围 类 型 抗 压 回 弹 模 量 E C (MPa) 劈 裂 强 度 (MPa) 灌 注 普 通 砂 浆 半 柔 性 路 面 1800~ ~ ~1.7 灌 注 聚 合 物 砂 浆 半 柔 性 路 面 1400~ ~ ~1.4 泡 沫 沥 青 冷 再 生 半 柔 性 路 面 800~ ~ 技 术 应 用 情 况 成 果 已 经 成 功 应 用 于 四 个 工 程 项 目, 分 别 是 广 西 百 色 至 平 班 二 级 路 修 85

90 建 工 程 四 川 北 碚 区 碚 金 路 维 修 改 造 工 程 山 西 省 榆 社 县 南 太 线 与 和 顺 县 董 榆 线 半 柔 性 路 面 工 程 重 庆 市 大 渡 口 区 西 小 公 路 半 柔 性 路 面 工 程, 应 用 效 果 良 好 半 柔 性 路 面 具 有 良 好 的 强 度 性 能 和 水 稳 性 ; 有 助 于 加 快 路 面 改 建 速 度 和 开 放 交 通 的 速 度, 减 少 因 道 路 维 修 造 成 的 交 通 拥 堵 甚 至 瘫 痪 ; 并 有 效 减 少 建 筑 废 料 的 土 地 占 用, 具 有 良 好 的 社 会 效 益 5. 推 广 前 景 在 对 原 有 沥 青 路 面 进 行 维 修 过 程 中, 采 用 沥 青 路 面 冷 再 生 技 术 修 筑 的 半 柔 性 基 层, 与 柔 性 基 层 相 比, 半 柔 性 基 层 的 强 度 与 刚 度 高 抗 车 辙 能 力 和 抗 开 裂 能 力 强, 造 价 低 ; 与 半 刚 性 基 层 相 比, 半 柔 性 基 层 的 耐 久 性 和 抗 水 损 害 能 力 强, 可 与 沥 青 混 合 料 类 柔 性 基 层 相 当 同 时, 半 柔 性 路 面 混 合 料 可 以 作 为 沥 青 路 面 的 基 层 和 面 层 材 料, 是 修 筑 水 泥 路 面 基 层 的 优 质 材 料 开 展 半 柔 性 基 层 与 路 面 的 推 广 应 用, 对 于 提 高 西 部 地 区 高 速 公 路 以 及 一 般 公 路 建 设 水 平, 特 别 是 提 高 路 面 的 使 用 性 能 和 延 长 路 面 的 使 用 寿 命, 减 少 路 面 建 设 投 资 等 诸 多 方 面, 都 具 有 十 分 重 要 的 现 实 意 义 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 交 通 运 输 部 公 路 科 学 研 究 所 单 位 地 址 : 北 京 市 海 淀 区 西 土 城 路 8 号 院 22 号 楼 224 室 联 系 人 : 赵 美 玲 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail: @qq.com 86

91 24 公 路 风 吹 雪 雪 害 防 治 技 术 一 技 术 名 称 : 公 路 风 吹 雪 雪 害 防 治 技 术 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 部 建 设 科 技 计 划 项 目 公 路 风 吹 雪 雪 害 防 治 技 术 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 中 国 - 加 拿 大 政 府 合 作 项 目 公 路 风 吹 雪 灾 害 缓 解 技 术 研 究 和 内 蒙 古 自 治 区 交 通 建 设 科 技 项 目 高 分 子 材 料 在 公 路 路 基 排 水 及 放 学 工 程 中 的 应 用 研 究 ( 合 同 编 号 :NJ ) 三 适 用 范 围 : 适 用 于 我 国 北 方 地 区 新 建 改 建 及 已 建 公 路 的 风 吹 雪 雪 害 防 治 工 作, 厂 矿 林 区 等 专 用 道 路 的 风 吹 雪 雪 害 防 治 工 作 可 参 照 使 用 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 在 国 外 公 路 风 吹 雪 雪 害 防 治 技 术 的 研 究 与 应 用, 主 要 集 中 在 日 本 加 拿 大 美 国 瑞 典 等 国 家, 目 前 上 述 各 国 均 有 较 为 成 熟 的 技 术 和 方 法, 并 进 行 了 大 范 围 的 应 用 特 别 是 日 本 已 经 在 全 国 主 要 雪 害 影 响 地 区 公 路 上 建 立 起 了 系 统 的 路 侧 防 雪 工 程, 形 成 了 完 整 的 防 治 技 术 研 究 与 开 发 应 用 的 组 织 与 管 理 体 系, 并 制 定 了 相 关 的 法 律 及 标 准 规 范 在 国 内, 交 通 运 输 部 于 2002 年 7 月 至 2005 年 10 月 年 间 开 展 了 西 部 交 通 建 设 科 技 项 目 公 路 风 吹 雪 雪 害 防 治 技 术 研 究 通 过 该 项 目 完 成 了 我 国 主 要 雪 害 地 区 的 风 吹 雪 雪 害 区 划, 有 针 对 性 地 提 出 了 适 合 我 国 风 吹 雪 区 域 公 路 选 线 路 基 设 计 控 制 指 标 明 确 了 各 种 风 吹 雪 雪 害 防 治 技 术 措 施 的 作 用 机 理 作 用 效 果 及 其 应 用 条 件 设 置 技 术 费 用 成 本, 形 成 了 从 选 线 到 路 基 断 面 设 计 再 到 线 外 雪 害 防 治 的 系 列 配 套 的 技 术 体 系, 经 交 通 运 输 部 组 织 专 家 鉴 定 : 该 项 目 研 究 理 念 新 颖 研 究 成 果 具 有 显 著 的 经 济 效 益 社 会 效 益 及 推 广 应 用 价 值, 总 体 达 到 国 际 领 先 水 平 虽 然 我 国 在 公 路 风 吹 雪 雪 害 技 术 的 研 究 上 取 得 了 突 破 性 的 进 展, 并 也 逐 步 的 编 制 完 成 了 行 业 标 准 规 范, 但 是 由 于 我 国 在 防 治 技 术 的 推 广 应 用 雪 害 防 治 工 作 组 织 保 障 等 方 面 还 较 为 薄 弱, 想 要 全 面 治 理 公 路 风 吹 雪 雪 害, 87

92 我 国 还 应 该 从 完 善 到 推 广 实 用 防 治 技 术 建 立 有 效 防 治 运 作 模 式 作 起, 并 建 立 健 全 相 关 管 理 体 系 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 根 据 本 技 术 的 具 体 内 容, 将 其 划 分 为 合 理 选 线 及 路 基 断 面 合 理 设 计 研 究 工 程 防 雪 措 施 研 究 公 路 雪 害 综 合 防 治 技 术 研 究 等 三 大 部 分 各 部 分 技 术 原 理 如 下 : 1) 合 理 选 线 及 路 基 断 面 形 式 合 理 设 计 研 究 的 技 术 原 理 (1) 对 我 国 北 部 风 吹 雪 地 区 重 点 在 内 蒙 古 新 疆 东 北 进 行 雪 害 公 路 的 汇 雪 面 积 危 害 程 度 及 规 模 进 行 调 查 收 集 资 料 (2) 对 不 同 路 线 线 形, 路 基 断 面 形 式 ( 路 堤 宽 度 高 度 边 坡 坡 度 及 路 堑 开 挖 深 度 宽 度 坡 面 的 坡 度 坡 长 和 储 雪 场 的 宽 度 坡 度 ) 的 风 吹 雪 积 雪 程 度 进 行 调 查 (3) 根 据 收 集 到 的 资 料 对 路 线 线 形 与 主 导 风 向 的 夹 角 关 系 进 行 分 析 研 究, 结 合 风 洞 模 拟 试 验 及 公 路 风 吹 雪 雪 害 成 因 研 究 成 果, 提 出 合 理 的 路 线 线 形 布 设 原 则, 确 定 出 防 治 和 减 少 雪 害 发 生 的 路 基 合 理 断 面 形 式 ( 路 堤 宽 度 高 度 边 坡 坡 度 及 路 堑 开 挖 深 度 宽 度 坡 面 的 坡 度 坡 长 和 储 雪 场 的 宽 度 坡 度 ) (4) 在 冬 季 雪 害 发 生 期, 结 合 依 托 工 程 进 行 现 场 测 试 收 集 相 关 数 据, 经 过 数 值 模 拟 计 算 筛 选 分 析 总 结, 获 得 结 果, 以 获 取 和 验 证 有 关 参 数, 探 讨 能 够 减 轻 和 避 免 雪 害 的 路 线 走 向, 路 基 断 面 形 式 2) 工 程 防 雪 措 施 研 究 的 技 术 原 理 (1) 对 我 国 北 部 风 吹 雪 地 区 重 点 在 内 蒙 古 新 疆 东 北 进 行 雪 害 公 路 已 有 防 雪 设 施 结 构 位 置 风 雪 流 场 与 风 速 风 向 调 查 和 现 场 测 试 (2) 对 所 调 查 资 料 进 行 分 析, 研 究 不 同 配 置 形 式 的 导 雪 设 施 与 阻 雪 设 施 的 高 度 横 截 面 形 式 及 与 风 向 夹 角 等 的 关 系, 导 阻 雪 设 施 结 构 物 的 位 88

93 置 与 阻 雪 效 应 在 研 究 过 程 中 充 分 利 用 成 因 研 究 的 资 料, 加 强 理 论 分 析, 进 一 步 获 取 和 验 证 有 关 参 数 (3) 结 合 风 洞 模 拟 试 验 及 公 路 风 吹 雪 雪 害 成 因 研 究 成 果, 通 过 数 值 仿 真 技 术 的 模 拟 研 究, 针 对 不 同 地 区 地 形 地 物 选 出 最 佳 阻 雪 导 雪 设 施 的 设 置 方 案 (4) 进 行 依 托 的 工 程 的 现 场 配 置 实 施, 收 集 相 关 数 据 进 行 分 析, 验 证 其 适 应 性 3) 公 路 雪 害 综 合 防 治 技 术 研 究 的 技 术 原 理 (1) 对 我 国 北 部 风 吹 雪 地 区 重 点 在 内 蒙 古 新 疆 东 北 进 行 雪 害 公 路 已 有 生 物 防 治 带, 进 行 生 物 种 类 生 物 带 几 何 尺 寸 疏 透 度 透 风 系 数 及 设 置 位 置 等 因 子 的 调 查 (2) 对 生 物 防 治 措 施 与 工 程 防 治 措 施 组 合 模 式 下 不 同 时 期 不 同 环 境 条 件 下 阻 雪 效 应 进 行 调 查 研 究 分 析 (3) 结 合 风 洞 模 拟 试 验 及 公 路 风 吹 雪 雪 害 成 因 研 究 成 果, 通 过 数 值 仿 真 技 术 研 究, 从 中 选 出 具 有 互 补 及 加 和 效 应 的 优 化 防 治 措 施 (4) 进 行 依 托 工 程 的 现 地 配 置 现 场 采 集 相 关 数 据 进 行 分 析, 验 证 其 适 应 性 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 根 据 降 雪 量 积 雪 深 度 大 风 日 数 公 路 雪 害 程 度 等 资 料, 完 成 了 内 蒙 古 黑 龙 江 新 疆 农 垦 区 的 公 路 风 吹 雪 雪 害 区 划, 并 提 出 分 区 防 治 技 术 对 策 (2) 提 出 风 吹 雪 雪 害 防 治 以 标 本 兼 治, 以 本 为 主 阻 输 结 合, 以 输 为 主 为 原 则, 树 立 尊 重 自 然, 充 分 利 用 自 然, 使 公 路 建 设 与 自 然 相 协 调 的 防 雪 理 念 (3) 根 据 路 基 断 面 实 测 资 料 的 数 量 化 分 析, 得 出 影 响 路 面 积 雪 的 主 要 因 素 是 路 基 高 度 和 断 面 形 式, 其 次 是 有 无 防 雪 措 施 建 筑 物 和 植 被 盖 度 89

94 研 究 了 不 同 高 度 不 同 断 面 形 式 路 基 的 积 雪 机 理, 提 出 风 吹 雪 地 区 公 路 选 线 和 路 基 断 面 设 计 中 应 当 遵 循 的 原 则 和 指 标 (4) 以 各 种 类 型 的 防 雪 设 施 为 样 本, 完 成 了 防 雪 墙 浅 槽 风 力 加 速 堤 防 雪 栅 栏 导 风 板 等 雪 害 防 治 技 术 措 施 的 作 用 原 理 作 用 效 果 和 应 用 条 件 的 研 究 首 次 提 出 了 透 风 式 挡 雪 墙 翼 式 挡 雪 墙 挂 草 网 围 栏 育 草 蓄 雪 等 简 便 可 行 经 济 有 效 适 合 草 原 牧 区 特 点 的 新 防 雪 设 施, 引 进 了 在 加 拿 大 已 使 用 多 年 的 具 有 具 有 占 地 少 美 观 可 拆 卸 可 回 收 再 利 用 等 优 点 的 高 分 子 防 雪 网 (5) 通 过 对 上 述 成 果 的 系 统 梳 理 总 结 和 分 析, 最 终 完 成 适 用 于 我 国 风 吹 雪 雪 害 防 治 的 成 套 技 术 体 系 3. 主 要 技 术 指 标 1) 公 路 风 吹 雪 雪 害 防 治 原 则 (1) 因 地 制 宜 突 出 重 点 ;(2) 预 防 为 主 防 治 结 合 ; (3) 因 势 利 导 阻 疏 结 合 ;(4) 就 地 取 材 经 济 适 用 ; (5) 结 合 环 保 综 合 治 理 ;(6) 建 养 并 重 协 调 互 补 ; 2) 雪 害 地 区 公 路 路 线 优 化 设 计 技 术 (1) 风 吹 雪 雪 害 地 区 路 线 走 向 宜 与 主 风 向 垂 直, 若 不 能 垂 直 时 则 宜 以 小 于 30 或 大 于 60 角 相 交 (2) 路 线 宜 布 设 在 阳 坡 或 迎 风 坡 当 不 能 在 阳 坡 迎 风 坡 布 线 时, 可 沿 山 脊 布 线, 并 应 尽 量 减 少 在 背 风 坡 盘 绕 路 线 布 设 在 背 风 坡 傍 山 弯 道 处, 不 宜 设 回 头 曲 线 (3) 路 线 布 设 应 充 分 利 用 局 部 地 形 条 件, 选 择 地 势 平 坦 开 阔 的 位 置 通 过 在 平 原 微 丘 区 路 线 距 坡 脚 的 距 离 应 大 于 300m 在 山 岭 重 丘 区 公 路 距 下 风 侧 山 坡 坡 脚 的 距 离 应 大 于 12H(H 为 山 丘 高 度 ) 90

95 (4) 路 线 通 过 雪 源 丰 富 地 区 时, 需 根 据 当 地 地 形 地 质 条 件 及 线 路 技 术 要 求, 进 行 多 个 方 案 的 技 术 经 济 指 标 比 较 在 技 术 可 行 路 线 增 长 不 多 造 价 增 加 不 大 的 情 况 下, 改 变 路 线 走 向, 绕 避 雪 源 丰 富 区 (5) 路 线 无 法 绕 避 风 吹 雪 雪 害 中 重 度 危 害 区 时, 宜 在 有 利 于 实 施 雪 害 防 治 措 施 的 地 形 中, 选 择 最 短 的 路 线 穿 过 公 路 风 吹 雪 雪 害 区 域 (6) 路 线 纵 坡 应 尽 量 设 缓, 使 风 雪 流 顺 利 通 过 路 面 风 吹 雪 雪 害 重 度 区 最 大 纵 坡 值 宜 比 公 路 路 线 设 计 规 范 (JTG D20) 的 规 定 值 减 小 1% (7) 公 路 选 线 时, 应 充 分 利 用 有 利 于 四 面 通 风 的 开 阔 地 台 地 垅 岗 山 梁 等 地 形 条 件, 宜 以 地 形 起 伏 小 比 地 形 起 伏 大 有 利, 平 坦 比 缓 坡 有 利, 缓 坡 比 陡 峻 山 坡 有 利, 开 阔 谷 地 比 山 麓 地 带 有 利 的 原 则 利 用 当 地 地 形 条 件 (8) 路 拱 横 坡 过 大 时 易 引 起 通 过 路 面 的 风 雪 流 被 压 缩 或 辐 散 而 引 发 路 面 积 雪, 在 风 吹 雪 雪 害 地 区 路 拱 横 坡 不 宜 大 于 2%, 弯 道 的 超 高 横 坡 不 宜 大 于 4% 在 严 重 积 雪 路 段, 路 基 宽 度 宜 增 加 0.5~1.0m (9) 公 路 护 栏 宜 采 用 缆 索 护 栏 (10) 低 等 级 公 路 在 未 设 置 路 侧 护 栏 的 情 况 下, 宜 设 置 路 界 诱 导 标 路 界 诱 导 标 设 置 时, 应 参 考 有 关 国 家 行 业 现 行 标 准 3) 雪 害 地 区 公 路 路 基 设 计 技 术 (1) 路 基 断 面 形 式 宜 采 用 路 堤, 不 宜 采 用 路 堑, 避 免 高 路 堤 和 深 路 堑 相 连 接 (2) 在 风 吹 雪 雪 害 中 重 度 区, 高 速 公 路 和 一 级 公 路 路 基 横 断 面 宜 采 用 分 离 式 断 面 采 用 整 体 式 断 面 时, 中 央 分 隔 带 不 宜 高 于 路 面 且 采 取 硬 化 不 宜 采 用 植 物 防 眩 (3) 路 基 断 面 形 式 为 路 堤 时, 路 肩 和 坡 脚 宜 采 用 圆 弧 型 边 坡 坡 率 宜 采 用 1:2~1:5 的 流 线 型 疏 雪 断 面 (4) 路 基 断 面 形 式 为 路 堑 时, 深 度 宜 小 于 2m 或 大 于 6m; 路 堑 边 坡 坡 率 宜 为 1:2~1:4, 并 应 在 路 堑 边 坡 底 增 设 积 雪 平 台, 平 台 宽 度 应 不 小 于 91

96 4m; 路 堑 边 沟 应 进 行 封 闭 或 采 用 浅 碟 式 边 沟, 以 利 于 机 械 清 雪 (5) 在 平 坦 开 阔 地 区, 路 堤 高 度 应 大 于 不 易 形 成 雪 害 的 路 基 最 小 高 度, 各 等 级 公 路 在 不 同 雪 害 区 的 路 基 最 小 高 度 如 表 1 表 1 不 易 形 成 雪 害 的 路 基 最 小 高 度 取 值 表 雪 害 程 度 公 路 等 级 路 基 最 小 高 度 雪 害 轻 度 区 各 等 级 公 路 0.4~0.8 雪 害 中 度 区 雪 害 重 度 区 高 速 公 路 一 级 公 路 其 他 等 级 公 路 高 速 公 路 一 级 公 路 其 他 等 级 公 路 0.8~ ~ ~ ~1.5 (6) 回 头 曲 线 宜 设 置 在 填 方 路 段, 否 则 在 工 程 量 不 大 时 宜 将 上 下 线 之 间 孤 岛 挖 除, 使 弯 道 尽 量 敞 开 4) 线 外 雪 害 防 治 技 术 措 施 (1) 浅 槽 风 力 加 速 堤 适 用 于 公 路 上 风 侧 地 形 起 伏 较 小, 降 雪 期 积 雪 期 的 主 导 风 向 与 公 路 走 向 夹 角 大 于 60, 高 度 不 大 于 1.0m 的 路 堤 路 段 (2) 防 雪 墙 广 泛 适 用 于 公 路 风 吹 雪 雪 害 路 段 防 雪 墙 按 照 砌 筑 材 料 可 分 为 石 ( 砖 ) 质 防 雪 墙 土 质 防 雪 墙 雪 质 防 雪 墙 或 其 他 材 料 防 雪 墙 ; 按 照 设 置 层 数 可 分 为 单 层 防 雪 墙 双 层 防 雪 墙 ; 按 照 防 雪 墙 体 的 孔 隙 度 可 分 为 不 透 风 式 防 雪 墙 透 风 式 防 雪 墙 ; 按 照 墙 体 的 形 状 可 分 为 直 线 式 防 雪 墙 翼 式 防 雪 墙 等 各 类 防 雪 墙 具 体 使 用 时 应 根 据 当 地 地 质 情 况 采 取 适 宜 的 基 础 形 式 以 确 保 防 雪 墙 的 整 体 稳 定 性 (3) 防 雪 栅 栏 适 用 于 公 路 风 吹 雪 雪 害 轻 中 度 区, 且 降 雪 期 积 雪 期 的 主 导 风 向 与 公 路 走 向 夹 角 大 于 40 的 路 段 防 雪 栅 栏 设 置 参 数 如 下 : a. 防 雪 栅 栏 的 孔 隙 度 为 40%~60% 时, 适 用 于 风 速 小 降 雪 量 大, 防 雪 栅 栏 前 后 储 雪 场 地 较 大 的 路 段 ; 孔 隙 度 为 20%~40% 时, 适 用 于 风 速 大 降 雪 量 小, 防 雪 栅 栏 前 后 储 雪 场 地 较 小 的 路 段 b. 防 雪 栅 栏 应 布 设 在 雪 害 路 段 的 上 风 侧, 并 与 积 雪 期 的 主 导 风 向 垂 直 或 92

97 接 近 垂 直 c. 当 防 雪 栅 栏 的 走 向 与 主 风 向 交 角 较 小 时, 防 雪 栅 栏 设 置 长 度 必 须 延 长, 其 全 长 为 公 路 雪 害 的 长 度 与 以 主 风 向 为 基 础 的 延 伸 长 度 之 和 (4) 挂 草 网 围 栏 根 据 网 围 栏 挂 草 后 的 孔 隙 度, 分 为 紧 密 结 构 的 挂 草 网 围 栏 ( 孔 隙 度 ρ 60%) 疏 透 结 构 的 挂 草 网 围 栏 ( 孔 隙 度 ρ>60% ) (5) 防 雪 网 应 设 置 在 公 路 上 风 侧, 可 广 泛 适 用 于 公 路 风 吹 雪 雪 害 路 段 (6) 育 草 蓄 雪 是 通 过 封 育 补 播 改 良 人 工 播 种 秋 季 禁 止 刈 割 和 放 牧 等 手 段 培 植 路 域 植 被, 增 加 植 被 高 度 盖 度, 从 而 增 强 积 雪 能 力, 达 到 以 草 蓄 雪 以 草 固 雪 的 目 的, 是 一 种 生 物 防 雪 措 施 其 具 体 要 求 如 下 : a. 公 路 上 风 侧 种 植 草 木 的 宽 度 应 不 小 于 100m 种 植 草 木 的 高 度 应 达 到 0.2m 以 上 ; 其 盖 度 应 达 到 60% 以 上 b. 育 草 种 植 技 术 执 行 相 关 技 术 标 准 包 括 封 育 秋 季 禁 止 刈 割 和 放 牧 等 提 高 植 被 盖 度 高 度 的 技 术 措 施 (7) 防 雪 林 是 在 公 路 上 风 侧 或 两 侧 营 造 的 可 以 储 纳 积 雪 的 护 路 林 防 雪 林 按 树 种 类 型 可 分 为 乔 木 防 雪 林 灌 木 防 雪 林 等 ; 按 树 种 的 组 成 可 分 为 纯 林 防 雪 林 混 交 林 防 雪 林 等 ; 按 林 带 的 透 风 系 数 可 分 为 紧 密 结 构 式 防 雪 林 疏 透 结 构 式 防 雪 林 通 风 结 构 式 防 雪 林 等 其 设 置 要 求 如 下 : a. 防 雪 林 造 林 树 种 应 该 选 择 树 冠 较 大 枝 叶 茂 密 根 系 固 土 作 用 强, 生 长 健 壮 速 度 快 耐 修 剪 对 烟 尘 废 气 有 较 强 的 耐 性 和 抗 性, 耐 寒 冷 抗 风 对 不 良 气 候 和 土 壤 条 件 有 较 强 的 适 应 性 防 雪 效 果 好 树 木 寿 命 长 能 长 期 稳 定 地 发 挥 防 护 作 用 的 乡 土 树 种 同 时, 要 求 兼 顾 树 形 美 观, 具 有 观 赏 价 值 和 美 化 价 值 b. 林 带 与 公 路 之 间 的 距 离 是 指 防 雪 林 至 公 路 路 堤 边 坡 坡 脚 或 路 堑 外 边 坡 坡 顶 的 水 平 距 离 灌 木 林 带 与 公 路 之 间 的 距 离 宜 为 25~35m; 乔 木 林 带 与 公 路 之 间 的 距 离 宜 为 30~40m 4. 技 术 应 用 情 况 93

98 (1) 依 托 本 技 术 成 果 已 编 制 完 成 了 内 蒙 古 自 治 区 地 方 标 准 内 蒙 古 自 治 区 风 吹 雪 雪 害 防 治 技 术 (DB/T , 已 发 布 实 施 ) 交 通 运 输 部 行 业 标 准 公 路 风 吹 雪 雪 害 防 治 技 术 指 南 ( 已 进 入 总 校 阶 段 ) 及 雪 害 专 著 公 路 风 吹 雪 雪 害 防 治 技 术, 这 将 为 我 国 的 公 路 建 设 养 护 工 程 技 术 人 员 的 雪 害 防 治 提 供 科 学 依 据 和 技 术 指 导 ; 本 技 术 将 为 交 通 运 输 部 部 颁 标 准 公 路 路 基 设 计 规 范 的 修 订 提 供 重 要 的 技 术 支 撑 (2) 本 技 术 先 后 荣 获 交 通 运 输 部 建 设 科 技 成 果 推 广 证 书 ( 证 书 编 号 : ) 内 蒙 古 交 通 运 输 科 技 成 果 推 广 证 书 ( 公 路 风 吹 雪 雪 害 防 治 技 术 推 广 证 书 编 号 :201409; 高 分 子 防 雪 网 推 广 证 书 编 号 :201411) 目 前 该 技 术 已 经 成 功 应 用 于 内 蒙 古 自 治 区 境 内 G208 线 G207 线 G303 线 S307 线 S308 线 S101 线 锡 张 高 速 以 及 黑 龙 江 省 境 内 S308 线 依 勃 公 路 等 一 批 主 要 国 省 干 线 上 5. 推 广 前 景 随 着 我 国 北 方 地 区 经 济 社 会 的 发 展, 公 路 网 密 度 和 等 级 必 将 大 幅 度 提 高, 人 民 群 众 出 行 及 经 济 社 会 发 展 对 公 路 服 务 功 能 的 要 求 也 将 越 来 越 高, 在 提 高 公 路 通 达 率 的 同 时 也 要 提 高 公 路 的 安 全 性 舒 适 性, 未 来 在 公 路 建 设 养 护 中 的 风 吹 雪 危 害 问 题 必 将 会 越 来 越 突 出, 这 将 为 本 技 术 的 进 一 步 更 加 广 泛 的 推 广 应 用 提 供 良 好 的 契 机, 进 而 推 动 我 国 北 方 寒 冷 地 区 公 路 风 吹 雪 雪 害 防 治 工 作 的 深 入 发 展 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 内 蒙 古 锡 林 郭 勒 盟 乾 图 交 通 设 计 有 限 责 任 公 司 单 位 地 址 : 内 蒙 古 锡 林 浩 特 市 那 达 慕 大 街 18 号 (026000) 联 系 人 : 张 贵 平 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail:[email protected] 94

99 25 山 区 悬 挑 结 构 道 路 工 程 技 术 一 技 术 名 称 : 山 区 悬 挑 结 构 道 路 工 程 技 术 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 部 建 设 科 技 计 划 项 目 山 区 公 路 悬 挑 结 构 建 设 技 术 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 三 适 用 范 围 : 山 区 陡 峭 地 形 下 新 建 道 路 和 拓 宽 道 路, 特 别 适 用 于 对 于 施 工 过 程 中 有 保 通 要 求 的 路 段 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 在 陡 峻 的 山 区 路 段, 用 传 统 的 半 挖 半 填 方 式 修 建 或 拓 宽 改 造 道 路, 存 在 诸 多 问 题, 一 是 由 于 边 坡 陡 峻, 导 致 填 方 路 堤 过 高, 道 路 占 地 面 积 显 著 增 大 ; 二 是 高 边 坡 稳 定 性 差, 填 方 部 分 易 发 生 沉 降 甚 至 坍 塌, 严 重 时 造 成 车 毁 人 亡 ; 三 是 高 填 深 挖 还 可 能 诱 发 地 质 灾 害 ; 四 是 高 陡 边 坡 的 人 工 防 护 加 固 工 程 费 用 明 显 增 加, 还 使 原 本 自 然 绿 色 山 坡 变 成 寸 草 不 生 的 混 凝 土 边 坡, 明 显 破 坏 了 山 区 的 自 然 生 态 环 境 道 路 加 宽 设 计 中 常 有 看 似 正 常 的 用 圬 工 挡 墙 拓 宽 道 路 设 计, 实 施 时 即 需 对 本 已 陡 峭 的 边 坡 再 施 大 量 深 挖 以 修 筑 挡 墙, 致 使 施 工 中 存 在 风 险 极 大 95

100 的 边 坡 坍 塌 安 全 隐 患, 同 时 大 量 弃 方 堵 塞 河 道 或 对 自 然 环 境 产 生 不 利 影 响, 给 子 孙 后 代 留 下 无 穷 的 隐 患 因 此, 针 对 陡 峻 的 山 区 路 段, 迫 切 需 要 探 索 经 济 实 用 安 全 可 靠 绿 色 环 保 的 道 路 建 设 及 拓 宽 改 造 的 新 技 术 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 将 路 基 工 程 桥 涵 工 程 及 岩 土 工 程 引 入 路 基 施 工 中, 在 不 破 坏 原 始 生 态 环 境 的 前 提 下, 充 分 利 用 现 有 稳 定 路 基, 在 确 认 现 已 稳 定 的 路 基 范 围 内 用 整 体 浇 注 的 墙 柱 式 挡 墙 形 成 路 堤, 以 悬 挑 结 构 补 足 道 路 欠 宽 部 分, 用 结 构 的 方 法 来 解 决 道 路 外 侧 加 宽 问 题, 最 大 程 度 杜 绝 深 挖 高 填, 并 防 止 由 此 可 能 产 生 的 地 质 病 害 隐 患 据 此 提 出 的 整 体 式 悬 挑 结 构 复 合 道 路, 充 分 利 用 现 有 稳 定 路 基, 由 整 体 浇 注 的 钢 筋 混 凝 土 立 柱 和 墙 体 形 成 外 侧 加 宽 路 堤, 挑 梁 外 侧 支 承 并 联 结 于 立 柱 顶 部, 挑 梁 内 端 通 过 锚 杆 锚 固 于 内 侧 岩 体, 并 通 过 内 纵 梁 将 挑 梁 内 端 联 结 为 整 体, 在 挑 梁 外 伸 臂 部 分 铺 设 搭 板, 立 柱 墙 体 挑 梁 锚 杆 内 纵 梁 及 搭 板 之 间 均 通 过 预 留 钢 筋 现 浇 混 凝 土 的 方 式 联 结 为 整 体, 最 终 形 成 空 间 整 体 式 悬 挑 结 构 与 内 侧 岩 土 路 基 的 复 合 道 路 整 体 式 悬 挑 结 构 复 合 道 路 较 古 代 栈 道 结 构 明 显 提 高 了 悬 挑 结 构 抵 抗 岩 土 工 程 局 部 缺 陷 的 能 力 和 运 营 状 况 下 的 安 全 储 备 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 对 于 加 宽 道 路 边 坡 实 施 坡 面 防 护 工 程 : 清 除 松 散 土 层 - 坡 面 平 整 - 锚 杆 施 工 - 钢 筋 混 凝 土 格 构 - 挂 网 喷 混 凝 土 ; (2) 对 于 内 侧 道 路 开 挖 或 填 筑 至 道 路 基 层 面 标 高, 并 碾 压 达 到 路 面 设 计 要 求 的 密 实 度 ; 96

101 (3) 在 内 侧 设 计 位 置 完 成 锚 杆 施 工, 并 按 相 关 规 程 要 求 抽 样 检 测 锚 杆 的 抗 拔 承 载 力 ; (4) 开 挖 立 柱 基 坑 至 设 计 标 高, 验 基 ( 若 不 满 足 设 计 要 求 承 载 力 可 根 据 基 础 情 况 采 用 变 更 基 底 标 高 或 采 用 注 浆 方 式 增 强 处 理 ), 现 浇 钢 筋 混 凝 土 立 柱 和 挡 墙 ; (5) 安 装 预 制 挑 梁, 完 成 挑 梁 内 端 的 内 纵 梁 施 工 ; (6) 完 成 挑 梁 与 立 柱 间 的 节 点 施 工, 并 接 高 混 凝 土 挡 墙 至 设 计 高 度 ; (7) 预 制 运 输 混 凝 土 搭 板 至 现 场, 并 在 挑 梁 上 安 装 就 位 ; (8) 浇 筑 搭 板 之 间 及 其 与 挑 梁 的 湿 接 缝 ; 完 成 行 道 板 上 方 铺 装 层 施 工 ; 完 成 外 侧 防 撞 护 栏 施 工 ; (9) 完 成 内 侧 路 面 结 构 ( 水 泥 稳 定 砂 砾 垫 层 及 配 筋 混 凝 土 面 层 ) 硬 质 路 肩 和 边 沟 施 工 ; 1. 施 工 立 柱 2. 施 工 墙 体 3. 预 制 挑 梁 4. 施 工 锚 杆 5. 浇 筑 内 纵 梁 6. 安 装 挑 梁 7. 安 装 搭 板 8. 施 工 路 面 3. 主 要 技 术 指 标 在 本 技 术 的 适 用 路 段, 采 用 本 技 术 较 路 堤 方 案 节 省 建 设 费 用 40%; 较 桥 梁 方 案 节 省 建 设 费 用 30%; 较 常 规 筑 路 方 案 节 省 长 期 养 护 维 修 费 用 约 20%; 较 常 规 筑 路 方 案 节 省 占 地 10~20%; 较 常 规 筑 路 技 术 显 著 降 低 对 自 然 生 态 环 境 的 破 坏 97

102 4. 技 术 应 用 情 况 已 在 西 藏 古 乡 至 通 麦 段 318 国 道 路 (K ~K ) 国 道 317 线 汶 川 至 马 尔 康 公 路 改 建 工 程 (K72+825~K72+915) 国 道 G214 类 乌 齐 至 昌 都 段 改 建 工 程 (K ~k ) 云 南 省 施 甸 至 孟 定 二 级 公 路 改 建 工 程 (K28+150~K28+250) 等 4 个 实 体 工 程 中 成 功 应 用, 效 果 良 好 5. 推 广 前 景 该 成 果 的 推 广 应 用 可 以 有 效 解 决 问 题 制 约 山 区 道 路 发 展 的 造 价 高 开 挖 量 大 对 生 态 破 坏 严 重 等 瓶 颈 问 题 用 山 区 公 路 悬 挑 结 构 对 山 坡 陡 峭 地 段 的 道 路 加 宽, 既 施 工 简 便 快 捷, 又 避 免 了 高 切 坡 或 高 填 方 等 可 能 诱 发 大 型 滑 坡 崩 塌 或 路 基 边 坡 塌 方 的 安 全 隐 患, 又 保 护 了 山 区 的 自 然 生 态 环 境, 具 有 十 分 明 显 的 技 术 经 济 效 益 和 环 保 意 义 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 西 藏 自 治 区 交 通 勘 察 设 计 研 究 院 单 位 地 址 : 西 藏 自 治 区 拉 萨 市 北 京 西 路 11 号 (850008) 联 系 人 : 次 德 吉 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail: @qq.com 98

103 26 轻 型 高 支 挡 结 构 技 术 一 技 术 名 称 : 轻 型 高 支 挡 结 构 技 术 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 部 建 设 科 技 计 划 项 目 山 区 支 挡 结 构 的 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 和 云 南 省 交 通 运 输 厅 科 技 计 划 项 目 高 等 级 公 路 建 设 边 坡 病 害 防 治 技 术 研 究 ( 合 同 编 号 :2001GG20) 三 适 用 范 围 : 适 用 于 山 区 高 等 级 公 路 高 路 堤 及 斜 陡 坡 路 堤 支 挡 工 程 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 在 目 前 的 公 路 工 程 中, 应 用 于 填 方 路 堤 的 主 要 有 重 力 式 挡 墙 加 筋 土 挡 墙 预 应 力 锚 索 桩 板 墙 锚 定 板 挡 墙 等 上 述 结 构 在 工 程 实 践 中, 取 得 了 大 量 的 成 功 经 验, 但 也 出 现 了 不 少 失 败 的 工 程 实 例, 尤 其 是 支 挡 结 构 的 高 度 较 大 时 更 易 产 生 工 程 事 故 目 前 我 国 公 路 铁 路 建 筑 规 范 中 对 于 高 的 支 挡 结 构, 尤 其 对 除 桩 板 墙 外 的 高 于 12m 的 路 堤 轻 型 支 挡 结 构 均 没 有 成 熟 系 统 的 理 论 支 持, 也 没 有 规 范 的 计 算 公 式 可 依 据, 更 没 有 具 有 自 主 知 识 产 权 的 计 算 程 序 和 施 工 指 南 及 施 工 质 量 控 制 标 准, 绝 大 多 数 工 程 实 践 还 停 留 参 照 类 似 工 程 的 实 践 经 验 上, 理 论 研 究 严 重 滞 后 于 工 程 实 际 因 此, 为 高 轻 型 支 挡 结 构 的 设 计 和 施 工 提 供 规 范 性 支 持, 开 展 系 统 而 深 入 的 研 究 是 非 常 迫 切 和 必 要 的 高 轻 型 支 挡 结 构 也 是 新 技 术 应 用 和 发 展 的 需 要, 新 材 料 的 发 展 促 进 了 支 挡 技 术 的 发 展, 土 工 合 成 材 料 的 应 用 使 土 工 合 成 材 料 挡 墙 诞 生 ; 高 强 度 低 松 弛 预 应 力 钢 绞 线 的 应 用 促 进 了 锚 固 技 术 的 发 展, 也 克 服 了 传 统 的 锚 杆 挡 墙 锚 定 板 挡 墙 的 局 限 性 机 械 工 业 的 发 展 促 进 了 施 工 机 械 化 程 度 的 提 高 ; 施 工 机 械 化 程 度 的 提 高 又 要 求 支 挡 结 构 轻 型 化 小 型 化 和 工 厂 化 发 展 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 99

104 (1) 通 过 对 现 浇 式 锚 索 桩 板 墙 分 离 式 锚 索 桩 板 墙 加 筋 土 挡 墙 锚 定 板 挡 墙 等 4 高 轻 型 支 挡 结 构 型 式 进 行 现 场 试 验 与 动 态 监 测, 获 取 其 全 施 工 过 程 结 构 应 力 应 变 岩 土 体 土 压 力 及 变 形 等 试 验 数 据 ; (2) 根 据 现 场 试 验 与 动 态 监 测 数 据, 运 用 数 值 计 算 方 法, 对 4 种 新 型 支 挡 结 构 进 行 理 论 分 析, 提 出 4 种 支 挡 结 构 的 典 型 受 力 模 式 与 实 用 设 计 计 算 方 法 ; (3) 在 提 炼 4 种 支 挡 结 构 典 型 受 力 模 式 与 实 用 设 计 计 算 方 法 的 基 础 上, 编 制 高 轻 型 支 挡 结 构 设 计 计 算 软 件 系 统, 实 现 结 构 设 计 构 造 通 用 图 自 动 化 生 成, 提 出 可 供 设 计 参 考 的 通 用 图 集 ; (4) 调 研 高 轻 型 支 挡 结 构 病 害 类 型, 提 供 各 种 病 害 类 型 的 调 查 分 析 方 法 以 及 该 类 结 构 的 技 术 安 全 状 况 的 评 价 方 法 和 标 准, 提 出 支 挡 结 物 各 种 病 害 的 整 治 措 施 (5) 在 以 上 研 究 基 础 上, 编 制 4 种 高 轻 型 支 挡 结 构 的 设 计 施 工 指 南, 包 括 各 种 技 术 的 适 用 条 件 计 算 方 法 施 工 工 艺 施 工 质 量 检 验 标 准 及 病 害 整 治 措 施 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 轻 型 高 支 挡 结 构 的 选 择 原 则 轻 型 高 支 挡 结 构 选 择 应 遵 循 6 大 原 则, 即 : 地 质 是 基 础 的 原 则 高 度 合 理 的 原 则 安 全 可 靠 性 原 则 因 地 制 宜 尊 重 地 方 特 性 的 原 则 服 务 社 会 和 自 然 性 原 则 经 济 合 理 性 和 技 术 可 行 性 原 则 促 进 科 技 进 步 的 原 则 (2) 高 大 轻 型 分 离 式 锚 索 桩 板 墙 每 个 工 点 的 施 工 过 程 和 试 验 测 试 过 程 可 以 划 分 为 3 种 工 况 即 填 土 工 况 A( 包 括 悬 臂 状 态 下 的 AⅠ 工 况 和 具 有 多 锚 索 支 点 作 用 下 的 填 土 工 况 ) 锚 索 张 拉 工 况 B, 后 期 运 营 工 况 C 对 每 种 工 况 的 每 一 个 不 同 的 测 试 阶 段 都 进 行 现 场 测 试, 对 测 试 数 据 统 计 分 析 对 比 分 析 反 演 分 析 可 采 用 和 分 离 式 锚 索 桩 板 墙 计 算 方 法 计 算 现 浇 式 锚 索 桩 板 墙 的 内 力 100

105 在 分 析 了 高 轻 型 预 应 力 锚 索 桩 板 墙 ( 分 离 式 和 现 浇 式 ) 各 工 况 受 力 模 式 的 基 础 上, 出 了 最 佳 受 力 状 态 和 合 理 设 计 高 度 在 填 土 工 况 下, 土 压 力 桩 板 分 担 比 g 小 于 1, 在 锚 索 张 拉 工 况 下 大 于 1, 但 都 接 近 于 1 锚 索 和 桩 土 压 力 的 分 担 比 f, 当 锚 索 拉 力 较 大 时 可 能 出 现 负 值, 当 锚 索 拉 力 较 小 时 为 正 值, 设 计 时 应 保 证 f 为 正 值 在 填 土 工 况 下 f 减 小, 在 锚 索 张 拉 工 况 下 f 增 大 土 压 力 和 锚 索 拉 力 的 增 量 比 m, 在 填 土 工 况 大 于 1, 表 现 土 压 力 的 增 量 比 锚 索 拉 力 的 增 加 大 ; 在 锚 索 张 拉 工 况 m 小 于 1, 表 现 锚 索 拉 力 的 增 加 小 于 土 压 力 的 增 加 土 压 力 倍 数 K, 在 填 土 工 况 下,K 值 减 小, 在 锚 索 张 拉 工 况 下 K 值 增 大 锚 索 拉 力 对 限 制 桩 的 变 形 和 内 力 增 加 具 有 明 显 的 效 果 最 佳 受 力 状 态 应 该 为 在 C 工 况 ( 运 营 期 间 ) 时 土 压 力 倍 数 K 接 近 于 1 或 等 于 1 对 应 的 状 态 作 为 控 制 指 标 根 据 以 往 的 工 程 实 例, 在 路 基 填 土 高 度 不 超 过 24m 的 情 况 下, 高 轻 型 预 应 力 锚 索 桩 板 墙 的 安 全 可 靠 性 有 保 障, 具 体 采 用 什 么 高 度 可 进 行 技 术 经 济 比 较 (3) 高 加 筋 土 挡 墙 建 立 了 土 工 格 栅 加 筋 土 挡 墙 的 土 压 力 计 算 模 型, 提 出 了 加 筋 材 料 面 板 以 及 填 料 等 主 要 设 计 控 制 要 素 的 指 标 要 求, 指 出 加 筋 土 挡 墙 的 基 底 应 力 为 大 于 相 应 γ H 值 的 均 匀 分 布 实 测 加 筋 材 最 大 拉 力 值 大 于 原 设 计 值 面 板 式 加 筋 挡 墙 破 裂 面 与 传 统 的 "0.3H" 经 验 法 接 近 包 裹 式 加 筋 挡 墙 的 破 裂 面 与 库 仑 破 裂 面 接 近 等 一 系 列 重 要 究 结 论 成 功 地 实 现 了 19.7m 的 单 级 高 度, 发 展 了 土 工 格 栅 加 筋 土 挡 墙 技 术 (4) 锚 定 板 挡 墙 101

106 1 提 出 了 锚 定 板 挡 墙 新 的 结 构 形 式, 改 用 桩 基 础 取 代 原 来 "U" 槽 扩 大 浅 基 础 现 浇 肋 柱 取 代 原 来 预 制 拼 装 肋 柱 高 强 度 低 松 弛 预 应 力 钢 绞 线 取 代 原 来 的 钢 拉 杆, 减 少 了 施 工 环 节 并 实 现 施 工 中 结 构 自 稳, 成 功 实 现 了 14m 的 单 级 高 度, 拓 展 了 其 适 用 范 围 2 建 立 了 高 轻 型 锚 定 板 挡 墙 的 土 压 力 计 算 模 型 和 结 构 内 力 计 算 方 法, 指 出 土 压 力 的 分 布 符 合 0.45H 模 型 和 塑 性 破 裂 面 首 先 出 现 在 锚 定 板 的 后 方, 推 荐 采 用 多 支 点 弹 性 桩 法 计 算 肋 柱 内 力, 用 整 体 土 墙 法 验 算 挡 墙 的 整 体 稳 定 性 (5) 高 轻 型 支 挡 结 构 设 计 施 工 指 南 质 量 控 制 指 标 病 害 整 治 措 施 依 托 9 个 试 验 实 体 工 程 和 推 广 应 用 的 实 体 工 程, 总 结 了 高 轻 型 支 挡 结 构 的 施 工 工 艺 及 施 工 质 量 检 验 标 准 等 成 套 施 工 控 制 技 术, 编 制 了 相 应 的 设 计 施 工 指 南 调 研 了 高 轻 型 支 挡 结 构 的 病 害 类 型, 提 供 了 各 种 病 害 类 型 的 调 查 分 析 方 法 以 及 该 类 结 构 的 技 术 安 全 状 况 的 评 价 方 法 和 标 准, 提 出 了 支 挡 结 物 各 种 病 害 的 整 治 措 施 (6) 计 计 算 软 件 系 统 和 电 子 化 通 用 图 研 发 了 高 轻 型 支 挡 结 构 设 计 计 算 软 件 系 统, 能 够 实 现 预 应 力 锚 索 桩 板 墙 加 筋 土 挡 墙 锚 定 板 挡 墙 等 高 轻 型 支 挡 结 构 的 结 构 设 计 及 构 造 通 用 图 自 动 化 生 成, 编 制 了 可 供 设 计 参 考 的 预 应 力 锚 索 桩 板 墙 加 筋 土 挡 墙 锚 定 板 挡 墙 的 结 构 和 构 造 通 用 图 集 3. 主 要 技 术 指 标 1) 路 堤 式 小 截 面 整 体 现 浇 高 轻 型 预 应 力 锚 索 桩 板 墙, 桩 的 截 面 尺 寸 为 0.4m*0.6m, 在 同 类 结 构 中 实 属 国 内 外 首 创 ; 改 进 发 展 了 高 轻 型 分 离 式 预 应 力 锚 索 桩 板 墙 桩, 截 面 桩 的 尺 寸 可 以 减 小 到 0.6m*0.8m, 国 内 以 往 的 预 应 力 锚 索 桩 板 墙, 桩 的 最 小 截 面 1.25m 1.5m 102

107 2) 建 立 了 土 工 格 栅 加 筋 土 挡 墙 的 土 压 力 计 算 模 型, 指 出 其 破 裂 面 形 状 基 底 压 应 力 分 布 和 加 筋 材 最 大 拉 力 值 的 变 化 规 律 与 国 内 外 报 道 的 一 些 不 同 之 处 成 功 地 实 现 了 19.7m 的 单 级 高 土 工 格 栅 加 筋 土 挡 墙 3) 提 出 了 锚 定 板 挡 墙 新 的 结 构 形 式, 改 用 桩 基 础 取 代 原 来 "U" 槽 扩 大 浅 基 础 现 浇 肋 柱 取 代 原 来 预 制 拼 装 肋 柱 高 强 度 低 松 弛 预 应 力 钢 绞 线 取 代 原 来 的 钢 拉 杆, 这 在 国 内 外 均 属 首 创 建 立 了 高 轻 型 锚 定 板 挡 墙 的 土 压 力 计 算 模 型 和 结 构 内 力 计 算 方 法 成 功 地 实 现 了 单 级 高 度 14m 的 锚 定 板 挡 墙, 拓 展 了 其 适 用 范 围 4) 总 结 了 高 轻 型 支 挡 结 构 的 施 工 工 艺 及 施 工 质 量 检 验 标 准 等 成 套 施 工 控 制 技 术, 编 制 了 相 应 的 设 计 施 工 指 南, 提 供 了 各 种 病 害 类 型 的 调 查 分 析 方 法 以 及 该 类 结 构 的 技 术 安 全 状 况 的 评 价 方 法 和 标 准, 提 出 了 支 挡 结 物 各 种 病 害 的 整 治 措 施 5) 首 次 研 发 了 高 轻 型 支 挡 结 构 设 计 计 算 软 件 系 统, 能 够 实 现 结 构 动 态 设 计 构 造 通 用 图 自 动 化 生 成, 编 制 了 可 供 设 计 参 考 的 通 用 图 集 4. 技 术 应 用 情 况 在 云 南 思 小 高 速 水 麻 高 速 等 等 9 个 实 体 工 程 中 得 到 应 用 和 技 术 推 广, 工 程 结 构 性 能 稳 定 使 用 功 能 良 好, 保 证 了 支 挡 结 构 的 稳 定 耐 久 和 行 车 安 全 高 轻 型 支 挡 结 构 方 案 与 路 堤 放 缓 边 坡 重 力 式 挡 墙 桥 梁 方 案 比 较, 不 仅 结 构 新 颖 技 术 先 进 节 约 投 资, 同 时 该 结 构 还 具 有 抗 震 性 好 占 用 地 少 施 工 周 期 短 消 耗 废 方 多 等 优 点, 比 较 适 应 山 区 横 坡 陡 峻 的 地 形 地 质 情 况 下 对 路 基 进 行 支 挡 建 设, 尤 其 在 工 程 造 价 方 面 具 有 显 著 优 势 预 应 力 锚 索 桩 板 墙 较 桥 梁 节 约 30% 左 右, 加 筋 土 挡 墙 较 桥 梁 节 约 50% 左 右, 锚 定 板 挡 墙 较 桥 梁 节 约 60% 左 右 ; 依 托 的 实 体 工 程 较 原 桥 梁 设 计 方 案 节 约 总 造 价 约 2000 多 万 元, 是 项 目 研 究 经 费 的 4 倍 同 时, 研 究 成 果 还 成 功 推 广 应 用 在 云 南 广 ( 南 ) 砚 ( 山 ) 云 南 保 ( 山 ) 龙 ( 陵 ) 广 州 梅 ( 州 ) 河 ( 源 ) 粤 赣 等 多 条 高 速 公 路 中, 节 约 工 程 投 资 上 亿 元 103

108 5. 推 广 前 景 本 技 术 覆 盖 高 轻 型 支 挡 结 构 设 计 与 施 工 的 各 个 方 面, 是 针 对 高 轻 型 支 挡 结 构 建 设 的 实 际 问 题 开 展 研 究 而 得 到 的, 形 成 了 系 统 完 善 的 高 轻 型 支 挡 结 构 设 计 与 施 工 方 法, 随 着 山 区 工 程 建 设 的 发 展, 该 技 术 的 研 究 成 果 必 将 得 到 更 加 广 泛 推 广 应 用, 创 造 良 好 的 社 会 经 济 效 益 研 究 成 果 在 依 托 工 程 中 的 成 功 应 用 表 明, 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 云 南 省 交 通 规 划 设 计 研 究 院 单 位 地 址 : 云 南 省 昆 明 市 拓 东 路 石 家 巷 9 号 联 系 人 : 姜 睿 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail: @qq.com 104

109 27 山 区 公 路 土 质 边 坡 防 冲 刷 材 料 及 生 态 格 构 防 护 技 术 一 技 术 名 称 : 山 区 公 路 土 质 边 坡 防 冲 刷 材 料 及 生 态 格 构 防 护 技 术 二 技 术 来 源 : 云 南 省 交 通 运 输 厅 科 技 项 目 山 区 公 路 生 态 固 坡 技 术 及 非 饱 和 土 特 性 测 试 装 备 研 制 ( 合 同 编 号 :TST(2005)526105C) 三 适 用 范 围 : 公 路 膨 胀 土 红 粘 土 砂 性 土 红 层 软 岩 等 特 殊 性 土 质 边 坡 防 护 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 国 内 外 研 究 的 土 壤 改 良 剂 对 保 水 和 保 湿 性 能 非 常 关 注, 但 对 土 壤 的 固 化 和 强 度 关 注 不 够, 现 有 土 壤 改 良 剂 主 要 用 于 农 业 生 产, 对 土 体 的 防 冲 刷 效 果 不 良, 特 别 是 对 于 特 殊 区 域 的 水 土 保 持 和 土 壤 改 良 问 题, 其 效 果 更 差 比 如 公 路 边 坡 的 植 被 恢 复, 被 开 挖 山 体 形 成 的 大 面 积 裸 露 边 坡, 植 被 层 的 恢 复 等 一 系 列 生 态 环 境 问 题 并 未 真 正 有 效 解 决 能 够 有 效 用 于 这 种 特 殊 地 形 地 貌 生 态 环 境 再 生 和 恢 复 的 土 壤 稳 固 剂 具 有 特 殊 要 求, 既 要 具 有 使 植 物 能 生 长, 土 壤 保 水 储 水 的 特 点, 又 要 具 有 使 土 壤 强 度 足 够 防 止 冲 刷, 不 产 生 滑 坡, 特 别 是 一 些 坡 度 较 大 的 边 坡 和 不 容 易 固 定 的 土 质 的 边 坡 因 此 需 要 进 一 步 开 发 研 究 能 够 适 用 这 些 特 殊 场 合 的 新 型 环 保 生 态 边 坡 稳 固 剂 常 规 的 边 坡 防 护 措 施 存 在 诸 多 不 合 理 之 处, 比 如 : 拱 形 格 工 程 防 护 措 施 存 在 施 工 困 难 拱 形 框 格 还 需 挂 网 喷 播 绿 化 造 价 较 高 等 特 点 ; 锚 杆 框 格 梁 工 程 防 护 存 在 框 格 梁 的 尺 寸 采 用 与 锚 索 框 格 梁 同 等 尺 寸 非 常 浪 费 框 格 间 距 较 大 不 易 施 工 框 格 内 还 需 挂 网 植 生 袋 绿 化 造 价 昂 贵 等 特 点 因 此, 利 用 地 材, 研 发 一 系 列 符 合 环 保 节 能 要 求 的 新 型 原 生 态 防 护 绿 化 方 法, 解 决 现 有 边 坡 防 护 措 施 存 在 的 缺 陷, 将 会 具 有 明 显 的 社 会 经 济 效 益 因 此, 进 一 步 借 助 于 当 前 的 各 种 现 代 科 学 技 术 新 理 论 和 新 方 法 ( 如 非 饱 和 理 论 结 构 性 改 良 生 态 防 护 等 ), 结 合 工 程 实 践, 有 针 对 性 地 开 展 试 验 路 段 的 固 化 试 验 和 边 坡 防 护 新 技 术 研 究, 不 仅 对 于 提 升 西 南 地 区 高 速 公 路 105

110 建 设 的 科 技 含 量 提 高 建 设 质 量 等 有 明 显 的 社 会 经 济 效 益, 而 且 对 于 丰 富 和 发 展 现 代 公 路 工 程 地 质 学 理 论 亦 具 有 重 要 的 科 学 价 值 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 (1) 膨 胀 土 PAS 稳 固 剂 通 过 离 子 交 换 联 结 包 裹 凝 胶 作 用, 与 粘 粒 表 面 产 生 较 大 分 子 力, 形 成 空 间 网 络 结 构, 大 大 改 善 了 膨 胀 土 的 颗 分 级 配 胀 缩 特 性 强 度 特 性 水 理 特 性 等 物 理 力 学 性 质 (2) 改 良 后 的 膨 胀 土 粘 粒 减 少, 粉 粒 增 多, 孔 隙 明 显 减 少, 结 构 更 加 致 密, 稳 固 剂 的 团 聚 凝 胶 效 果 显 著, 其 抗 剪 强 度 CBR 值 都 有 明 显 提 高, 水 理 特 性 更 加 稳 定, 抗 雨 水 冲 刷 性 能 良 好, 有 效 保 障 了 公 路 路 基 边 坡 的 稳 定 性 (3) 砂 性 土 PMP 稳 固 剂 通 过 K+ 和 PVA 的 协 同 作 用, 表 层 土 壤 形 成 膜 结 构, 增 强 了 颗 粒 表 面 的 分 子 力, 提 高 了 颗 粒 间 的 粘 聚 力, 有 效 改 善 固 化 土 的 水 稳 性, 使 抗 雨 水 冲 刷 能 力 显 著 提 高 (4) 砂 性 土 PMP 稳 固 剂 中 的 K+ 作 为 一 种 植 物 生 长 必 需 的 元 素,PVA 作 为 一 种 既 环 保 为 数 又 不 多 的 生 物 可 降 解 水 溶 性 高 分 子 材 料, 二 者 的 使 用 均 不 会 增 加 环 境 负 担, 且 经 稳 固 剂 喷 播 后 的 砂 性 土 边 坡, 具 有 保 水 保 肥 透 气 促 进 植 物 生 长 防 止 水 土 流 失 稳 固 土 壤 等 优 良 性 能 (5) 采 用 当 地 成 年 竹 子 作 为 锚 杆, 对 边 坡 深 层 土 体 进 行 锚 固, 采 用 竹 篾 或 木 片 制 作 的 菱 形 框 格, 对 边 坡 表 层 土 体 进 行 加 固, 对 生 态 边 坡 防 护 起 到 了 多 层 次 复 合 支 护 作 用, 既 利 于 边 坡 整 体 稳 定, 又 降 低 了 工 程 造 价, 起 到 了 生 态 环 保 美 观 绿 化 的 作 用 (6) 竹 木 梯 框 格 梁 早 期 可 以 用 于 支 护 边 坡 ; 待 植 被 长 成 后, 可 以 疏 淤 导 流, 缓 解 雨 水 对 坡 面 的 冲 刷 ; 待 框 格 梁 日 久 腐 烂 后, 可 以 作 为 植 被 的 肥 料, 促 进 植 被 生 长, 保 障 边 坡 生 态 美 观 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 106

111 (1) 适 用 于 膨 胀 土 固 化 的 PAS 以 及 砂 性 土 等 固 化 的 PMP 两 种 稳 固 剂, 可 实 现 膨 胀 土 与 砂 性 土 等 边 坡 的 生 态 固 化 防 护, 经 多 个 实 体 工 程 应 用 证 明 固 化 后 的 边 坡 具 有 显 著 的 水 稳 性 和 抗 冲 刷 性 (2) 基 于 生 态 环 保 与 节 能 理 念 的 错 台 竹 木 梯 框 格 梁 护 坡 等 新 技 术, 可 实 现 工 程 防 护 生 态 绿 化 与 廉 价 优 良 为 一 体 的 固 坡 技 术, 取 得 良 好 的 工 程 应 用 效 果 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 适 用 于 膨 胀 土 固 化 的 PAS 以 及 砂 性 土 等 固 化 的 PMP 两 种 稳 固 剂, 使 改 良 后 的 特 殊 土 边 坡 抗 雨 水 冲 刷 性 能 提 高 30% 以 上, 改 良 土 表 面 土 壤 固 化, 与 工 程 防 护 形 成 有 机 整 体 (2) 错 台 竹 木 梯 框 格 梁 的 菱 形 网 格 接 头 槽 口 采 用 70 交 角 的 斜 交 接 口, 利 用 篾 片 进 行 竹 木 结 构 各 接 头 的 绑 扎, 菱 形 网 格 尺 寸 为 30*30 厘 米 适 用 于 坡 比 为 1:0.5~1:0.75 的 坡 面, 若 坡 面 较 缓 (1:1~1:1.75) 时, 可 采 用 40x40 厘 米 ~60x60 厘 米, 当 坡 高 <2 米 且 坡 比 缓 于 1:1.5 时 可 不 采 用 坡 面 防 护, 可 直 接 绿 化 (3) 种 植 土 的 拌 和 方 式 可 采 用 人 工 拌 和 或 机 械 拌 和, 种 植 土 的 厚 度 一 般 采 用 4~8 厘 米 当 坡 面 为 全 土 质 且 土 壤 利 于 植 物 生 长 时, 种 植 土 的 厚 度 可 采 用 4~5 厘 米 ; 当 坡 面 为 全 土 质 但 土 壤 的 植 物 生 长 性 稍 差 时, 种 植 土 的 厚 度 可 采 用 5~7 厘 ; 当 坡 面 为 含 石 量 较 大 或 土 壤 的 植 物 生 长 性 较 差 时, 种 植 土 的 厚 度 可 采 用 7~9 厘 米, 菱 形 网 格 中 竹 木 扁 ( 条 ) 的 宽 度 应 根 据 种 植 土 的 厚 度 确 定, 应 比 种 植 土 的 厚 度 >1~2 厘 米 (4) 竹 木 肋 柱 的 上 中 下 处 在 坡 面 上 打 设 长 约 30~60 厘 米 的 竹 木 桩, 竹 木 桩 入 土 深 度 约 20~50 厘 米, 再 用 篾 片 或 铁 丝 将 竹 桩 与 竖 肋 绑 扎 牢 固, 竹 片 与 竹 扁 相 接 处 应 用 篾 片 或 铁 丝 互 相 绑 扎 4. 技 术 应 用 情 况 该 项 技 术 已 在 蒙 新 高 速 安 楚 高 速 公 路 保 腾 高 速 公 路 六 曼 二 级 公 107

112 路 丽 江 机 场 公 路 得 到 成 功 应 用, 其 中 蒙 新 高 速 途 径 膨 胀 土 分 布 区, 沿 线 存 在 红 粘 土 破 碎 岩 土 等 不 良 地 质 地 段, 在 该 工 程 中 应 用 了 盲 沟 + 锚 杆 框 格 梁 + 植 被 防 护 方 法 PAS 膨 胀 土 改 良 + 植 被 防 护 方 法 及 竹 木 梯 框 格 + 土 壤 改 良 固 化 + 植 被 防 护 方 法 进 行 应 用, 这 三 种 防 护 方 法 既 起 到 了 工 程 护 坡 的 作 用, 又 改 善 了 原 有 的 自 然 景 观, 很 好 地 解 决 了 边 坡 防 排 水 及 生 态 绿 化 等 问 题 上 述 防 护 技 术 施 工 简 单 易 行, 边 坡 防 护 效 果 显 著, 值 得 在 膨 胀 土 红 粘 土 及 破 碎 岩 土 等 不 良 地 质 边 坡 上 推 广 应 用 与 同 类 同 规 模 工 程 相 比, 该 技 术 为 蒙 新 高 速 公 路 的 前 期 建 设 及 后 期 管 养 等 方 面 共 节 约 了 万 元 整 在 安 楚 高 速 公 路 中, 应 用 了 两 种 加 固 红 粘 土 及 红 层 软 岩 地 区 破 碎 岩 土 等 不 良 地 质 边 坡 的 方 法 盲 沟 + 锚 杆 框 格 梁 + 植 被 防 护 方 法 及 新 型 岩 石 边 坡 植 物 生 长 基 质 + 新 型 绿 化 基 材 高 强 度 粘 结 材 料 + 植 物 组 合 和 配 比 防 护 方 法, 与 同 类 同 规 模 工 程 相 比, 该 技 术 为 安 楚 高 速 公 路 的 前 期 建 设 及 后 期 管 养 等 方 面 共 节 约 了 6000 万 元 整, 具 有 显 著 的 社 会 经 济 效 益 在 保 腾 高 速 公 路 中 应 用 了 PMP 砂 性 土 改 良 + 植 被 新 型 生 态 防 护 方 法, 该 方 法 既 替 代 了 相 应 的 工 程 护 坡, 又 改 善 了 原 有 的 自 然 景 观, 很 好 地 解 决 了 边 坡 防 冲 刷 及 生 态 绿 化 等 问 题, 经 过 近 3 年 的 观 察 研 究, 与 同 类 同 规 模 工 程 相 比, 该 技 术 为 保 腾 高 速 公 路 的 前 期 建 设 及 后 期 管 养 等 方 面 共 节 约 了 1000 万 元 整, 经 济 效 益 显 著 在 丽 江 机 场 公 路 应 用 了 PMP 破 碎 岩 土 改 良 + 植 被 新 型 生 态 防 护 方 法, 经 过 近 2 年 的 试 验 研 究 及 观 测, 与 同 类 同 规 模 工 程 相 比, 该 技 术 为 丽 江 机 场 公 路 的 前 期 建 设 及 后 期 管 养 等 方 面 共 节 约 了 300 万 元 整, 社 会 经 济 效 益 显 著 5. 推 广 前 景 随 着 我 国 公 路 建 设 特 别 是 高 速 公 路 的 快 速 发 展, 路 基 边 坡 的 稳 定 和 植 被 再 生 与 保 护 等 生 态 固 坡 问 题 日 趋 重 要 国 内 已 修 建 了 近 8 万 公 里 的 高 速 108

113 公 路 和 大 量 的 高 等 级 公 路, 其 中 云 南 省 已 超 过 3000 公 里, 按 计 划, 至 2020 年 我 国 的 高 速 公 路 里 程 将 达 到 近 18 万 公 里, 其 中 云 南 省 将 超 过 8000 公 里, 大 部 分 地 处 山 区, 其 边 坡 面 积 十 分 巨 大 因 此, 该 技 术 具 有 广 阔 的 应 用 空 间, 具 有 巨 大 的 社 会 效 益 和 经 济 效 益 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 云 南 省 公 路 开 发 投 资 有 限 责 任 公 司 单 位 地 址 : 云 南 省 昆 明 市 西 山 区 前 兴 路 37 号 联 系 人 : 周 应 新 手 机 : E Mail:[email protected] 109

114 28 可 储 式 常 温 改 性 沥 青 混 合 料 一 技 术 名 称 : 可 储 式 常 温 改 性 沥 青 混 合 料 二 技 术 来 源 : 兵 团 科 技 局 2008 年 度 兵 团 科 技 攻 关 计 划 项 目 可 储 式 沥 青 路 面 冷 补 ( 铺 ) 沥 青 混 合 料 开 发 及 养 护 技 术 研 究 ( 合 同 编 号 :SKJ200803) 三 适 用 范 围 : 适 用 于 高 等 级 公 路 城 市 道 路 乡 村 道 路 停 车 场 及 广 场 等 各 个 沥 青 面 层 结 构 层 的 新 建 养 护 罩 面 及 坑 槽 修 补, 适 合 用 作 表 面 层, 也 可 以 经 过 路 面 结 构 专 项 设 计 用 作 底 面 层 中 面 层 及 层 间 联 结 措 施 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 根 据 沥 青 结 合 料 的 不 同, 目 前 国 外 相 关 技 术 主 要 分 为 两 类 : 乳 化 沥 青 和 稀 释 沥 青 (Cut back) 其 主 要 的 技 术 缺 陷 归 纳 如 下 : 破 乳 或 硬 化 时 间 较 长, 一 般 在 6h 左 右 ; 材 料 成 本 较 高, 沥 青 结 合 料 一 般 在 每 吨 3 万 左 右, 混 合 料 每 吨 6000 元 左 右 ; 抗 重 载 耐 疲 劳 性 差, 一 般 用 在 低 等 级 公 路 或 广 场 罩 面 中 ; 将 改 性 剂 或 添 加 剂 作 为 核 心 技 术, 仅 关 注 于 材 料 的 研 发 和 性 能 改 进, 成 套 应 用 技 术 研 究 缺 乏 我 国 对 常 温 混 合 料 的 研 究 起 步 较 晚 自 从 国 外 材 料 供 应 商 进 入 中 国 市 场 大 力 推 销 常 温 沥 青 混 合 料, 我 国 也 开 始 进 行 广 泛 研 究 但 技 术 上 存 在 一 定 的 困 难, 特 别 是 高 分 子 添 加 材 料 的 研 制 一 直 没 有 更 大 的 进 展, 以 往 对 常 温 混 合 料 的 研 究 存 在 的 不 足 主 要 有 : (1) 常 温 技 术 的 核 心 是 沥 青 改 性 剂 或 添 加 剂, 主 要 有 两 种, 一 种 是 乳 化 沥 青 类, 以 水 为 介 质, 后 期 破 乳 后, 水 分 蒸 发, 使 用 性 能 欠 佳, 耐 久 性 不 足 另 外 一 种 是 溶 剂 型, 以 挥 发 性 有 机 物 为 主 要 材 料, 路 用 性 能 有 好 有 坏, 成 本 较 高 (2) 常 温 材 料 主 要 用 于 修 补 坑 槽 或 沥 青 路 面 水 泥 路 面 的 其 他 类 型 病 害, 未 有 大 规 模 用 于 沥 青 罩 面 或 新 建 道 路 的 实 例, 或 者 实 际 使 用 效 果 不 佳 110

115 (3) 尽 管 日 本 等 发 达 国 家 制 定 了 常 温 沥 青 混 合 料 的 性 能 要 求, 但 尚 处 于 研 究 阶 段, 未 真 正 实 现, 未 见 常 温 沥 青 混 合 料 规 模 化 用 于 重 载 交 通 道 路 的 报 道 (4) 尽 管 美 国 日 本 等 国 家 进 行 了 系 统 研 究, 但 尚 未 形 成 成 套 技 术 体 系 对 常 温 类 材 料 的 性 能 研 究 还 不 够 深 入, 尚 未 充 分 发 掘 该 类 材 料 的 特 点, 在 材 料 组 成 设 计 施 工 工 艺 开 放 交 通 时 机 及 后 期 养 生 等 关 键 环 节 上 没 有 进 行 针 对 性 深 入 地 研 究 对 冷 拌 用 乳 化 剂 沥 青 溶 剂 等 缺 乏 相 关 质 量 检 测 方 法 及 评 价 指 标 ; 对 常 温 路 面 强 度 发 生 机 理 研 究 不 足, 没 有 建 立 针 对 其 强 度 机 理 的 路 面 现 场 质 量 评 价 体 系 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 常 温 改 性 沥 青 是 在 基 质 沥 青 中 加 入 人 工 合 成 的 高 聚 物 弹 性 体, 后 者 以 废 旧 轮 胎 塑 料 炼 制 的 橡 胶 油 为 主 要 成 份, 约 占 改 性 剂 重 量 的 80%, 其 他 其 它 辅 助 化 工 原 材 料 占 重 量 的 20%, 可 熔 融 或 分 散 在 沥 青 中 以 改 变 沥 青 结 合 料 在 常 温 条 件 下 (0~~40 ) 的 施 工 和 易 性, 使 沥 青 及 沥 青 混 合 料 在 常 温 及 负 温 零 下 温 度 条 件 下 仍 具 有 一 定 的 流 动 性 经 过 一 定 养 生 时 间 后, 常 温 改 性 沥 青 混 合 料 中 的 可 挥 发 性 溶 剂 挥 发 完 后, 混 合 料 逐 渐 固 化 形 成 强 度, 其 力 学 强 度 及 其 他 其 它 路 用 性 能 与 聚 合 物 改 性 沥 青 性 能 相 当, 如 低 温 抗 裂 性 能 抗 水 损 害 性 能 及 抗 疲 劳 开 裂 性 能 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 可 储 式 常 温 改 性 沥 青 混 合 料 配 合 比 设 计 常 温 改 性 沥 青 混 合 料 配 合 比 设 计 方 法 主 要 是 在 现 行 热 拌 沥 青 混 合 料 配 合 比 设 计 方 法 基 础 上 进 行 针 对 性 调 整, 主 要 体 现 在 : 矿 料 级 配 采 用 以 幂 函 数 构 成 的 间 断 级 配 类 型, 其 中 4.75mm 筛 孔 通 过 率 推 荐 为 30~35%,0.075mm 筛 孔 通 过 率 推 荐 为 比 普 通 热 拌 沥 青 混 合 料 减 少 2%, 如 25 型 沥 青 混 合 料 为 4%,20 型 为 5%,16 型 和 13 型 为 6% 111

116 成 型 方 法 采 用 马 歇 尔 击 实 法 100 次 和 旋 转 压 实 法 100 次 体 积 指 标 测 试 方 法 参 照 现 行 试 验 规 程 油 石 比 确 定 方 法 采 用 矿 料 间 隙 率 最 小 时 对 应 的 油 石 比 为 最 佳 油 石 比, 同 时 空 隙 率 饱 和 度 等 其 他 体 积 指 标 作 为 参 考 指 标 配 合 比 设 计 的 关 键 指 标 为 矿 料 间 隙 率, 该 指 标 主 要 是 用 来 确 定 最 佳 油 石 比, 以 同 一 矿 料 级 配 同 一 击 实 功 条 件 下, 油 石 比 与 矿 料 间 隙 率 的 关 系 曲 线 确 定 也 可 以 参 照 无 机 结 合 料 稳 定 混 合 料 的 最 大 干 密 度 和 最 佳 含 水 率 关 系 曲 线 来 确 定 最 佳 油 石 比 配 合 比 设 计 时 性 能 检 测 指 标 需 要 试 件 室 温 养 护 15d, 其 中 马 氏 稳 定 度 宜 大 于 5kN, 旋 转 压 实 试 件 单 轴 抗 压 强 度 宜 大 于 10kN, 重 载 交 通 条 件 下 的 车 辙 动 稳 定 度 宜 大 于 2000 次 /mm 水 稳 性 技 术 要 求 同 现 行 施 工 技 术 规 范 低 温 性 能 控 制 指 标 采 用 低 温 条 件 下 的 旋 转 压 实 试 件 劈 裂 强 度, 其 具 体 指 标 宜 大 于 0.6MPa (2) 可 储 式 常 温 改 性 沥 青 路 面 典 型 结 构 常 温 改 性 沥 青 混 料 在 实 际 应 用 时 主 要 的 场 合 有 : 坑 槽 修 补 薄 层 罩 面 或 单 层 罩 面 双 层 常 温 改 性 沥 青 路 面 3 层 常 温 改 性 沥 青 路 面, 推 荐 的 典 型 结 构 形 式 如 下 : 单 层 罩 面 :2~3cmSMC-10 3~4cmSMC-13 4cm~5cmSMC-16 双 层 罩 面 : 下 承 层 水 稳 基 层 强 度 代 表 值 宜 为 5MPa 以 上, 3~4cmSMC-13+5~6cmSMC-20 4cm~5cmSMC-16+7~12cmSMC-25; 三 层 常 温 改 性 沥 青 路 面 : 下 承 层 水 稳 基 层 强 度 代 表 值 宜 为 5MPa 以 上, 4cm~5cmSMC-16+5~6cmSMC-20+7~12cmSMC-25; 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 施 工 温 度 低 沥 青 加 热 温 度 90~~110 (SBS 改 性 沥 青 加 热 温 度 160~~180 ), 集 料 加 热 温 度 60 左 右 ( 热 拌 沥 青 混 合 料 集 料 加 热 温 度 一 般 在 160 以 上 ), 拌 和 温 度 90 左 右, 可 在 常 温 及 -40 进 行 摊 铺 碾 压 112

117 (2) 存 储 时 间 长 常 温 改 性 沥 青 及 沥 青 混 合 料, 在 密 闭 条 件 下 可 存 储 6 个 月 以 上 (3) 价 格 低 廉 常 温 改 性 沥 青 剂 以 废 旧 橡 胶 轮 胎 废 旧 橡 塑 等 材 料 加 工 提 炼 制 成, 来 源 广 泛 且 成 本 较 低 另 外, 常 温 改 性 沥 青 采 用 90~~110 条 件 下 的 简 单 搅 拌 工 艺, 无 需 进 行 高 温 高 速 剪 切 等 工 艺 因 此, 常 温 改 性 沥 青 市 场 价 格 低 于 常 用 的 SBS 改 性 沥 青 (4) 施 工 时 基 本 可 以 忽 略 混 合 料 本 身 温 度 环 境 温 度 对 沥 青 路 面 施 工 质 量 的 影 响, 因 此, 施 工 便 捷 施 工 组 织 灵 活, 有 利 于 在 保 证 沥 青 路 面 施 工 质 量 的 基 础 上, 提 高 施 工 进 度 (5) 路 用 性 能 优 良 常 温 改 性 沥 青 及 沥 青 混 合 料 铺 筑 在 具 有 一 定 模 量 水 平 的 下 承 层 上, 其 抗 高 温 剪 切 变 形 能 力 抗 疲 劳 开 裂 能 力 抗 低 温 开 裂 能 力 抗 松 散 剥 落 能 力 均 较 高, 实 际 使 用 寿 命 长 4. 技 术 应 用 情 况 项 目 成 果 已 经 在 新 疆 四 川 云 南 贵 州 内 蒙 古 吉 林 湖 北 河 南 湖 南 等 地 各 等 级 公 路 的 建 设 养 护 中 使 用, 里 程 累 计 约 1000 公 里, 截 止 目 前, 应 用 时 间 最 长 的 四 川 省 内 江 市 城 市 主 干 道 已 有 9 年, 无 明 显 开 裂 车 辙 及 坑 槽 等 早 期 损 坏 现 象 ; 在 四 川 省 凉 山 州 高 海 拨 地 区 国 道 108 双 层 罩 面 常 温 改 性 沥 青 路 面 约 3km, 已 经 经 历 了 2 个 寒 暑, 车 辙 开 裂 等 早 期 损 坏 现 象 较 热 拌 沥 青 路 面 大 幅 度 减 少, 提 高 了 沥 青 路 面 的 行 驶 舒 适 性 和 耐 久 性, 节 约 了 养 护 维 修 资 金 5. 推 广 前 景 技 术 成 果 推 广 应 用 前 景 十 分 广 阔, 从 当 前 国 家 建 设 两 型 社 会 背 景 下 看, 对 新 建 或 改 建 路 面 的 质 量 要 求 对 路 面 新 技 术 向 生 产 力 转 化 的 需 求 对 绿 色 低 碳 筑 路 技 术 的 需 求 十 分 强 烈 常 温 改 性 沥 青 混 合 料 具 有 施 工 温 度 低 存 储 时 间 长 路 用 性 能 优 良 施 工 成 本 低 廉 节 能 减 排 效 果 显 著 等 诸 多 优 点, 可 广 泛 用 于 一 级 及 一 级 以 下 公 路 城 市 道 路 乡 村 道 路 停 车 场 113

118 广 场 及 球 场 路 面 的 新 建 罩 面 及 修 补 作 业 在 使 用 的 地 域 方 面, 充 分 考 虑 当 地 的 气 候 环 境 施 工 水 平 路 面 结 构 层 服 役 现 状 或 设 计 参 数 等 条 件, 按 照 该 技 术 材 料 组 成 设 计 方 法 及 施 工 工 艺 进 行 常 温 沥 青 路 面 的 设 计 和 施 工, 可 以 达 到 热 拌 沥 青 混 合 料 相 当 的 效 果 或 者 更 好 的 路 用 效 果 经 过 专 项 的 技 术 设 计, 常 温 改 性 沥 青 可 用 于 生 产 冷 铺 冷 补 用 沥 青 混 合 料, 也 可 以 用 来 处 治 水 泥 路 面 和 沥 青 路 面 的 裂 缝, 以 及 用 作 旧 路 沥 青 混 合 料 冷 再 生 的 再 生 沥 青 改 性 剂 综 上, 技 术 成 果 具 有 广 泛 的 市 场 应 用 前 景, 将 有 力 支 持 我 国 公 路 工 程 建 设 养 护 向 又 好 又 快 的 方 向 发 展 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 新 疆 生 产 建 设 兵 团 公 路 科 学 技 术 研 究 所 单 位 地 址 : 乌 鲁 木 齐 市 建 设 路 36 号 光 明 大 厦 17 层 (830000) 联 系 人 : 武 新 成 电 话 : 传 真 : 手 机 : E [email protected] 114

119 29 连 续 配 筋 混 凝 土 - 沥 青 混 凝 土 复 合 式 路 面 技 术 一 技 术 名 称 : 连 续 配 筋 混 凝 土 - 沥 青 混 凝 土 复 合 式 路 面 技 术 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 部 建 设 科 技 计 划 项 目 : 连 续 配 筋 混 凝 土 刚 柔 复 合 式 路 面 研 究 ( 项 目 编 号 : ) 三 适 用 范 围 : 高 速 公 路 机 场 跑 道 厂 区 及 港 口 公 路 的 新 建 及 改 扩 建 的 沥 青 路 面 结 构 设 计 与 施 工 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 我 国 高 等 级 沥 青 路 面 的 研 究 与 修 筑 已 经 近 二 十 年, 但 纵 观 近 些 年 修 建 的 重 载 交 通 高 等 级 公 路, 沥 青 路 面 往 往 在 较 短 的 时 间 内 就 产 生 严 重 的 破 坏, 如 局 部 结 构 性 破 坏 水 破 坏 车 辙 等, 远 没 有 达 到 公 路 的 设 计 年 限 这 些 损 坏 不 仅 造 成 了 巨 大 的 经 济 损 失, 同 时 也 对 现 行 路 面 结 构 设 计 材 料 及 施 工 技 术 提 出 了 挑 战 当 然 国 外 的 路 面 实 践 中 同 样 也 存 在 一 些 问 题, 如 美 国 维 吉 尼 亚 州 和 德 克 萨 斯 州 的 多 条 高 速 公 路 刚 建 成 不 久 就 出 现 大 面 积 的 损 坏 国 外 对 CRC+AC 复 合 式 路 面 结 构 已 经 开 展 了 一 些 研 究 工 作, 但 其 设 计 理 念 与 国 内 有 所 不 同, 且 主 要 用 于 旧 路 处 理 时 用 以 改 善 路 面 承 受 荷 载 的 能 力, 提 高 路 面 的 表 面 性 能 国 内 对 CRC+AC 复 合 式 路 面 结 构 的 研 究 较 少, 目 前 国 内 的 行 业 规 范 对 CRC+AC 复 合 式 路 面 结 构 的 设 计 方 法 施 工 工 艺 控 制 标 准 也 缺 乏 相 关 的 要 求 和 指 标 从 本 质 上 来 看, 我 国 现 行 的 路 面 设 计 理 论 方 法 参 数 都 是 以 一 般 交 通 高 等 级 公 路 为 基 础 的, 对 当 前 重 载 交 通 高 等 级 沥 青 路 面 的 设 计 与 施 工 指 导 具 有 较 大 的 局 限 性 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 将 整 体 强 度 高 的 连 续 配 筋 混 凝 土 刚 度 基 础 (CRC) 与 表 面 性 能 优 良 的 沥 青 面 层 (AC) 进 行 复 合, 刚 性 基 础 主 要 起 承 重 作 用 表 面 沥 青 面 层 起 功 能 115

120 作 用, 既 能 满 足 重 载 交 通 的 要 求, 又 能 满 足 高 速 行 车 对 舒 适 性 的 要 求, 同 时 沥 青 面 层 又 能 起 到 温 度 效 应 减 缓 荷 载 应 力 水 平 的 作 用 2. 关 键 技 术 (1) 连 续 配 筋 混 凝 土 板 的 厚 度 设 计 方 法 和 极 端 裂 缝 间 距 条 件 下 板 边 冲 断 破 坏 的 验 算 方 法 ; (2) 基 于 层 间 剪 切 指 标 的 沥 青 面 层 厚 度 设 计 方 法 ; (3) 端 部 采 用 桥 梁 伸 缩 方 式 ( 毛 勒 缝 ) 并 与 桥 梁 结 构 伸 缩 装 置 合 并 的 处 理 模 式 ; (4) 适 用 重 载 交 通 的 耐 久 性 新 型 连 续 配 筋 混 凝 土 刚 柔 复 合 式 路 面 结 构 及 其 相 应 的 设 计 方 法 与 施 工 技 术 ; (5) 研 发 了 适 用 的 层 间 界 面 剪 切 仪 层 间 界 面 剪 切 疲 劳 的 测 试 装 置, 提 出 了 层 间 界 面 结 构 与 材 料 的 要 求, 以 及 相 应 的 层 间 界 面 粘 结 层 施 工 技 术 ; (6) 研 发 了 一 种 适 用 于 连 续 配 筋 混 凝 土 刚 柔 复 合 式 路 面 的 层 间 新 材 料 ; 3. 主 要 技 术 指 标 沥 青 层 的 经 济 厚 度 范 围 :6~12cm, 具 有 保 温 隔 热 效 应 的 最 小 厚 度 4cm 4. 技 术 应 用 情 况 (1) 技 术 成 果 已 应 用 于 湖 南 省 长 潭 高 速 公 路 45km 旧 水 泥 混 凝 土 路 面 改 造 工 程 (2003 年 ) 和 长 永 高 速 公 路 黄 花 到 永 安 段 8km 旧 水 泥 混 凝 土 路 面 改 造 工 程 (2006 年 ), 并 在 湖 南 省 常 吉 高 速 公 路 新 建 工 程 修 筑 了 1.2kmCRC+AC 复 合 式 路 面 试 验 路 (2008 年 ), 同 时 被 河 北 省 张 石 高 速 公 路 CRC+AC 复 合 式 路 面 工 程 借 鉴 (2007 年 ); 其 中 京 港 澳 湖 南 长 潭 高 速 公 路 的 旧 水 泥 路 面 改 造 工 程 采 用 CRC+AC 复 合 式 沥 青 路 面, 已 通 车 11 年, 在 重 载 交 通 条 件 下 至 今 无 明 显 病 害, 效 果 良 好, 取 得 了 显 著 的 社 会 经 济 效 益 (2)2011 年 湖 南 省 长 益 高 速 公 路 大 修 改 造 工 程 (57km) 2012 年 京 港 澳 高 速 公 路 潭 耒 段 改 造 一 期 全 线 (104km) 2013 年 京 港 澳 高 速 公 路 潭 耒 段 改 116

121 造 二 期 全 线 (65km) 2013 年 京 港 澳 高 速 公 路 耒 宜 段 大 修 工 程 部 分 标 段 (57km) 均 采 用 CRC+AC 复 合 式 路 面 结 构, 路 面 的 结 构 形 式 与 长 潭 高 速 公 路 的 基 本 一 致 CRC+AC 复 合 式 路 面 在 京 港 澳 高 速 公 路 上 的 大 面 积 推 广 应 用 反 映 出 这 种 路 面 结 构 具 有 显 著 的 优 点 和 良 好 的 使 用 性 能, 也 说 明 了 技 术 成 果 的 应 用 价 值 和 对 行 业 科 技 进 步 的 促 进 作 用 5. 推 广 前 景 技 术 成 果 综 合 考 虑 了 我 国 的 具 体 情 况, 适 用 性 较 强, 能 够 满 足 国 内 新 建 高 速 公 路 路 面 结 构 的 耐 久 性 设 计, 大 大 延 长 路 面 的 使 用 寿 命, 减 少 路 面 的 养 护 维 修 和 因 维 修 所 造 成 的 行 车 干 扰 交 通 事 故, 提 高 路 面 服 务 水 平, 改 善 交 通 部 门 的 社 会 形 象, 从 而 将 获 得 道 路 工 程 设 计 单 位 检 测 单 位 以 及 业 主 单 位 的 广 泛 认 可, 推 广 应 用 前 景 广 阔 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 长 沙 理 工 大 学 单 位 地 址 : 湖 南 省 长 沙 市 ( 雨 花 区 ) 万 家 丽 南 路 2 段 960 号 (410114) 联 系 人 : 张 健 电 话 : 传 真 : 手 机 : E 117

122 30 西 部 山 区 公 路 网 系 统 连 通 可 靠 性 评 估 技 术 一 技 术 名 称 : 西 部 山 区 公 路 网 系 统 连 通 可 靠 性 评 估 技 术 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 部 应 用 基 础 研 究 ( 主 干 学 科 ) 西 部 山 区 公 路 网 可 靠 性 理 论 与 评 估 方 法 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 三 适 用 范 围 : 交 通 运 输 领 域 公 路 网 可 靠 性 评 估 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 与 国 内 外 同 类 技 术 相 比, 在 研 究 的 深 度 广 度 及 成 果 价 值 方 面, 主 要 有 以 下 几 方 面 不 同 : 针 对 西 部 山 区 公 路 网 可 靠 性 评 价 所 需 解 决 的 关 键 技 术 问 题, 开 展 了 可 靠 性 影 响 因 素 筛 选 西 部 山 区 公 路 网 单 元 可 靠 性 评 估 技 术 公 路 网 络 系 统 评 估 技 术 公 路 网 生 命 线 布 局 方 法 等 多 方 面 研 究 涵 盖 西 部 山 区 公 路 网 的 规 划 等 各 环 节, 是 一 次 专 项 系 统 全 面 的 研 究 过 程 技 术 研 究 无 论 是 从 广 度 还 是 从 深 度, 都 远 远 超 过 近 年 其 它 研 究 机 构 和 院 校 的 同 类 研 究 技 术 成 果 成 果 对 于 我 国 公 路 网 可 靠 性 评 价 具 有 重 要 的 推 动 作 用 目 前 国 内 外 对 于 山 区 公 路 网 可 靠 性 评 价 技 术 方 面 的 研 究 尚 处 于 空 白 在 西 部 山 区 公 路 网 可 靠 性 影 响 因 素 筛 桥 梁 隧 道 边 坡 路 段 单 元 可 靠 性 评 价 方 法 公 路 网 系 统 可 靠 性 评 价 方 法 公 路 网 生 命 线 布 局 方 法 公 路 网 布 局 优 化 决 策 方 法 等 方 面 取 得 了 创 新 性 成 果, 研 究 成 果 对 于 指 导 西 部 山 区 公 路 网 的 规 划 建 设, 完 善 现 行 的 公 路 网 规 划 理 论 方 法 体 系 都 具 有 重 要 的 指 导 意 义, 研 究 成 果 对 于 推 动 我 国 公 路 网 抗 震 减 灾 研 究 具 有 重 要 作 用 技 术 成 果 能 为 交 通 运 输 行 业 管 理 部 门 提 供 重 要 决 策 支 持 项 目 全 面 提 出 了 山 区 公 路 网 可 靠 性 评 价 方 法 公 路 网 生 命 线 布 局 方 法 等 研 究 成 果, 研 究 成 果 的 应 用 有 利 于 交 通 管 理 部 门 全 面 认 识 本 辖 区 的 路 网 可 靠 性 能, 并 在 路 网 规 划 建 设 工 作 中 有 针 对 性 给 予 加 强 项 目 研 究 成 果 能 为 交 通 运 输 行 业 管 理 部 门 提 供 重 要 决 策 支 持, 具 有 较 强 的 实 用 价 值 和 社 会 影 响 力 118

123 技 术 成 果 可 为 规 划 设 计 研 究 单 位 提 供 重 要 的 技 术 参 考 构 建 了 基 于 可 靠 性 分 析 的 公 路 区 位 线 布 局 法 基 于 可 靠 性 的 公 路 网 络 重 要 度 布 局 方 法 公 路 网 络 系 统 可 靠 度 优 化 设 计 模 型 和 基 于 路 段 迫 切 度 分 析 的 建 设 项 目 排 序 方 法 等 公 路 网 规 划 决 策 方 法, 并 通 过 依 托 项 目 的 实 例 验 证, 可 为 规 划 设 计 研 究 单 位 提 供 重 要 技 术 参 考, 具 有 广 泛 的 工 程 应 用 和 学 术 价 值 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 公 路 网 可 靠 性 反 映 的 是 路 网 在 规 定 时 间 规 定 条 件 下 完 成 交 通 承 载 功 能 的 能 力, 一 般 用 其 概 率 来 测 度, 称 为 公 路 网 可 靠 度 它 是 衡 量 公 路 网 在 突 发 情 况 下, 如 自 然 灾 害 突 发 事 故 等, 公 路 网 络 系 统 功 能 能 否 正 常 发 挥, 运 行 状 态 是 否 达 到 预 定 要 求 的 重 要 指 标 它 不 仅 是 对 路 网 应 变 性 能 的 综 合 反 映, 也 是 构 建 智 能 交 通 系 统 的 重 要 理 论 基 础 之 一, 是 公 路 网 整 体 规 划 设 计 建 设 运 营 管 理 和 交 通 流 组 织 和 制 定 重 大 突 发 事 情 处 理 预 案 的 基 础 和 重 要 组 成 部 分 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 在 对 路 网 可 靠 性 理 论 研 究 现 状 总 结 分 析 的 基 础 上, 通 过 西 部 山 区 公 路 进 行 实 地 调 研, 总 结 描 述 西 部 山 区 公 路 路 网 形 态 和 运 行 特 点, 筛 选 了 影 响 山 区 公 路 网 可 靠 性 的 内 部 和 外 部 因 素 ; 针 对 西 部 山 区 的 特 殊 需 要, 从 路 网 的 连 通 性 路 网 通 行 能 力 出 行 时 间 等 多 个 角 度, 开 发 了 适 用 于 西 部 山 区 的 公 路 网 可 靠 度 分 析 基 本 框 架 和 计 算 方 法 ; 建 立 了 桥 梁 隧 道 边 坡 和 基 本 路 段 单 元 的 可 靠 性 评 估 技 术 模 型, 并 从 路 段 路 径 和 路 网 等 多 个 层 次 建 立 西 部 山 区 公 路 网 可 靠 性 评 估 技 术 模 型 ; 基 于 可 靠 性 评 估 技 术, 构 建 了 基 于 可 靠 性 分 析 的 公 路 区 位 线 布 局 法 基 于 可 靠 性 的 公 路 网 络 重 要 度 布 局 方 法 公 路 网 络 系 统 可 靠 度 优 化 设 计 模 型 和 基 于 路 段 迫 切 度 分 析 的 建 设 项 目 排 序 方 法 等 公 路 网 布 局 优 化 决 策 方 法 ; 并 通 过 依 托 项 目 的 实 例 验 证, 为 西 部 地 区 公 路 网 规 划 方 案 提 供 规 划 依 据 和 指 导 119

124 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 基 于 故 障 树 法 筛 选 了 可 靠 性 的 内 部 和 外 部 影 响 因 素 ; (2) 从 路 网 的 连 通 性 路 网 通 行 能 力 出 行 时 间 等 多 个 角 度, 建 立 了 西 部 山 区 公 路 网 可 靠 性 分 析 的 理 论 框 架 ; (3) 应 用 距 离 判 别 分 析 方 法 数 理 统 计 法 提 出 了 桥 梁 隧 道 边 坡 和 基 本 路 段 单 元 可 靠 性 评 估 技 术 ; (4) 提 出 了 西 部 山 区 公 路 路 段 路 径 路 网 各 层 次 可 靠 性 评 估 技 术 ; (5) 构 建 了 基 于 可 靠 性 的 公 路 网 生 命 线 布 局 等 公 路 网 规 划 技 术 方 法 4. 技 术 应 用 情 况 项 目 立 项 以 来, 先 后 在 云 南 普 洱 四 川 阿 坝 北 京 密 云 等 地 区 的 公 路 网 规 划 灾 后 恢 复 重 建 工 作 等 得 以 应 用 5. 推 广 前 景 研 究 不 仅 对 于 西 部 山 区, 对 于 指 导 我 国 公 路 网 的 规 划 建 设 完 善 现 行 的 公 路 网 规 划 理 论 方 法 体 系 提 高 公 路 网 规 划 建 设 运 营 和 养 护 管 理 都 具 有 重 要 的 指 导 意 义, 推 广 应 用 前 景 将 十 分 广 阔 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 交 通 运 输 部 科 学 研 究 院 单 位 地 址 : 北 京 市 朝 阳 区 惠 新 里 240 号 (100029) 联 系 人 : 王 显 光 电 话 : 传 真 手 机 : 电 子 信 箱 :[email protected] 120

125 31 建 筑 固 体 废 弃 物 在 公 路 路 基 工 程 中 的 应 用 技 术 一 技 术 名 称 : 建 筑 固 体 废 弃 物 在 公 路 路 基 工 程 中 的 应 用 技 术 二 技 术 来 源 : 陕 西 省 交 通 科 技 项 目 建 筑 垃 圾 在 公 路 路 基 中 的 应 用 研 究 ( 合 同 编 号 :10-23K) 三 适 用 范 围 : 各 等 级 公 路 的 路 基 工 程 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 有 数 据 表 明, 我 国 建 筑 废 弃 物 资 源 化 率 不 足 5%, 而 欧 盟 国 家 每 年 资 源 化 率 超 过 90%, 韩 国 日 本 建 筑 废 弃 物 资 源 化 率 已 经 达 到 97% 以 上 国 外 对 于 建 筑 垃 圾 处 理 总 体 上 是 施 行 源 头 削 减 策 略, 就 是 在 建 筑 垃 圾 形 成 之 前, 通 过 科 学 管 理 和 有 效 控 制 措 施 将 其 减 量 化 国 外 主 要 将 建 筑 垃 圾 加 工 成 建 筑 垃 圾 再 生 骨 料 来 进 行 回 收 利 用, 研 究 主 要 集 中 在 对 再 生 骨 料 和 再 生 混 凝 土 基 本 性 能 的 研 究, 而 直 接 作 为 路 基 填 料 的 回 填 相 对 较 少 目 前, 我 国 建 筑 垃 圾 处 理 和 利 用 领 域 主 要 有 5 个 方 面 : 利 用 建 筑 垃 圾 造 景 生 产 环 保 型 再 生 砖 块 ( 砌 块 ) 生 产 再 生 骨 料 地 基 加 固 处 理 以 及 进 行 路 基 填 筑 我 国 对 于 采 用 建 筑 垃 圾 进 行 路 基 回 填 进 行 了 初 步 的 尝 试 性 应 用, 但 多 为 城 市 市 政 道 路 连 接 线, 真 正 在 高 速 公 路 中 的 应 用 还 未 涉 及 且 研 究 内 容 较 少, 研 究 深 度 不 够, 系 统 性 不 强 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 建 筑 垃 圾 中 90% 是 由 水 泥 碎 块 砖 块 和 渣 土 构 成, 其 中 砖 石 材 料 具 有 相 当 好 的 强 度 硬 度 耐 磨 性 冲 击 韧 性 抗 冻 性 及 耐 水 性 等 特 性, 即 强 度 高 稳 定 性 好, 透 水 性 好, 遇 水 不 冻 胀, 不 收 缩, 是 公 路 工 程 难 得 的 水 稳 定 性 和 抗 冻 性 好 的 建 筑 材 料 通 过 专 业 粉 碎 设 备, 经 过 破 碎 筛 分 传 送 去 除 杂 质 等 一 系 列 加 工, 最 终 形 成 了 颗 粒 均 匀 不 同 粒 径 的 的 混 凝 土 颗 粒 砖 石 碎 片 及 砂 颗 粒 ( 简 121

126 称 为 再 生 材 料 ) 这 些 被 粉 碎 分 类 的 建 筑 垃 圾 再 生 材 料 可 以 被 重 新 利 用, 用 于 高 速 公 路 工 程 的 路 基 路 面 基 层 垫 层 以 及 特 殊 地 基 处 理 混 凝 土 构 件 等 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 根 据 不 同 年 代 建 筑 垃 圾 组 成 成 分 的 不 同, 提 出 建 筑 垃 圾 再 生 材 料 应 用 于 路 基 工 程 的 材 料 分 类 及 其 性 能 指 标 要 求 ; (2) 根 据 实 体 工 程 试 验 路 的 现 场 数 据 采 集 与 观 测 分 析, 提 出 建 筑 垃 圾 再 生 材 料 应 用 在 路 堤 路 床 填 筑 方 面 的 施 工 技 术 施 工 工 艺 ; (3) 结 合 试 验 路 的 施 工 工 艺, 提 出 建 筑 垃 圾 再 生 材 料 填 筑 路 基 工 程 大 规 模 应 用 的 质 量 控 制 措 施 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 随 着 建 筑 垃 圾 加 工 粒 径 的 不 同, 其 混 合 料 强 度 (CBR) 差 异 较 大, 加 工 粒 径 细 化 后 建 筑 垃 圾 混 合 料 强 度 提 高, 如 粒 径 为 10cm 的 建 筑 垃 圾 混 合 料 CBR 为 43.0%,0.5~4.0cm 加 工 粒 径 范 围 内 的 建 筑 垃 圾 混 合 料 CBR 能 够 达 到 64.3%, 强 度 完 全 满 足 规 范 要 求, 并 且 其 在 数 值 上 远 大 于 黄 土 的 强 度 (CBR), 已 经 达 到 甚 至 超 过 石 灰 土 的 性 能, 其 7d 无 侧 限 抗 压 强 度 达 到 1.42Mpa, 完 全 可 以 作 为 公 路 路 基 填 料 使 用 ; (2) 路 基 质 量 检 测 方 法 中 弯 沉 检 测 较 为 复 杂, 灌 砂 法 由 于 建 筑 垃 圾 压 实 颗 粒 分 布 的 不 均 匀 性, 检 测 值 可 能 存 在 偏 差, 因 此, 路 基 分 层 填 筑 过 程 中 采 用 较 为 直 观 的 轮 迹 法 和 沉 降 差 观 测 法 作 为 质 量 控 制 指 标 ; 检 测 碾 压 前 后 应 无 明 显 轮 迹, 最 后 两 遍 碾 压 的 沉 降 差 平 均 值 小 于 2mm, 标 准 差 ( 均 方 差 ) 小 于 1mm 如 不 符 合 要 求 可 增 加 压 路 机 碾 压 遍 数 或 改 变 压 路 机 碾 压 参 数 施 工 ; (3) 建 筑 垃 圾 松 铺 厚 度 为 25cm, 碾 压 遍 数 为 8~11 遍 时, 沉 降 率 和 沉 降 差 趋 于 稳 定, 此 时 的 路 基 强 度 高, 完 全 能 满 足 规 范 对 路 基 填 料 的 要 求 ; (4) 通 过 对 建 筑 垃 圾 路 基 顶 面 进 行 标 准 轴 载 回 弹 弯 沉 检 测, 测 得 路 基 122

127 平 均 弯 沉 值 仅 为 54.4(0.01mm), 代 表 弯 沉 值 为 74.6(0.01mm), 远 小 于 路 基 设 计 弯 沉 标 准 100(0.01mm) 的 要 求 ; (5) 根 据 现 行 规 范 中 关 于 回 弹 弯 沉 值 和 回 弹 模 量 值 的 换 算 经 验 公 式 和 理 论 推 导 公 式, 计 算 得 出 建 筑 垃 圾 路 基 的 回 弹 模 量 分 别 为 123.1Mpa 和 167.7Mpa; (6) 通 过 对 路 基 工 后 3 个 月 的 沉 降 观 测, 建 筑 垃 圾 路 基 稳 定 性 好, 整 体 沉 降 量 小, 在 施 工 荷 载 作 用 下 沉 降 平 均 值 为 1.03mm, 平 均 每 天 和 每 月 的 沉 降 量 为 0.04mm/d 和 0.34mm/ 月, 远 小 于 路 基 允 许 沉 降 量, 可 见 采 用 建 筑 垃 圾 填 筑 的 路 基 整 体 稳 定 性 满 足 要 求 ; (7) 建 筑 垃 圾 路 基 内 分 布 于 路 基 内 部 和 地 基 内 部 某 一 点 的 压 力 很 小, 分 别 仅 为 0.071Mpa~0.131Mpa, 可 得 出 粗 建 筑 垃 圾 作 为 路 基 填 料 填 筑 的 路 基 自 重 轻 的 优 势 十 分 明 显 ; (8) 建 筑 垃 圾 路 基 内 部 孔 隙 水 压 力 很 小 仅 为 0.004Mpa, 在 潮 湿 的 环 境 下, 垃 圾 作 为 持 力 层, 内 部 坚 硬 结 构 密 实, 整 体 强 度 变 化 不 大, 是 道 路 工 程 难 得 的 水 稳 定 性 和 冻 稳 定 性 好 的 路 基 填 料 4. 技 术 应 用 情 况 技 术 成 果 提 出 了 建 筑 垃 圾 再 生 材 料 填 筑 路 基 工 程 的 成 套 技 术, 依 托 陕 西 省 交 通 科 技 项 目 建 筑 垃 圾 在 公 路 路 基 中 的 应 用 研 究, 建 筑 垃 圾 在 公 路 路 基 工 程 再 生 利 用 技 术 已 成 功 将 应 用 于 陕 西 省 西 宝 改 扩 建 高 速 公 路 路 基 工 程 结 合 交 通 运 输 部 西 部 交 通 建 设 科 技 项 目 建 筑 垃 圾 再 生 材 料 在 公 路 工 程 中 大 规 模 综 合 利 用 成 套 技 术 研 究 子 课 题 一 垃 圾 再 生 材 料 在 路 基 工 程 中 大 规 模 应 用 关 键 技 术 研 究, 已 在 陕 西 省 西 咸 北 环 线 高 速 公 路 工 程 铺 筑 了 多 条 试 验 路, 使 用 效 果 良 好 5. 推 广 前 景 随 国 家 经 济 建 设 高 速 发 展, 城 市 的 建 筑 垃 圾 问 题 日 益 严 重, 特 别 是 汶 川 地 震 以 后, 国 家 对 建 筑 垃 圾 处 置 和 资 源 化 利 用 给 予 更 高 关 注, 已 将 建 筑 123

128 垃 圾 资 源 化 利 用 已 列 入 十 一 五 和 十 二 五 规 划 中 同 时, 近 几 年 来 公 路 铁 路 等 基 础 设 施 建 设 对 砂 石 材 料 的 需 求 量 不 断 增 长, 使 得 公 路 交 通 行 业 可 持 续 发 展 与 碎 石 砂 砾 等 地 材 短 缺 的 矛 盾 日 益 突 出 砂 砾 的 禁 采 禁 挖 导 致 砂 砾 填 料 相 对 较 少 而 且 价 格 较 高, 无 疑 很 大 程 度 上 增 加 工 程 建 设 费 用 将 此 科 技 成 果 迅 速 转 化 为 规 模 化 生 产 力, 变 建 筑 垃 圾 为 绿 色 建 材, 推 动 绿 色 建 筑 绿 色 城 镇 的 建 设, 推 动 西 安 市 城 镇 化 改 造 项 目 的 大 开 发 由 于 全 省 城 改 项 目 陆 续 进 行, 建 筑 垃 圾 产 量 巨 大, 可 再 生 利 用 的 空 间 很 大, 在 技 术 和 机 械 设 备 的 保 证 下, 配 置 大 型 的 处 理 设 备, 容 易 就 近 进 行 建 筑 垃 圾 的 处 理 加 工, 该 项 技 术 成 果 容 易 转 化 为 生 产 力, 形 成 产 业 化 同 时, 由 于 建 筑 行 业 和 公 路 行 业 对 筑 路 材 料 的 强 烈 和 大 量 的 需 求, 也 易 于 为 处 理 过 的 建 筑 垃 圾 找 到 合 适 的 和 大 规 模 使 用 的 市 场 因 此, 建 筑 垃 圾 再 生 骨 料 的 使 用 市 场 前 景 非 常 广 阔, 且 经 济 效 益 显 著 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 西 安 公 路 研 究 院 单 位 地 址 : 西 安 市 高 新 六 路 60 号 (710065) 联 系 人 : 张 名 成 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail: @qq.com 124

129 32 沥 青 路 面 调 温 相 变 材 料 一 技 术 名 称 : 沥 青 路 面 调 温 相 变 材 料 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 部 建 设 科 技 计 划 项 目 自 调 温 沥 青 混 合 料 研 发 及 其 应 用 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 三 适 用 范 围 : 各 等 级 公 路 市 政 道 路 用 的 沥 青 混 合 料 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 国 内 : 相 变 材 料 以 卫 星 设 备 保 护 宇 航 员 服 装 为 主 ; 在 军 工 行 业 主 要 以 核 炮 及 枪 管, 及 隐 蔽 服 装 为 主 ; 在 动 车 行 业 以 热 缩 冷 胀 无 缝 钢 轨 应 用 为 主 ; 2003 年 保 定 雄 亚 纺 织 集 团 与 美 国 安 伯 士 国 际 集 团 合 作, 利 用 太 空 技 术 成 功 开 发 生 产 出 相 变 调 温 洛 科 绒 线, 并 首 次 在 国 内 生 产 出 相 变 调 温 服 装 ;2007 年 北 京 秦 天 科 技 发 展 有 限 公 司 研 制 完 成 的 FTC 自 调 温 相 变 材 料, 已 经 广 泛 应 用 于 房 屋 建 筑 领 域 ; 中 国 科 学 院 寒 区 旱 区 研 究 所 发 明 了 一 种 自 然 冷 能 式 导 热 系 数 可 变 装 置, 其 中 用 水 - 冰 作 相 变 控 温 材 料 以 保 护 冻 土 路 基, 并 在 青 藏 铁 路 中 得 到 应 用 国 外 :80 年 代 能 源 危 机 的 影 响, 相 变 材 料 的 基 础 理 论 和 应 用 技 术 研 究 在 发 达 国 家 ( 如 美 国 加 拿 大 日 本 德 国 等 ) 迅 速 崛 起 并 得 到 不 断 发 展 材 料 科 学 太 阳 能 航 天 技 术 工 程 热 物 理 建 筑 物 空 调 采 暖 通 风 及 工 业 废 热 利 用 等 领 域 的 相 互 渗 透 与 迅 猛 发 展 为 相 变 储 能 材 料 的 研 究 和 应 用 创 造 了 条 件 关 于 相 变 材 料 在 道 路 上 的 应 用 研 究 较 少, 主 要 集 中 在 专 利 报 道 中 其 中, 较 多 的 报 道 来 自 日 本, 如 日 本 TKEN 公 司 发 明 了 一 种 在 路 基 应 用 的 保 温 装 置, 里 面 可 装 相 变 储 能 材 料 ;KURS 公 司 发 明 了 含 脂 肪 酸 的 有 机 相 变 材 料 可 在 建 筑 道 路 冷 藏 等 领 域 应 用 ; 美 国 DAYTON 大 学 的 专 利 报 道 了 一 种 含 聚 乙 烯 的 相 变 材 料 用 于 建 筑 领 域 ;DOWC 公 司 报 道 了 一 种 含 相 变 材 料 的 热 驱 散 器 在 永 久 冻 结 带 防 止 道 路 冻 土 融 化 的 应 用 125

130 相 变 材 料 在 沥 青 混 凝 土 路 面 的 应 用 研 究 较 少, 基 本 尚 处 于 探 索 性 试 验 阶 段 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 沥 青 路 面 调 温 相 变 材 料 是 一 种 通 过 植 物 的 临 界 萃 取 冷 冻 离 析 然 后 经 过 碱 化 螯 合 挤 压 分 离 等 工 艺, 利 用 化 学 盾 构 方 式 复 合 而 成 新 型 具 有 固 固 相 变 功 能, 潜 热 值 大 的 新 型 化 合 物 它 可 以 通 过 分 子 链 断 裂 和 重 组, 伴 随 着 热 量 的 释 放 和 吸 收, 除 了 具 有 热 学 性 能 的 转 化 外, 还 具 有 像 电 学 性 能 和 光 学 性 能 的 转 变 沥 青 路 面 调 温 相 变 材 料 通 过 化 学 链 嫁 接, 将 沥 青 中 的 长 碳 链 剪 切 与 沥 青 路 面 调 温 相 变 材 料 羟 基 进 行 结 合, 使 沥 青 本 身 在 高 温 时 提 高 软 化 点, 更 稳 定 ; 低 温 时 降 低 脆 化 点, 更 具 柔 性 避 免 出 现 高 温 车 辙 低 温 开 裂 等 破 坏, 提 高 公 路 温 控 智 能 性, 延 长 沥 青 路 面 寿 命 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 采 用 化 学 盾 构 方 式, 使 相 变 材 料 的 固 液 相 变 转 变 成 固 固 相 变 (2) 相 变 材 料 与 沥 青 通 过 化 学 嫁 接 而 成, 为 稳 定 固 固 相 变 材 料 可 经 历 300 多 次 -20 ~50 的 吸 热 放 热 循 环, 其 性 能 基 本 不 衰 减 (3) 相 变 材 料 采 用 有 机 硅 合 成 技 术, 可 在 200 条 件 下 保 持 6min 无 自 燃 和 质 量 变 化 3. 主 要 技 术 指 标 (1)-20 ~50 范 围 内 吸 热 放 热 循 环 300 次 以 内, 其 性 能 基 本 不 衰 减 ; (2) 在 200 高 温 条 件 下 保 持 6min 无 自 燃 和 质 量 变 化 ; (3) 相 变 点 温 度 条 件 下, 可 使 沥 青 路 面 延 时 降 温 达 1-3 ; 126

131 (3) 掺 相 变 材 料 的 沥 青 混 合 料 各 项 技 术 指 标 满 足 现 行 沥 青 混 合 料 施 工 技 术 规 范 要 求 4. 技 术 应 用 情 况 (1) 已 编 制 产 品 标 准 和 应 用 指 南, 可 指 导 批 量 生 产 和 应 用 ; (2) 已 经 成 功 应 用 于 十 天 高 速 公 路 鄂 陕 界 至 安 康 段 依 兰 至 七 台 河 高 速 公 路 青 海 省 乐 都 山 区 道 路 北 京 市 昌 平 区 城 市 道 路 等, 累 计 里 程 8km, 取 得 防 冰 冻 融 雪 及 抗 开 裂 的 良 好 效 果 5. 推 广 前 景 项 目 取 得 的 主 要 科 技 成 果 为 国 际 空 白, 掺 加 相 变 调 温 剂 的 自 调 温 沥 青 混 合 料, 能 够 提 高 沥 青 混 合 料 的 相 应 性 能 指 标, 在 一 定 条 件 下 可 使 沥 青 路 面 延 时 降 温 1~3, 显 著 提 高 沥 青 路 面 的 蓄 热 性, 满 足 对 温 度 的 调 节 要 求, 从 本 质 上 提 高 了 沥 青 路 面 抗 霜 冻 融 薄 雪 的 性 能, 避 免 公 路 冬 季 变 脆 冻 胀 裂 缝 的 产 生, 延 长 公 路 使 用 寿 命 受 到 了 使 用 单 位 的 好 评 获 得 工 程 设 计 单 位 检 测 单 位 以 及 业 主 单 位 的 广 泛 认 可, 推 广 应 用 前 景 广 阔 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 北 京 秦 天 科 技 集 团 有 限 公 司 单 位 地 址 : 北 京 市 丰 台 区 南 四 环 西 路 188 号 五 区 34 号 楼 联 系 人 : 晋 江 涛 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail:[email protected] 127

132 33 沥 青 路 面 半 柔 性 再 生 利 用 技 术 一 技 术 名 称 : 沥 青 路 面 半 柔 性 再 生 利 用 技 术 二 技 术 来 源 : 自 主 研 发 三 适 用 范 围 : 各 等 级 公 路 沥 青 路 面 大 修 改 建 或 新 建 工 程, 以 及 水 泥 混 凝 土 路 面 碎 石 化 后 加 铺 或 水 泥 混 凝 土 路 面 直 接 加 铺 工 程 ( 白 加 黑 ) 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 沥 青 路 面 再 生 技 术 已 在 美 国 路 面 工 程 中 得 到 常 规 应 用, 目 前 每 年 再 生 利 用 的 沥 青 混 合 料 约 为 3 亿 吨, 可 直 接 节 省 材 料 费 15~20 亿 美 元, 材 料 的 重 复 利 用 率 高 达 80% 芬 兰 几 乎 所 有 的 城 镇 都 组 织 旧 路 面 材 料 的 收 集 和 储 存 工 作, 过 去 再 生 料 主 要 用 于 低 等 级 公 路 的 路 面 与 基 层, 近 些 年 已 应 用 于 重 交 通 道 路 法 国 现 在 也 已 开 始 在 高 速 公 路 和 一 些 重 交 通 道 路 的 路 面 修 复 工 程 中 推 广 应 用 这 项 技 术 前 苏 联 于 上 世 纪 60 年 代 开 始 了 沥 青 路 面 再 生 技 术 的 研 究,1984 年 出 版 了 再 生 路 用 沥 青 混 凝 土 一 书, 概 述 详 细 介 绍 了 再 生 技 术, 表 明 苏 联 在 这 一 领 域 也 取 得 了 很 大 的 进 展 最 近, 欧 洲 沥 青 路 面 协 会 EAPA 在 互 联 网 上 公 布, 其 成 员 国 的 废 旧 沥 青 路 面 材 料 以 100% 通 过 再 生 方 式 得 以 重 复 利 用 2000 年 日 本 全 国 再 生 沥 青 混 合 料 生 产 量 超 过 全 部 沥 青 混 合 料 的 30%, 达 到 约 4700 万 吨 我 国 曾 在 不 同 程 度 上 利 用 过 废 旧 沥 青 混 合 料 来 修 路, 再 生 后 的 材 料 一 般 只 用 于 轻 交 通 道 路 人 行 道 或 道 路 的 垫 层 沥 青 路 面 半 柔 性 再 生 技 术 主 要 用 于 各 级 路 面 大 中 修 工 程 的 中 下 面 层 及 水 泥 路 面 白 加 黑 加 铺 工 程 的 联 结 层, 增 加 了 旧 料 掺 配 比 例, 提 高 了 旧 料 利 用 价 值, 同 时 也 提 升 了 再 生 混 合 料 的 综 合 路 用 性 能 目 前 我 国 旧 沥 青 路 面 材 料 循 环 利 用 率 仅 有 20% 左 右, 采 用 半 柔 性 再 生 利 用 技 术 可 实 现 沥 青 面 层 旧 料 掺 配 比 例 50%-80%, 节 约 沥 青 和 石 料 资 源 消 耗 50% 以 上, 与 热 拌 相 比 可 降 低 碳 排 放 与 能 源 消 耗 75% 以 上, 与 SBS 改 性 沥 青 热 拌 沥 青 混 合 料 相 比 可 降 低 造 价 5%-10%, 具 有 显 著 的 经 济 和 环 境 效 128

133 益, 与 厂 拌 热 再 生 沥 青 混 合 料 相 比, 大 幅 提 高 了 旧 料 掺 量 的 同 时, 降 低 了 工 程 造 价 沥 青 路 面 半 柔 性 再 生 利 用 技 术 无 论 从 特 种 乳 化 沥 青 加 工 再 生 混 合 料 生 产, 还 是 现 场 施 工 来 讲 均 没 有 苛 刻 的 要 求 特 种 乳 化 沥 青 的 工 厂 化 生 产 给 工 程 质 量 带 来 保 证, 生 产 设 备 局 部 改 造 即 可 实 现 再 生 混 合 料 的 拌 制, 具 有 普 通 热 拌 沥 青 混 合 料 施 工 经 验 的 单 位 经 过 培 训 便 可 施 工, 这 些 为 本 技 术 的 推 广 应 用 创 造 了 有 利 的 条 件 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 技 术 原 理 主 要 是 在 回 收 的 沥 青 路 面 旧 料 和 新 集 料 中 掺 加 特 种 乳 化 沥 青 和 水 硬 性 胶 结 料, 实 现 该 沥 青 结 构 层 模 量 刚 柔 适 中 的 技 术 性 能 通 过 设 半 柔 性 再 生 面 层 的 路 面 结 构 力 学 分 析 与 试 验 研 究, 结 合 可 能 出 现 的 损 坏 形 式 分 析, 提 出 其 主 导 损 坏 形 式 及 设 计 控 制 指 标 ; 采 用 断 裂 力 学 与 疲 劳 理 论, 分 析 半 柔 性 再 生 面 层 抑 制 旧 路 面 裂 缝 反 射 的 作 用 机 理, 结 合 疲 劳 寿 命 预 估 及 试 验 段 工 程 应 用, 得 出 了 采 用 半 柔 性 再 生 混 合 料 层 的 路 面 推 荐 结 构 组 合 其 中 : 特 种 乳 化 沥 青 根 据 表 面 活 性 剂 聚 合 物 乳 液 与 助 剂 乳 化 沥 青 的 作 用 原 理 及 工 艺 研 制 ; 混 合 料 配 合 比 设 计 参 照 密 级 配 热 拌 沥 青 混 合 料 的 设 计 方 法 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 本 项 目 技 术 关 键 在 于 半 柔 性 再 生 材 料 所 需 的 特 种 乳 化 沥 青 配 制 混 合 料 设 计 路 面 结 构 组 合 及 施 工 工 艺, 在 保 证 破 乳 速 度 慢 裂 可 控 的 条 件 下, 实 现 与 水 泥 可 拌 和, 配 制 出 半 柔 性 双 胶 结 料 3. 主 要 技 术 指 标 1) 特 种 乳 化 沥 青 破 乳 速 度 为 慢 裂 可 控, 破 乳 时 间 为 4~8 小 时 ; 离 子 电 荷 为 阳 离 子 (+), 且 与 水 泥 可 拌 和, 与 水 泥 拌 和 试 验 的 筛 上 残 留 物 不 129

134 大 于 2%; 蒸 发 残 留 物 含 量 不 小 于 60%, 其 针 入 度 软 化 点 和 延 度 (5 ) 三 大 指 标 达 到 拌 和 型 改 性 乳 化 沥 青 要 求 2) 半 柔 性 再 生 混 合 料 路 用 性 能 达 到 现 行 规 范 沥 青 路 面 中 下 面 层 混 合 料 技 术 要 求, 其 中 动 稳 定 度 可 达 到 9000 次 /mm 以 上 ; 沥 青 面 层 旧 料 掺 配 比 例 可 提 高 到 50%~80%, 节 约 沥 青 和 石 料 资 源 消 耗 50% 以 上 3) 推 荐 了 采 用 半 柔 性 再 生 材 料 层 的 路 面 结 构 组 合, 设 计 使 用 年 限 内 车 辙 深 度 满 足 技 术 要 求 ( 不 超 过 15mm), 可 有 效 抑 制 裂 缝 向 沥 青 面 层 反 射, 即 设 半 柔 性 再 生 面 层 的 路 面 结 构 可 达 到 设 计 使 用 年 限, 且 与 同 等 常 规 路 面 结 构 实 际 使 用 寿 命 相 比, 可 延 长 路 面 使 用 寿 命 50% 以 上 4) 半 柔 性 再 生 混 合 料 施 工 过 程 中, 只 有 运 输 摊 铺 和 压 实 机 械 存 在 废 气 排 放, 与 热 拌 混 合 料 的 施 工 工 艺 相 比, 可 降 低 碳 排 放 与 能 源 消 耗 75% 以 上 4. 技 术 应 用 情 况 成 果 已 经 成 功 应 用 于 我 国 部 分 高 速 公 路 和 普 通 干 线 公 路 沥 青 路 面 养 护 工 程 和 升 级 改 造 中, 系 统 性 取 得 了 工 程 应 用 经 验, 完 善 了 应 用 技 术 体 系, 经 济 社 会 效 益 已 初 步 显 现 在 成 果 推 广 应 用 阶 段, 针 对 建 设 管 理 等 相 关 单 位 对 该 成 果 的 经 济 性 施 工 条 件 等 方 面, 通 过 宣 贯 讲 座 等 多 种 形 式 充 分 介 绍 本 技 术 通 过 量 化 生 产 和 规 模 化 应 用, 不 断 积 累 实 践 经 验, 降 低 工 程 造 价 5. 推 广 前 景 该 技 术 成 果 综 合 考 虑 了 我 国 的 实 际 情 况, 适 用 性 较 强, 通 过 实 体 工 程 跟 踪 观 测 表 明, 使 用 效 果 良 好 可 做 为 公 路 低 碳 节 能 降 耗 的 新 技 术, 为 沥 青 路 面 大 中 修 养 护 升 级 改 造 提 供 了 新 的 路 面 结 构 设 计 方 案, 推 广 应 用 前 景 广 阔 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 130

135 技 术 持 有 单 位 : 中 公 高 科 养 护 科 技 股 份 有 限 公 司 单 位 地 址 : 北 京 市 海 淀 区 地 锦 路 9 号 院 (100095) 联 系 人 : 刘 振 清 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail:[email protected] 131

136 34 多 向 变 位 阻 尼 减 振 桥 梁 伸 缩 装 置 一 技 术 名 称 : 多 向 变 位 阻 尼 减 振 桥 梁 伸 缩 装 置 二 技 术 来 源 : 陕 西 省 科 技 厅 科 技 项 目 MS 模 块 梳 齿 板 式 桥 梁 伸 缩 装 置 开 发 及 产 业 化 ( 合 同 编 号 :2012HJ04) 三 适 用 范 围 : 各 种 公 路 桥 梁 桥 面 伸 缩 缝 处 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 自 20 世 纪 70 年 代 起, 采 用 异 型 钢 材 和 密 封 橡 胶 带 组 成 系 列 的 桥 梁 伸 缩 装 置 已 经 在 国 外 广 泛 使 用 具 有 代 表 性 的 公 司, 如 德 国 毛 勒 (Maurer) 法 国 西 佩 克 (Cipec) 英 国 霍 纳 尔 (Honel) 瑞 士 马 格 巴 (Mageba) 美 国 沃 特 森 (Watson) 等 都 有 较 为 成 熟 的 产 品 20 世 纪 80 年 代 中 期, 由 德 国 毛 勒 (Maurer) 公 司 推 出 梁 格 式 伸 缩 装 置 并 进 入 中 国 公 路 建 设, 以 后 瑞 士 马 格 巴 (Mageba) 公 司 美 国 D.S.Brown 公 司 美 国 Watson Bowman 公 司 英 国 Britflex 公 司 法 国 ETIC 公 司 还 有 日 本 中 外 道 路 株 式 会 社 等 企 业 相 继 推 出 了 许 多 品 种 规 格 的 伸 缩 装 置, 其 中 以 模 数 式 伸 缩 装 置 居 多, 使 用 的 最 多 的 为 德 国 毛 勒 (Maurer) 公 司 瑞 士 马 格 巴 (Mageba) 公 司 美 国 Watson Bowman 公 司 公 司 的 产 品 在 90 年 代 中 期 前 基 本 占 领 了 我 国 公 路 桥 梁 市 场, 取 得 很 好 的 经 济 效 益 从 80 年 代 末 至 90 年 代 初, 我 国 不 少 单 位 研 制 开 发 了 桥 梁 用 模 数 式 大 变 位 伸 缩 装 置, 有 铁 道 科 学 研 究 院 的 XF 中 交 公 路 规 划 设 计 院 的 J-75 GQF-MZL 和 成 都 新 筑 路 桥 机 械 有 限 公 司 和 赵 衡 平 合 作 的 ZL 系 列 伸 缩 装 置, 交 通 部 新 津 筑 路 机 械 厂 从 德 国 毛 勒 公 司 引 进 梁 格 式 伸 缩 装 置 整 套 技 术 4 缝 以 下 模 数 式 伸 缩 装 置 以 国 内 产 品 为 主, 而 大 位 移 量 伸 缩 装 置 以 国 外 产 品 为 主 BRITFLEX 单 缝 (BEJ),20 世 纪 90 年 代 后 期 中 国 路 桥 ( 集 团 ) 新 津 筑 路 机 械 厂 与 其 合 资 生 产 BEJ 产 品 BRITFLEX 单 缝 (BEJ) 是 英 国 Britflex( 布 132

137 瑞 福 斯 ) 公 司 具 有 自 主 知 识 产 权 的 单 缝, 与 1972 年 开 始 用 于 法 国 巴 黎 桥 梁, 粘 结 料 Britflex 树 脂 于 1982 年 11 月 获 得 英 国 交 通 部 门 确 认 后 列 入 标 准 Wabo Crete StripSeal 单 缝 是 德 国 degussa( 德 固 赛 ) 集 团 旗 下 美 国 Watson Bowman ( 沃 特 森. 博 曼 ) 公 司 具 有 自 主 知 识 产 权 的 产 品, 叫 弹 性 混 凝 土 单 缝 Wabo Crete StripSeal 单 缝,90 年 代 推 出 最 新 产 品 配 方, 开 始 由 江 苏 常 熟 橡 胶 厂 代 理, 现 在 浙 江 湖 州 独 自 建 厂 弹 塑 性 伸 缩 装 置, 在 国 外 从 20 世 纪 70 年 代 开 始 在 桥 梁 上 采 用, 随 着 黏 结 材 料 性 能 的 不 断 完 善 和 提 高, 弹 塑 体 伸 缩 装 置 的 性 能 也 在 不 断 地 提 高 20 世 纪 90 年 代 末 引 进 中 国, 后 经 自 主 开 发 研 究 推 出 的 一 种 装 置 如 : 埋 入 式 伸 缩 缝 填 埋 式 伸 缩 缝 无 缝 伸 缩 缝 都 属 于 弹 塑 性 伸 缩 装 置 2000 年 以 来, 伸 缩 装 置 市 场 发 展 很 快, 对 于 伸 缩 量 80mm 及 以 下 的 单 缝 和 160mm 的 双 缝, 国 内 产 品 基 本 占 领 市 场 但 是 在 公 路 桥 梁 中 应 用 的 大 位 移 量 伸 缩 装 置 基 本 是 国 外 产 品, 而 国 内 大 位 移 量 伸 缩 装 置 屈 指 可 数 但 是 国 外 大 位 移 量 伸 缩 装 置 产 品 在 使 用 中 也 有 一 些 问 题, 主 要 集 中 在 运 营 中 型 钢 间 隙 不 均 匀 跳 车, 个 别 的 位 移 传 动 机 构 失 效, 如 重 庆 黄 花 园 大 桥 的 8 缝 和 江 阴 大 桥 的 20 缝 均 不 得 不 进 行 了 伸 缩 装 置 的 更 新 换 缝 总 之, 我 国 公 路 桥 梁 伸 缩 装 置 的 制 造 状 况 不 容 乐 观, 尤 其 是 大 位 移 量 伸 缩 装 置 的 制 造 更 令 人 担 忧, 需 要 投 入 更 多 的 人 才 资 金 设 备, 和 工 艺, 方 可 和 国 外 产 品 一 争 高 低 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 多 向 变 位 及 减 振 阻 尼 桥 梁 伸 缩 装 置 是 以 普 通 梳 齿 板 式 伸 缩 装 置 为 设 计 基 础, 以 多 向 变 位 为 设 计 理 念 研 发 的 产 品, 通 过 设 置 U 型 螺 栓 球 型 支 座 多 向 变 位 箱 缓 冲 垫 层 等 结 构, 满 足 桥 梁 横 向 竖 向 扭 转 变 位, 同 时 通 过 梳 齿 板 的 梳 齿 来 完 成 纵 向 伸 缩 133

138 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 变 位 设 计 桥 梁 伸 缩 装 置 的 最 重 要 的 功 能 就 是 能 够 满 足 桥 梁 发 生 的 各 个 方 向 的 变 位 要 求 伸 缩 装 置 的 变 位 系 统 是 由 一 个 球 面 副 结 构 和 一 对 U 型 螺 栓 组 合 组 成, 通 过 这 样 的 组 合 方 式 极 大 的 提 升 了 整 个 伸 缩 装 置 的 变 位 性 能, 也 使 得 伸 缩 装 置 结 构 功 能 明 确 稳 定 (2) 分 离 设 计 多 向 变 位 及 减 振 阻 尼 桥 梁 伸 缩 装 置 设 置 专 门 的 分 离 机 构, 使 得 伸 缩 装 置 的 变 位 机 构 与 混 凝 土 有 效 分 离, 当 变 位 系 统 在 响 应 桥 梁 变 位 的 同 时 不 会 受 到 混 凝 土 的 影 响 而 无 法 作 用, 导 致 伸 缩 装 置 损 坏, 甚 至 破 坏 桥 梁 梁 体, 影 响 桥 梁 使 用 寿 命 (3) 减 振 设 计 在 钢 板 与 混 凝 土 之 间, 钢 板 与 钢 板 之 间 设 置 了 大 量 的 缓 冲 减 振 材 料, 减 小 了 车 辆 等 荷 载 的 振 动 效 应, 同 时 在 梳 齿 端 面 和 根 部 槽 口 处 进 行 圆 弧 过 渡 设 计, 有 效 的 降 低 了 车 辆 通 过 伸 缩 装 置 时 产 生 的 冲 击 和 振 动 (4) 防 脱 设 计 通 过 增 加 橡 胶 阻 尼 吸 收 能 量, 弱 化 振 动 对 伸 缩 装 置 螺 栓 及 螺 母 的 冲 击 同 时 伸 缩 装 置 使 用 具 有 防 松 性 能 的 螺 母, 螺 母 内 部 螺 纹 进 行 倒 角 设 计, 增 加 螺 母 与 螺 栓 的 干 摩 擦, 保 证 螺 母 在 一 定 的 预 紧 力 范 围 之 内 不 松 动 3. 技 术 指 标 3.1 多 向 变 位 及 阻 尼 减 振 桥 梁 伸 缩 装 置 技 术 参 数 多 向 变 位 及 阻 尼 减 振 桥 梁 伸 缩 装 置 分 为 跨 缝 和 骑 缝 两 种 形 式, 伸 缩 量 小 于 1000mm 时, 采 用 跨 缝 式 (KF); 缩 量 大 于 1000mm 时, 采 用 骑 缝 式 (QF) 跨 缝 式 伸 缩 装 置 安 装 示 意 图 如 图 1 所 示, 设 计 参 数 如 表 1 所 示 134

139 图 1 跨 缝 式 伸 缩 装 置 安 装 示 意 图 ( 砼 梁 用 ) 1- 钢 筋 N1;2- 保 险 螺 栓 ;3- 钢 筋 N2;4- 活 动 板 组 件 橡 胶 垫 ;5- 变 位 箱 组 件 ;6- 橡 胶 垫 板 ;7- 止 水 带 ;8- 不 锈 钢 板 ;9- 预 埋 钢 筋 ;10- 固 定 梳 齿 板 ;11- 固 定 螺 栓 ;12- 纤 维 混 凝 土. 135

140 表 1 跨 缝 式 伸 缩 装 置 设 计 参 数 序 号 型 号 设 计 伸 缩 量 H (min) H1 (min) 安 装 预 留 尺 寸 (mm) 梁 端 间 隙 (mm) 钢 筋 ( 根 ) 砼 (m 3 ) L0 L1 L2 L3 L4 Fmin Fmax F N1/N4 N2 N3/N5 I (min) (min) (min) (max) (max) 1 KF /5 15 5/ KF /5 15 5/ KF /5 15 5/ KF /5 15 5/ KF /5 15 5/ KF /5 18 5/ KF /5 18 5/ KF /5 18 5/ KF /5 18 5/ KF /5 18 5/ KF /5 18 5/ KF /5 18 5/ KF /5 18 5/

141 根 据 桥 梁 主 体 材 料 的 不 同, 骑 缝 式 伸 缩 装 置 又 分 为 钢 箱 梁 用 和 砼 梁 用, 钢 箱 梁 伸 缩 装 置 安 装 示 意 图 如 图 2 所 示, 设 计 参 数 如 表 2 所 示 图 2 骑 缝 式 伸 缩 装 置 安 装 示 意 图 ( 钢 结 构 梁 用 ) 1- 橡 胶 垫 ;2- 变 位 箱 组 件 ;3- 支 撑 牛 腿 ( 小 );4- 保 险 螺 栓 ;5- 支 撑 底 板 ;6- 支 撑 牛 腿 ( 大 );7- 活 动 板 ;8- 止 水 带 ;9- 固 定 板 ;10- 不 锈 钢 板 ;11- 钢 筋 N2;12- 固 定 螺 栓 ;13- 纤 维 混 凝 土 ;14- 钢 筋 N3;15- 钢 筋 N1 混 凝 土 梁 伸 缩 装 置 安 装 示 意 图 如 图 3 所 示, 设 计 参 数 如 表 3 所 示 图 3 骑 缝 式 伸 缩 缝 装 置 安 装 示 意 图 ( 砼 梁 用 ) 1- 保 险 螺 栓 ;2- 活 动 板 ;3- 变 位 箱 组 件 ;4- 橡 胶 垫 ;5- 止 水 带 ;6- 固 定 板 ;7- 不 锈 钢 板 ;8- 钢 筋 N2;9- 固 定 螺 栓 ; 10- 纤 维 砼 ;11- 钢 筋 N3;12- 钢 筋 N1 137

142 表 2 骑 缝 式 伸 缩 装 置 设 计 参 数 ( 钢 箱 梁 用 ) 序 号 型 号 设 计 伸 缩 量 H (min) L0 (min) L1 (min) 安 装 预 留 尺 寸 (mm) 梁 端 间 隙 (mm) 钢 筋 ( 根 ) 砼 (m 3 ) L2 L3 L4 L5 Fmin Fmax F N1 N2 N3 I (min) (max) (max) (max) 1 QF QF QF QF QF QF QF QF QF QF QF QF QF QF QF

143 表 3 骑 缝 式 伸 缩 装 置 设 计 参 数 ( 砼 梁 用 ) 序 号 型 号 设 计 伸 缩 量 H(min) H1 L0 安 装 预 留 尺 寸 (mm) 梁 端 间 隙 (mm) 钢 筋 ( 根 ) 砼 (m 3 ) L1 L2 L3 L4 L5 F F F N1 N2 N3 I ( i ) ( i ) ( i ) ( i ) ( ) ( ) ( ) i 1 QF QF QF QF QF QF QF QF QF QF QF QF QF QF QF

144 3.2 多 向 变 位 及 阻 尼 减 振 桥 梁 伸 缩 装 置 性 能 目 标 (1) 伸 缩 装 置 伸 缩 位 移 量 本 系 列 伸 缩 装 置 根 据 伸 缩 位 移 分 为 39 个 规 格 :80,120,160,240, 320,400,480,560,640,720,800,880,960,1040,1120,1200,1280, 1360,1440,1520,1600,1680,1760,1840,1920,2000,2080,2160, 2240,2320,2400,2480,2560,2640,2720,2800,2880,2960,3000 (mm) (2) 伸 缩 装 置 设 计 转 角 多 向 变 位 及 阻 尼 减 振 伸 缩 装 置 设 计 转 角 可 分 级 为 0.01,0.02,0.03,0.04, 0.05rad (3) 斜 交 角 伸 缩 装 置 梳 齿 延 伸 方 向 与 道 路 中 心 线 夹 角 即 斜 交 角 范 围 为 0 ~ 45 (4) 整 体 性 能 伸 缩 装 置 整 体 性 能 应 满 足 表 4 中 相 关 要 求 表 4 伸 缩 装 置 整 体 性 能 要 求 序 号 项 目 性 能 要 求 1 拉 伸 压 缩 时 最 大 水 平 摩 阻 力 (N/m) 5 2 转 动 时 最 大 摩 阻 力 (N/m) 5 伸 缩 量 80~ 拉 伸 压 缩 时 最 大 竖 向 偏 差 (mm) 伸 缩 量 800~ 伸 缩 量 1520~ 伸 缩 量 2320~ 容 许 转 角 偏 差 (rad) 竖 向 (5) 温 度 适 用 范 围 多 向 变 位 及 阻 尼 减 振 桥 梁 伸 缩 装 置 常 温 型 温 度 范 围 为 -25 ~+60, 伸 缩 装 置 主 材 采 用 Q345B 钢 板 ; 耐 寒 型 温 度 范 围 为 -40 ~+60, 伸 缩 装 置 主 材 采 用 Q345D 钢 板 140

145 (6) 混 凝 土 强 度 等 级 采 用 此 伸 缩 装 置 时, 梁 体 混 凝 土 强 度 等 级 不 宜 低 于 C40, 预 留 槽 内 浇 筑 的 混 凝 土 强 度 等 级 不 宜 低 于 C40, 且 浇 筑 的 混 凝 土 要 进 行 防 裂 处 理, 如 在 混 凝 土 内 加 入 钢 纤 维 或 者 聚 丙 烯 晴 纤 维, 以 防 止 混 凝 土 开 裂 4. 技 术 应 用 情 况 本 项 目 研 究 成 果 在 如 下 依 托 工 程 中 得 到 应 用 : 沙 坡 头 黄 河 大 桥 项 目 长 新 高 架 桥 项 目 蓝 商 静 泉 山 特 大 桥 项 目 浊 峪 河 大 桥 项 目 包 兰 铁 路 桥 项 目 都 匀 市 曼 坡 大 桥 项 目 乌 兰 浩 特 洮 儿 河 大 桥 项 目 内 蒙 古 柳 林 滩 大 桥 项 目 以 及 石 嘴 山 黄 河 大 桥 等 项 目, 并 取 得 了 较 好 的 经 济 效 益 本 项 目 成 果 的 应 用 推 动 了 我 国 桥 梁 伸 缩 装 置 的 技 术 进 步, 增 强 了 标 准 规 范 的 可 操 作 性 ; 成 果 提 供 的 设 计 参 数, 使 桥 梁 伸 缩 装 置 设 计 更 加 方 便, 具 有 可 操 作 性 成 果 完 善 了 公 路 桥 梁 伸 缩 装 置 标 准 体 系, 为 规 范 伸 缩 装 置 的 生 产 及 应 用 提 供 了 依 据, 缩 短 了 我 国 与 发 达 国 家 在 该 领 域 的 差 距 5. 推 广 前 景 伸 缩 缝 装 置 是 桥 梁 结 构 的 重 要 附 属 设 施 本 产 品 解 决 了 由 于 温 度 风 力 及 车 载 等 外 载 荷 作 用 在 桥 梁 上 引 起 桥 梁 发 生 的 顺 桥 向 水 平 转 角 竖 向 转 角 以 及 合 力 扭 变 的 位 移 等 问 题 ; 本 产 品 满 足 牢 固 可 靠 经 久 耐 用 的 要 求, 能 够 抵 抗 机 械 磨 损 碰 撞, 保 证 车 辆 行 驶 平 稳 舒 适 ; 能 防 止 雨 水 和 垃 圾 渗 入 ; 安 装 方 便 简 单, 易 检 查 且 便 于 养 路 工 操 作 本 产 品 应 用 前 景 广 阔, 并 将 在 延 长 伸 缩 缝 装 置 寿 命 保 障 交 通 安 全 等 方 面 产 生 较 好 的 经 济 效 益 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 西 安 中 交 万 向 科 技 股 份 有 限 公 司 单 位 地 址 : 陕 西 省 西 安 市 高 新 区 科 技 六 路 37 号 联 系 人 : 令 婷 电 话 : 传 真 : 手 机 : [email protected] 141

146 35 隧 道 用 蓄 光 发 光 涂 料 辅 助 与 应 急 照 明 技 术 一 技 术 名 称 : 隧 道 用 蓄 光 发 光 涂 料 辅 助 与 应 急 照 明 技 术 二 技 术 来 源 : 安 徽 省 交 通 科 技 项 目 双 向 通 行 混 合 交 通 隧 道 运 营 安 全 及 节 能 照 明 技 术 应 用 研 究 ( 合 同 编 号 :2012-9) 蓄 光 发 光 涂 料 对 公 路 隧 道 辅 助 与 应 急 照 明 的 应 用 技 术 研 究 ( 合 同 编 号 :2013-GY001) 和 公 路 隧 道 光 纤 组 合 发 光 涂 料 节 能 照 明 技 术 研 究 ( 合 同 编 号 :AHGS ) 三 适 用 范 围 : 公 路 隧 道 铁 路 隧 道 地 铁 地 下 商 场 地 下 通 道 地 下 停 车 场 等 地 下 工 程 的 辅 助 与 应 急 照 明 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 目 前 应 用 于 涂 料 工 业 的 蓄 能 发 光 材 料 主 要 有 两 类, 即 硫 化 锌 类 发 光 材 料 和 稀 土 激 活 碱 土 金 属 铝 酸 盐 发 光 材 料 硫 化 锌 类 发 光 材 料 的 典 型 代 表 是 铜 和 钴 激 活 的 硫 化 锌 ( ZnS:Cu Co), 该 类 发 光 材 料 余 辉 时 间 短, 初 始 亮 度 低, 耐 光 性 差, 在 紫 外 线 照 射 下 漆 膜 会 变 黑, 影 响 发 光 效 果 稀 土 激 活 碱 土 金 属 铝 酸 盐 发 光 材 料 是 指 以 稀 土 特 别 是 以 Eu 为 激 活 元 素 以 碱 土 金 属 铝 酸 盐 为 基 体 的 一 类 发 光 材 料, 其 中 Eu 和 Dy 共 激 活 的 铝 酸 锶 SrAl2O4: Eu,Dy 是 典 型 代 表, 它 是 20 世 纪 90 年 代 初 发 展 起 来 的 一 类 新 型 发 光 材 料, 其 特 点 是 起 始 亮 度 高, 余 辉 时 间 长, 可 达 10h 以 上, 无 放 射 性 耐 热 耐 环 境 侵 蚀, 抗 氧 化 性 能 好, 被 称 为 绿 色 节 能 材 料 目 前 长 余 辉 发 光 材 料 在 国 内 外 已 广 泛 应 用 于 消 防 道 路 工 艺 品 设 备 钟 表 等 领 域 美 国 专 利 US 介 绍 了 一 种 着 色 发 光 涂 料, 该 产 品 由 碱 土 氧 化 铝 磷 光 体 和 醇 酸 树 脂 基 料 混 合, 并 加 入 其 它 助 剂 组 成, 其 着 色 性 施 工 性 粘 度 外 观 和 颜 色 可 以 与 非 发 光 涂 料 媲 美, 且 发 光 均 匀 持 续 不 断 光 滑 耐 磨, 还 具 有 耐 水 性 美 国 专 利 U S 发 明 了 一 种 高 速 公 路 用 发 光 涂 料, 涂 料 基 料 是 丙 烯 酸 改 性 的 聚 氨 酯 树 脂, 该 涂 料 属 于 无 溶 剂 142

147 性 组 分 的 水 基 涂 料, 专 用 于 高 速 公 路 的 车 道 和 边 线 的 标 识 美 国 另 一 专 利 U S 还 介 绍 了 一 种 水 性 高 速 公 路 发 光 涂 料, 该 涂 料 含 有 铕 及 其 它 稀 土 离 子 共 激 活 的 Al2O3 ( M 为 Sr Mg Ca Ba 的 一 种 或 多 种 ) 发 光 物 质, 以 水 溶 性 聚 氨 酯 树 脂 为 基 料, 是 一 种 环 境 友 好 型 道 路 涂 料, 并 可 用 于 室 内 外 的 夜 间 指 示 日 本 一 项 专 利 介 绍 了 一 种 以 碱 土 金 属 钛 酸 锶 粉 末 为 发 光 材 料, 热 固 性 丙 烯 酸 树 脂 为 基 料 的 蓄 能 型 发 光 涂 料, 其 施 工 工 艺 是 顺 序 将 发 光 底 漆 和 透 明 面 漆 涂 覆 在 底 材 上 形 成 发 光 层, 然 后 烘 干 即 可 获 得 具 有 金 属 外 观 和 浅 色 调 的 涂 膜 国 际 专 利 介 绍 了 荷 兰 Belle Engineering BV 公 司 发 明 的 用 在 灯 箱 上 的 发 光 涂 料 英 国 一 家 生 产 化 工 颜 料 的 公 司 也 推 出 了 一 种 蓄 能 发 光 涂 料, 主 要 用 于 楼 房 的 楼 梯 及 走 廊 等 公 共 场 所, 在 夜 间 不 开 灯 也 能 方 便 行 走, 节 省 电 能 我 国 是 稀 土 资 源 大 国, 储 量 占 世 界 储 量 的 80% 以 上, 我 国 在 蓄 光 发 光 长 余 辉 材 料 的 研 究 上 具 有 世 界 先 进 水 平, 但 针 对 蓄 光 发 光 材 料 以 及 蓄 光 发 光 涂 料 的 应 用 研 究 上, 与 英 国 荷 兰 美 国 日 本 等 国 家 相 比 具 有 较 大 的 差 距 目 前, 我 国 已 有 在 建 筑 公 路 上 应 用 蓄 光 发 光 安 全 标 志 牌 广 告 牌 的 案 例, 也 有 把 蓄 光 发 光 涂 料 用 于 私 家 车 橱 柜 灯 具 船 舶 自 动 售 货 机 涂 装 的 案 例 国 内 外 市 场 上 的 蓄 光 发 光 涂 料 分 为 溶 剂 型 和 水 性 涂 料 溶 剂 型 涂 料 不 环 保 长 时 间 使 用 后 容 易 变 色 耐 酸 碱 性 能 差 易 燃 ; 水 性 涂 料 一 般 用 于 建 筑 室 内 的 装 修, 技 术 指 标 较 低, 不 能 满 足 公 路 隧 道 环 境 的 使 用 条 件 武 汉 广 益 交 通 科 技 股 份 有 限 公 司 开 发 了 专 用 于 隧 道 和 地 下 工 程 的 蓄 光 发 光 涂 料, 具 备 了 公 路 隧 道 使 用 条 件 所 具 备 的 耐 污 染 耐 酸 碱 耐 火 阻 燃 耐 潮 湿 耐 洗 刷 等 多 功 能 条 件 2013 年 由 中 国 建 材 检 验 认 证 集 团 股 份 有 限 公 司 负 责, 武 汉 广 益 交 通 科 技 股 份 有 限 公 司 安 徽 省 高 速 公 路 控 股 集 团 有 限 公 司 内 蒙 古 交 通 运 输 厅 同 济 大 学 等 单 位 参 与 编 制 完 成 的 国 家 建 筑 工 业 行 143

148 业 标 准 建 筑 用 蓄 光 发 光 型 涂 料, 为 我 国 蓄 光 发 光 涂 料 的 生 产 和 推 广 应 用 奠 定 基 础 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 隧 道 用 蓄 光 发 光 涂 料 是 根 据 国 家 发 明 专 利 多 功 能 涂 料 及 其 制 备 方 法 ( 专 利 号 ZL ) 的 技 术 进 行 生 产, 其 主 要 成 分 为 丙 烯 酸 聚 合 物 乳 液 填 料 阻 燃 剂 稀 土 类 长 余 辉 发 光 材 料 助 剂 和 水 按 一 定 比 例 通 过 特 殊 加 工 工 艺 制 成 的, 其 发 光 颜 色 和 发 光 时 间 随 着 所 用 发 光 材 料 的 不 同 而 各 有 差 别 该 涂 料 的 特 点 是 集 增 光 发 亮 延 时 发 光 防 火 阻 燃 耐 潮 湿 耐 粘 污 耐 水 洗 装 饰 等 多 功 能 于 一 体, 根 据 不 同 的 配 方 其 延 时 发 光 的 颜 色 可 分 为 绿 色 天 蓝 色 黄 绿 色 蓝 绿 色 橘 黄 色 红 色 和 白 色 蓄 光 发 光 涂 料 之 所 以 能 增 光 增 亮 及 延 时 发 光, 是 因 为 光 一 种 人 类 眼 睛 可 以 看 见 的 电 磁 波, 一 般 波 长 在 400~700 纳 米 之 间, 任 何 光 源 体 中 都 有 一 些 肉 眼 看 不 见 的 400 nm 以 下 的 电 磁 波, 蓄 光 发 光 涂 料 中 的 稀 土 长 余 辉 光 致 性 材 料 可 将 光 源 中 200~400nm 的 短 波 激 发 成 可 见 光, 从 而 达 到 增 光 节 能 的 目 的, 在 停 止 光 的 照 射 后, 延 时 发 光 时 间 持 续 长 达 12 小 时 以 上, 可 保 证 夜 间 或 黑 暗 处 的 照 明 效 果 其 增 光 和 延 时 发 光 的 主 要 原 因 是 涂 料 中 的 稀 土 激 活 碱 土 金 属 铝 酸 盐 基 发 光 材 料, 稀 土 离 子 能 级 之 间 的 5d~4f 跃 迁 和 电 子 转 移 而 产 生 发 光 光 谱 电 荷 迁 移 带, 不 同 的 碱 土 金 属 元 素 可 使 得 稀 土 元 素 所 处 的 晶 体 场 强 度 发 生 明 显 的 变 化, 从 而 产 生 不 同 的 发 光 和 余 辉 颜 色 试 验 表 明, 不 同 光 源 作 用 下 蓄 光 发 光 涂 料 用 于 隧 道 辅 助 照 明 的 增 光 亮 度 率 达 25~160%, 且 在 撤 出 光 源 后 可 应 急 照 明 的 延 时 发 光 12~18 小 时 ; 蓄 光 发 光 涂 料 辅 助 隧 道 照 明 可 使 光 源 的 光 线 柔 和 均 匀, 光 波 穿 透 烟 雾 能 力 强, 当 发 生 火 灾 等 意 外 灾 害 时, 可 保 证 安 全 逃 生 的 应 急 照 明 效 果 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 144

149 关 键 技 术 : (1) 隧 道 用 蓄 光 发 光 涂 料 的 技 术 指 标 ; (2) 蓄 光 发 光 涂 料 在 不 同 光 源 下 的 增 光 及 延 时 发 光 效 率 参 数 ; (3) 蓄 光 发 光 涂 料 穿 透 烟 雾 浓 度 的 可 视 距 关 系 参 数 ; (4) 蓄 光 发 光 涂 料 的 设 计 及 施 工 质 量 检 测 方 法 ; 工 艺 流 程 : 3. 主 要 技 术 指 标 遂 道 用 蓄 光 型 发 光 涂 料 的 测 试 项 目 包 括 在 容 器 中 状 态 施 工 性 涂 膜 外 观 干 燥 时 间 耐 碱 性 对 比 率 附 着 力 耐 洗 刷 性 发 光 亮 度 余 辉 时 间 放 射 性 耐 水 性 耐 酸 性 涂 层 耐 温 变 性 耐 沾 污 性 和 耐 人 工 气 候 老 化 性, 总 共 16 项 各 项 目 测 试 方 法 见 表 1 表 1 蓄 光 发 光 涂 料 性 能 测 试 方 法 序 号 验 证 项 目 测 试 方 法 备 注 1 在 容 器 中 状 态 目 测 2 施 工 性 GB/T 中 5.4 方 法 3 涂 膜 外 观 GB/T 中 5.7 方 法 4 干 燥 时 间 GB/T (1989) 中 表 干 乙 法 5 耐 水 性 GB/T 甲 法 6 耐 碱 性 GB/T 耐 酸 性 HG/T 4104 中 方 法 8 附 着 力 GB/T

150 9 涂 层 耐 温 变 性 JG/T 耐 洗 刷 性 GB/T 对 比 率 GB/T 中 5.8 方 法 12 耐 沾 污 性 GB/T 发 光 亮 度 参 考 DIN 余 辉 时 间 参 考 DIN 放 射 性 GB 耐 人 工 气 候 老 化 性 GB/T 1865 产 品 技 术 指 标 : 放 射 性 应 符 合 GB 6566 的 要 求 ;Ⅰ 型 产 品 的 有 害 物 质 限 量 应 符 合 GB 的 要 求,Ⅱ 型 产 品 的 有 害 物 质 限 量 应 符 合 GB 的 要 求 ; 燃 烧 性 能 应 符 合 国 家 相 关 标 准 要 求 ; 物 理 化 学 性 能 应 符 合 表 2 的 要 求 表 2 蓄 能 发 光 涂 料 技 术 指 标 序 号 项 目 指 标 1 容 器 中 状 态 无 硬 块, 搅 拌 后 呈 均 匀 状 态 2 施 工 性 刷 涂 二 道 无 障 碍 3 涂 膜 外 观 涂 膜 均 匀, 无 明 显 缩 孔 和 开 裂, 暗 室 内 可 观 察 到 明 显 发 光 现 象 4 干 燥 时 间 ( 表 干 )/h 2 5 耐 水 性 168h 无 异 常 6 耐 碱 性 168h 无 异 常 7 耐 酸 性 a 48h 无 异 常 8 附 着 力 / 级 1 9 涂 层 耐 温 变 性 (3 次 循 环 ) 无 异 常 10 耐 洗 刷 性 / 次 可 见 光 反 射 率 a

151 12 耐 沾 污 性 ( 白 色 和 浅 色 b )/% 发 光 亮 度 / mcd/m 2 激 发 停 止 10min 时 激 发 停 止 1h 时 余 辉 时 间 /h 12 外 观 不 起 泡 不 剥 落 无 裂 纹 15 耐 人 工 气 候 老 化 性 (600h) 粉 化 / 级 变 色 / 级 发 光 亮 度 下 降 率 /% 余 辉 时 间 /h 10 a 仅 适 用 于 隧 道 环 境 ; b 浅 色 是 指 以 白 色 涂 料 为 主 要 成 分, 添 加 适 量 色 浆 后 配 制 成 的 浅 色 涂 料 形 成 的 涂 膜 所 呈 现 的 浅 颜 色, 按 GB/T 中 规 定 明 度 值 为 6 到 9 之 间 ( 三 刺 激 值 中 的 YD ) 施 工 质 量 检 测 :(1) 所 喷 涂 的 内 外 装 饰 涂 料 颜 色 应 均 匀 厚 度 一 致 ; (2) 喷 涂 结 束 后, 打 开 照 明 激 发 蓄 光 发 光 涂 料 30min, 然 后 关 闭 光 源, 通 过 目 测 发 光 阴 暗 面 积, 给 出 质 量 评 价 如 发 光 面 积 不 均 匀, 需 在 暗 面 积 处 补 喷 蓄 光 发 光 涂 料 面 漆, 以 达 到 基 本 一 致 的 发 光 效 果 质 量 验 收 标 准 : 符 合 国 标 GB 建 筑 装 饰 装 修 工 程 质 量 验 收 规 范 中 水 性 涂 料 涂 饰 工 程 的 技 术 要 求 4. 技 术 应 用 情 况 (1) 研 究 成 果 为 制 定 国 家 建 筑 工 业 行 业 标 准 建 筑 用 蓄 光 型 发 光 涂 料 提 供 了 技 术 支 撑 (2) 已 在 安 徽 内 蒙 古 贵 州 等 省 推 广 使 用 了 27 座 隧 道, 约 60 万 m2 的 使 用 面 积, 其 社 会 经 济 效 益 显 著 147

152 (3) 基 于 蓄 光 发 光 涂 料 辅 助 隧 道 节 能 及 应 急 照 明 技 术 的 设 计 方 法, 建 议 遵 循 以 下 原 则 : 1 小 于 200m 长 度 的 短 隧 道, 建 议 取 消 设 计 照 明, 直 接 利 用 蓄 光 发 光 涂 料 照 明 在 隧 道 进 出 口 端 各 60m 长 度 范 围 全 断 面 其 余 长 度 范 围 3m 高 度 两 侧 拱 墙 上 喷 涂 蓄 光 发 光 涂 料 ; 同 时, 在 隧 道 电 缆 沟 侧 壁 路 缘 30cm 高 范 围 喷 涂 蓄 光 发 光 涂 料 2 针 对 200m~300m 长 度 的 短 隧 道, 建 议 在 隧 道 进 出 口 端 各 60m 长 度 范 围 全 断 面 其 余 长 度 范 围 3m 高 度 两 侧 拱 墙 上 喷 涂 蓄 光 发 光 涂 料, 同 时, 在 隧 道 电 缆 沟 侧 壁 路 缘 30cm 高 范 围 喷 涂 蓄 光 发 光 涂 料 ; 取 消 加 强 照 明 灯 具, 白 天 采 用 基 本 照 明 灯 具 组 合 蓄 光 发 光 涂 料 照 明, 夜 间 可 关 闭 照 明 灯 具, 直 接 利 用 蓄 光 发 光 涂 料 进 行 照 明 3 对 300m 长 度 以 上 的 短 隧 道 中 长 隧 道 长 隧 道 特 长 隧 道, 利 用 蓄 光 发 光 涂 料 辅 助 照 明, 至 少 可 减 少 原 照 明 25% 的 照 明 灯 具 负 荷 功 率 ; 蓄 光 发 光 涂 料 的 设 计 方 法 是 在 隧 道 进 出 口 端 各 60m 长 度 范 围 全 断 面 其 余 长 度 范 围 3m 高 度 两 侧 拱 墙 上 喷 涂 蓄 光 发 光 涂 料 5. 推 广 前 景 本 成 果 蓄 光 发 光 涂 料 辅 助 隧 道 照 明 技 术 可 增 光 增 亮 和 延 时 发 光, 具 有 低 眩 光 高 反 射 系 数 漫 反 射 性 能, 能 有 效 提 高 隧 道 墙 面 和 路 面 的 亮 度, 增 加 路 面 亮 度 的 均 匀 性, 并 为 驾 驶 员 提 供 积 极 的 视 觉 引 导 作 用, 可 以 解 决 隧 道 用 电 量 大 的 现 实 问 题 利 用 蓄 光 发 光 涂 料 辅 助 隧 道 照 明,200m 长 度 以 内 的 隧 道 不 须 再 布 设 照 明 灯 具, 可 直 接 利 用 蓄 光 发 光 涂 料 进 行 照 明 ;200m~ 300m 长 度 的 短 隧 道, 可 取 消 加 强 照 明 灯 具, 白 天 采 用 基 本 照 明 灯 具 组 合 蓄 光 发 光 涂 料 照 明, 夜 间 可 关 闭 照 明 灯 具, 直 接 利 用 蓄 光 发 光 涂 料 进 行 照 明 ; 对 300m 长 度 以 上 的 短 隧 道 中 长 隧 道 长 隧 道 特 长 隧 道, 利 用 蓄 光 发 光 涂 料 辅 助 照 明, 至 少 可 减 少 25% 原 照 明 设 计 负 荷 功 率 通 过 以 上 措 施 可 极 148

153 大 地 节 约 隧 道 照 明 的 建 安 工 程 费 用 和 运 营 养 护 费 用, 达 到 经 济 安 全 环 保 便 捷 的 隧 道 建 设 管 理 目 的 利 用 蓄 光 发 光 涂 料 辅 助 隧 道 照 明, 安 全 环 保, 适 用 性 强, 使 用 寿 命 长, 全 寿 命 周 期 的 经 济 指 标 好, 其 不 仅 具 有 明 显 的 节 能 效 果, 而 且 还 具 有 防 火 阻 燃 和 在 烟 雾 状 态 下 提 高 人 眼 视 觉 视 程 的 作 用, 以 便 达 到 人 们 在 危 急 状 态 下 的 安 全 逃 生 机 率 蓄 光 发 光 涂 料 在 公 路 隧 道 中 辅 助 及 应 急 照 明, 对 于 打 造 优 质 经 济 安 全 的 隧 道 光 照 环 境 具 有 现 实 意 义 本 项 目 成 果 社 会 经 济 效 益 显 著, 推 广 价 值 高, 示 范 性 强, 市 场 应 用 前 景 广 阔 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 武 汉 广 益 交 通 科 技 股 份 有 限 公 司 单 位 地 址 : 湖 北 省 武 汉 东 湖 开 发 区 东 信 路 SBI 创 业 街 10# 楼 A 幢 (430200) 联 系 人 : 高 巍 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail:[email protected] 149

154 36 一 种 波 形 钢 腹 板 预 应 力 混 凝 土 连 续 箱 梁 及 施 工 方 法 一 技 术 名 称 : 一 种 波 形 钢 腹 板 预 应 力 混 凝 土 连 续 箱 梁 及 施 工 方 法 二 技 术 来 源 : 自 主 研 发 三 适 用 范 围 : 中 等 跨 径 的 公 路 和 市 政 桥 梁 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 波 形 钢 腹 板 桥 梁 是 一 种 采 用 轻 薄 的 波 折 型 钢 板 代 替 一 般 混 凝 土 桥 梁 较 厚 腹 板 的 新 型 结 构, 具 有 组 合 梁 的 特 点, 如 钢 腹 板 与 混 凝 土 顶 底 板 的 剪 力 键 连 接 法 国 日 本 德 国 建 成 了 数 座 波 形 钢 腹 板 预 应 力 混 凝 土 组 合 箱 梁 桥, 美 国 英 国 加 拿 大 也 针 对 此 种 桥 型 展 开 了 研 究 自 2005 年 国 内 第 一 座 波 形 钢 腹 板 桥 梁 建 成, 不 到 十 年 国 内 已 经 有 四 十 余 座 该 类 桥 梁 建 成, 并 且 在 建 的 还 有 许 多 波 形 钢 腹 板 组 合 结 构 桥 型 包 括 简 支 梁 桥 连 续 梁 桥 连 续 刚 构 桥 矮 塔 斜 拉 桥 一 般 斜 拉 桥 等, 涉 及 的 施 工 方 法 包 括 支 架 现 浇 悬 臂 浇 注 顶 推 施 工 预 制 安 装 等 近 几 年 波 形 钢 腹 板 组 合 结 构 桥 梁 虽 然 得 到 较 大 的 推 广 应 用, 但 对 30~60m 跨 径 的 波 形 钢 腹 板 组 合 梁 桥 主 要 采 用 支 架 现 浇 的 施 工 方 法, 有 一 定 的 局 限 性 针 对 这 一 情 况, 我 公 司 研 发 的 横 向 预 制 拼 装 波 形 钢 腹 板 组 合 梁 桥, 实 现 了 中 等 跨 径 波 形 钢 腹 板 组 合 梁 桥 的 无 支 架 工 厂 化 标 准 化 施 工, 具 有 十 分 广 阔 的 应 用 前 景 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 通 过 模 型 试 验 和 有 限 元 分 析, 系 统 研 究 了 波 形 钢 腹 板 PC 组 合 箱 梁 的 抗 弯 抗 剪 抗 扭 转 及 剪 切 变 形 等 力 学 性 能 在 此 基 础 上, 针 对 现 浇 施 工 的 不 足, 提 出 了 一 种 由 波 形 钢 腹 板 预 应 力 混 凝 土 工 字 梁 构 成 的 连 续 箱 梁 结 构 形 式 及 相 应 的 施 工 方 法, 既 保 持 波 形 腹 板 预 应 力 混 凝 土 箱 梁 的 结 构 优 点, 又 能 有 效 克 服 现 浇 波 形 钢 腹 板 预 应 力 混 凝 土 箱 梁 遇 到 的 问 题 150

155 新 结 构 具 有 受 力 性 能 好 材 料 利 用 率 高 施 工 简 便 快 捷 经 济 效 益 显 著 的 特 点 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 结 构 设 计 方 法 将 波 形 钢 腹 板 预 应 力 混 凝 土 箱 梁 离 散 成 两 个 相 邻 的 工 字 梁, 分 别 预 制 工 字 梁 混 凝 土 顶 底 板 和 横 梁, 然 后 现 场 对 接 预 埋 钢 筋, 浇 筑 湿 接 缝, 形 成 闭 合 箱 梁, 张 拉 并 锚 固 闭 合 箱 梁 内 的 体 外 预 应 力 筋 相 邻 两 孔 闭 合 箱 梁 通 过 浇 筑 现 浇 混 凝 土 纵 梁 连 接, 张 拉 并 锚 固 墩 顶 负 弯 矩 预 应 力 筋, 形 成 连 续 箱 梁 (2) 结 构 施 工 方 法 将 上 述 多 个 工 字 梁 单 元 安 装 于 桥 梁 墩 台 上 后, 将 横 桥 向 相 邻 工 字 梁 单 元 的 预 制 混 凝 土 顶 板 预 制 混 凝 土 底 板 预 制 混 凝 土 横 梁 或 横 隔 板 的 横 向 钢 筋 与 对 应 的 现 浇 构 件 内 钢 筋 固 定 连 接 后, 通 过 在 相 邻 预 制 凝 土 顶 板 之 间 浇 筑 现 浇 混 凝 土 顶 板 在 相 邻 预 制 混 凝 土 底 板 之 间 浇 筑 现 浇 混 凝 土 底 板, 在 相 邻 预 制 混 凝 土 横 梁 或 横 隔 板 之 间 浇 筑 现 浇 混 凝 土 横 梁 或 横 隔 板 后 即 形 成 闭 合 箱 梁 ; 张 拉 并 锚 固 闭 合 箱 梁 内 的 体 外 预 应 力 筋 ; 将 相 邻 两 孔 闭 合 箱 梁 之 间 通 过 浇 筑 现 浇 混 凝 土 纵 梁 连 接, 张 拉 并 锚 固 墩 顶 负 弯 矩 预 应 力 筋, 拆 除 临 时 支 座, 进 行 体 系 转 换, 形 成 连 续 箱 梁 根 据 桥 宽 不 同, 桥 横 向 可 由 单 个 或 多 个 闭 合 箱 梁 构 成, 箱 体 间 的 连 接 方 式 和 工 字 梁 单 元 间 的 连 接 方 式 基 本 相 同 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 将 波 形 钢 腹 板 预 应 力 混 凝 土 连 续 箱 梁 先 化 整 为 零, 再 化 零 为 整 的 施 工 方 式, 较 现 有 技 术 具 有 下 述 优 点 :(a) 波 形 钢 腹 板 预 应 力 混 凝 土 连 续 箱 梁 桥 的 二 期 恒 载 和 活 载 由 形 成 的 箱 梁 承 担, 预 制 工 字 梁 仅 需 承 担 结 构 自 重 和 施 工 荷 载, 故 每 片 工 字 梁 截 面 尺 寸 小, 安 装 重 量 轻, 151

156 常 规 施 工 设 备 就 能 满 足 安 装 要 求 (b) 结 构 关 键 部 件 工 字 梁 采 用 预 制, 通 过 现 浇 连 接 形 成 整 体 箱 梁, 实 现 了 将 波 形 钢 腹 板 预 应 力 混 凝 土 箱 梁 化 整 为 零 施 工, 扩 大 了 预 制 安 装 施 工 方 法 的 应 用 范 围, 利 于 工 厂 化 加 工, 有 效 保 证 了 施 工 质 量, 加 快 了 施 工 进 度 (2) 波 形 钢 腹 板 预 应 力 混 凝 土 箱 梁 桥 提 高 了 纵 向 预 应 力 材 料 的 使 用 效 率, 使 上 部 结 构 自 重 减 轻, 相 应 地 也 减 小 了 下 部 结 构 尺 寸, 与 同 跨 径 的 预 应 力 混 凝 土 梁 桥 相 比, 工 程 造 价 可 降 低 5~15% 左 右 4. 技 术 应 用 情 况 (1) 成 果 已 在 河 南 内 乡 至 邓 州 高 速 公 路 张 庄 分 离 式 立 交 桥 光 山 县 泼 河 大 桥 大 广 高 速 卫 河 大 桥 等 桥 上 成 功 应 用 (2) 部 分 成 果 已 纳 入 我 国 首 部 公 路 波 形 钢 腹 板 预 应 力 混 凝 土 箱 梁 桥 设 计 规 范 ( 河 南 省 地 方 标 准 DB41/T ), 我 国 首 部 公 路 波 形 钢 腹 板 预 应 力 混 凝 土 箱 梁 桥 支 架 法 施 工 技 术 规 范 ( 河 南 省 地 方 标 准 DB41/T ) 5. 推 广 前 景 通 过 河 南 内 乡 至 邓 州 高 速 公 路 张 庄 分 离 式 立 交 桥 光 山 县 泼 河 大 桥 大 广 高 速 卫 河 大 桥 等 桥 的 试 验 和 建 设, 我 们 认 为 波 形 钢 腹 板 预 应 力 混 凝 土 箱 梁 桥 造 型 美 观 结 构 合 理 经 济 实 用 在 我 国 公 路 和 市 政 桥 梁 建 设 中 有 很 强 的 竞 争 力, 具 有 较 强 的 推 广 价 值 和 十 分 广 阔 的 应 用 前 景 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 河 南 省 交 通 规 划 勘 察 设 计 院 有 限 责 任 公 司 单 位 地 址 : 河 南 省 郑 州 市 二 七 区 陇 海 中 路 70 号 联 系 人 : 李 斐 然 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail:[email protected] 152

157 37 大 跨 度 悬 索 桥 加 劲 梁 轨 索 滑 移 法 架 设 技 术 一 技 术 名 称 : 大 跨 度 悬 索 桥 加 劲 梁 轨 索 滑 移 法 架 设 技 术 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 部 建 设 科 技 计 划 项 目 矮 寨 悬 索 桥 关 键 技 术 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 三 适 用 范 围 : 山 区 悬 索 桥 加 劲 梁 架 设 ; 跨 江 河 悬 索 桥 加 劲 梁 架 设 与 拱 桥 主 梁 安 装 等 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 目 前, 传 统 悬 索 桥 架 设 方 法 共 有 缆 载 吊 机 法 缆 索 吊 装 法 桥 面 吊 机 法 3 种 缆 载 吊 机 法 是 悬 索 桥 施 工 常 规 方 法, 需 必 要 的 运 输 条 件, 梁 段 需 运 到 桥 轴 线 下 方 本 桥 运 输 条 件 极 差, 无 法 将 梁 段 运 送 到 桥 轴 线 下 方 ; 桥 面 高 达 355m, 起 吊 高 度 远 超 吊 装 设 备 适 用 范 围 矮 寨 大 桥 不 具 备 缆 载 吊 机 法 施 工 条 件 缆 索 吊 装 法 是 拱 桥 施 工 常 规 方 法, 一 般 适 用 于 中 小 跨 径 桥 梁 矮 寨 大 桥 主 跨 达 1176m, 采 用 缆 索 吊 跨 度 太 大, 经 济 性 较 差 安 全 风 险 很 高 桥 面 吊 机 法 是 桥 梁 施 工 通 用 方 法, 需 大 型 吊 机 本 桥 只 能 空 中 散 拼, 工 序 复 杂, 高 空 作 业 量 大, 工 期 长 ; 施 工 中 主 梁 内 力 大, 需 加 大 主 梁 高 度, 增 加 用 钢 量 20%, 经 济 性 较 差 地 处 山 区 峡 谷 地 形 的 矮 寨 大 桥 主 跨 1176m, 桥 面 离 谷 底 355m, 两 岸 悬 崖 峭 立, 施 工 场 地 极 其 狭 小, 运 输 条 件 极 其 困 难, 常 规 方 法 均 有 很 大 的 局 限 性 轨 索 滑 移 法 解 决 了 山 区 大 跨 径 悬 索 桥 加 劲 梁 架 设 的 难 题, 为 同 类 型 桥 梁 提 供 了 一 种 安 全 经 济 高 效 的 施 工 方 法, 成 为 悬 索 桥 施 工 的 第 4 种 方 法, 是 我 国 桥 梁 技 术 发 展 历 程 中 为 数 不 多 的 原 创 技 术 上 述 几 种 钢 桁 梁 桥 架 设 方 法 典 型 桥 梁 钢 桁 梁 架 设 工 期 对 比 如 下 表, 对 比 可 以 看 出 轨 索 滑 移 法 效 率 高, 可 大 大 缩 短 钢 桁 梁 的 架 设 工 期 153

158 国 内 外 类 似 桥 梁 钢 桁 梁 架 设 工 期 表 桥 名 主 跨 (m) 施 工 方 法 工 期 ( 月 ) 青 马 大 桥 (Tsing ma) 1377 缆 载 吊 机 11 维 拉 扎 诺 桥 1298 桥 面 吊 机 19 金 门 大 桥 (Gold Gate) 1280 桥 面 吊 机 24 矮 寨 大 桥 1176 轨 索 滑 移 法 2.5 南 备 赞 濑 户 大 桥 1100 桥 面 吊 机 18 坝 陵 河 大 桥 1088 桥 面 吊 机 12 华 盛 顿 桥 (GeorgeWashington) 1067 桥 面 吊 机 18 4 月 25 日 桥 (Tagus) 1013 桥 面 吊 机 16 四 渡 河 大 桥 900 缆 索 吊 装 10 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 (1) 系 统 组 成 轨 索 滑 移 法 架 设 系 统 主 要 由 轨 索 吊 鞍 与 运 梁 小 车 组 成 轨 索 是 运 梁 轨 道, 由 2 组 共 8 根 Φ60 密 封 钢 丝 绳 组 成 吊 鞍 是 轨 索 支 承, 由 鞍 体 吊 耳 鞍 座 等 组 成 运 梁 小 车 为 运 梁 机 具, 由 滑 轮 组 承 力 轴 分 配 梁 等 组 成 轨 索 滑 移 法 架 设 系 统 组 成 154

159 (2) 技 术 原 理 轨 索 滑 移 法 技 术 原 理 : 利 用 悬 索 桥 的 永 久 结 构 ---- 主 缆 和 吊 索 作 为 承 重 及 传 力 构 件, 在 吊 索 下 端 安 装 水 平 钢 丝 绳 作 为 运 梁 车 走 行 轨 道 ( 称 为 轨 索 ), 轨 索 与 主 缆 吊 索 组 成 空 间 索 网 体 系, 梁 段 通 过 运 梁 小 车 悬 挂 于 轨 索, 沿 轨 索 从 两 岸 运 至 安 装 位 置 再 起 吊 就 位, 完 成 梁 段 安 装, 直 至 全 桥 贯 通 (3) 基 本 力 学 特 性 轨 索 滑 移 法 利 用 空 间 索 网 结 构 内 力 按 刚 度 分 配 的 力 学 原 理, 悬 索 桥 主 缆 重 力 刚 度 很 大, 几 乎 承 担 了 全 部 重 力, 充 分 发 挥 了 主 缆 超 大 承 载 能 力, 将 索 结 构 的 应 用 创 造 性 地 拓 展 到 了 大 跨 重 载 范 围 空 间 索 网 结 构 具 有 较 好 的 整 体 刚 度, 充 分 保 证 了 施 工 过 程 的 抗 风 稳 定 性 轨 索 滑 移 法 现 场 架 设 示 意 图 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 系 统 总 成 永 久 结 构 主 缆 作 为 施 工 的 承 重 构 件, 承 载 能 力 大 安 全 经 济 ; 主 缆 吊 索 和 轨 索 组 成 空 间 索 网 体 系, 稳 定 可 靠 ; 轨 索 规 格 只 与 吊 点 间 距 和 预 张 力 大 小 有 关, 与 悬 索 桥 的 跨 度 无 关 索 网 体 系 刚 度 变 化 连 续, 可 提 供 运 梁 小 车 走 行 的 平 顺 曲 线, 运 梁 小 车 牵 引 力 小 速 度 可 控 运 行 平 稳 155

160 (2) 轨 索 将 轨 索 一 端 固 定, 另 一 端 用 滑 车 组 + 配 重 块 的 方 式, 形 成 自 平 衡 体 系, 确 保 了 轨 索 在 温 度 等 荷 载 作 用 下 索 力 均 匀 恒 定 同 时, 选 择 了 结 构 紧 密 耐 磨 性 好 的 密 封 钢 丝 绳, 确 保 轨 索 能 承 受 运 梁 小 车 反 复 碾 压 (3) 吊 鞍 在 鞍 座 与 鞍 体 间 设 置 活 动 间 隙 和 与 变 形 匹 配 的 鞍 座 踏 面 曲 线, 实 现 了 运 梁 小 车 通 过 吊 鞍 时 柔 性 与 刚 性 的 连 续 过 渡 (4) 运 梁 小 车 采 用 二 力 杆 原 理 设 计 分 配 梁, 保 证 了 运 梁 小 车 轮 组 受 力 分 配 均 匀 承 力 轮 对 悬 臂 连 接 于 分 配 梁, 实 现 了 运 梁 小 车 与 轨 索 的 悬 挂, 并 能 平 稳 通 过 吊 鞍 ; 同 时, 通 过 设 置 合 理 的 槽 深 和 轮 缘 宽 度, 在 轨 索 鞍 座 上 由 轮 缘 支 承 通 过, 保 证 了 轮 对 在 轨 索 上 不 脱 轨 3. 主 要 技 术 指 标 矮 寨 大 桥 加 劲 梁 全 长 m, 共 分 为 69 个 节 段 标 准, 节 段 梁 长 14.5m, 重 150t, 其 中 最 大 梁 段 重 量 200t 采 用 轨 索 滑 移 法 仅 用 了 约 2 个 半 月 共 80 天, 钢 桁 加 劲 梁 即 全 部 安 装 完 毕 较 传 统 常 规 工 法, 新 工 艺 节 约 工 期 8~10 个 月, 创 造 直 接 经 济 效 益 万 元 4. 技 术 应 用 情 况 轨 索 滑 移 法 在 矮 寨 大 桥 得 以 成 功 运 用, 工 期 缩 短 8~10 个 月, 创 造 直 接 经 济 效 益 万 元, 有 力 地 保 证 了 吉 茶 高 速 公 路 的 早 日 建 成 及 早 日 沟 通 湖 南 省 与 西 部 地 区 的 联 系 轨 索 滑 移 法, 为 悬 索 桥 提 供 了 一 种 安 全 经 济 高 效 的 施 工 方 法, 成 为 悬 索 桥 施 工 的 第 4 种 方 法, 已 形 成 国 家 级 工 法, 是 我 国 桥 梁 技 术 发 展 历 程 中 为 数 不 多 的 原 创 技 术 156

161 发 明 专 利 一 种 悬 索 桥 加 劲 梁 架 设 方 法 及 装 置 荣 获 了 2012 年 度 湖 南 省 技 术 发 明 一 等 奖 2012 年 度 中 国 专 利 奖 优 秀 奖 由 此, 矮 寨 大 桥 也 获 得 了 2013 年 度 中 国 公 路 学 会 科 学 技 术 进 步 特 等 奖 5. 推 广 前 景 2011 年 5 月 18 日 召 开 的 矮 寨 特 大 桥 技 术 研 讨 会, 交 通 运 输 部 总 工 程 师 周 海 涛 设 计 大 师 杨 高 中 等 专 家 认 为 : 矮 寨 大 桥 采 用 轨 索 滑 移 法 架 设 钢 桁 梁, 为 悬 索 桥 主 梁 架 设 施 工 提 供 了 一 套 新 的 工 法, 属 世 界 首 创 此 项 创 新 技 术 可 以 大 幅 提 高 功 效, 具 有 良 好 的 推 广 价 值 交 通 运 输 部 原 总 工 程 师 凤 懋 润 评 价 轨 索 滑 移 法 : 面 对 着 超 大 跨 径 悬 索 桥 跨 越 深 山 峡 谷 的 挑 战, 轨 索 滑 移 法 成 为 具 有 中 国 首 创 意 义 有 中 国 自 主 知 识 产 权 的 原 始 创 新 性 成 果 该 工 法 利 用 结 构 自 身 的 主 缆 和 吊 索 悬 吊 柔 性 轨 索 实 现 加 劲 梁 节 段 的 快 速 架 设, 极 大 提 高 了 施 工 效 率, 降 低 了 造 价, 经 济 社 会 效 益 显 著, 推 广 应 用 前 景 广 阔 矮 寨 大 桥 轨 索 滑 移 法 施 工 现 场 目 前, 挪 威 哈 罗 格 兰 德 大 桥 临 岳 高 速 岳 阳 洞 庭 湖 大 桥 正 在 研 究 采 用 轨 索 滑 移 法 架 设 加 劲 梁 的 可 行 性, 同 时, 国 内 四 川 云 南 贵 州 等 西 部 山 157

162 区 正 在 规 划 或 者 建 设 多 座 峡 谷 悬 索 桥, 轨 索 滑 移 法 具 有 广 阔 的 应 用 前 景 和 推 广 价 值 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 湖 南 路 桥 建 设 集 团 有 限 责 任 公 司 单 位 地 址 : 湖 南 省 长 沙 市 韶 山 南 路 239 号 (410004) 联 系 人 : 刘 玉 兰 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail: @qq.com 158

163 38 桥 梁 根 式 基 础 一 技 术 名 称 : 桥 梁 根 式 基 础 二 技 术 来 源 : 自 主 研 发 三 适 用 范 围 : 公 路 铁 路 市 政 建 筑 等 土 木 建 筑 行 业 陆 上 或 水 下 基 础 施 工, 对 覆 盖 层 较 厚 的 地 质 条 件 尤 为 适 用 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 传 统 的 基 础 主 要 分 摩 擦 基 础 和 端 承 基 础 两 种, 其 中 摩 擦 基 础 是 主 要 依 靠 土 的 侧 摩 阻 力 来 支 撑 结 构 的 基 础 形 式, 适 用 于 上 覆 地 层 承 载 能 力 较 差, 较 好 持 力 层 埋 置 较 深 的 情 况 下, 所 以 通 常 摩 擦 桩 工 程 量 相 对 偏 大, 经 济 性 差 ; 端 承 基 础 是 在 底 层 具 有 坚 岩, 且 覆 盖 层 较 浅 的 地 域 使 用 的 一 种 桩 基 础 形 式, 这 种 基 础 形 式 在 持 力 层 好 时 体 现 出 较 大 的 优 越 性 但 是 在 岩 溶 发 育 等 特 殊 地 质 条 件 的 地 区, 该 基 础 形 式 的 可 靠 性 就 难 以 保 证 其 施 工 工 艺 易 存 在 孔 底 沉 渣 和 桩 侧 泥 皮 的 缺 陷, 从 而 造 成 基 础 发 挥 周 边 土 体 作 用 的 效 果 不 佳 国 内 外 暂 无 与 根 式 基 础 同 类 成 果, 其 他 变 截 面 基 础 主 要 有 扩 底 桩 挤 扩 支 盘 桩 竹 节 桩 等, 根 式 基 础 与 上 述 基 础 相 比 有 着 以 下 不 同 : 1) 上 述 基 础 为 变 截 面 基 础, 其 主 要 通 过 扩 大 端 头 面 积 来 增 大 桩 基 础 端 承 力, 进 而 提 高 基 础 的 极 限 承 载 力 ; 根 式 基 础 的 根 键 为 钢 筋 混 凝 土 结 构, 能 够 充 分 发 挥 桩 土 共 同 作 用, 提 高 端 承 力 和 侧 摩 阻 力 以 提 高 整 桩 的 极 限 承 载 力 ; 2) 上 述 基 础 为 变 截 面 基 础, 突 出 部 分 无 配 筋, 破 坏 形 式 为 无 配 筋 的 脆 性 破 坏 ; 根 式 基 础 的 根 键 为 钢 筋 混 凝 土 结 构, 为 非 脆 性 破 坏 159

164 传 统 形 式 的 基 础 在 实 际 的 工 程 应 用 中 存 在 材 料 利 用 率 较 低 基 础 质 量 难 以 控 制 等 不 足 特 别 对 于 厚 覆 盖 层 大 跨 径 桥 梁 基 础, 传 统 的 基 础 表 现 出 长 细 比 严 重 失 调 目 前 国 内 外 的 仿 生 基 础 有 扩 底 桩 挤 扩 支 盘 桩 竹 节 桩 等 这 些 基 础 类 型 都 是 对 钻 孔 灌 注 桩 基 础 的 改 良, 只 是 在 普 通 钻 孔 桩 的 基 础 上 进 行 了 变 截 面 设 置 增 加 了 局 部 承 载 力, 桥 梁 基 础 中 的 大 直 径 ( 空 心 ) 桩 节 省 了 工 程 材 料, 受 力 机 理 与 传 统 桩 基 础 类 似 为 此 尝 试 在 传 统 的 基 础 上 植 入 根 键 形 成 根 式 基 础, 增 加 基 础 的 刚 度 和 提 高 材 料 利 用 的 效 率, 以 改 基 础 的 受 力 特 性, 充 分 发 挥 桩 土 共 同 作 用 五 技 术 内 容 1. 受 力 机 理 1) 单 个 根 式 基 础 : 根 键 相 对 刚 度 不 可 过 大, 否 则 会 使 上 部 根 键 承 担 荷 载 过 大, 造 成 在 下 部 基 础 发 挥 承 载 力 之 前, 因 受 力 过 大 而 破 坏 根 键 相 对 刚 度 不 可 过 小, 否 则 会 使 上 部 根 键 挠 曲 变 形 过 大, 支 盘 力 的 效 应 ( 或 扩 径 作 用 ) 降 低, 相 同 桩 顶 沉 降 下 的 承 载 力 比 普 通 基 础 相 比 则 得 不 到 体 现 2) 集 群 根 式 基 础 : 在 对 单 个 根 式 基 础 的 研 究 基 础 上, 为 满 足 大 型 桥 梁 对 根 式 基 础 的 应 用 需 求, 对 集 群 根 式 基 础 的 受 力 特 性 结 构 特 点 等 进 行 深 入 研 究, 形 成 相 关 的 设 计 方 法, 包 括 在 整 体 竖 向 力 和 弯 矩 作 用 下 的 内 力 分 配 及 影 响 系 数, 抗 震 性 能, 单 个 刚 度 与 承 台 刚 度 的 匹 配, 基 础 施 工 影 响 等 3) 给 出 根 式 基 础 解 析 计 算 公 式 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 系 列 根 式 基 础 包 括 根 式 钻 孔 灌 注 桩 基 础 根 式 沉 管 基 础 根 式 现 浇 管 柱 基 础 根 式 沉 井 基 础 及 根 式 锚 碇 基 础 五 个 基 础 形 式 对 于 各 个 形 式 的 基 础 已 形 成 完 整 的 施 工 工 法 160

165 1) 根 式 钻 孔 灌 注 桩 基 础 根 式 沉 管 基 础 根 式 现 浇 管 柱 基 础 的 施 工 流 程 主 要 包 括 预 制 件 制 作 成 孔 施 工 预 制 件 下 放 及 根 键 顶 进 模 板 安 装 浇 筑 混 凝 土 (1) 预 制 件 制 作 : 主 要 包 括 钢 筋 笼 焊 接 及 根 键 的 预 制 及 内 模 板 的 制 作 等, 钢 筋 笼 在 制 作 过 程 中 预 留 根 键 顶 入 的 导 向 孔 (2) 成 孔 施 工 : 借 助 合 适 的 机 器 设 备 进 行 基 础 的 开 挖 成 孔 施 工, 成 孔 质 量 须 满 足 现 行 相 关 规 范 标 准 要 求 ; (3) 预 制 件 下 放 : 在 成 孔 中 将 钢 筋 笼 下 放 至 设 计 位 置 并 进 行 有 效 限 位 ; (4) 根 键 顶 进 : 借 助 自 主 研 发 的 根 键 顶 进 设 备 自 下 而 上 进 行 根 键 顶 进 ; (5) 模 板 安 装 : 本 工 序 只 针 对 空 心 的 根 式 现 浇 管 柱 结 构 及 根 式 沉 管 基 础, 下 放 内 模 板 后, 内 模 板 与 成 孔 外 壁 形 成 封 闭 的 环 形 筒 体 ; (6) 混 凝 土 浇 筑 : 对 基 础 进 行 混 凝 土 的 浇 筑, 对 于 使 用 模 板 浇 筑 的 待 混 凝 土 强 度 达 到 后, 回 收 内 模 板 ; 2) 根 式 沉 井 基 础 的 施 工 工 序 主 要 为 : 根 键 制 作 沉 井 逐 节 预 制 接 高 取 土 下 沉 根 键 顶 进 3) 根 式 锚 碇 基 础 则 是 组 合 形 成 的 根 式 基 础, 可 选 用 根 式 沉 管 基 础 根 式 现 浇 管 柱 基 础 及 根 式 沉 井 基 础 的 一 种, 按 设 计 进 行 行 列 布 置 后, 浇 筑 上 承 台 用 于 锚 碇 3. 配 套 设 备 根 式 基 础 的 施 工 配 套 设 备 包 括 : 1) 小 直 径 自 平 衡 根 键 顶 进 设 备, 包 括 直 径 1.5 米 1.8 米 及 2.5 米 三 种 规 格 规 格 ; 161

166 2) 大 直 径 根 键 顶 进 平 台, 适 用 于 直 径 5 米 及 以 上 的 根 式 基 础 施 工 ; 3) 大 直 径 根 键 单 臂 顶 进 装 置, 使 用 直 径 3 米 及 以 上 的 根 式 基 础 施 工 ; 4) 将 小 直 径 自 平 衡 根 键 顶 进 设 备 大 直 径 根 键 单 臂 顶 进 装 置 与 旋 挖 钻 机 进 行 有 效 结 合 形 成 旋 挖 顶 推 一 体 化 装 置, 装 置 由 旋 挖 钻 机 和 根 键 顶 入 设 备 组 成, 钻 头 和 根 键 顶 入 设 备 通 过 插 销 连 接 到 旋 挖 钻 机 平 台, 通 过 更 换 钻 头 和 根 键 顶 入 装 置 可 完 成 开 挖 钻 孔 清 孔 下 放 钢 筋 笼 及 根 键 顶 进 等 工 作 通 过 钻 机 自 带 的 智 能 化 操 作 平 台, 可 实 现 信 息 化 顶 推 根 键, 达 到 精 确 定 位 顶 进 的 效 果 目 前 研 发 设 备 基 本 可 满 足 不 同 工 况 不 同 直 径 的 根 式 基 础 施 工, 有 效 提 高 根 式 基 础 的 施 工 工 效 4. 技 术 标 准 编 制 完 成 安 徽 省 地 方 标 准 根 式 基 础 技 术 规 程, 并 积 极 申 报 行 业 和 部 颁 技 术 规 程 或 标 准 5. 主 要 技 术 指 标 1) 相 同 基 础 参 数 条 件 下, 根 式 基 础 较 传 统 类 型 基 础 可 提 高 30% 基 础 极 限 承 载 能 力 2) 在 承 载 力 等 工 况 相 同 的 条 件 下, 根 式 基 础 与 传 统 基 础 有 如 下 经 济 上 的 优 势 : 可 节 约 工 期 32.6% 包 活 设 备 租 赁 及 人 员 费 用, 可 节 约 造 价 35.1% 6. 技 术 应 用 情 况 根 式 基 础 包 括 根 式 钻 孔 灌 注 桩 基 础 根 式 沉 管 基 础 根 式 现 浇 管 柱 基 础 根 式 沉 井 基 础 及 根 式 锚 碇 基 础, 现 以 开 展 如 下 推 广 应 用 : 1) 根 式 钻 孔 灌 注 桩 基 础 : 在 马 鞍 山 长 江 公 路 大 桥 及 望 东 长 江 公 路 大 桥 162

167 引 桥 工 程 中 已 成 功 应 用, 现 已 完 成 施 工, 经 检 测 机 构 检 测, 并 2013 年 浙 江 省 交 通 运 输 厅 已 批 复 根 式 基 础 在 温 甬 高 速 工 程 中 应 用 2) 根 式 沉 管 基 础 : 已 于 2009 年 在 望 东 长 江 公 路 大 桥 推 广 应 用, 预 计 2014 年 底 完 成 施 工 ; 3) 根 式 沉 井 基 础 已 在 合 淮 阜 高 速 淮 河 大 桥 马 鞍 山 长 江 公 路 大 桥 中 推 广 应 用, 目 前 均 已 完 工 4) 浙 江 省 交 通 运 输 厅 已 批 复 根 式 基 础 在 温 台 甬 高 速 公 路 7. 推 广 前 景 系 列 根 式 基 础 研 究 采 用 理 论 分 析 与 实 际 工 程 应 用 相 结 合 的 方 案 开 展 研 究, 已 形 成 一 套 包 括 施 工 工 艺 计 算 理 论 设 计 方 法 以 及 设 备 研 发 等 完 整 的 根 式 基 础 研 究 成 果 获 得 2 项 发 明 专 利 和 6 项 实 用 新 型 专 利 为 根 式 基 础 的 推 广 奠 定 基 础 1) 根 式 基 础 是 采 用 基 础 侧 壁 顶 推 预 制 根 键 的 方 法 并 使 根 键 与 主 体 结 构 侧 壁 固 接, 从 而 发 挥 根 键 地 基 梁 承 载 特 性 以 提 高 基 础 承 载 力 的 一 种 新 型 类 似 树 根 的 仿 生 基 础, 相 对 于 传 统 桩 基 础, 根 式 基 础 能 够 充 分 发 挥 桩 土 共 同 作 用, 具 有 提 高 材 料 利 用 率, 节 省 工 程 造 价 ; 2) 传 统 的 基 础 形 式 存 在 材 料 利 用 率 较 低 桩 身 质 量 难 以 控 制 等 不 足 特 别 对 于 厚 覆 盖 层 大 跨 径 桥 梁 基 础, 传 统 的 基 础 表 现 出 长 细 比 严 重 失 调 根 式 基 础 可 用 于 陆 上 或 水 下 基 础 施 工, 当 覆 盖 层 较 厚 的 地 质 条 件 下, 根 式 基 础 的 优 越 性 更 加 明 显 3) 系 列 化 根 式 基 础, 可 满 足 工 程 建 设 过 程 中 各 种 工 况 的 要 求, 可 根 据 实 际 工 况 选 择 不 同 直 径 的 根 式 基 础, 可 实 心 可 空 心, 可 干 环 境 也 可 涉 水 作 163

168 业 ; 4) 全 机 械 化 施 工, 施 工 效 率 高 安 全 可 控 采 用 旋 挖 顶 推 一 体 化 装 置 施 工, 设 备 灵 活, 高 效, 实 现 一 机 多 用 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 安 徽 省 高 速 公 路 控 股 集 团 有 限 公 司 单 位 地 址 : 安 徽 省 合 肥 市 蜀 山 区 望 江 西 路 520 号 (230088) 联 系 人 : 赵 公 明 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail:[email protected] 164

169 39 混 凝 土 桥 梁 耐 久 性 检 测 与 评 价 技 术 一 技 术 名 称 : 混 凝 土 桥 梁 耐 久 性 检 测 与 评 价 技 术 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 部 建 设 科 技 计 划 项 目 混 凝 土 桥 梁 耐 久 性 指 标 体 系 检 测 方 法 与 评 价 标 准 的 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 三 适 用 范 围 : 混 凝 土 桥 梁 施 工 和 养 护 领 域 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 在 混 凝 土 桥 梁 工 程 建 设 和 养 护 过 程 中, 建 立 指 标 体 系 (Indices) 是 实 现 对 混 凝 土 桥 梁 耐 久 性 质 量 控 制 和 状 态 评 定 的 重 要 途 径 指 标 方 法 不 是 精 确 测 算 耐 久 性 的 方 法, 其 重 点 是 控 制 与 耐 久 性 直 接 相 关 的 材 料 构 件 和 结 构 性 能, 适 于 对 混 凝 土 桥 梁 进 行 耐 久 性 质 量 控 制 和 状 态 评 定 长 期 以 来, 我 国 针 对 混 凝 土 桥 梁 耐 久 性 的 系 统 研 究 不 足 承 载 能 力 是 桥 梁 设 计 施 工 和 养 护 工 作 的 重 心, 但 承 载 能 力 的 长 期 保 障 措 施 却 较 少 研 究 受 这 种 主 导 思 想 的 影 响, 桥 梁 混 凝 土 耐 久 性 质 量 控 制 一 直 是 以 单 一 的 混 凝 土 标 准 强 度 为 主 要 指 标, 导 致 了 大 量 混 凝 土 桥 梁 服 役 5~10 年 就 出 现 了 严 重 耐 久 性 问 题, 严 重 的 甚 至 拆 除 重 建 研 究 表 明, 混 凝 土 强 度 ( 一 般 指 实 验 室 标 准 状 态 下 28 天 强 度 ) 只 是 表 征 混 凝 土 力 学 特 性 的 一 个 相 对 指 标, 尚 不 足 以 代 表 在 具 体 浇 筑 和 养 生 条 件 下 的 现 场 结 构 混 凝 土 强 度, 更 不 能 全 面 代 表 或 说 明 耐 久 性 能 近 年 来 混 凝 土 桥 梁 耐 久 性 工 程 实 践 表 明, 必 须 结 合 具 体 环 境 作 用 条 件 研 究 混 凝 土 性 能, 要 兼 顾 混 凝 土 力 学 和 耐 久 性 及 其 劣 化 机 理 研 究, 在 以 混 凝 土 强 度 为 指 标 基 础 上, 研 究 扩 展 控 制 混 凝 土 质 量 的 耐 久 性 指 标 因 此, 需 要 在 兼 顾 安 全 和 耐 久 的 理 念 下, 建 立 耐 久 性 指 标 体 系 是 确 保 混 凝 土 桥 梁 设 计 使 用 寿 命 的 有 效 途 径 165

170 考 虑 桥 梁 结 构 混 凝 土 施 工 影 响, 是 建 立 混 凝 土 耐 久 性 指 标 体 系 的 基 础 之 一 在 合 理 设 计 的 前 提 下, 混 凝 土 桥 梁 耐 久 性 始 于 混 凝 土 的 现 场 成 型, 受 控 于 施 工 浇 筑 养 生 和 环 境 条 件 ( 温 湿 度 侵 蚀 性 介 质 等 ) 工 程 调 查 数 据 表 明, 在 很 大 程 度 上 混 凝 土 桥 梁 耐 久 性 不 足 与 质 量 控 制 和 早 龄 混 凝 土 性 能 ( 例 如 收 缩 渗 透 性 等 ) 不 良 相 关 因 此, 耐 久 性 指 标 体 系 不 仅 要 针 对 设 计 阶 段 的 优 化 和 服 役 阶 段 的 环 境 作 用 条 件, 还 要 考 虑 施 工 过 程 中 混 凝 土 浇 筑 与 结 硬 特 性 综 上 所 述, 建 立 针 对 混 凝 土 桥 梁 结 构 整 个 生 命 周 期 ( 全 寿 命 ) 内 各 关 键 阶 段 的 耐 久 性 表 征 指 标 体 系 是 确 保 桥 梁 服 役 性 能 和 寿 命 的 前 提 条 件, 对 于 结 构 耐 久 性 设 计 质 量 控 制 与 检 验 服 役 状 态 评 定 也 具 有 重 要 指 导 意 义 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 依 据 流 体 力 学 Stokes 定 律 电 化 学 流 变 学 Bingham 体 流 变 模 型 和 混 凝 土 冻 融 损 伤 理 论, 通 过 多 学 科 理 论 交 叉 融 合, 提 出 了 密 实 度 和 均 匀 度 的 表 征 指 标 体 系, 建 立 了 混 凝 土 浇 筑 质 量 控 制 指 标 与 检 测 方 法 ; 依 据 弹 性 孔 隙 介 质 理 论 混 凝 土 传 输 性 能 的 微 细 观 机 理, 研 究 了 混 凝 土 力 学 性 能 与 耐 久 性 性 能 的 相 关 性, 提 出 了 兼 顾 强 度 和 耐 久 性 的 质 量 检 验 指 标 体 系, 以 及 建 立 了 以 结 构 表 面 无 损 检 测 为 主 的 现 场 结 构 混 凝 土 耐 久 性 检 测 方 法 ; 利 用 孔 隙 介 质 力 学 方 法 和 弹 性 孔 隙 介 质 理 论, 提 出 了 混 凝 土 硫 酸 盐 结 晶 损 伤 模 型 ; 运 用 介 质 扩 散 理 论 和 损 伤 力 学, 引 入 了 综 合 扩 散 系 数 和 综 合 扩 散 系 数 的 发 展 系 数, 建 立 了 冻 融 条 件 氯 离 子 扩 散 理 论 模 型 ; 运 用 模 糊 数 学 概 率 学 层 次 分 析 法, 提 出 了 混 凝 土 桥 梁 结 构 耐 久 性 多 层 次 指 标 体 系, 建 立 了 评 定 方 法 和 等 级 标 准 的 技 术 体 系 采 用 荷 载 抗 力 计 算 方 法, 引 入 耐 久 性 劣 166

171 化 折 减 系 数, 针 对 混 凝 土 桥 梁 构 件, 提 出 了 多 因 素 的 耐 久 性 极 限 状 态 和 计 算 方 法 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 浇 筑 混 凝 土 质 量 控 制 指 标 体 系 及 检 测 技 术 围 绕 混 凝 土 浇 筑 质 量 控 制 与 检 测 问 题, 依 据 流 体 力 学 定 律 电 化 学 流 变 学 流 变 模 型 和 混 凝 土 冻 融 损 伤 理 论, 提 出 了 密 实 度 和 均 匀 度 的 表 征 指 标 体 系, 解 决 了 混 凝 土 浇 筑 特 性 的 量 化 评 定 问 题 ; 通 过 引 入 振 动 分 层 度 概 念 和 研 发 电 解 液 电 导 率 交 流 电 桥 测 试 法, 设 计 了 具 有 自 主 知 识 产 权 的 混 凝 土 浇 筑 质 量 测 试 专 用 设 备, 提 出 了 混 凝 土 浇 筑 特 性 电 阻 率 稳 定 区 间 法 (k 值 稳 定 法 ), 解 决 了 混 凝 土 浇 筑 最 优 状 态 的 判 定 问 题 ; 针 对 混 凝 土 的 抗 冻 性 要 求, 提 出 了 基 于 浇 筑 混 凝 土 气 泡 特 征 的 检 测 方 法, 解 决 了 混 凝 土 抗 冻 性 的 快 速 检 测 的 难 题 依 据 混 凝 土 浇 筑 状 态 与 结 硬 混 凝 土 耐 久 性 的 对 应 关 系 制 定 了 浇 筑 质 量 的 评 定 标 准, 形 成 了 混 凝 土 浇 筑 质 量 的 评 价 指 标 体 系 检 测 技 术 和 评 定 方 法 编 制 了 浇 筑 和 结 硬 混 凝 土 耐 久 性 检 测 方 法 与 评 定 指 南 (2) 结 硬 混 凝 土 耐 久 性 检 验 指 标 体 系 及 检 测 技 术 围 绕 结 硬 混 凝 土 耐 久 性 质 量 检 验 指 标 与 检 测 问 题, 系 统 考 虑 终 凝 后 混 凝 土 力 学 性 能 和 耐 久 性 的 发 展 过 程 规 律, 研 究 确 定 了 28 天 以 内 龄 期 混 凝 土 力 学 性 能 与 耐 久 性 相 关 性, 突 破 传 统 采 用 单 一 强 度 检 验 混 凝 土 质 量 的 局 限 性, 提 高 了 检 验 的 客 观 性 和 可 靠 性, 发 展 了 以 力 学 指 标 和 耐 久 性 指 标 共 同 检 验 混 凝 土 耐 久 性 质 量 的 方 法 体 系, 解 决 了 混 凝 土 耐 久 性 质 量 检 验 依 据 的 工 程 问 题 在 力 学 性 能 与 耐 久 性 相 关 性 试 验 研 究 成 果 的 基 础 上, 提 出 了 早 龄 期 混 凝 土 耐 久 性 质 量 检 验 指 标 体 系 ; 在 系 统 总 结 和 综 合 测 试 比 对 的 基 础 上, 针 对 结 构 混 凝 土 表 层 耐 久 性, 明 确 了 当 前 检 测 技 术 的 适 用 性, 推 荐 了 167

172 适 合 现 场 结 构 混 凝 土 快 速 无 损 检 测 技 术 编 制 了 浇 筑 和 结 硬 混 凝 土 耐 久 性 检 测 方 法 与 评 定 指 南 (3) 服 役 桥 梁 混 凝 土 耐 久 性 指 标 体 系 与 检 测 方 法 围 绕 服 役 桥 梁 结 构 混 凝 土 耐 久 性 检 测 和 状 态 评 定 问 题, 系 统 总 结 和 分 析 了 耐 久 性 劣 化 作 用 机 理, 提 出 了 表 征 结 构 混 凝 土 耐 久 性 状 态 的 性 能 和 表 象 指 标 体 系 在 实 验 室 材 料 混 凝 土 和 现 场 结 构 混 凝 土 检 测 方 法 适 用 性 研 究 的 基 础 上, 提 出 了 针 对 各 种 耐 久 性 劣 化 机 制 的 检 测 方 法 通 过 耐 久 性 劣 化 机 理 的 数 学 模 型 及 适 用 性 研 究, 理 论 上 进 一 步 完 善 了 开 裂 混 凝 土 硫 酸 盐 结 晶 破 坏 和 盐 冻 等 损 伤 劣 化 的 数 学 模 型, 在 综 合 两 方 面 研 究 成 果 基 础 上, 系 统 提 出 了 混 凝 土 耐 久 性 极 限 状 态 及 计 算 方 法 首 次 引 入 桥 梁 结 构 设 计 使 用 年 限, 针 对 环 境 作 用 等 级, 建 立 了 服 役 结 构 混 凝 土 耐 久 性 指 标 库 和 限 值 标 准 (4) 混 凝 土 桥 梁 构 件 耐 久 性 指 标 体 系 与 评 定 方 法 提 出 了 服 役 桥 梁 结 构 混 凝 土 耐 久 性 评 定 方 法 和 标 准 服 役 混 凝 土 桥 梁 结 构 耐 久 性 状 况 评 定 引 入 构 件 耐 久 性 极 限 状 态 概 念, 分 别 计 算 比 较 构 件 耐 久 性 单 项 指 标 极 限 状 态 和 多 指 标 综 合 极 限 状 态, 评 定 服 役 混 凝 土 桥 梁 耐 久 性 状 况 依 据 极 限 状 态 计 算 耐 久 性 指 标 的 劣 化 度, 据 此 判 定 服 役 构 件 是 否 满 足 剩 余 使 用 年 限 要 求 (5) 混 凝 土 桥 梁 结 构 耐 久 性 评 定 方 法 和 等 级 标 准 在 AASHTO MBE JTG/T J 和 CECS 220:2007 均 对 混 凝 土 材 料 和 构 件 耐 久 性 进 行 了 定 义 在 总 结 和 消 化 吸 收 上 述 方 法 基 础 上, 依 据 桥 梁 结 构 层 次 ( 构 件 部 件 和 结 构 ), 建 立 了 材 料 层 面 的 耐 久 性 指 标 构 件 层 面 的 耐 久 性 指 标 和 部 件 层 面 耐 久 性 指 标, 分 别 反 映 了 材 料 的 劣 化 状 态 构 件 性 能 劣 化 状 态 和 部 件 使 用 功 能 退 化 引 入 劣 化 模 型 或 标 准 规 范 的 限 值 标 准, 提 出 了 定 量 化 指 标 的 计 算 方 法, 运 用 模 糊 理 论 方 法 计 算 最 优 区 间 提 出 了 定 性 指 标 的 计 算 方 法 168

173 依 据 环 境 区 划 作 用 等 级 和 荷 载 条 件, 运 用 模 糊 分 析 理 论, 引 入 了 频 数 统 计 法 确 定 权 重, 用 加 权 平 均 法 作 为 模 糊 算 子, 建 立 基 于 多 层 次 耐 久 性 评 价 指 标 体 系 的 混 凝 土 桥 梁 耐 久 性 的 综 合 评 定 方 法 运 用 模 糊 分 析 理 论, 建 立 了 基 于 最 优 区 间 型 隶 属 度 函 数 的 隶 属 度 确 定 方 法, 提 出 了 耐 久 性 等 级 界 限 划 分 原 则 和 量 化 方 法 编 制 了 混 凝 土 桥 梁 耐 久 性 评 价 技 术 指 南 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 创 建 了 基 于 密 实 度 和 均 匀 度 浇 筑 混 凝 土 质 量 控 制 指 标 体 系 与 检 测 方 法 首 次 建 立 了 浇 筑 混 凝 土 质 量 的 量 化 表 征 指 标 体 系, 通 过 提 出 电 解 液 电 导 率 交 流 电 桥 测 试 法, 研 发 了 具 有 自 主 知 识 产 权 的 混 凝 土 浇 筑 质 量 专 用 测 试 设 备, 建 立 了 浇 筑 混 凝 土 最 优 均 匀 度 和 密 实 度 判 定 准 则, 提 出 电 阻 率 稳 定 区 间 法 (k 值 稳 定 法 ), 填 补 了 浇 筑 混 凝 土 质 量 控 制 标 准 和 检 测 技 术 的 空 白 创 建 了 基 于 浇 筑 密 实 度 和 均 匀 度 的 混 凝 土 质 量 检 测 指 标 体 系 和 评 定 方 法, 指 导 并 优 化 了 浇 筑 混 凝 土 振 捣 工 艺 参 数 采 用 新 技 术 能 够 有 效 控 制 浇 筑 混 凝 土 质 量, 使 得 结 硬 混 凝 土 耐 久 性 指 标 ( 透 气 性 透 水 性 和 氯 离 子 扩 散 性 ) 提 高 20%~60%, 显 著 提 升 混 凝 土 耐 久 性 质 量 (2) 创 建 了 基 于 浇 筑 混 凝 土 气 泡 特 征 的 混 凝 土 抗 冻 性 控 制 指 标 体 系 与 检 测 方 法 提 出 了 以 气 泡 特 征 作 为 混 凝 土 抗 冻 性 质 量 的 控 制 指 标, 研 发 了 浇 筑 混 凝 土 气 泡 特 征 检 测 方 法, 创 建 了 基 于 气 泡 特 征 的 混 凝 土 抗 冻 性 评 定 标 准, 解 决 了 传 统 含 气 量 法 控 制 混 凝 土 抗 冻 性 准 确 率 和 可 靠 性 低 的 问 题, 可 实 现 在 浇 筑 期 对 硬 化 混 凝 土 抗 冻 性 进 行 准 确 预 测 和 质 量 控 制, 检 测 时 间 20~30 分 钟, 准 确 率 和 效 率 大 幅 度 提 升 (3) 完 善 和 提 出 了 结 硬 混 凝 土 耐 久 性 检 验 指 标 体 系 及 检 测 技 术 首 次 提 出 了 兼 顾 强 度 和 传 输 属 性 的 结 硬 混 凝 土 耐 久 性 质 量 检 验 指 标 体 系, 为 指 导 施 工 过 程 中 结 构 混 凝 土 耐 久 性 质 量 检 验 提 出 了 技 术 依 据 依 据 强 度 和 耐 久 性 对 材 料 表 面 特 性 敏 感 度 的 差 异, 创 新 提 出 了 以 材 料 表 面 构 造 为 核 心 的 169

174 结 构 混 凝 土 耐 久 性 质 量 检 验 原 则, 突 破 了 实 验 室 材 料 混 凝 土 测 试 的 制 约, 提 出 了 以 Autoclam Permit 和 电 阻 率 等 方 法 作 为 现 场 结 构 混 凝 土 耐 久 性 无 损 检 测 方 法 相 比 于 传 统 混 凝 土 质 量 检 验 方 法, 新 引 入 了 介 质 传 输 属 性 指 标, 能 客 观 反 映 结 构 混 凝 土 耐 久 性 质 量, 具 有 准 确 性 和 可 靠 性 高 特 点 (4) 构 建 了 桥 梁 混 凝 土 耐 久 性 指 标 库 和 劣 化 理 论 模 型 库 针 对 目 前 耐 久 性 研 究 尚 未 解 决 难 题 ( 硫 酸 盐 结 晶 破 坏 和 开 裂 混 凝 土 的 耐 久 性 ), 提 出 了 硫 酸 盐 破 坏 量 化 模 型, 进 一 步 阐 明 了 裂 缝 对 氯 离 子 迁 移 和 碳 化 过 程 的 影 响 规 律 依 据 现 有 与 自 建 混 凝 土 劣 化 理 论 模 型 及 适 用 性, 创 建 了 服 役 混 凝 土 耐 久 性 劣 化 理 论 模 型 库, 深 化 了 目 前 混 凝 土 耐 久 性 研 究 成 果, 发 展 了 桥 梁 混 凝 土 耐 久 性 检 验 理 论 与 技 术, 为 服 役 桥 梁 混 凝 土 耐 久 性 的 量 化 评 定 提 供 了 理 论 基 础 (5) 提 出 了 服 役 桥 梁 结 构 混 凝 土 耐 久 性 检 测 指 标 与 评 定 方 法 基 于 服 役 桥 梁 混 凝 土 耐 久 性 劣 化 理 论 模 型 库 和 混 凝 土 桥 梁 构 件 耐 久 性 极 限 状 态, 通 过 引 入 设 计 使 用 年 限, 建 立 了 典 型 环 境 服 役 桥 梁 结 构 混 凝 土 耐 久 性 评 定 方 法 和 标 准 相 比 于 我 国 已 有 混 凝 土 桥 梁 耐 久 性 指 标 体 系, 新 引 入 了 设 计 使 用 年 限 及 等 级 评 定 标 准, 为 确 保 桥 梁 结 构 服 役 年 限 提 供 技 术 依 据 相 对 于 传 统 服 役 混 凝 土 耐 久 性 检 测 评 定, 引 入 了 设 计 使 用 年 限 和 环 境 作 用 等 级, 明 确 了 耐 久 性 评 定 目 标, 提 升 了 耐 久 性 检 测 和 评 定 的 针 对 性 客 观 性 和 准 确 性 (6) 构 建 了 混 凝 土 桥 梁 构 件 耐 久 性 指 标 体 系 和 状 态 评 定 方 法 提 出 了 以 适 修 性 作 为 耐 久 性 极 限 状 态 确 定 的 基 本 原 则, 采 用 单 一 因 素 的 指 标 极 限 状 态 和 多 因 素 的 综 合 极 限 状 态 进 行 耐 久 性 状 态 评 定, 基 于 传 统 构 件 承 载 力 计 算 公 式, 引 入 钢 筋 锈 蚀 混 凝 土 开 裂 和 混 凝 土 损 伤 的 影 响 函 数, 简 化 了 老 化 构 件 承 载 力 计 算, 提 高 了 耐 久 性 评 定 的 实 用 性 (7) 建 立 了 混 凝 土 桥 梁 结 构 耐 久 性 评 定 指 标 体 系 和 评 定 方 法 提 出 了 基 于 材 料 构 件 和 部 件 三 个 层 次 构 建 耐 久 性 评 定 指 标 体 系 的 原 则, 客 观 反 170

175 映 了 材 料 劣 化 状 态 构 件 性 能 劣 化 状 态 和 部 件 使 用 功 能 退 化 提 出 了 基 于 材 料 耐 久 性 检 测 结 果 的 耐 久 性 定 量 和 定 性 指 标 的 计 算 方 法, 建 立 了 服 役 混 凝 土 桥 梁 结 构 的 多 层 次 耐 久 性 评 定 指 标 体 系 和 取 值 方 法 运 用 模 糊 数 学 和 层 次 分 析 法, 提 出 了 构 件 和 部 件 重 要 性 权 重 值 确 定 方 法 ; 构 建 了 隶 属 度 函 数, 确 定 了 结 构 件 耐 久 性 等 级 界 限 的 划 分 标 准 ; 通 过 建 立 环 境 影 响 结 构 件 重 要 性 系 数 的 取 值 方 法, 形 成 了 混 凝 土 桥 梁 结 构 耐 久 性 模 糊 综 合 评 定 的 方 法 体 系 4. 技 术 应 用 情 况 部 分 研 究 成 果 示 范 应 用 于 浙 江 省 杭 州 市 之 江 大 桥 和 广 东 省 佛 山 市 安 利 特 大 桥 工 程 解 决 了 传 统 新 拌 混 凝 土 工 作 性 检 测 指 标 和 评 价 方 法 不 能 用 于 桥 梁 混 凝 土 耐 久 性 早 期 控 制 的 技 术 难 题, 丰 富 和 发 展 了 混 凝 土 桥 梁 质 量 控 制 与 检 测 技 术 体 系, 对 提 升 混 凝 土 桥 梁 耐 久 性, 减 少 因 桥 梁 耐 久 性 不 足 造 成 的 经 济 损 失 具 有 重 要 意 义 5. 推 广 前 景 我 国 公 路 交 通 发 展 已 经 进 入 了 建 养 并 重 的 阶 段, 即 要 应 对 公 路 桥 梁 的 大 规 模 建 设, 又 要 面 临 着 大 体 量 在 役 桥 梁 的 养 护 如 何 提 高 在 建 桥 梁 耐 久 性 质 量 和 如 何 延 长 在 役 混 凝 土 桥 梁 寿 命, 已 成 为 公 路 桥 梁 发 展 面 临 的 严 峻 挑 战 本 技 术 成 果 首 先 填 补 了 在 建 混 凝 土 桥 梁 耐 久 性 质 量 控 制 和 检 验 的 技 术 空 白, 解 决 了 混 凝 土 耐 久 性 质 量 测 试 技 术 与 量 化 判 定 标 准 的 难 题 ; 其 次 建 立 了 系 统 和 完 善 的 在 役 混 凝 土 桥 梁 耐 久 性 检 测 评 定 技 术 体 系, 从 已 有 养 护 技 术 体 系 的 表 观 缺 损 评 估 发 展 到 结 构 耐 久 性 退 化 度 评 估, 为 桥 梁 管 养 提 供 了 有 力 的 技 术 手 段, 具 有 广 阔 的 应 用 前 景 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 交 通 运 输 部 公 路 科 学 研 究 所 171

176 单 位 地 址 : 北 京 市 海 淀 区 西 土 城 路 8 号 (100088) 联 系 人 : 傅 宇 方 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail:[email protected] 172

177 40 坝 陵 河 大 桥 建 设 技 术 一 技 术 名 称 : 坝 陵 河 大 桥 建 设 技 术 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 部 建 设 科 技 计 划 项 目 坝 陵 河 特 大 桥 梁 建 设 关 键 技 术 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 三 适 用 范 围 : 山 区 大 跨 径 桥 梁 结 构 设 计 及 施 工 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 坝 陵 河 大 桥 是 世 界 首 座 跨 越 山 区 深 切 峡 谷 地 形 的 千 米 级 钢 桁 加 劲 梁 悬 索 桥, 处 在 陡 峭 的 深 山 峡 谷 中 在 悬 索 桥 钢 桁 梁 已 有 的 架 设 方 法 中, 只 有 缆 索 吊 机 架 设 法 和 桥 面 吊 机 架 设 法 是 可 行 的, 经 分 析 比 较 选 择 了 桥 面 吊 机 法 桥 面 吊 机 架 设 悬 索 桥 钢 桁 梁 在 国 内 是 首 次 应 用, 无 成 功 经 验 可 借 鉴 采 用 桥 面 吊 机 法, 增 大 了 施 工 荷 载, 钢 桁 梁 杆 件 尺 寸 需 增 大, 是 不 经 济 的 但 可 以 通 过 架 设 过 程 中 设 临 时 铰 解 决 此 问 题, 经 研 究 分 析, 提 出 了 全 桥 设 四 个 临 时 铰 的 钢 桁 加 劲 梁 结 构 体 系 及 桥 面 吊 机 悬 臂 架 设 工 法 为 此 需 对 全 桥 四 铰 结 构 体 系 桥 面 吊 机 悬 臂 架 设 技 术 桥 面 吊 机 桁 片 运 输 车 临 时 铰 构 造 及 过 铰 设 施 等 进 行 专 题 研 究 山 区 大 跨 径 桥 梁 所 遇 到 的 风 环 境 特 性, 峡 谷 风 的 规 律 性 脉 动 风 的 影 响 程 度 风 速 分 布 及 变 化 规 律 等, 与 江 海 及 平 坦 地 区 桥 梁 所 遇 到 的 状 况 是 不 一 样 的 在 坝 陵 河 大 桥 建 设 前, 针 对 以 上 关 键 技 术 问 题 还 没 有 系 统 的 研 究 过 为 了 合 理 选 取 山 区 悬 索 桥 平 均 风 速 剖 面 模 型 选 用 符 合 实 际 的 基 准 设 计 风 速 和 颤 振 稳 定 验 算 方 法, 合 理 取 用 如 风 攻 角 三 分 力 系 数 气 动 导 数 及 地 形 修 正 系 数 等, 使 风 参 数 设 计 更 符 合 大 桥 实 际, 寻 求 更 加 有 效 的 抗 风 结 构 形 式, 本 桥 在 设 计 阶 段 进 行 了 山 区 峡 谷 风 的 相 关 研 究 坝 陵 河 大 桥 西 岸 山 高 坡 陡, 高 速 公 路 过 桥 即 进 隧 道, 悬 索 桥 西 岸 锚 碇 只 能 选 用 隧 道 锚, 既 合 理 又 不 破 坏 自 然 环 境 但 此 处 岩 溶 裂 隙 极 为 发 育, 而 隧 道 锚 每 个 锚 洞 的 开 挖 长 度 达 米, 锚 洞 轴 线 倾 角 达 53, 横 向 两 洞 之 间 的 最 小 净 距 仅 为 7 米, 中 隔 墙 垂 直 高 度 由 16 米 变 到

178 米, 且 墙 中 还 有 溶 洞 ( 该 溶 洞 与 关 岭 1# 隧 道 串 通 ), 隧 道 锚 顶 部 为 关 岭 1# 隧 道, 锚 洞 顶 至 隧 道 底 的 距 离 最 小 仅 有 19 米, 四 个 洞 又 需 要 同 期 施 工, 群 洞 效 应 非 常 明 显, 为 确 保 四 洞 同 期 施 工 的 可 靠 安 全, 需 对 设 计 施 工 及 监 控 关 键 技 术 进 行 综 合 研 究 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 (1) 国 内 外 首 创 了 全 桥 四 铰 钢 桁 加 劲 梁 结 构 体 系 及 柔 性 中 央 扣 纵 向 约 束 体 系 ; 攻 克 了 带 铰 逐 次 刚 接 架 设 中 的 过 铰 提 升 及 合 龙 等 技 术 难 题, 形 成 了 桥 面 吊 机 悬 臂 架 设 成 套 技 术, 开 创 了 山 区 峡 谷 大 跨 径 悬 索 桥 新 的 架 设 方 法 ; (2) 首 次 系 统 研 究 了 山 区 峡 谷 的 风 场 特 征, 得 到 了 山 区 峡 谷 风 攻 角 风 速 谱 等 风 参 数 的 分 布 规 律, 为 山 区 桥 梁 抗 风 设 计 提 供 了 理 论 基 础 开 创 性 的 研 制 了 气 动 翼 板 风 致 振 动 控 制 装 置, 将 颤 振 临 界 风 速 提 高 了 50%, 解 决 了 山 区 峡 谷 风 环 境 下 的 大 跨 钢 桁 梁 悬 索 桥 的 抗 风 安 全 性 和 舒 适 性 ; (3) 首 次 提 出 了 多 尺 度 溶 蚀 率 理 论, 建 立 了 裂 隙 溶 蚀 岩 体 质 量 评 价 及 力 学 参 数 确 定 方 法 ; 采 用 现 场 缩 尺 试 验 和 数 值 反 演 分 析 相 结 合 的 方 法, 取 得 了 隧 道 锚 承 载 力 的 尺 寸 效 应 定 量 规 律, 解 决 了 岩 溶 地 区 大 断 面 大 倾 角 小 间 距 群 洞 效 应 下 的 隧 道 锚 设 计 与 施 工 的 技 术 难 题 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 国 内 外 首 创 了 全 桥 四 铰 钢 桁 加 劲 梁 结 构 体 系, 形 成 了 桥 面 吊 机 悬 臂 架 设 技 术, 突 破 了 山 区 峡 谷 千 米 级 悬 索 桥 钢 桁 梁 施 工 架 设 的 技 术 难 题 综 合 考 虑 结 构 经 济 性 及 施 工 安 全 性, 国 内 外 首 次 提 出 了 山 区 钢 桁 梁 悬 索 桥 全 桥 设 置 4 个 临 时 铰 的 结 构 体 系, 加 劲 梁 悬 臂 架 设 过 程 中 全 桥 设 置 4 个 临 时 铰 的 逐 次 刚 接 施 工 架 设 技 术, 该 技 术 主 要 包 括 及 采 用 全 回 转 桥 面 吊 机 悬 臂 架 设 钢 桁 梁 节 段 的 架 设 工 艺 174

179 a) 全 桥 四 铰 钢 桁 加 劲 梁 结 构 体 系 综 合 考 虑 结 构 经 济 性 及 施 工 安 全 性, 国 内 外 首 创 了 山 区 钢 桁 梁 悬 索 桥 全 桥 设 置 4 个 施 工 临 时 铰 的 结 构 体 系 : 钢 桁 梁 悬 臂 架 设 过 程 中 在 10# 20# 81# 91# 节 间 处 设 置 4 个 临 时 铰 结 构 形 成 刚 - 铰 混 合 连 接 的 结 构 体 系 铰 结 构 的 组 成 是 上 弦 杆 采 用 销 接, 主 桁 下 弦 杆 斜 腹 及 平 联 杆 断 开, 同 时 在 主 横 桁 架 的 上 下 横 梁 上 增 设 临 时 抗 风 拉 索 结 构 该 结 构 体 系 大 大 降 低 了 桥 面 吊 机 悬 臂 架 设 过 程 中 的 结 构 内 力, 节 约 了 结 构 用 钢 量 国 内 外 首 创 了 柔 性 中 央 扣 纵 向 约 束 体 系, 有 效 减 小 了 加 劲 梁 纵 向 位 移, 提 高 了 短 吊 索 的 抗 疲 劳 能 力 该 体 系 是 在 跨 中 附 近 六 个 节 间 的 钢 桁 加 劲 梁 和 主 缆 间 单 侧 设 置 三 对 柔 性 中 央 扣, 中 央 扣 结 构 由 跨 中 柔 性 斜 拉 索 主 缆 连 接 构 造 及 钢 桁 梁 上 弦 杆 连 接 构 造 组 成 主 要 指 标 国 内 外 已 有 成 果 本 项 目 成 果 钢 桁 加 劲 梁 结 构 体 系 纵 向 约 束 体 系 全 桥 设 置 2 个 临 时 铰, 钢 桁 梁 用 钢 量 24.3t/m 刚 性 中 央 扣 或 阻 尼 器, 刚 性 中 央 扣 制 造 安 装 复 杂, 维 护 困 难 ; 阻 尼 器 投 资 大 维 修 费 用 高 全 桥 设 置 4 个 临 时 铰, 钢 桁 梁 用 钢 量 19.9t/m 斜 拉 索 柔 性 中 央 扣, 节 约 投 资 800 万, 制 造 安 装 方 便, 后 期 维 护 简 单 b) 钢 桁 加 劲 梁 桥 面 吊 机 悬 臂 架 设 技 术 全 回 转 桥 面 吊 机 悬 臂 架 设 工 艺 : 采 用 化 整 为 零, 集 零 为 整 的 思 路, 将 工 厂 内 立 体 试 拼 装 完 成 的 钢 桁 梁 节 段 ( 整 ) 分 成 杆 件 ( 零 ) 运 输 至 安 装 现 场, 再 将 杆 件 ( 零 ) 现 场 拼 装 成 桁 片 ( 整 ), 利 用 桁 片 运 输 车 将 其 运 至 安 装 点, 利 用 全 回 转 步 履 式 桥 面 吊 机 将 桁 片 起 吊 到 位, 进 行 节 段 间 刚 性 连 接, 牵 引 提 升 悬 臂 端, 安 装 吊 索, 完 成 梁 段 的 架 设 该 架 设 工 艺 已 取 得 大 跨 径 悬 索 桥 钢 桁 加 劲 梁 桥 面 吊 机 架 设 工 法 国 内 外 首 次 研 发 了 间 接 牵 引 提 升 机 构, 解 决 了 直 接 牵 引 永 久 吊 索 规 格 需 要 加 大 的 问 题, 节 约 了 材 料, 并 取 得 了 吊 索 牵 引 装 置 专 利 该 提 升 机 构 175

180 由 安 装 在 主 缆 上 的 临 时 索 夹 临 时 吊 索 上 下 托 梁 张 拉 杆 张 拉 千 斤 顶 组 成, 结 构 简 单, 使 用 方 便, 可 反 复 循 环 使 用 国 内 首 次 研 发 了 L C 型 吊 具, 成 功 解 决 了 在 缆 索 高 度 小 于 35m 时, 受 主 缆 及 猫 道 的 干 扰 主 桁 片 吊 装 无 法 就 位 的 问 题, 并 取 得 了 一 种 L 型 吊 具 一 种 C 型 吊 具 专 利 合 龙 段 是 架 设 的 最 后 架 设 单 元, 是 杆 件 制 作 及 架 设 误 差 的 汇 集 点 通 过 设 置 8 组 临 时 吊 索 多 点 牵 引 调 节 合 龙 口 的 合 龙 新 工 艺, 实 现 了 无 配 切 无 压 重 的 精 确 合 龙, 并 获 得 了 一 种 大 跨 度 钢 桁 梁 悬 索 桥 合 龙 装 置 专 利 国 内 首 次 研 发 了 悬 臂 架 设 用 桥 面 吊 机 专 用 设 备, 该 吊 机 具 有 全 回 转 性 能 自 重 轻 ( 无 配 重 ) 吊 臂 长 (22m) 吊 装 能 力 大 (70t) 爬 坡 能 力 强 ( 最 大 8.2%) 稳 定 性 好 抗 倾 覆 能 力 强 等 特 点 国 内 首 次 研 发 了 桁 片 运 输 车 专 用 设 备, 该 运 输 车 具 有 最 大 可 达 10% 的 折 线 爬 坡 能 力, 并 取 得 了 一 种 钢 桁 梁 桥 梁 运 梁 平 车 专 利 该 运 输 车 设 计 由 两 个 单 体 小 车 组 成, 中 间 设 置 拉 杆 铰 接, 适 应 临 时 铰 线 形 变 化 ; 设 单 侧 立 柱, 桁 片 固 定 在 立 柱 上, 确 保 稳 定 性 通 过 全 桥 四 铰 钢 桁 加 劲 梁 结 构 体 系 的 创 新 及 桥 面 吊 机 悬 臂 架 设 技 术 的 应 用, 使 得 山 区 桥 梁 主 跨 跨 径 成 功 突 破 了 1000m, 达 到 了 1088m, 实 现 了 技 术 跨 越 研 究 成 果 已 在 坝 陵 河 大 桥 新 疆 果 子 沟 贵 州 毕 都 线 北 盘 江 大 桥 中 得 到 应 用, 使 山 区 桥 梁 建 设 技 术 水 平 实 现 了 跨 越 式 发 展, 取 得 了 很 好 的 经 济 社 会 效 益 (2) 首 次 系 统 研 究 了 山 区 峡 谷 的 风 场 特 征, 开 创 性 的 研 制 了 气 动 翼 板 风 致 振 动 控 制 装 置, 解 决 了 山 区 峡 谷 风 环 境 下 的 大 跨 钢 桁 梁 悬 索 桥 的 抗 风 稳 定 性, 发 展 了 山 区 桥 梁 抗 风 计 算 理 论 176

181 a) 山 区 峡 谷 风 场 特 征 和 设 计 风 速 的 确 定 方 法, 为 山 区 桥 梁 提 供 了 基 础 首 次 系 统 研 究 了 山 区 深 切 峡 谷 风 场 特 性 ; 得 到 了 山 区 峡 谷 中 平 均 风 速 的 放 大 效 应 特 征 和 风 攻 角 的 分 布 范 围, 指 出 山 区 桥 梁 抗 风 设 计 考 虑 的 风 攻 角 范 围 需 要 将 平 原 中 的 ±3 扩 大 到 ±6, 推 导 了 山 区 峡 谷 平 均 风 速 地 形 修 正 系 数 和 风 速 高 度 地 形 修 正 系 数 ; 发 展 了 山 区 峡 谷 桥 位 处 风 参 数 的 虚 拟 气 象 站 法, 解 决 了 山 区 无 法 设 置 标 准 气 象 站 的 难 点 ; 用 统 一 拟 合 法 得 到 了 适 合 于 山 区 峡 谷 风 环 境 的 紊 流 风 速 谱, 为 山 区 桥 梁 的 抖 振 分 析 提 供 了 基 础 风 速 攻 角 ( o ) 东 桥 塔 垂 直 桥 轴 线 正 向 来 流 垂 直 桥 轴 线 反 向 来 流 距 离 东 桥 塔 距 离 (m) 西 桥 塔 风 速 放 大 系 数 垂 直 桥 轴 线 正 向 来 流 垂 直 桥 轴 线 反 向 来 流 距 离 东 桥 塔 距 离 (m) 东 桥 塔 西 桥 塔 ns ( n) f = σ u 2 5/3 u ( f ) ns ( n) 4.18 f = σ v 2 5/3 v ( f ) nsw( n, z) 2.45 f = σ z 2 1/ / 3 w ( f z ) 图 1 风 攻 角 分 布 规 律 图 2 风 速 放 大 系 数 分 布 规 律 横 向 和 竖 向 风 速 谱 b) 创 造 性 地 研 发 了 气 动 翼 板 的 制 振 方 式, 大 幅 提 高 了 大 跨 钢 桁 梁 悬 索 桥 的 颤 振 临 界 风 速 通 过 一 系 列 的 节 段 模 型 风 洞 试 验, 发 现 了 钢 桁 梁 悬 索 桥 颤 振 稳 定 性 的 新 规 律, 研 发 了 气 动 翼 板 + 桥 面 开 槽 的 制 振 方 式, 大 幅 提 高 了 主 梁 的 颤 振 临 界 风 速, 避 免 了 传 统 上 利 用 中 央 稳 定 板 静 风 荷 载 大 的 缺 陷 c) 建 立 了 桁 架 梁 抖 振 力 模 型, 完 善 了 大 跨 钢 桁 梁 悬 索 桥 的 抖 振 分 析 理 论 利 用 高 频 底 座 天 平 实 验 技 术, 研 究 了 桁 架 结 构 断 面 气 动 导 纳 等 气 动 参 数, 揭 示 了 钢 桁 梁 的 气 动 力 规 律, 桁 架 断 面 的 等 效 气 动 导 纳 在 总 体 上 呈 现 随 折 减 频 率 的 递 增 而 衰 减 的 趋 势, 低 频 区 段 远 远 小 于 Sears 函 数 结 合 山 区 177

182 风 场 特 征, 建 立 了 钢 桁 梁 的 气 动 导 纳 的 经 验 公 式 : χ k γ ωb = k = 1+ βk U 2 ( ), α 以 研 究 得 出 的 气 动 导 纳 经 验 公 式, 发 展 了 大 跨 桁 架 梁 桥 梁 抖 振 频 域 分 析 方 法, 在 本 方 法 中, 修 正 了 传 统 算 法 中 以 Sears 函 数 作 为 气 动 导 纳 和 以 风 速 相 关 来 代 替 气 动 力 相 关 的 缺 陷, 完 善 了 大 跨 桥 梁 抖 振 分 析 理 论 (3) 首 次 提 出 了 多 尺 度 溶 蚀 率 理 论, 建 立 了 裂 隙 溶 蚀 岩 体 质 量 评 价 及 力 学 参 数 确 定 方 法 ; 采 用 现 场 缩 尺 试 验 和 数 值 反 演 分 析 相 结 合 的 方 法, 取 得 了 隧 道 锚 承 载 力 的 尺 寸 效 应 定 量 规 律, 解 决 了 岩 溶 地 区 大 断 面 大 倾 角 小 间 距 群 洞 效 应 下 的 隧 道 锚 设 计 与 施 工 的 技 术 难 题 通 过 采 用 大 断 面 大 倾 角 小 间 距 的 隧 道 锚 结 构, 成 功 将 隧 道 式 锚 碇 应 用 于 群 洞 效 应 下 的 岩 溶 极 端 发 育 区, 解 决 了 重 力 式 锚 碇 大 开 挖 会 对 环 境 产 生 破 坏 性 影 响 的 难 题, 并 节 约 了 造 价 图 3 隧 道 锚 群 洞 效 应 图 4 隧 道 锚 大 断 面 大 倾 角 小 间 距 的 特 点 首 次 提 出 了 多 尺 度 岩 体 溶 蚀 率 的 概 念, 建 立 了 裂 隙 溶 蚀 岩 体 质 量 评 价 及 力 学 参 数 确 定 方 法 : 在 多 层 次 上 引 入 岩 体 溶 蚀 率, 参 与 岩 体 质 量 评 价 提 出 并 发 展 了 锚 塞 体 不 同 比 例 尺 原 位 试 验 与 数 值 模 拟 的 耦 合 反 演 方 法, 取 得 了 锚 碇 承 载 力 的 尺 寸 效 应 定 量 规 律, 极 限 承 载 力 与 锚 碇 缩 尺 比 例 呈 负 幂 乘 函 数 关 系 : y = x ( R ) 178

183 合 理 评 价 了 隧 道 锚 的 安 全 度, 为 大 型 隧 道 锚 的 安 全 评 价 提 供 了 有 效 的 途 径 群 洞 施 工 技 术 : 通 过 对 群 洞 同 时 施 工 的 三 维 效 应 分 析 和 现 场 爆 破 试 验 成 果, 结 合 岩 溶 围 岩 的 分 级, 科 学 地 制 定 了 四 个 洞 的 施 工 方 法 开 挖 步 骤 支 护 参 数, 实 现 了 四 个 洞 同 时 安 全 施 工 推 进 的 目 的 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 全 桥 四 铰 钢 桁 加 劲 梁 结 构 体 系 ; (2) 山 区 峡 谷 的 风 场 特 征, 及 气 动 翼 板 风 致 振 动 控 制 装 置 ; (3) 建 立 了 裂 隙 溶 蚀 岩 体 质 量 评 价 及 力 学 参 数 确 定 方 法 ; (4) 得 到 了 隧 道 锚 承 载 力 的 尺 寸 效 应 定 量 规 律 4. 技 术 应 用 情 况 (1) 部 分 成 果 纳 入 公 路 工 程 行 业 标 准 公 路 悬 索 桥 设 计 细 则, 对 推 动 大 跨 桥 梁 设 计 技 术 的 发 展 及 保 障 大 桥 安 全 具 有 重 要 的 理 论 意 义 和 应 用 价 值 (2) 项 目 创 新 成 果 已 成 功 应 用 于 贵 州 坝 陵 河 大 桥 新 疆 果 子 沟 甘 肃 刘 家 峡 大 桥 贵 州 毕 都 线 北 盘 江 大 桥 抵 母 河 大 桥 和 重 庆 永 川 长 江 大 桥 等 多 座 大 跨 桥 梁 工 程, 为 我 国 山 区 大 跨 度 桥 梁 建 设 奠 定 了 基 础, 提 高 了 我 国 桥 梁 建 设 水 平, 对 西 部 山 区 经 济 社 会 发 展 具 有 深 远 的 意 义 5. 推 广 前 景 研 究 成 果 在 贵 州 坝 陵 河 大 桥 建 设 中 得 到 了 应 用, 在 峡 谷 风 环 境 和 抗 风 措 施 的 研 究 隧 道 锚 的 关 键 技 术 及 钢 桁 梁 施 工 架 设 等 方 面 取 得 了 多 项 创 新 成 果, 成 功 地 解 决 了 跨 峡 谷 大 跨 径 桥 梁 建 设 的 系 列 关 键 技 术 问 题, 形 成 了 成 套 核 心 技 术, 并 在 设 计 施 工 架 设 及 监 控 等 技 术 以 179

184 及 新 材 料 的 应 用 上 取 得 突 破 随 着 我 国 交 通 建 设 的 快 速 发 展, 在 复 杂 地 质 条 件 下 修 建 的 跨 越 大 峡 谷 以 及 各 种 天 然 屏 障 的 特 大 型 桥 梁 会 越 来 越 多, 项 目 研 究 成 果 对 今 后 西 部 峡 谷 地 形 修 建 类 似 工 程 提 供 指 导 借 鉴 作 用, 其 潜 在 的 社 会 经 济 效 益 将 是 巨 大 的 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 中 交 公 路 规 划 设 计 院 有 限 公 司 单 位 地 址 : 北 京 市 西 城 区 德 胜 门 外 大 街 85 号 德 胜 国 际 A 座 (100088) 联 系 人 : 彭 运 动 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail:[email protected] 180

185 41 有 机 复 合 型 钢 筋 混 凝 土 阻 锈 剂 一 技 术 名 称 : 有 机 复 合 型 钢 筋 混 凝 土 阻 锈 剂 二 技 术 来 源 : 自 主 研 发 三 适 用 范 围 : 用 于 跨 海 桥 梁 海 港 工 程 盐 碱 地 区 建 筑 和 受 化 冰 盐 侵 蚀 破 坏 的 桥 梁 等 钢 筋 混 凝 土 建 筑 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 混 凝 土 耐 久 性 已 是 当 今 世 界 日 益 突 出 的 重 大 问 题, 而 钢 筋 锈 蚀 则 是 影 响 混 凝 土 耐 久 性 的 重 要 原 因 之 一 防 止 钢 筋 锈 蚀 的 措 施 有 多 种, 在 提 高 混 凝 土 密 实 性 的 基 础 上 掺 用 钢 筋 阻 锈 剂, 被 认 为 是 长 期 保 护 钢 筋 不 发 生 腐 蚀 破 坏 实 现 设 计 寿 命 的 最 简 单 最 经 济 和 效 果 良 好 的 技 术 措 施 传 统 阻 锈 剂 为 亚 硝 酸 盐 类 阻 锈 剂, 由 于 其 毒 性 和 潜 在 的 孔 蚀 危 险, 使 得 它 的 应 用 受 到 很 大 限 制 有 机 钢 筋 阻 锈 剂 则 因 其 毒 性 低 环 境 友 好 而 成 为 市 场 上 的 主 流 产 品 国 内 市 场 上 应 用 的 有 机 阻 锈 剂 大 多 为 国 外 进 口 产 品, 销 售 价 格 昂 贵, 推 广 使 用 受 到 限 制 国 内 生 产 的 有 机 阻 锈 剂 产 品 的 性 能 指 标 与 国 外 同 类 产 品 存 在 较 大 差 距 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 当 阻 锈 剂 分 子 到 达 钢 筋 表 面 时, 逐 步 形 成 一 层 稳 定 的 单 分 子 或 多 分 子 膜, 一 般 这 层 膜 分 子 大 致 垂 直 于 金 属 表 面 平 行 排 列, 亲 水 基 团 与 钢 筋 结 合, 而 憎 水 基 团 则 形 成 疏 水 屏 障 将 水 分 与 氯 离 子 等 与 钢 筋 隔 离 阻 锈 剂 分 子 的 亲 水 基 团, 如 胺 基 中 的 N 原 子 有 未 共 用 的 孤 对 电 子, 而 钢 筋 表 面 存 在 未 占 据 的 空 的 d 轨 道, 孤 对 电 子 就 会 与 铁 的 空 轨 道 产 生 配 位 作 用 甚 至 螯 合 形 成 较 为 稳 定 的 螯 合 环, 使 阻 锈 剂 分 子 以 化 学 吸 附 方 式 吸 附 在 金 属 表 面 产 生 保 护 膜, 分 子 中 官 能 团 数 及 其 相 互 作 用 中 心 原 子 供 电 子 能 力 给 电 子 基 团 181

186 及 其 与 中 心 原 子 间 的 诱 导 与 共 轭 效 应 电 荷 性 质 等 对 阻 锈 剂 与 金 属 之 间 的 结 合 能 大 小 起 关 键 作 用 ; 憎 水 基 团 链 的 长 短 形 状 与 空 间 位 阻 效 应 等 也 对 成 膜 的 厚 度 膜 层 的 疏 水 性 产 生 重 要 影 响 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 通 过 有 机 阻 锈 剂 和 亚 硝 酸 钙 阻 锈 剂 在 模 拟 孔 溶 液 中 的 阻 锈 性 能 试 验, 对 比 研 究 多 种 检 测 评 价 方 法, 优 选 出 了 线 性 极 化 电 化 学 噪 声 电 化 学 阻 抗 三 种 方 法 相 结 合 来 综 合 快 速 评 定 有 机 阻 锈 剂 的 阻 锈 效 果 (2) 在 国 内 外 阻 锈 剂 产 品 调 研 和 阻 锈 机 理 分 析 的 基 础 上, 通 过 阻 锈 剂 分 子 结 构 的 优 化 设 计 和 复 配, 研 制 出 了 具 有 自 主 知 识 产 权 的 醇 胺 羧 酸 盐 类 高 性 能 钢 筋 混 凝 土 阻 锈 剂 3. 主 要 技 术 指 标 性 能 检 测 项 目 技 术 指 标 检 测 结 果 阻 锈 性 能 钢 筋 耐 盐 水 浸 渍 性 能 无 腐 蚀 无 腐 蚀 钢 筋 耐 锈 蚀 性 能 无 腐 蚀 无 腐 蚀 对 混 凝 土 性 能 影 响 凝 结 时 间 差 /min 抗 压 强 度 比 初 凝 -60~ 终 凝 -60~ d > d > 抗 渗 性 不 降 低 提 高 4. 技 术 应 用 情 况 新 型 高 性 能 钢 筋 混 凝 土 阻 锈 剂 制 备 技 术 通 过 了 湖 北 省 科 技 厅 的 科 学 技 术 成 果 鉴 定, 总 体 技 术 达 到 国 际 先 进 水 平 该 技 术 已 应 用 于 厦 漳 跨 海 大 桥 泉 州 湾 跨 海 大 桥 嘉 绍 大 桥 和 温 州 大 门 大 桥, 该 技 术 有 效 增 强 了 钢 筋 混 凝 182

187 土 的 抗 锈 蚀 能 力, 提 高 了 海 工 混 凝 土 的 耐 久 性 能, 现 场 施 工 简 单, 使 用 效 果 良 好 该 成 果 获 2013 年 中 国 航 海 学 会 科 技 进 步 三 等 奖 5. 推 广 前 景 研 究 的 新 型 高 性 能 钢 筋 混 凝 土 阻 锈 剂 产 品 可 吸 附 于 钢 筋 表 面 形 成 一 层 分 子 保 护 膜, 同 时 抑 制 钢 筋 的 阴 极 和 阳 极 腐 蚀, 可 有 效 防 止 钢 筋 由 于 氯 化 物 碳 化 或 杂 散 电 流 等 各 种 原 因 造 成 的 锈 蚀, 在 混 凝 土 中 具 有 优 良 的 阻 锈 效 果, 施 工 简 单, 可 直 接 应 用 于 桥 梁 路 面 等 重 要 基 础 工 程, 能 提 高 混 凝 土 结 构 的 使 用 寿 命, 降 低 修 复 及 维 护 费 用, 具 有 广 阔 的 市 场 前 景 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 中 交 武 汉 港 湾 工 程 设 计 研 究 院 有 限 公 司 单 位 地 址 : 湖 北 省 武 汉 市 东 西 湖 区 金 银 湖 路 11 号 (430040) 联 系 人 : 李 遵 云 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail:[email protected] 183

188 42 马 鞍 山 长 江 公 路 大 桥 施 工 安 全 控 制 与 管 理 技 术 一 技 术 名 称 : 马 鞍 山 长 江 公 路 大 桥 施 工 安 全 控 制 与 管 理 技 术 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 部 建 设 科 技 计 划 项 目 马 鞍 山 长 江 公 路 大 桥 施 工 安 全 控 制 与 管 理 成 套 技 术 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 三 适 用 范 围 : 桥 梁 建 设 工 程 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : (1) 在 大 型 桥 梁 施 工 进 程 中, 针 对 主 体 工 程 的 动 态 监 控 预 警 系 统 在 国 内 外 已 进 行 了 较 多 的 研 究, 但 对 施 工 作 业 区 施 工 人 员 的 不 安 全 施 工 行 为 施 工 材 料 和 机 械 的 不 安 全 状 态 等 施 工 安 全 自 动 监 测 预 警 与 应 急 控 制 技 术 研 究 还 鲜 有 研 究 成 果 报 道 (2) 传 统 的 施 工 安 全 监 控 系 统 以 视 频 监 视 为 主, 一 般 采 用 人 工 通 过 监 视 器 判 断 是 否 发 生 异 常 事 件 的 方 式 进 行, 智 能 化 程 度 不 足 监 控 效 率 不 高 (3) 桥 梁 建 设 期 时 间 跨 度 长 工 序 多 环 境 恶 劣, 监 控 网 络 寿 命 一 般 较 短, 环 境 适 应 性 差, 抗 干 扰 能 力 不 强, 很 难 满 足 建 设 期 大 流 量 高 性 能 网 络 覆 盖 范 围 广 设 备 拆 装 灵 活 的 实 际 监 控 需 求 因 而, 研 究 一 套 高 效 耐 用 智 能 化 程 度 高 的 公 路 大 桥 施 工 安 全 风 险 管 控 系 统, 实 时 对 桥 梁 本 身 结 构 和 施 工 作 业 区 的 各 种 危 险 源 进 行 监 测 与 控 制, 具 有 重 大 的 研 究 价 值 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 通 常 施 工 安 全 项 目 仅 注 重 或 停 留 在 软 的 管 理 方 法 与 措 施 层 面 上 本 184

189 成 果 采 用 硬 的 技 术 支 撑 手 段 和 软 的 管 理 方 法 与 措 施 相 结 合 的 方 法, 形 成 软 硬 结 合 的 施 工 安 全 控 制 与 管 理 成 套 技 术, 协 同 解 决 重 特 大 建 设 工 程 施 工 安 全 问 题 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 本 项 目 围 绕 一 个 问 题 深 入 两 个 层 面 注 重 三 个 阶 段 研 发 四 项 技 术 ( 或 方 法 ) 构 建 一 个 体 系 开 展 研 究 围 绕 一 个 问 题 : 特 大 型 桥 梁 施 工 安 全 问 题 ; 深 入 两 个 层 面 : 公 路 工 程 安 全 生 产 监 管 制 度 层 面 施 工 安 全 控 制 与 管 理 技 术 层 面 ; 注 重 三 个 阶 段 : 风 险 源 的 事 前 预 案 过 程 预 控 现 场 预 警 ; 研 发 四 项 技 术 ( 或 方 法 ): 桥 梁 工 程 施 工 组 织 设 计 安 全 风 险 评 价 方 法 桥 梁 施 工 现 场 安 全 风 险 源 辨 识 与 管 理 方 法 桥 梁 施 工 特 定 状 态 安 全 风 险 评 估 及 监 测 技 术 桥 梁 施 工 作 业 区 智 能 监 控 与 系 统 集 成 技 术 ; 构 建 一 个 体 系 : 安 徽 省 公 路 工 程 安 全 生 产 监 管 制 度 体 系 3. 主 要 技 术 指 标 1) 安 徽 省 公 路 水 运 工 程 梁 式 支 架 技 术 规 程 (DB34/T ); 2 ) 安 徽 省 公 路 水 运 工 程 施 工 满 堂 支 架 技 术 规 程 (DB34/T ); 3 ) 安 徽 省 公 路 水 运 工 程 施 工 人 员 上 下 通 道 技 术 规 程 (DB34/T ); 4) 公 路 交 通 应 急 宽 带 无 线 接 入 系 统 总 体 要 求 (DB34/T ); 5) 安 徽 省 公 路 水 运 重 点 工 程 建 设 项 目 安 全 生 产 管 理 指 南 ; 185

190 6) 安 徽 省 桥 梁 工 程 施 工 组 织 设 计 安 全 风 险 评 估 指 南 ; 7) 公 路 施 工 关 键 工 序 现 场 安 全 作 业 指 导 书 编 制 指 南 ; 8) 悬 索 桥 斜 拉 桥 施 工 危 险 源 辨 识 及 评 价 指 南 ; 9) 悬 索 桥 施 工 期 结 构 安 全 控 制 技 术 指 南 4. 技 术 应 用 情 况 (1) 依 托 工 程 应 用 项 目 研 究 成 果 产 生 的 经 济 社 会 效 益 本 项 目 的 实 施 促 进 了 马 鞍 山 长 江 公 路 大 桥 建 设 工 程 安 全 生 产 管 理 规 范 化, 使 大 桥 施 工 安 全 风 险 得 到 了 有 效 控 制, 无 重 特 大 事 故 的 发 生, 实 现 了 安 全 工 作 从 被 动 防 范 向 源 头 管 理 转 变, 总 体 提 升 了 马 鞍 山 长 江 公 路 大 桥 安 全 生 产 管 理 水 平 (2) 安 徽 省 交 通 建 设 工 程 应 用 项 目 研 究 成 果 产 生 的 经 济 社 会 效 益 本 项 目 研 究 工 作 紧 密 结 合 工 程 实 际, 遵 循 边 研 究 边 总 结 边 提 高 边 指 导 的 研 究 工 作 原 则, 部 分 阶 段 性 研 究 成 果 也 及 时 应 用 于 安 徽 省 其 他 交 通 重 点 建 设 工 程, 对 近 年 来 安 徽 省 交 通 建 设 工 程 安 全 生 产 形 势 平 稳 事 故 数 和 伤 亡 数 双 下 降 百 亿 元 投 资 伤 亡 率 大 幅 下 降 均 起 到 了 积 极 的 推 动 作 用 (3) 外 省 使 用 项 目 研 究 成 果 产 生 的 经 济 社 会 效 益 江 西 省 吉 安 市 公 路 局 于 2012 年, 在 其 交 通 建 设 项 目 上 推 行 了 本 项 目 一 校 一 会 一 志 工 程 施 工 管 理 制 度, 目 前 一 校 一 会 一 志 举 措 在 全 局 取 得 了 安 全 实 效 其 后, 江 西 省 交 通 运 输 厅 在 瑞 金 至 寻 乌 高 速 公 路 建 设 项 目 上, 推 广 了 安 徽 省 公 路 桥 梁 工 程 公 司 依 据 安 徽 省 公 路 水 运 重 点 工 程 建 设 项 目 安 全 生 产 管 理 指 南 实 施 的 三 阶 段 风 险 分 析 与 预 防 单 元 预 警 法 等 安 全 管 理 方 186

191 法, 对 整 个 项 目 安 全 管 理 水 平 的 提 升 起 到 重 要 作 用 2014 年 初, 在 浙 江 交 通 运 输 厅 温 州 绕 城 高 速 公 路 西 南 线 工 程 第 十 一 次 安 全 例 会 上, 提 出 了 2014 年 将 推 行 单 元 预 警 法 对 施 工 现 场 进 行 安 全 管 理 5. 推 广 前 景 项 目 研 究 成 果 立 足 于 桥 梁 施 工 全 过 程 中 关 键 工 序 和 成 套 管 控 技 术, 以 重 大 桥 梁 建 设 工 程 安 全 生 产 管 控 为 主 要 内 容, 注 重 预 防 性 普 适 性 和 通 用 性, 能 为 安 徽 省 外 省 市 本 行 业 其 他 行 业 和 领 域 的 重 大 建 设 工 程 安 全 生 产 工 作 提 供 借 鉴 和 技 术 支 撑, 对 当 前 和 今 后 我 国 重 大 建 设 工 程 安 全 生 产 形 势 好 转 具 有 积 极 的 促 进 作 用 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 安 徽 省 交 通 建 设 工 程 质 量 监 督 局 单 位 地 址 : 安 徽 省 合 肥 市 马 鞍 山 南 路 856 号 (230051) 联 系 人 : 俞 恒 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail:[email protected] 187

192 43 服 役 石 拱 桥 安 全 性 评 估 与 加 固 改 造 技 术 一 技 术 名 称 : 服 役 石 拱 桥 安 全 性 评 估 与 加 固 改 造 技 术 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 部 建 设 科 技 计 划 项 目 服 役 石 拱 桥 安 全 性 评 估 与 加 固 改 造 技 术 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 三 适 用 范 围 : 既 有 服 役 石 拱 桥 安 全 性 评 估 检 测 与 加 固 改 造 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 随 着 我 国 桥 梁 建 设 事 业 的 发 展, 旧 桥 的 维 修 养 护 问 题 也 日 益 突 出, 这 不 仅 是 我 国 的 问 题, 也 是 世 界 性 的 难 题 作 为 中 华 民 族 文 化 特 征 之 一 的 石 拱 桥, 有 着 悠 久 而 光 辉 灿 烂 的 历 史 和 成 就 古 代 近 代 现 代 建 成 的 石 拱 桥, 遍 及 全 国 各 地, 数 以 万 计 但 这 些 桥 梁 中, 有 些 已 出 现 不 同 程 度 的 病 害, 如 何 对 这 些 病 桥 进 行 检 测 评 估 和 加 固 是 我 们 关 心 的 问 题 自 20 世 纪 70 年 代 以 来, 我 国 开 始 着 手 对 旧 桥 加 固 和 改 造 技 术 进 行 研 究, 对 公 路 旧 桥 的 检 测 评 价 维 修 加 固 和 改 造 方 法 进 行 了 广 泛 的 研 究 和 工 程 实 践, 获 得 了 许 多 宝 贵 的 经 验 但 由 于 桥 梁 存 在 桥 型 桥 位 差 异 地 质 条 件 差 异 以 及 其 原 始 资 料 不 齐 等 情 况 导 致 其 产 生 病 害 的 情 况 又 各 不 相 同, 并 且 对 维 修 加 固 和 改 造 方 法 的 适 应 性 经 济 性 等 方 面 还 缺 乏 系 统 的 研 究 另 外, 目 前 桥 梁 承 载 能 力 鉴 定 工 作 有 很 大 的 模 糊 性, 大 量 不 可 预 知 的 影 响 因 素 使 得 承 载 能 力 难 以 量 化, 使 得 桥 梁 承 载 能 力 鉴 定 方 法 存 在 主 观 判 断 性 和 应 用 的 局 限 性 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 (1) 提 出 适 应 湘 西 地 区 旧 石 拱 桥 的 维 修 加 固 和 改 造 方 法, 结 合 湘 西 地 区 的 实 际 情 况, 解 决 各 种 相 互 关 联 的 技 术 问 题, 如 病 害 成 因 加 固 方 法 和 工 艺 承 载 能 力 经 济 性 等 188

193 (2) 以 理 论 为 指 导, 结 合 所 依 托 工 程 的 具 体 实 践, 充 分 吸 收 国 内 外 先 进 成 熟 的 技 术, 通 过 对 湘 西 石 拱 桥 的 典 型 病 害 分 析 研 究 维 修 加 固 和 改 造 的 技 术 途 径 研 究 和 经 济 性 评 价 加 固 前 后 承 载 能 力 评 估 安 全 性 评 价 研 究, 以 推 动 桥 梁 技 术 的 发 展 (3) 解 决 旧 石 拱 桥 维 修 加 固 和 改 造 中 所 遇 到 的 诸 多 问 题, 节 省 工 程 投 资, 提 高 桥 梁 服 役 的 寿 命 以 及 安 全 性, 进 一 步 提 高 我 国 在 旧 桥 梁 维 修 加 固 和 改 造 方 法 的 适 用 性 经 济 性 和 可 靠 性 等 方 面 的 研 究 水 平 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 服 役 石 拱 桥 病 害 调 查 归 类 与 防 治 (2) 石 拱 桥 计 算 理 论 及 安 全 性 评 估 1 石 拱 桥 结 构 材 料 试 验 2 石 拱 桥 计 算 理 论 与 程 序 3 石 拱 桥 承 载 能 力 与 安 全 性 评 估 (3) 石 拱 桥 维 修 加 固 和 改 造 技 术 1 石 拱 桥 加 固 改 造 技 术 2 石 拱 桥 加 固 改 造 效 果 评 价 指 标 3 石 拱 桥 加 固 维 修 经 济 评 价 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 服 役 石 拱 桥 八 种 典 型 病 害 及 产 生 的 机 理 ; (2) 通 过 乌 巢 河 大 桥 材 料 与 砌 体 力 学 性 能 试 验 得 出 : 砌 缝 的 切 向 刚 度 K 与 法 向 应 力 σ N 最 大 剪 应 力 τ 与 法 向 应 力 σ N 的 关 系 式 : K = σ N τ = σ N

194 桥 上 岩 石 的 抗 剪 强 度 准 则 为 : τ = σ tan 砌 缝 的 最 大 剪 应 力 τ 与 法 向 应 力 σ N 的 关 系 式 为 : τ σ = N 当 砌 体 在 载 荷 的 作 用 下, 整 体 抗 剪 强 度 由 砌 缝 的 抗 剪 强 度 决 定 (3) 研 究 了 采 用 悬 索 线 为 拱 轴 线 轻 型 石 拱 桥 按 无 ( 平 ) 铰 拱 计 算 主 拱 圈 的 受 力 分 析 基 本 理 论 及 方 法, 导 出 了 悬 索 线 无 ( 平 ) 铰 拱 弹 性 中 心 法 求 解 的 常 系 数, 考 虑 弹 性 压 缩 的 附 加 内 力, 温 度 变 化 及 支 座 位 移 作 用 下 的 内 力 求 解 公 式 阐 述 了 平 铰 拱 特 性, 系 统 地 推 导 了 平 铰 拱 理 论 计 算 公 式, 研 究 考 虑 连 拱 作 用 和 拱 上 联 合 作 用 下 石 拱 桥 的 受 力 特 性 及 计 算 公 式 (4) 利 用 研 究 的 平 铰 拱 理 论 开 发 了 功 能 强 的 SAB 石 拱 桥 分 析 软 件, 该 软 件 以 乌 巢 河 大 桥 和 观 音 桥 为 实 例 与 ANSYS 软 件 计 算 结 果 对 比, 误 差 在 1% 左 右, 验 正 了 软 的 正 确 性 和 可 靠 性 ; 编 制 了 跨 径 20~80 米 板 肋 拱 上 构 设 计 图 一 套 (5) 系 统 地 研 究 了 石 拱 桥 安 全 性 评 估 理 论 和 方 法, 提 出 了 改 进 的 变 层 次 分 析 法, 并 将 强 度 储 备 比 汇 总 分 析 法 有 效 地 应 用 于 石 拱 桥 安 全 性 评 估 (6) 从 机 理 分 析 模 型 试 验 设 计 理 论 和 实 施 工 艺 等 方 面 出 发, 系 统 地 研 究 了 钢 筋 砼 套 箍 封 闭 主 拱 圈 加 固 石 拱 桥 增 设 复 合 钢 筋 砼 拱 板 ( 肋 ) 加 固 石 拱 桥 基 于 平 铰 拱 理 论 分 析 全 桥 内 力 的 拱 上 恒 载 调 整 及 改 造 石 拱 桥 和 石 拱 桥 综 合 加 固 整 治 等 成 套 技 术 (7) 提 出 了 石 拱 桥 加 固 强 度 评 价 指 标 : 承 载 力 提 高 率 α L 恒 载 应 力 变 化 率 α D 荷 载 置 换 率 α T 加 固 层 利 用 率 α M ; 刚 度 评 价 指 标 : 总 挠 度 变 化 率 ' β L ( 或 β L ) 恒 载 挠 度 变 化 率 β D 挠 度 置 换 率 β T 4. 技 术 应 用 情 况 本 成 果 在 湖 南 重 庆 的 百 余 座 石 拱 桥 加 固 改 造 中 得 到 应 用 190

195 5. 推 广 前 景 本 项 目 的 主 要 研 究 对 象 涵 盖 了 湘 西 和 西 部 重 庆 地 区 石 拱 桥 的 安 全 性 评 估 与 加 固 改 造, 研 究 成 果 对 整 个 中 国 石 拱 桥 安 全 性 评 估 与 加 固 均 借 鉴 作 用, 具 有 广 阔 的 推 广 前 景, 其 市 场 需 求 主 要 体 现 在 以 下 两 个 方 面 : (1) 随 着 交 通 量 的 增 加 以 及 现 有 桥 梁 服 役 期 限 的 增 长, 需 要 安 全 性 评 估 与 加 固 改 造 的 石 拱 桥 越 来 越 多 (2) 研 究 的 成 果 可 借 鉴 于 其 他 服 役 桥 梁 的 安 全 性 评 估 与 养 护 决 策, 加 固 效 果 评 价 体 系 也 可 用 与 其 他 桥 梁 的 加 固 评 价 由 此 可 见, 本 项 目 研 究 成 果 对 推 动 我 国 旧 桥 的 维 修 加 固 和 改 造 技 术 的 进 步 具 有 重 要 意 义, 市 场 潜 力 巨 大, 具 有 广 泛 的 应 用 背 景 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 湖 南 省 交 通 科 学 研 究 院 单 位 地 址 : 湖 南 省 长 沙 市 芙 蓉 中 路 三 段 472 号 联 系 人 : 李 霞 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail: @qq.com 191

196 44 公 路 隧 道 病 害 检 测 车 一 技 术 名 称 : 公 路 隧 道 病 害 检 测 车 二 技 术 来 源 : 科 技 创 新 强 省 计 划 省 院 省 校 科 技 合 作 专 项 山 区 公 路 隧 道 灾 害 预 警 集 成 技 术 与 集 成 装 备 研 究 ( 合 同 编 号 :2008AD013) 三 适 用 范 围 : 运 营 公 路 隧 道 衬 砌 结 构 渗 漏 水 裂 缝 背 后 空 洞 等 病 害 的 快 速 移 动 检 测, 以 及 基 于 病 害 检 测 的 隧 道 结 构 安 全 度 与 风 险 的 系 统 评 估 结 构 病 害 治 理 与 加 固 措 施 建 议 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 根 据 统 计, 截 止 到 2012 年 底, 中 国 大 陆 共 建 设 运 营 公 路 隧 道 座, 总 长 度 达 km 随 着 大 量 隧 道 建 成 并 投 入 运 营, 由 于 隧 道 结 构 病 害 而 导 致 的 安 全 风 险 与 管 理 维 护 成 本 急 剧 增 大 如 何 快 速 而 有 效 地 对 隧 道 渗 漏 水 裂 缝 背 后 空 洞 等 病 害 进 行 有 效 检 测, 一 直 都 是 隧 道 工 程 维 护 管 理 技 术 领 域 的 热 点 与 难 点 对 于 隧 道 衬 砌 结 构 病 害, 国 内 外 目 前 应 用 最 多 的 依 然 是 人 工 为 主 的 检 测 方 法, 其 工 作 效 率 低, 检 测 精 度 低, 检 测 信 息 量 有 限, 数 据 保 存 技 术 落 后, 后 处 理 分 析 工 作 量 大, 无 法 实 现 快 速 软 件 分 析 等 不 足 已 无 法 满 足 隧 道 运 营 管 理 的 需 求 对 此, 从 本 世 纪 初, 日 本 韩 国 瑞 士 德 国 西 班 牙 美 国 等 国 家 开 展 了 基 于 激 光 照 相 等 技 术 的 病 害 检 测 技 术 与 仪 器 的 开 发, 且 已 经 取 得 了 较 好 的 成 果 激 光 扫 描 技 术 已 经 开 发 出 商 业 产 品, 比 如 瑞 士 按 伯 格 公 司 GPR 系 列 产 品, 可 以 实 现 隧 道 衬 砌 表 面 的 快 速 扫 描, 但 系 统 还 不 能 有 效 检 测 裂 缝, 特 别 是 0.2mm 的 细 微 裂 缝 日 本 西 班 牙 等 一 些 公 司 开 发 了 基 于 CCD 扫 描 成 像 的 技 术, 可 以 检 测 隧 道 衬 砌 表 面 裂 缝 和 渗 漏 水, 但 整 体 系 统 复 杂, 且 价 格 昂 贵 因 此 开 发 一 套 可 快 速 高 精 度 地 检 测 裂 缝 渗 漏 水 背 后 空 洞 的 一 体 化 技 术 成 为 亟 待 解 决 的 课 题 192

197 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 (1) 采 用 高 精 度 红 外 技 术, 通 过 对 衬 砌 不 同 渗 漏 水 状 况 进 行 检 测, 可 根 据 图 像 光 谱 特 性, 识 别 渗 漏 水, 并 分 析 渗 漏 水 的 状 态 ; (2) 采 用 线 阵 CCD 扫 描 成 像 技 术, 在 高 亮 线 阵 光 源 的 配 合 下, 对 衬 砌 表 面 进 行 高 精 度 扫 描, 并 配 合 相 应 的 图 像 综 合 处 理 软 件, 实 现 衬 砌 表 面 裂 缝 病 害 的 快 速 扫 描 识 别 分 析 统 计, 并 可 以 自 动 绘 制 裂 缝 展 开 图 ; (3) 采 用 自 主 研 发 的 空 气 耦 合 多 频 雷 达, 实 现 衬 砌 背 后 0.5~10m 深 度 空 洞 的 探 测 ; (4) 通 过 系 统 集 成 技 术, 研 制 隧 道 衬 砌 病 害 检 测 系 统, 实 现 病 害 的 检 测 分 析, 并 对 隧 道 安 全 风 险 进 行 评 估 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 隧 道 渗 漏 水 红 外 辐 射 特 征 模 拟 试 验 根 据 红 外 设 备 的 图 像 分 辨 率 空 间 分 辨 率 镜 头 的 视 场 角 和 最 大 采 集 帧 频 等, 通 过 理 论 分 析 进 行 硬 件 选 型 ; 根 据 试 验 用 水 温 度 和 环 境 温 度 的 差 别, 研 究 了 隧 道 衬 砌 混 凝 土 渗 漏 水 红 外 辐 射 特 征, 得 出 随 渗 水 流 量 越 大, 渗 漏 水 区 域 和 基 底 混 凝 土 的 红 外 辐 射 温 差 也 越 大, 水 域 温 度 越 均 匀, 水 域 边 缘 温 度 场 变 化 越 剧 烈 研 究 成 果 不 仅 能 够 从 热 图 像 中 判 断 出 渗 漏 水 区 域 等 信 息, 而 且 能 够 判 断 出 渗 漏 水 状 态 (2) 隧 道 渗 漏 水 及 其 隐 患 的 红 外 辐 射 特 征 影 响 因 素 室 内 试 验 通 过 大 量 室 内 试 验, 得 出 渗 漏 水 热 图 像 具 有 如 下 特 征 : 水 流 方 向 温 度 递 减, 水 流 横 断 面 温 度 呈 抛 物 线 分 布 ; 随 渗 漏 水 温 差 增 大 渗 漏 水 流 量 增 大 渗 漏 面 与 水 平 面 夹 角 减 小 渗 漏 表 面 涂 装 防 火 涂 料, 渗 漏 点 温 度 值 基 本 呈 线 性 增 加, 沿 渗 漏 点 水 流 方 向 温 度 梯 度 增 大, 但 沿 渗 漏 点 水 流 横 断 面 温 度 梯 度 减 小 ; 根 据 渗 漏 水 红 外 辐 射 特 征, 定 量 化 分 析 渗 漏 水 状 态 与 特 征 ; 193

198 开 展 了 渗 漏 水 及 其 隐 患 典 型 工 况 下 的 有 限 元 稳 态 热 分 析, 分 析 结 果 与 室 内 试 验 结 果 对 应 一 致 (3) 渗 漏 水 红 外 辐 射 特 征 修 正 规 律 及 热 图 像 识 别 隧 道 渗 漏 水 红 外 检 测 的 影 响 因 素 关 键 指 标 包 括 : 隧 道 纵 向 温 度 分 布 和 隧 道 衬 砌 辐 射 率 根 据 斯 蒂 芬 - 玻 耳 兹 曼 定 律 W εσt 4 =, 检 测 对 象 表 面 材 料 的 辐 射 率 ε 对 结 果 的 精 确 性 起 决 定 性 作 用, 而 辐 射 率 只 能 通 过 试 验 获 取, 经 过 大 量 文 献 和 试 验 总 结, 得 到 试 验 用 混 凝 土 和 防 火 涂 料 的 辐 射 率 经 过 辐 射 率 修 正 后 的 图 像 特 征 与 实 际 更 相 符 根 据 热 图 像 的 特 点, 利 用 MATLAB 编 写 图 像 处 理 程 序, 先 采 用 均 值 滤 波 的 方 法 对 热 图 像 进 行 平 滑 处 理, 再 通 过 阈 值 分 割 (Otsu 算 法 ) 的 方 法 求 得 渗 漏 水 面 积, 该 方 法 经 过 动 态 和 静 态 检 测 工 程 实 例 验 证 了 其 可 行 性 (4) 隧 道 衬 砌 渗 漏 水 病 害 分 析 与 风 险 评 价 根 据 大 量 隧 道 渗 漏 水 案 例, 编 制 事 故 树, 从 衬 砌 背 后 有 水 源 和 衬 砌 中 有 水 路 两 个 方 面 分 析, 充 分 挖 掘 出 了 引 起 渗 漏 水 的 可 能 原 因 采 用 FLAC3D 有 限 差 分 对 基 于 渗 漏 水 的 隧 道 渗 流 场 分 析, 建 立 了 评 估 模 型, 考 虑 渗 漏 水 状 态 位 置 冻 害 ph 值 单 个 湿 渍 的 最 大 面 积 及 一 个 区 段 渗 漏 点 个 数 六 个 指 标, 建 立 四 级 风 险 后 果 等 级 来 表 示 安 全 准 安 全 准 危 机 危 机 四 级 安 全 状 态, 经 过 工 程 案 例 分 析 效 果 较 好 (5) 隧 道 衬 砌 裂 缝 机 器 视 觉 检 测 性 能 试 验 提 出 了 隧 道 衬 砌 裂 缝 机 器 视 觉 检 测 技 术, 并 进 行 了 方 案 设 计 和 设 备 选 型, 包 括 线 阵 CCD 工 业 相 机 光 学 镜 头 图 像 采 集 卡 编 码 器 LED 光 源 等 ; 采 用 移 动 检 测 装 置, 进 行 了 隧 道 衬 砌 裂 缝 机 器 视 觉 检 测 模 型 试 验, 选 取 图 像 灰 度 分 布 和 裂 缝 检 测 精 度 作 为 评 价 检 测 性 能 的 定 量 指 标, 总 结 了 检 测 距 离 光 源 照 度 有 效 像 素 和 检 测 速 度 等 因 素 对 衬 砌 裂 缝 机 器 视 觉 检 测 性 能 的 影 响 规 律 光 源 照 度 和 检 测 速 度 对 图 像 的 灰 度 分 布 特 征 和 裂 缝 检 测 194

199 精 度 都 有 较 大 影 响 ; 随 光 源 照 度 增 大 检 测 速 度 减 小, 图 像 的 像 素 灰 度 值 普 遍 增 大, 图 像 亮 度 相 应 增 高 ; 光 源 照 度 过 高 或 过 低, 都 会 导 致 裂 缝 检 测 精 度 降 低 ; 随 检 测 速 度 增 大, 裂 缝 宽 度 相 对 误 差 基 本 呈 线 性 增 加 趋 势, 裂 缝 检 测 精 度 则 相 应 呈 线 性 降 低 趋 势 (6) 隧 道 衬 砌 裂 缝 机 器 视 觉 检 测 系 统 集 成 设 计 了 隧 道 衬 砌 裂 缝 机 器 视 觉 检 测 系 统 集 成 方 案, 提 出 了 裂 缝 检 测 的 技 术 参 数 检 测 精 度 和 范 围 检 测 移 动 速 度 等 指 标 影 响 振 动 或 抖 动 的 主 要 因 素 是 检 测 车 的 振 动 振 幅 和 频 率, 经 过 振 动 模 态 分 析 和 动 力 时 程 分 析, 当 检 测 车 的 运 动 速 度 小 于 10km/h 且 线 阵 CCD 的 扫 描 行 频 大 于 6.5kHz 就 能 解 决 抗 振 防 抖 问 题 采 用 梯 度 作 为 图 像 的 主 要 结 构 信 息, 强 化 了 裂 缝 的 边 缘 和 纹 理 特 征, 对 含 有 裂 缝 的 抖 动 模 糊 衬 砌 图 像, 可 取 得 良 好 的 评 价 效 果 根 据 图 像 的 亮 度 相 似 和 对 比 度 相 似 特 征, 提 出 了 隧 道 衬 砌 裂 缝 无 监 督 检 测 算 法, 通 过 计 算 测 试 图 像 与 样 本 图 像 之 间 的 综 合 检 测 因 子 并 与 最 佳 阈 值 比 较, 可 以 有 效 识 别 出 当 前 图 像 是 否 包 含 裂 缝, 并 剔 除 不 包 含 裂 缝 的 图 像, 同 时 把 包 含 裂 缝 的 衬 砌 图 像 实 时 保 存 至 计 算 机 硬 盘 基 于 Visual C 编 写 了 图 像 采 集 软 件, 可 实 现 图 像 的 实 时 采 集 (7) 隧 道 衬 砌 裂 缝 图 像 自 动 识 别 及 特 征 提 取 根 据 图 像 局 部 网 格 内 不 同 方 向 之 间 的 亮 度 差 异 和 对 比 度 差 异 特 征, 并 引 入 十 字 形 模 板 综 合 指 数, 提 出 了 隧 道 衬 砌 裂 缝 图 像 自 动 识 别 方 法, 通 过 ROC 曲 线 分 析, 将 裂 缝 识 别 的 真 阳 性 率 和 假 阳 性 率 转 换 为 以 裂 缝 像 素 和 背 景 像 素 表 示, 用 于 估 计 裂 缝 识 别 算 法 的 最 优 参 数 和 最 佳 阈 值 工 程 应 用 实 例 表 明, 当 裂 缝 和 渗 水 同 时 存 在 时, 由 于 二 者 的 像 素 灰 度 很 接 近, 既 有 的 识 别 方 法 难 以 将 渗 水 和 裂 缝 区 分 开, 而 本 项 目 算 法 可 有 效 地 提 取 出 裂 缝 病 害 开 发 了 裂 缝 识 别 软 件, 可 进 行 裂 缝 的 自 动 识 别 和 特 征 参 数 计 算 (8) 带 裂 缝 隧 道 衬 砌 结 构 稳 定 性 及 安 全 评 估 195

200 根 据 混 凝 土 材 料 的 断 裂 准 则, 采 用 基 于 应 力 强 度 因 子 的 裂 缝 稳 定 系 数 来 表 征 衬 砌 结 构 的 稳 定 性 采 用 ABAQUS 有 限 元 软 件 对 带 裂 缝 衬 砌 结 构 的 稳 定 性 进 行 了 数 值 分 析, 根 据 衬 砌 裂 缝 数 值 分 析 结 果, 采 用 模 糊 综 合 评 判 和 改 进 的 层 次 分 析 方 法 建 立 了 隧 道 衬 砌 裂 缝 的 安 全 等 级 评 价 标 准 (9) 衬 砌 背 后 空 洞 探 测 设 备 的 开 发 及 探 测 试 验 研 究 了 探 地 雷 达 性 能 的 因 素 介 电 常 数 电 导 率 天 线 距 离 地 面 的 高 度 和 地 下 异 常 体 ; 设 计 研 发 了 VivaldiⅠ 型 天 线 为 了 改 进 天 线 的 性 能, 使 其 在 隧 道 中 使 用 时 受 到 的 影 响 减 小, 提 出 了 对 VivaldiⅠ 型 的 两 种 改 进 方 案 VivaldiⅡ 型 和 Ⅲ 型 天 线, 其 中 VivaldiⅡ 型 天 线 具 有 类 似 梳 子 的 形 状, 梳 齿 之 间 的 缝 隙 起 到 了 类 似 电 容 加 载 的 作 用, 明 显 提 高 了 天 线 的 增 益, 且 增 加 梳 齿 后 电 流 的 路 径 增 加, 产 生 后 向 辐 射 的 电 流 一 部 分 被 转 化 成 热 能, 从 而 使 天 线 的 方 向 性 更 好 ;VivaldiⅢ 型 天 线 为 电 阻 加 载 天 线, 电 阻 加 载 起 到 了 抑 制 天 线 接 收 电 流 中 的 拖 尾 震 荡, 拓 宽 了 天 线 的 带 宽, 使 其 具 有 更 好 的 宽 带 特 性 开 展 衬 砌 背 后 空 洞 的 探 测 模 型 试 验, 获 取 了 大 量 的 空 洞 的 雷 达 反 射 图 像, 发 现 空 洞 在 雷 达 图 像 上 呈 现 出 较 为 明 显 的 抛 物 线 特 征, 且 空 洞 的 深 度 较 大 时, 还 会 在 雷 达 图 像 上 表 现 出 较 为 明 显 的 多 次 反 射 特 征 采 用 网 络 分 析 仪 对 改 进 前 后 的 Vivaldi 系 列 天 线 的 性 能 进 行 了 测 试, 测 试 结 果 表 明, VivaldiⅡ 型 天 线 的 性 能 最 优 (10) 隧 道 衬 砌 病 害 集 成 检 测 车 主 要 由 雷 达 和 线 阵 相 机 检 测 机 构 红 外 热 像 仪 伸 缩 检 测 机 构 主 控 制 室 发 电 机 以 及 配 套 的 线 路 和 油 缸 等 组 成 主 控 制 室 操 作 人 员 通 过 操 作 手 柄 动 作 指 令 经 总 线 发 送 给 相 应 的 检 测 机 构, 通 过 电 磁 阀 和 电 机 驱 动 器 来 驱 动 液 压 油 缸 和 电 机, 实 现 指 定 范 围 检 测 同 时, 接 收 雷 达 线 阵 相 机 和 红 196

201 外 机 构 上 反 馈 的 数 字 量 与 模 拟 量 信 号, 在 显 示 屏 上 显 示, 使 操 作 人 员 了 解 各 个 机 构 的 运 行 状 态 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 自 主 研 发 的 非 接 触 空 气 耦 合 雷 达, 可 探 测 深 度 10m 以 内 尺 度 在 15cm 以 上 的 缺 陷, 实 现 了 隧 道 衬 砌 及 围 岩 不 同 深 度 的 精 细 探 测 (2) 设 计 开 发 的 基 于 线 阵 CCD 的 隧 道 衬 砌 裂 缝 检 测 系 统, 可 实 现 衬 砌 裂 缝 的 动 态 扫 描, 裂 缝 宽 度 检 测 精 度 达 到 0.3mm (3) 基 于 红 外 扫 描 的 隧 道 衬 砌 渗 漏 水 检 测 系 统, 渗 水 区 宽 度 检 测 精 度 达 到 4.5cm (4) 提 出 了 裂 缝 与 渗 漏 水 检 测 图 像 的 识 别 方 法, 开 发 了 相 应 的 图 像 处 理 软 件 系 统, 建 立 了 隧 道 病 害 分 类 识 别 库 与 结 构 安 全 评 估 系 统 4. 技 术 应 用 情 况 截 止 2014 年 7 月, 所 开 发 的 系 统 已 经 应 用 于 浙 江 云 南 等 地 方 的 12 条 普 通 公 路 隧 道 ( 一 条 ) 和 高 速 公 路 隧 道 (11 条 ), 包 括 分 离 式 连 拱 隧 道, 两 车 道 三 车 道 隧 道 等 通 过 隧 道 检 测, 一 方 面 研 制 了 系 统 的 性 能, 一 方 面 为 隧 道 结 构 的 养 护 提 出 了 针 对 性 建 议, 取 得 了 良 好 的 社 会 经 济 效 益 本 项 目 成 果 成 功 应 用 于 云 南 省 高 速 公 路 在 役 隧 道 内 部 缺 陷 的 快 速 检 测, 能 有 效 快 速 地 检 测 到 隧 道 的 内 部 缺 陷, 尽 早 发 现 问 题 解 决 问 题, 提 高 与 发 展 了 隧 道 隐 蔽 工 程 的 快 速 检 测 水 平, 减 少 了 公 路 建 设 长 期 投 资, 可 延 长 隧 道 的 使 用 寿 命, 降 低 养 护 工 作 量 和 维 修 养 护 费 用, 极 大 地 提 高 了 高 速 公 路 桥 梁 运 营 安 全, 共 取 得 了 6400 万 元 的 经 济 效 益 5. 推 广 前 景 随 着 我 国 公 路 建 设 特 别 是 高 速 公 路 的 快 速 发 展, 公 路 隧 道 大 量 出 现, 加 上 山 区 地 质 构 造 复 杂, 因 此 隧 道 结 构 出 现 病 害 的 可 能 性 大, 加 上 运 营 时 197

202 间 的 增 加, 病 害 发 生 的 频 率 会 大 大 增 加, 造 成 后 期 隧 道 工 程 的 病 害 检 测 工 作 量 非 常 大 本 项 目 通 过 一 系 列 关 键 技 术 的 攻 关, 研 发 了 公 路 隧 道 病 害 检 测 集 成 车, 以 及 结 构 健 康 评 估 软 件 系 统, 为 隧 道 运 营 维 护 提 供 决 策 依 据 通 过 前 期 的 大 量 现 场 实 践, 完 善 了 检 测 车 的 操 作, 并 编 制 了 操 作 手 册 以 及 软 件 使 用 手 册, 方 便 成 果 的 顺 利 推 广 应 用 本 项 目 的 开 发 成 功, 建 立 了 全 新 的 隧 道 检 测 管 理 理 念, 成 为 在 隧 道 后 期 监 测 领 域 的 典 范, 为 国 内 外 相 关 领 域 的 推 广 应 用 指 明 了 方 向 为 同 类 工 程 提 供 了 丰 富 而 重 要 的 隧 道 检 测 管 养 系 统 范 例, 基 于 本 研 究 成 果, 已 准 备 在 云 南 省 公 路 开 发 投 资 有 限 责 任 公 司 所 属 的 高 速 公 路 隧 道 检 测 中 进 一 步 进 行 推 广 应 用 故 本 研 究 成 果 具 有 非 常 广 阔 的 推 广 应 用 前 景 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 云 南 省 公 路 开 发 投 资 有 限 责 任 公 司 单 位 地 址 : 云 南 省 昆 明 市 西 山 区 前 兴 路 37 号 (650228) 联 系 人 : 周 应 新 传 真 : 手 机 : E Mail:[email protected] 198

203 45 大 跨 宽 箱 钢 - 砼 组 合 连 续 梁 多 点 同 步 自 动 化 连 续 顶 推 技 术 一 技 术 名 称 : 大 跨 宽 箱 钢 - 砼 组 合 连 续 梁 多 点 同 步 自 动 化 连 续 顶 推 技 术 二 技 术 来 源 : 自 主 研 发 三 适 用 范 围 : 普 通 拖 拉 式 桥 梁 施 工 ; 有 特 殊 受 力 要 求 的 桥 梁 顶 推 施 工 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 组 合 结 构 是 指 构 件 截 面 由 钢 和 混 凝 土 两 种 材 料 部 件, 通 过 粘 着 摩 擦 以 及 机 械 作 用 结 合 成 一 体 后 共 同 工 作 的 结 构 体 系, 其 可 以 较 好 地 利 用 钢 材 和 混 凝 土 材 料 各 自 的 优 点, 弥 补 各 自 弱 点, 建 成 经 济 合 理 的 桥 梁 组 合 结 构 桥 梁 从 20 世 纪 30 年 代 开 始 在 欧 美 各 国 开 始 研 究, 到 20 世 纪 60 年 代 得 到 广 泛 应 用, 进 入 20 世 纪 80 年 代, 随 着 数 值 分 析 技 术 发 展 及 材 料 工 艺 水 平 的 提 高, 组 合 桥 梁 技 术 得 到 进 一 步 开 发 和 持 续 革 新, 使 得 组 合 结 构 有 了 新 的 发 展, 在 经 济 性 耐 久 性 使 用 性 环 保 性 景 观 性 等 方 面 的 表 现 越 来 越 卓 越, 体 现 出 很 强 的 竞 争 力 我 国 在 钢 - 砼 组 合 结 构 桥 梁 的 研 究 与 应 用 方 面 相 对 比 较 落 后, 基 础 理 论 研 究 与 设 计 施 工 实 践 方 面 存 在 明 显 差 距, 由 于 设 计 理 论 与 施 工 方 法 落 后, 少 量 工 程 应 用 往 往 经 济 指 标 偏 高, 不 能 充 分 体 现 组 合 结 构 的 技 术 经 济 优 势 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 受 米 约 大 桥 楔 进 式 顶 推 施 工 工 艺 启 发, 研 制 了 一 套 集 顶 升 平 移 横 向 调 整 于 一 体 的 顶 推 设 备 该 套 设 备 包 括 顶 升 油 缸 下 支 撑 架 滑 移 系 统 上 支 撑 架 水 平 顶 推 油 缸 横 向 调 整 油 缸, 如 图 1 199

204 图 1 顶 推 设 备 三 维 示 意 图 该 设 备 具 有 以 下 特 点 :(1) 自 成 一 体, 在 计 算 机 控 制 下, 可 以 实 现 顶 升 顺 桥 方 向 移 动, 同 时 还 可 以 实 现 横 桥 方 向 的 调 整, 以 适 应 不 同 桥 型 不 同 方 向 的 线 型 和 坡 度 要 求 ;(2) 按 照 机 械 标 准 设 计 制 造, 调 节 精 度 高, 能 更 好 地 满 足 桥 梁 对 载 荷 和 变 形 的 控 制 要 求 ;(3) 全 液 压 系 统 驱 动, 整 机 体 积 小 重 量 轻, 控 制 比 较 平 稳, 液 压 保 护 齐 全, 安 全 性 比 较 高 ;(4) 顶 推 设 备 的 上 下 两 部 分 通 过 油 缸 实 现 顺 桥 方 向 的 移 动, 该 推 力 为 设 备 自 身 的 内 力, 克 服 了 由 于 其 它 方 法 顶 推 时 对 桥 墩 产 生 的 水 平 推 力 ;(5) 通 过 液 压 系 统 的 控 制, 可 以 自 动 适 应 顶 推 拱 箱 梁 的 变 形, 使 顶 推 更 安 全 可 靠 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 ⑴ 关 键 技 术 1 首 次 提 出 一 种 全 新 的 顶 推 施 工 工 艺 超 长 联 大 跨 度 无 临 时 墩 循 环 托 举 式 多 点 同 步 连 续 顶 推 施 工 工 艺 该 工 艺 具 有 适 用 范 围 广 材 料 用 量 省 综 合 成 本 低 施 工 精 度 高 施 工 速 度 快 安 全 环 保 等 优 点 2 首 次 开 发 研 制 了 高 自 动 化 智 能 顶 推 设 备 该 设 备 由 大 型 中 央 控 制 台 和 多 点 多 台 纵 竖 向 同 步 千 斤 顶 组 成, 集 顶 升 平 移 横 向 调 整 动 作 于 一 体, 构 思 新 颖 巧 妙, 构 造 简 单 受 力 明 确, 施 工 方 便, 安 全 可 靠 200

205 3 提 出 了 新 的 钢 梁 拼 装 方 法, 解 决 了 多 段 竖 曲 线 钢 梁 无 应 力 线 性 组 拼 难 题, 该 方 法 现 场 实 施 方 便 快 捷 调 节 精 度 高 适 用 范 围 广 其 中 一 种 用 于 顶 推 复 杂 竖 曲 线 梁 的 可 调 式 滑 块 及 其 制 作 方 法 已 获 国 家 发 明 专 利 (2) 工 艺 流 程 该 设 备 利 用 顶 推 的 两 个 步 骤 交 替 进 行, 先 将 钢 槽 梁 托 起 ; 再 向 前 托 送 ; 然 后 顶 升 油 缸 回 油, 将 钢 槽 梁 置 于 桥 墩 临 时 结 构 上 ; 最 后 顶 推 油 缸 回 油, 继 续 实 现 下 一 个 循 环 通 过 顶 推 步 骤 的 循 环, 最 终 将 钢 槽 梁 顶 推 到 预 定 的 位 置 该 工 艺 我 们 称 之 为 循 环 托 举 式 多 点 同 步 连 续 顶 推 施 工 工 艺, 其 工 作 原 理 如 图 2 所 示 : 顶 升 油 缸 下 支 撑 架 钢 槽 梁 上 支 撑 架 顶 推 油 缸 临 时 钢 垫 梁 顶 升 油 缸 下 支 撑 架 钢 槽 梁 上 支 撑 架 顶 推 油 缸 临 时 钢 垫 梁 墩 身 墩 身 步 骤 一 : 升 高 开 启 支 撑 顶 升 油 缸, 直 至 钢 槽 梁 被 顶 托 离 临 时 钢 垫 梁 ; 步 骤 二 : 顶 推 开 启 顶 推 油 缸, 使 钢 槽 梁 与 上 部 支 撑 结 构 整 体 往 前 移, 直 至 油 缸 一 个 行 程 完 成 ; 顶 升 油 缸 钢 槽 梁 上 支 撑 架 顶 升 油 缸 钢 槽 梁 上 支 撑 架 顶 推 油 缸 下 支 撑 架 顶 推 油 缸 临 时 钢 垫 梁 下 支 撑 架 临 时 钢 垫 梁 墩 身 墩 身 201

206 步 骤 三 : 降 低 开 启 支 撑 顶 升 油 缸, 使 钢 步 骤 四 : 回 位 开 启 顶 推 油 缸, 使 上 槽 梁 与 上 部 支 撑 结 构 整 体 往 下 降, 直 至 钢 槽 部 支 撑 结 构 往 回 移 动, 直 至 顶 推 油 缸 回 位 梁 与 上 部 支 撑 结 构 完 全 脱 离 ; 图 2 循 环 托 举 式 顶 推 系 统 工 作 原 理 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 钢 槽 梁 施 工 顶 推 总 长 度 :920m 顶 推 总 重 量 :8465T 顶 推 跨 径 及 跨 数 :85m/11 跨 钢 槽 梁 受 荷 区 域 : 横 桥 向 15cm 顺 桥 向 1.6m 顶 推 设 备 总 数 量 :22 套 顶 推 设 备 承 载 力 :750T 顶 推 设 备 单 循 环 行 程 :35cm 顶 推 速 度 :28.3m/ 天 ( 每 天 8 小 时 工 作 制 ) (2) 桥 面 板 施 工 纤 维 混 凝 土 : 塑 性 减 裂 率 >90% 硬 化 减 裂 率 >60% 微 膨 胀 混 凝 土 : 水 中 养 护 14 天 最 小 限 制 膨 胀 率 随 后 放 在 恒 温 恒 湿 室 养 护 28 天 最 大 干 缩 率 双 悬 臂 龙 门 : 支 腿 跨 径 13.0m 额 定 吊 重 36.0T 有 效 悬 臂 5.2m 额 定 吊 重 23.0T 4. 技 术 应 用 情 况 该 成 果 在 浙 江 省 杭 州 市 九 堡 大 桥 南 侧 引 桥 大 跨 宽 箱 截 面 钢 - 砼 组 合 连 续 箱 梁 ( 联 长 920 米, 跨 径 85 米 ) 中 得 到 了 成 功 应 用, 效 果 良 好, 产 生 了 显 著 的 社 会 经 济 效 益 5. 推 广 前 景 202

207 该 技 术 可 操 作 性 强 适 用 范 围 广 施 工 精 度 高 施 工 成 本 低 施 工 速 度 快 安 全 可 靠 度 高, 可 进 一 步 推 广 到 大 型 结 构 物 的 迁 址 和 移 位 工 程 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 中 交 路 桥 建 设 有 限 公 司 单 位 地 址 : 北 京 市 东 城 区 东 中 街 9 号 东 环 广 场 A 座 路 桥 大 厦 八 层 (100027) 联 系 人 : 包 建 武 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail: @qq.com 203

208 46 雪 峰 山 公 路 隧 道 勘 察 通 风 防 灾 管 养 技 术 一 技 术 名 称 : 雪 峰 山 公 路 隧 道 勘 察 通 风 防 灾 管 养 技 术 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 部 建 设 科 技 计 划 项 目 雪 峰 山 特 长 隧 道 关 键 技 术 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 三 适 用 范 围 : 长 大 公 路 隧 道 设 计 施 工 和 管 养 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 国 外 发 达 国 家 在 隧 道 建 设 方 面, 已 经 形 成 了 一 套 完 整 体 系, 并 且 不 同 国 家 都 各 具 其 特 色, 如 日 本 美 国 欧 洲 等 目 前 国 外 公 路 隧 道 科 研 主 要 针 对 已 经 发 生 的 几 次 长 大 公 路 隧 道 的 火 灾 情 况 展 开, 内 容 集 中 在 通 风 防 灾 方 面, 研 究 突 出 以 人 为 本 的 特 色, 依 托 研 究 成 果, 其 在 隧 道 的 建 设 改 建 等 方 面 都 提 出 了 改 善 措 施, 大 幅 度 提 高 了 通 风 消 防 救 灾 系 统 的 投 资 比 重 我 国 特 长 公 路 隧 道 建 设 起 步 技 术 与 国 外 先 进 水 平 相 比, 目 前 尚 存 在 一 定 差 距 超 长 公 路 隧 道 的 关 键 技 术 问 题, 如 通 风 防 灾 监 控 问 题 还 没 有 完 全 解 决 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 (1) 采 用 现 场 调 研 与 室 内 分 析 相 结 合 工 程 地 质 与 岩 体 力 学 相 结 合 机 制 分 析 与 模 拟 研 究 相 结 合 现 场 试 验 与 室 内 试 验 相 结 合 层 次 分 析 与 系 统 评 价 相 结 合 的 综 合 研 究 手 段, 在 系 统 分 析 勘 测 设 计 阶 段 的 地 质 资 料 基 础 上, 重 点 对 隧 道 施 工 地 质 进 行 跟 踪 调 查, 开 展 系 统 的 现 场 适 时 测 试, 系 统 采 集 实 验 岩 样 对 隧 道 围 岩 岩 体 结 构 类 型 围 岩 硐 壁 地 应 力 场 围 岩 稳 定 204

209 性 评 价 隧 道 大 变 形 防 治 及 围 岩 加 固 工 程 措 施 优 化 等 基 本 问 题 开 展 深 入 系 统 的 地 质 分 析 研 究 在 此 基 础 上, 对 隧 道 开 挖 过 程 中 可 能 出 现 的 塌 方 岩 爆 大 变 形 涌 突 水 等 工 程 地 质 问 题 做 出 较 为 准 确 的 超 前 地 质 预 报, 并 初 步 建 立 一 套 科 学 合 理 操 作 性 较 强 的 隧 道 地 质 预 测 预 报 系 统 (2) 采 用 现 场 监 测 和 数 值 分 析 方 法, 进 行 各 类 隧 道 开 挖 面 的 时 间 效 应 和 空 间 效 应 分 析 ; 预 测 施 工 围 岩 和 支 护 结 构 的 变 形, 评 判 隧 道 围 岩 稳 定 性 和 支 护 系 统 的 可 靠 性 ; 确 定 各 类 围 岩 复 合 式 衬 砌 的 二 次 衬 砌 合 理 施 作 时 机 ; 通 过 围 岩 等 效 力 学 性 质 参 数 反 演 研 究 和 信 息 反 馈, 分 析 不 同 地 质 及 施 工 方 法 下 的 施 工 期 间 围 岩 应 力 应 变 状 态 ; 预 测 施 工 围 岩 和 支 护 结 构 的 变 形, 优 化 支 护 参 数 及 支 护 体 系 (3) 采 用 模 型 试 验 方 法, 对 整 个 隧 道 进 行 通 风 物 理 试 验, 确 定 隧 道 风 的 流 态, 验 证 雪 峰 山 隧 道 通 风 系 统 的 设 计 的 合 理 性 ; 研 究 在 各 种 通 风 条 件 ( 含 火 灾 工 况 ) 各 种 交 通 流 量 的 工 况 下, 有 毒 气 体 的 浓 度 分 布 场 ; 并 通 过 风 机 均 衡 运 转 的 通 风 模 式 数 值 模 拟 ; 验 证 预 期 通 风 效 果 (4) 分 析 各 类 消 防 设 施 在 隧 道 环 境 下 的 适 用 性, 确 定 隧 道 消 防 设 施 ; 采 用 数 值 模 拟 方 法 研 究 不 同 区 段 火 灾 情 况 下 典 型 自 然 疏 散 过 程 模 拟, 研 究 消 防 逃 生 方 案 程 序 的 合 理 性 ; 研 究 相 关 的 引 导 指 挥 措 施 ; 不 同 区 段 火 灾 情 况 下 典 型 有 指 导 的 疏 散 过 程 模 拟 ; 分 析 隧 道 防 火 通 道 门 环 境 和 功 能, 确 定 隧 道 防 火 通 道 门 开 启 或 闭 合 条 件 ; 确 定 隧 道 防 火 通 道 门 防 火 防 烟 措 施 ; 研 制 设 计 人 行 通 道 和 车 行 通 道 防 护 门 并 ; 制 定 通 道 门 日 常 维 护 措 施 (5) 通 过 现 场 调 查 与 水 文 地 质 试 验, 研 究 雪 峰 山 隧 道 施 工 前 水 文 地 质 205

210 条 件 和 控 制 因 素 ; 计 算 隧 道 地 下 水 涌 水 量 ; 研 究 隧 道 建 设 对 地 下 水 水 环 境 的 破 坏 和 污 染 程 度 ; 提 出 隧 道 施 工 防 排 水 和 防 治 污 染 对 策 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 紧 密 结 合 雪 峰 山 隧 道 工 程, 以 地 质 分 析 为 主 线, 通 过 现 场 监 测 测 试 探 测, 配 合 室 内 岩 石 力 学 试 验 数 据 处 理 和 数 值 模 拟 等 手 段, 建 立 了 一 套 越 岭 长 大 公 路 隧 道 地 质 预 报 技 术 方 法 体 系, 并 对 雪 峰 山 隧 道 复 杂 围 岩 段 ( 断 层 带 涌 水 地 段 岩 爆 段 ) 进 行 了 有 效 的 地 质 预 报, 并 开 发 了 隧 道 便 携 式 应 力 检 测 仪 和 套 管 式 钻 机 多 点 引 伸 仪 (2) 开 发 了 一 套 隧 道 围 岩 收 敛 变 形 非 接 触 量 测 系 统, 能 快 速 自 动 量 测 隧 道 支 护 结 构 及 围 岩 的 三 维 位 移, 并 将 该 系 统 直 接 应 用 于 雪 峰 山 隧 道 信 息 化 设 计 与 施 工 中, 依 托 工 程 得 以 优 质 高 效 的 建 成 通 车 (3) 通 过 大 比 尺 物 理 模 型 试 验 及 流 体 力 学 计 算 分 析, 结 合 通 风 动 力 配 置, 污 染 物 控 制, 及 运 营 安 全 控 制 等 目 标, 实 现 了 复 杂 通 风 组 织 条 件 下 的 设 备 与 设 施 的 合 理 配 置, 解 决 了 雪 峰 山 等 长 大 公 路 隧 道 复 杂 的 三 段 两 单 元 送 排 式 通 风 难 题 (4) 通 过 防 灾 研 究, 找 出 了 导 致 隧 道 火 灾 的 高 发 诱 因 ; 提 出 了 雪 峰 山 隧 道 交 通 事 故 预 防 处 理 对 策 ; 开 发 了 专 用 于 隧 道 疏 散 设 计 与 模 拟 的 数 值 模 拟 软 件 TUNEV 程 序, 研 究 了 依 托 工 程 中 人 员 疏 散 的 安 全 性 ; 结 合 隧 道 火 灾 时 实 际 情 况 ; 研 发 了 具 有 新 功 能 理 念 的 隧 道 防 火 门, 并 应 用 于 依 托 工 程 中 (5) 提 出 了 以 洞 口 为 目 标, 以 速 度 为 核 心 的 控 制 理 念 及 其 组 合 式 交 通 异 常 自 动 检 测 算 法, 提 出 了 交 通 异 常 自 动 检 测 优 化 组 合 配 置 方 法 及 EED 车 辆 识 别 法, 提 出 了 不 同 交 通 灾 害 时 应 对 程 序 与 措 施 206

211 (6) 通 过 对 雪 峰 山 隧 道 地 下 水 环 境 影 响 的 研 究, 运 用 裂 隙 岩 体 围 岩 的 径 向 位 移 函 数 表 达 式 和 双 场 耦 合 蠕 变 模 型, 预 测 了 施 工 涌 水 量, 有 效 指 导 了 施 工, 并 通 过 隧 址 区 土 壤 和 水 环 境 成 分 的 监 测, 总 结 了 隧 道 施 工 对 影 响 区 土 壤 环 境 和 水 环 境 变 化 的 规 律, 得 出 了 雪 峰 山 隧 址 区 的 地 下 水 环 境 影 响 范 围, 并 提 出 了 相 关 应 对 措 施 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 研 制 的 套 管 式 钻 孔 多 点 引 伸 计, 单 件 最 重 约 5kg, 便 携 式 洞 壁 应 力 测 试 仪 单 件 最 重 约 10kg, 这 两 种 设 备 具 有 环 境 适 应 性 好 简 便 快 速 高 精 度 低 成 本 的 优 点, 非 常 适 于 现 场 操 作 (2) 从 烟 雾 组 成 PIARC 的 qvi 推 荐 值 的 变 化 我 国 柴 油 汽 车 PM 排 放 量 限 值 的 变 化 和 科 技 进 步 入 手, 提 出 雪 峰 山 隧 道 qvi 的 年 折 减 系 数 按 2% 的 递 减 是 合 适 的 这 个 结 论 促 使 设 计 单 位 将 qvi 的 年 折 减 系 数 由 1% 的 递 减 改 为 1.5% 的 递 减, 有 效 地 控 制 了 雪 峰 山 隧 道 运 营 通 风 系 统 的 规 模, 节 约 了 投 资 成 本 和 运 营 费 用 (3) 基 于 防 灾 技 术 研 发 的 新 型 防 火 通 道 门 可 双 向 启 闭, 且 可 对 逃 难 人 流 起 引 导 作 用, 开 启 力 量 100N, 关 闭 时 间 1~2 分 钟 ; (4) 建 立 了 基 于 粘 弹 性 断 裂 蠕 变 理 论 下 裂 隙 岩 体 隧 道 开 挖 的 双 场 耦 合 蠕 变 模 型, 计 算 模 拟 了 节 理 裂 隙 分 布 对 隧 道 开 挖 径 向 位 移 的 影 响, 计 算 模 拟 显 示 最 大 位 移 变 化 量 不 在 主 应 力 方 位 附 近, 也 不 在 隧 道 顶 端 ; 在 围 岩 不 同 部 位, 水 渗 透 作 用 力 产 生 的 位 移 最 大 相 差 约 0.1mm, 对 围 岩 周 边 位 移 最 大 影 响 作 用 大 约 是 综 合 作 用 力 的 1/7 4. 技 术 应 用 情 况 207

212 雪 峰 山 公 路 隧 道 勘 察 通 风 防 灾 管 养 技 术 为 交 通 运 输 部 西 部 课 题 雪 峰 山 隧 道 特 长 公 路 隧 道 关 键 技 术 研 究 课 题 的 研 究 成 果, 在 交 通 行 业 的 多 家 设 计 单 位 多 条 高 速 公 路 和 一 二 级 公 路 上 得 到 了 推 广 和 应 用 该 成 果 中 施 工 地 质 勘 察 信 息 化 设 计 与 施 工 通 风 研 究 防 灾 研 究 监 控 管 理 技 术 及 地 下 水 环 境 研 究 中 的 多 项 成 果 先 后 应 用 于 湖 南 省 邵 阳 至 怀 化 高 速 公 路 的 控 制 性 工 程 雪 峰 山 隧 道 中, 湖 南 省 常 德 至 吉 首 高 速 公 路 的 控 制 性 工 程 岩 门 界 隧 道 中, 湖 南 省 衡 阳 至 炎 陵 高 速 公 路 中 的 大 面 山 隧 道 由 义 隧 道 云 阳 山 隧 道 中, 湖 南 省 浏 阳 至 大 围 山 高 速 公 路 的 道 吾 山 隧 道 中, 湖 南 省 溆 浦 至 怀 化 高 速 公 路 的 控 制 性 工 程 燕 子 洞 隧 道 中, 解 决 了 隧 道 通 风 防 灾 难 题 加 快 了 施 工 进 度 提 高 了 效 益 保 护 周 围 环 境, 取 得 了 很 好 的 经 济 效 益 和 社 会 效 益 5. 推 广 前 景 该 项 成 果 可 广 泛 应 用 于 长 大 公 路 隧 道 的 设 计 施 工 的 建 设 过 程 中, 也 可 用 于 长 大 隧 道 的 后 期 运 营 管 理 过 程 中, 可 提 升 我 国 公 路 隧 道 的 建 设 和 管 理 水 平 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 湖 南 省 交 通 规 划 勘 察 设 计 院 单 位 地 址 : 湖 南 省 长 沙 市 芙 蓉 北 路 168 号 (410008) 联 系 人 : 张 进 华 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail:[email protected] 208

213 47 波 纹 钢 结 构 小 桥 涵 建 设 技 术 一 技 术 名 称 : 波 纹 钢 结 构 小 桥 涵 建 设 技 术 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 部 建 设 科 技 计 划 项 目 波 纹 钢 结 构 在 小 桥 和 涵 洞 上 的 应 用 技 术 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 三 适 用 范 围 : 适 用 于 新 建 和 改 建 各 级 公 路 波 纹 钢 桥 涵 结 构 的 设 计 及 施 工 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 1896 年 在 美 国 首 次 出 现 了 利 用 波 形 钢 板 卷 制 的 钢 管, 并 被 用 作 涵 管 ; 美 国 加 拿 大 等 国 较 早 研 究 该 类 结 构 的 国 家 已 经 制 定 了 设 计 制 造 及 施 工 安 装 手 册, 积 累 了 较 为 成 熟 的 波 纹 钢 板 桥 涵 的 设 计 理 论 及 修 建 经 验 并 且, 通 过 对 在 役 波 纹 钢 板 桥 涵 结 构 的 应 用 情 况 调 查 表 明, 该 结 构 有 较 好 的 耐 久 性 能 我 国 于 二 十 世 纪 50 年 代 修 建 青 藏 公 路 不 冻 泉 段 时 曾 将 波 纹 钢 管 涵 应 用 于 抢 修 工 程, 到 70 年 代 开 挖 时 发 现 其 使 用 状 况 良 好 近 几 年 来, 我 国 青 海 内 蒙 西 藏 黑 龙 江 等 具 有 多 年 冻 土 的 地 区 也 开 始 在 公 路 铁 路 建 设 中 使 用 钢 波 纹 板 桥 涵 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 在 我 国 西 部 地 区 公 路 中 应 用 波 纹 钢 板 结 构, 可 以 发 挥 其 优 良 的 变 形 协 调 节 能 力 和 良 好 的 抗 疲 劳 性 能, 对 预 防 和 解 决 涵 洞 因 融 沉 和 冻 胀 而 导 致 的 破 坏 十 分 有 效, 且 具 有 施 工 简 单 工 期 较 短 运 输 方 便 等 特 点, 尤 其 是 钢 波 纹 板 桥 涵 对 地 基 扰 动 小, 对 土 层 的 热 扰 动 小, 不 渗 水, 有 利 于 保 持 寒 区 水 土, 较 混 凝 土 盖 板 涵 更 适 用 于 寒 区 公 路 在 不 久 的 将 来, 随 着 对 波 纹 钢 209

214 板 桥 涵 的 进 一 步 研 究 与 改 进, 此 类 结 构 必 将 成 为 寒 区 公 路 建 设 中 的 重 要 结 构 形 式 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 针 对 波 纹 钢 板 桥 涵 中 土 - 钢 结 构 相 互 作 用 的 特 点, 采 用 弹 性 力 学 与 结 构 力 学 耦 合 的 方 法, 建 立 了 波 纹 钢 板 圆 管 涵 的 解 析 模 型, 分 析 了 埋 深 土 参 数 等 对 结 构 受 力 的 影 响 (2) 采 用 有 限 元 方 法 对 波 纹 钢 板 小 桥 施 工 过 程 进 行 了 模 拟 分 析, 首 次 给 出 了 施 工 过 程 中 结 构 的 变 形 和 内 力 控 制 点 (3) 基 于 波 纹 钢 板 小 桥 动 力 特 性 分 析, 在 国 内 外 率 先 采 用 多 种 方 法 对 实 桥 进 行 动 力 测 试, 得 到 了 实 桥 的 动 力 参 数, 并 给 出 了 车 辆 荷 载 作 用 下 的 冲 击 系 数 (4) 基 于 对 国 际 最 新 波 纹 钢 板 桥 涵 设 计 规 范 的 分 析, 提 出 了 适 用 于 我 国 材 料 荷 载 标 准 与 可 靠 度 统 一 标 准 的 公 路 波 纹 钢 板 桥 涵 设 计 方 法 (5) 开 展 了 国 内 外 最 大 规 模 的 波 纹 钢 板 小 桥 模 型 试 验 (L=3.71m), 系 统 测 量 和 分 析 了 结 构 内 力 位 移 土 压 力 分 布 及 动 力 特 性 (6) 分 析 了 不 同 线 形 不 同 跨 度 不 同 覆 土 深 度 等 参 数 对 波 纹 钢 板 桥 涵 力 学 性 能 的 影 响, 提 出 了 结 合 使 用 功 能 和 经 济 性 能 的 优 化 选 型 方 法, 并 给 出 了 适 合 我 国 西 部 地 区 的 波 纹 钢 板 小 桥 结 构 形 式 3. 主 要 技 术 指 标 波 纹 钢 管 涵 洞 的 解 析 模 型 : 根 据 土 - 结 相 互 作 用 理 论 和 波 纹 钢 管 涵 洞 的 力 学 特 点, 建 立 了 波 纹 钢 管 涵 洞 的 解 析 模 型 式 1 和 2 分 别 为 波 纹 钢 管 涵 洞 的 弯 矩 和 位 移 求 解 公 式 210

215 2 R M Sn cos 2θ 3 = (1) u R S cos 2 θ /(9 EI) = (2) 4 2 n 1 其 中 : S n 2 18(1 µ ) I( σv σh) = E 3(5 6 µ )(1 + µ ) I + R E 技 术 应 用 情 况 部 分 成 果 已 纳 入 内 蒙 古 波 纹 钢 板 桥 涵 设 计 施 工 指 南, 为 新 建 和 改 建 各 级 公 路 波 纹 钢 桥 涵 结 构 的 设 计 及 施 工 提 供 了 重 要 的 技 术 支 撑 5. 推 广 前 景 研 究 成 果 提 高 了 西 部 地 区 交 通 基 础 设 施 建 设 的 整 体 水 平 和 质 量, 提 高 了 西 部 地 区 基 础 设 施 建 设 的 科 技 含 量, 降 低 工 程 造 价, 加 大 科 技 投 入, 解 决 交 通 建 设 和 发 展 中 的 关 键 技 术 问 题 和 技 术 难 点, 推 广 应 用 前 景 广 阔 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 内 蒙 古 交 通 设 计 研 究 院 有 限 责 任 公 司 单 位 地 址 : 内 蒙 古 自 治 区 呼 和 浩 特 市 新 华 大 街 3 号 联 系 人 : 邵 先 胜 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail:[email protected] 211

216 48 在 役 梁 桥 结 构 安 全 评 估 与 预 警 技 术 一 技 术 名 称 : 在 役 梁 桥 结 构 安 全 评 估 与 预 警 技 术 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 部 建 设 科 技 计 划 项 目 梁 桥 安 全 预 警 技 术 的 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 三 适 用 范 围 : 在 役 钢 筋 混 凝 土 及 预 应 力 混 凝 土 梁 桥 安 全 状 态 评 估 检 ( 监 ) 测 及 安 全 预 警 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 自 八 十 年 代 起, 桥 梁 结 构 评 估 鉴 定 管 理 养 护 和 加 固 改 造 逐 步 成 为 一 些 发 达 国 家 桥 梁 领 域 研 究 的 重 点 和 热 点 方 向 1980 年, 英 国 工 程 师 协 会 即 发 表 了 既 有 桥 梁 结 构 的 评 估, 系 统 的 对 在 役 桥 梁 结 构 的 安 全 评 估 方 法 指 标 提 出 了 指 导 性 意 见 1981 年, 经 济 合 作 与 发 展 组 织 召 开 了 关 于 道 路 桥 梁 维 修 管 理 国 际 会 议, 年, 英 国 召 开 了 3 次 桥 梁 管 理 国 际 会 议, 对 桥 梁 管 养 技 术 进 行 充 分 的 探 讨 此 外, 还 有 大 量 的 相 关 会 议 论 文 集 和 专 题 研 究 报 告 我 国 在 桥 梁 方 面 的 评 估 始 于 七 五 期 间, 由 交 通 部 公 路 科 学 研 究 所 与 北 京 市 公 路 局 共 同 开 发 建 立 了 北 京 市 公 路 桥 梁 基 本 数 据 库, 并 在 此 基 础 上 合 作 完 成 了 公 路 桥 梁 使 用 功 能 评 定 方 法 1988 年 我 国 交 通 部 公 路 局 公 布 试 行 公 路 旧 桥 承 载 能 力 鉴 定 方 法,2011 年 交 通 部 在 1988 年 试 行 办 法 的 基 础 上, 修 订 编 制 公 路 桥 梁 承 载 能 力 检 测 评 定 规 程 (JTG/T J ) 该 规 程 基 于 概 率 理 论 的 极 限 状 态 设 计 方 法 为 基 础, 采 用 引 入 分 项 检 算 系 数 修 正 极 限 状 态 表 达 式 的 方 法, 对 在 用 桥 梁 承 载 能 力 进 行 检 测 评 定 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 212

217 (1) 在 系 统 分 析 梁 式 桥 常 见 结 构 性 病 害 及 其 产 生 机 理 的 基 础 上, 提 出 梁 桥 结 构 安 全 状 态 评 价 关 键 指 标 ; (2) 基 于 梁 式 桥 结 构 危 险 性 分 析 数 据, 确 定 出 梁 桥 结 构 安 全 预 警 监 测 的 关 键 部 位 ; (3) 利 用 多 级 模 糊 综 合 评 判 法 建 立 安 全 评 价 体 系 ; (4) 基 于 数 值 模 型 与 数 理 统 计 的 方 法, 对 梁 桥 结 构 安 全 预 警 等 级 进 行 划 分 ; (5) 研 发 梁 桥 结 构 安 全 检 ( 监 ) 测 方 法 与 预 警 系 统 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 通 过 大 量 数 据 支 撑, 确 立 桥 梁 安 全 状 况 评 价 三 大 主 要 指 标 : 表 观 状 况 材 质 状 况 材 质 状 况 (2) 在 桥 梁 常 规 检 查 的 基 础 上, 根 据 病 害 特 征 对 重 点 部 位 或 典 型 桥 孔 采 用 专 门 技 术 和 检 测 设 备 进 行 深 入 而 细 致 的 检 测, 通 过 材 质 检 测 可 以 更 好 的 掌 握 桥 梁 的 技 术 状 况, 为 桥 梁 承 载 能 力 评 定 提 供 可 靠 的 依 据, 用 来 查 明 结 构 材 料 的 力 学 性 能 确 定 缺 陷 和 损 坏 的 性 质 和 范 围 ; 并 对 桥 梁 关 键 截 面 挠 度 裂 缝 ( 受 拉 钢 筋 附 近 的 垂 直 裂 缝 ) 关 键 截 面 的 应 力 进 行 实 时 监 测, 建 立 桥 梁 结 构 安 全 数 据 库 (3) 通 过 桥 梁 状 况 及 桥 梁 实 时 监 测 数 据 以 及 确 定 的 安 全 评 价 方 法, 确 立 桥 梁 安 全 评 价 模 型, 得 出 桥 梁 安 全 评 价 指 标 体 系 (4) 开 发 研 究 出 梁 桥 安 全 预 警 系 统, 保 障 桥 梁 安 全 运 营 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 建 立 桥 梁 结 构 安 全 数 据 库 ; (2) 建 立 梁 桥 安 全 评 价 模 型, 确 定 反 映 梁 桥 正 常 使 用 状 态 的 评 价 指 标 及 相 应 的 评 价 标 准 213

218 (3) 建 立 桥 梁 病 害 预 警 系 统, 该 系 统 中 表 观 状 况 材 质 状 况 挠 度 裂 缝 应 变 各 自 单 独 显 示 预 警 等 级, 全 桥 显 示 总 体 预 警 等 级 预 警 级 别 分 别 命 名 为 绿 色 蓝 色 黄 色 橙 色 和 红 色 (5) 在 监 测 传 感 器 研 究 基 础 上, 开 发 了 能 够 实 现 数 据 采 集 储 存 处 理 实 时 监 控 以 及 预 警 功 能 的 智 能 化 系 统 4. 技 术 应 用 情 况 成 果 已 经 成 功 应 用 于 浙 江 省 镇 西 东 大 桥 梁 桥 预 警 系 统, 浙 江 省 兰 溪 黄 湓 大 桥 预 警 系 统, 广 东 省 中 山 港 大 桥 预 警 系 统 广 东 省 黄 沙 沥 大 桥 预 警 系 统 5. 推 广 前 景 随 着 现 代 理 论 研 究 的 不 断 深 入, 以 及 建 桥 技 术 的 成 熟 和 完 善, 各 种 新 材 料 新 工 艺 修 建 的 桥 梁 层 出 不 穷, 但 随 着 时 间 的 推 移, 任 何 公 路 桥 梁 最 终 都 将 成 为 旧 桥 ; 经 过 长 期 使 用 的 结 构 难 免 也 会 因 各 种 原 因 使 结 构 发 生 各 种 各 样 的 损 伤, 存 在 不 同 程 度 的 病 害 和 缺 陷 需 要 维 修 加 固 和 改 造 在 维 修 加 固 前 均 需 对 其 进 行 合 理 的 检 测 和 评 价, 得 出 桥 梁 的 实 际 工 况 和 承 载 能 力, 分 析 病 害 损 伤 的 成 因, 从 而 提 出 有 效 的 维 修 加 固 措 施 公 路 桥 梁 工 程 造 价 高, 在 公 路 运 输 中 发 挥 着 重 要 的 作 用, 因 此, 在 建 桥 过 程 中, 总 是 采 取 各 种 措 施 确 保 工 程 质 量 尽 管 如 此, 公 路 桥 梁 长 期 在 自 然 环 境 ( 大 气 腐 蚀 温 度 湿 度 变 化 ) 和 使 用 环 境 ( 荷 载 作 用 频 率 增 加 材 料 与 结 构 的 疲 劳 ) 的 作 用 下, 逐 渐 产 生 损 坏 现 象 二 十 世 纪 六 七 十 年 代 修 建 的 设 计 荷 载 标 准 较 低 的 公 路 桥 梁, 已 经 营 运 了 20~30 年, 但 仍 在 使 用, 在 交 通 量 日 趋 增 大, 荷 载 日 益 增 加 的 今 天, 旧 危 桥 的 检 评 任 务 十 分 繁 重, 全 部 推 倒 重 来 的 思 想 既 不 现 实, 也 不 科 学 在 不 断 提 升 公 路 技 术 等 级 的 改 造 和 改 建 过 程 中, 对 旧 危 桥 进 行 检 测 评 价 和 安 全 预 警 研 究 就 显 得 尤 为 迫 切 和 重 要 214

219 梁 桥 安 全 预 警 技 术 已 在 浙 江 镇 西 东 大 桥 兰 溪 黄 湓 大 桥 广 东 中 山 港 大 桥 广 东 省 黄 沙 沥 大 桥 得 到 应 用 应 用 梁 桥 安 全 预 警 系 统, 可 以 准 确 掌 握 桥 梁 运 营 过 程 中 所 承 担 的 交 通 荷 载, 了 解 桥 梁 从 系 统 应 用 之 时 起 健 康 状 况 的 变 化, 各 主 要 承 重 构 件 的 受 力 变 形, 病 害 的 产 生 和 发 展 等 情 况, 保 证 桥 梁 的 安 全 运 营 在 系 统 的 长 期 实 时 监 控 下, 系 统 一 旦 发 现 异 常 及 时 分 析 产 生 原 因 及 可 能 产 生 的 危 害, 遇 到 发 现 安 全 隐 患, 可 以 及 时 地 发 布 预 警 信 息, 以 便 采 取 安 全 保 障 措 施, 避 免 发 生 桥 梁 垮 塌 等 严 重 的 安 全 事 故 系 统 的 广 泛 应 用, 使 因 桥 梁 病 害 而 发 生 的 交 通 故 障 减 少, 使 桥 梁 大 修 加 固 频 率 降 低 费 用 减 少, 提 高 示 范 工 程 桥 梁 畅 通 率 其 次, 使 养 护 部 门 能 及 时 发 现 病 害 及 时 修 补, 避 免 因 为 小 病 害 没 有 及 时 处 理 带 来 的 进 一 步 恶 化, 增 强 了 桥 梁 维 修 加 固 的 周 期, 同 时 延 长 桥 梁 的 使 用 寿 命, 大 大 节 约 了 维 护 的 费 用 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 北 京 新 桥 技 术 发 展 有 限 公 司 单 位 地 址 : 北 京 市 海 淀 区 西 土 城 路 8 号 院 (100088) 联 系 人 : 刘 渊 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail: @163.com 215

220 49 公 路 隧 道 智 能 化 双 控 照 明 节 能 技 术 一 技 术 名 称 : 公 路 隧 道 智 能 化 双 控 照 明 节 能 技 术 二 技 术 来 源 : 浙 江 省 交 通 运 输 厅 科 技 项 目 隧 道 照 明 节 能 控 制 的 研 究 ( 合 同 编 号 :2006H39) 三 适 用 范 围 : 公 路 隧 道 照 明 节 能 监 控 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 1) 国 外 研 究 现 状 早 在 20 世 纪 60 年 代, 依 据 交 通 量 速 度 和 洞 外 亮 度 进 行 自 动 调 光 技 术 就 已 经 应 用 于 意 法 两 国 之 间 的 MontBlanc 隧 道 照 明 80 年 代 后 期, 为 了 规 范 隧 道 照 明 设 计 和 施 工, 减 少 交 通 事 故, 世 界 各 国 相 继 颁 布 了 公 路 隧 道 照 明 设 计 规 范 随 后 各 国 制 定 了 适 合 本 国 国 情 的 标 准, 如 欧 洲 制 定 的 欧 洲 隧 道 照 明 标 准 日 本 制 定 的 隧 道 照 明 指 南 等 欧 美 发 达 国 家 从 灯 具 材 料 光 学 特 性 外 观 质 量 功 能 结 构 等 做 了 深 入 研 究, 并 取 得 了 一 定 的 成 果 同 时, 美 日 在 基 于 驾 驶 员 视 觉 特 征 和 驾 驶 行 为 的 公 路 隧 道 照 明 研 究 方 面 取 得 了 突 破 性 进 展, 对 后 期 研 究 具 有 很 好 的 借 鉴 作 用 2) 国 内 研 究 现 状 交 通 部 于 2000 年 1 月 正 式 颁 布 了 公 路 隧 道 照 明 设 计 规 范, 并 于 当 年 6 月 1 日 正 式 实 施 公 路 隧 道 照 明 设 计 规 范 (JTJO26 一 90) 规 定 长 度 大 于 100m 的 隧 道 应 设 置 照 明 设 施, 将 公 路 隧 道 照 明 分 为 洞 外 引 道 照 明 接 近 段 减 光 设 施 入 口 段 照 明 过 渡 段 照 明 基 本 段 照 明 出 口 段 照 明 和 应 急 照 明 公 路 隧 道 照 明 控 制 系 统 主 要 经 历 了 人 工 控 制 阶 段 时 序 控 制 阶 段 自 动 调 光 控 制 阶 段 三 个 阶 段 目 前 在 隧 道 照 明 多 采 用 高 压 钠 灯, 由 于 技 术 限 制 和 钠 灯 启 动 时 间 长, 很 难 实 现 隧 道 自 动 调 光 五 技 术 内 容 216

221 1. 技 术 原 理 本 成 果 采 用 双 控 式 照 明 节 能 控 制, 采 集 和 分 析 洞 外 光 照 强 度 参 数, 设 定 洞 内 照 度 调 节 比 例 ; 采 集 隧 道 内 车 辆 通 行 参 数, 判 断 隧 道 内 是 否 有 车 通 行, 调 节 照 明 灯 具 亮 度, 无 车 时 以 低 功 率 维 持 隧 道 照 明, 有 车 时, 根 据 采 集 到 的 洞 外 自 然 光 光 强, 实 时 匹 配 隧 道 内 的 照 明 ; 成 果 还 根 据 24 节 气 变 化 每 天 日 照 特 征, 制 定 时 序 回 路 切 换 实 现 依 据 有 车 无 车, 晴 天 阴 天, 白 天 夜 间 等 具 体 情 况, 进 行 本 地 和 远 程 控 制, 输 出 PWM 脉 宽 调 制 信 号, 控 制 灯 具 电 流, 减 少 过 度 照 明, 达 到 最 佳 节 能 降 耗 效 果 成 果 采 用 GPRS 移 动 通 信 网 络 进 行 隧 道 照 明 监 控 单 元 与 监 控 中 心 之 间 的 双 向 数 据 通 信, 通 过 Internet 网 络 对 实 现 对 整 个 系 统 的 实 时 监 控 管 理 监 控 中 心 通 过 GPRS 网 络 向 隧 道 本 地 控 制 器 传 输 命 令, 隧 道 本 地 控 制 器 把 采 集 到 的 数 据 信 息 通 过 GPRS 模 块 发 送 到 GPRS 网 络, 通 过 GGSN(gateway GPRS support node) 到 达 Internet 网 上 的 监 控 中 心 用 户 可 以 打 开 系 统 的 管 理 网 站, 登 陆 后, 查 询 监 控 中 心 保 留 的 历 史 数 据, 各 个 隧 道 本 地 控 制 器 的 实 时 数 据, 并 可 以 对 各 个 隧 道 控 制 器 进 行 单 独 管 理 本 地 控 制 系 统 主 要 由 本 地 控 制 器 光 亮 度 变 送 器 激 光 车 检 器 LED 无 级 调 光 信 号 控 制 器 主 控 柜 电 气 控 制 部 分 组 成 采 用 三 相 交 流 电 输 入, 可 同 时 控 制 24 条 线 路 灯 具 供 电 输 出, 有 两 路 车 检 信 号 检 测 接 口, 可 同 时 对 24 路 输 出 故 障 实 时 监 控,24 路 遥 控 输 出 控 制 每 路 总 开 关,24 路 线 路 输 出 可 根 据 隧 道 灯 具 线 路 实 际 情 况 任 意 设 定, 可 实 现 定 时 灯 具 线 路 工 作 模 式 自 动 切 换, 具 备 24 个 白 日 循 环 和 夜 间 循 环 模 式, 有 通 用 的 中 文 液 晶 操 作 面 板 极 大 方 便 了 现 场 维 护 人 员 人 机 操 作 采 用 自 动 调 光 方 式, 隧 道 洞 外 安 装 有 光 亮 度 变 送 器, 通 过 光 亮 度 变 送 器 采 集 信 号, 根 据 洞 外 亮 度, 按 一 定 比 例 实 时 调 整 灯 具 的 亮 度 同 时, 根 据 激 光 车 检 器 反 馈 的 车 检 信 号 判 断 当 前 有 无 车 辆 过 往, 当 检 测 到 隧 道 有 车 过 往 则 通 过 则 由 光 亮 度 变 送 器 的 匹 配 信 号 来 217

222 控 制 灯 具 的 调 光 信 号, 当 检 测 到 隧 道 内 无 车 辆 时 则 以 设 定 的 无 级 调 光 控 制 信 号 来 降 低 隧 道 灯 具 的 亮 度, 由 此 实 现 了 双 控 式 隧 道 灯 无 级 调 光 本 地 控 制 器 是 本 地 控 制 系 统 核 心 控 制 单 元, 其 功 能 有 接 收 并 存 储 激 光 车 检 及 自 然 光 亮 度 信 号, 并 根 据 当 前 的 车 检 信 号 和 自 然 光 亮 度 信 号, 实 时 调 节 隧 道 灯 具 无 级 调 光 信 号 输 出, 用 户 可 通 过 液 晶 显 示 屏 查 看 任 意 时 间 段 的 车 流 量 统 计 信 息 控 制 器 内 置 高 精 度 时 钟 模 块 以 提 供 系 统 精 确 对 时, 结 合 分 段 调 光 方 式, 根 据 现 场 实 际 需 求 灵 活 设 置 白 日 节 能 和 夜 间 节 能 的 时 间 段 由 于 季 节 的 变 化 有 所 区 别, 可 根 据 需 要 将 十 二 个 月 份 分 两 区 设 定 白 日 和 夜 间 的 时 间 段, 本 地 控 制 器 根 据 系 统 时 间 和 设 定 时 间 表 作 相 应 的 处 理 隧 道 每 端 均 设 置 了 两 组 对 射 型 激 光 探 头, 将 激 光 接 收 和 发 送 探 头 分 别 安 装 在 隧 道 口 道 路 两 侧, 激 光 车 检 器 安 装 于 激 光 接 收 端, 激 光 车 检 探 测 距 离 远 抗 干 扰 能 力 强 适 应 于 各 种 气 候 不 受 路 况 影 响 不 破 坏 路 面, 能 有 效 识 别 出 车 辆 时 驶 入 方 向 和 车 辆 经 过 数 量 光 亮 度 变 送 器 安 装 于 隧 道 外, 用 于 采 集 隧 道 洞 外 实 际 光 亮 度, 并 通 过 当 前 采 集 的 光 亮 度 信 号, 采 用 一 定 算 法 发 出 适 合 隧 道 内 灯 照 度 和 隧 道 外 亮 度 匹 配 的 控 制 信 号 该 成 果 充 分 利 用 了 灯 具 对 电 压 要 求 幅 度 宽, 出 光 失 效 率 高, 调 光 幅 度 可 大 等 特 点, 采 用 激 光 车 检 和 自 然 光 跟 踪 以 及 载 波 信 号 传 输 等 技 术, 与 隧 道 无 车 过 往 和 夜 间 以 低 照 度 维 持 隧 道 照 明 相 结 合 的 智 能 技 术, 当 检 测 到 有 车 过 往 隧 道 时, 即 时 进 入 正 常 照 明 模 式, 亮 度 值 与 隧 道 外 自 然 光 按 比 例 同 步 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 1) 根 据 实 际 需 求 研 发 了 激 光 车 检 设 备 和 地 感 线 圈 相 冗 余 的 车 辆 智 能 检 测 系 统, 来 判 断 车 流 量 和 车 辆 情 况 218

223 2) 根 据 车 辆 量 天 气 隧 道 外 实 时 亮 度 来 实 现 隧 道 照 明 回 路 的 智 能 选 择 和 切 换 的 智 能 回 路 控 制 模 块 3) 将 激 光 车 检 与 流 量 统 计, 洞 外 亮 度 跟 踪, 长 距 离 可 调 恒 流 驱 动 电 源 无 级 调 光 等 技 术 为 一 体 的 隧 道 双 控 式 照 明 调 光 技 术 3. 主 要 技 术 指 标 产 品 经 浙 江 省 电 子 信 息 产 品 检 验 所 检 测, 报 告 编 号 :(2013) 电 检 整 字 1062 号, 产 品 实 现 的 技 术 指 标 如 下 : 1) 能 对 灯 具 回 路 进 行 自 动 切 换 ;2) 能 依 据 洞 外 亮 度 车 流 状 况 对 灯 具 照 度 进 行 调 整 ;3) 能 在 系 统 故 障 时 自 动 进 入 机 械 旁 路 安 全 模 式 ;4) 能 实 时 显 示 电 压 电 流 ;5) 能 对 隧 道 内 灯 具 进 行 控 制 ;6) 能 对 隧 道 车 流 状 况 进 行 统 计 ;7) 具 有 自 动 控 制 手 动 控 制 和 远 程 控 制 三 种 方 式 ;8) 适 用 LED 高 压 钠 灯 无 极 灯 等 照 明 灯 具 ;9) 额 定 输 出 功 率 100kW;10) 能 远 程 实 时 监 控 隧 道 内 照 明 情 况, 并 对 灯 具 进 行 远 程 控 制 2012 年 11 月, 国 家 交 通 安 全 设 施 质 量 监 督 检 验 中 心 对 公 路 隧 道 照 明 节 能 环 保 型 控 制 系 统 进 行 了 检 测, 报 告 编 号 :2012-GJ-045, 得 出 的 结 论 是 : 1) 本 节 能 控 制 系 统 为 双 控 式 控 制 系 统, 分 别 采 集 洞 外 光 亮 度 感 应 器 的 亮 度 和 车 辆 检 测 器 的 车 辆 通 行 参 数, 通 过 节 能 主 控 系 统 对 洞 外 参 数 的 分 析 来 确 定 洞 内 照 度 的 调 节 百 分 比, 通 过 分 析 比 较 隧 道 进 出 车 辆 数 据 来 确 定 隧 道 照 度 调 亮 或 调 暗, 然 后 输 出 0-10V PWM 调 制 信 号 控 制 灯 具 电 流 ; 2) 本 系 统 还 设 有 时 序 回 路 切 换 和 GPRS 远 程 监 控 功 能, 最 终 实 现 依 据 有 车 无 车 晴 天 阴 天 白 天 夜 间 等 具 体 情 况, 由 主 控 系 统 只 能 运 算 控 制, 以 达 到 最 佳 节 能 目 标 ; 3) 通 过 对 省 道 S229 下 堡 岭 隧 道 缙 云 平 黄 线 红 安 隧 道 国 道 G330 塔 下 隧 道 进 行 节 能 检 测, 结 果 如 下 : 下 堡 岭 隧 道 24 小 时 节 约 照 明 能 耗 : 219

224 56.97%; 红 安 隧 道 24 小 时 节 约 照 明 能 耗 :60.13%; 塔 下 隧 道 24 小 时 节 约 照 明 能 耗 :26.26% 4. 技 术 应 用 情 况 自 2008 年 起, 本 成 果 先 后 在 浙 江 省 省 道 和 330 国 道 以 及 部 分 县 乡 道 的 共 30 多 个 隧 道 节 能 改 造 工 程 中 得 到 了 成 功 应 用 推 广 的 LED 节 能 改 造 典 型 隧 道 包 括 :S333 冷 水 隧 道 41 省 道 仙 永 隧 道 平 黄 线 红 安 隧 道 S329 菊 隆 隧 道 S229 下 堡 岭 隧 道, 平 均 节 能 效 率 达 到 50% 以 上 ; 推 广 的 高 压 钠 灯 节 能 改 造 的 典 型 隧 道 包 括 :S228 岚 头 岭 隧 道 严 山 岭 隧 道 马 岭 头 隧 道 张 山 岙 隧 道 龙 井 隧 道 S222 洋 条 岭 隧 道 S328 西 山 隧 道 赤 石 隧 道 坑 岭 底 隧 道 平 黄 线 溶 江 隧 道 等, 平 均 节 能 效 率 达 到 25% 以 上 目 前, 公 司 实 施 的 隧 道 照 明 节 能 改 造 总 里 程 达 到 30 余 公 里, 获 得 了 较 好 的 节 能 效 果, 得 到 用 户 单 位 和 管 理 部 门 好 评 5. 推 广 前 景 本 成 果 在 设 计 生 产 施 工 过 程 中 严 格 遵 照 隧 道 通 风 照 明 设 计 规 范 公 路 工 程 质 量 检 验 评 定 标 准 机 电 工 程 等 规 范 要 求 实 施 目 前, 丽 水 市 海 威 光 控 科 技 有 限 公 司 作 为 主 要 起 草 单 位, 参 与 了 浙 江 省 公 路 隧 道 照 明 节 能 控 制 应 用 技 术 规 程 地 方 标 准 的 制 定, 预 计 2014 年 年 底 能 颁 布 试 行 成 果 推 广 应 用 前 景 广 阔 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 丽 水 市 海 威 光 控 科 技 有 限 公 司 单 位 地 址 : 丽 水 市 水 阁 工 业 区 文 宝 一 路 6 号 (323000) 联 系 人 : 王 长 华 电 话 : 传 真 : 手 机 : E Mail:[email protected] 220

225 50 山 区 在 役 大 跨 连 续 刚 构 桥 监 测 评 估 技 术 一 技 术 名 称 : 山 区 在 役 大 跨 连 续 刚 构 桥 监 测 评 估 技 术 二 技 术 来 源 : 云 南 省 交 通 运 输 厅 科 技 计 划 基 于 结 构 动 力 行 为 模 式 识 别 的 大 跨 连 续 钢 构 桥 梁 在 线 监 测 评 估 技 术 研 究 ( 合 同 编 号 : 云 交 科 [c]08) 三 适 用 范 围 : 在 役 大 跨 度 连 续 刚 构 桥 梁 结 构 损 伤 监 测 与 识 别 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 近 年 来 有 关 桥 梁 结 构 的 安 全 问 题 频 繁 发 生, 桥 梁 安 全 已 经 成 为 社 会 大 众 关 注 的 焦 点 之 一 桥 梁 建 成 投 入 使 用 后, 为 了 应 对 环 境 变 化 交 通 量 增 加 桥 梁 负 载 压 力, 以 及 桥 梁 材 料 及 结 构 老 化 等 因 素 引 起 的 结 构 响 应, 桥 梁 需 要 进 行 长 期 健 康 状 态 监 测 分 析, 及 时 向 桥 梁 养 护 部 门 提 供 桥 梁 维 护 健 康 维 保 等 方 面 的 专 业 建 议, 从 而 保 障 桥 梁 的 安 全 使 用, 延 长 桥 梁 的 生 命 周 期, 目 前, 许 多 重 要 的 长 大 跨 径 桥 梁 均 安 装 了 健 康 安 全 监 测 系 统 然 而 桥 梁 健 康 安 全 监 测 作 为 桥 梁 在 运 营 过 程 中 的 重 要 应 用, 目 前 仍 存 在 许 多 问 题 和 缺 点, 主 要 表 现 在 : (1) 山 区 桥 梁 健 康 监 测 往 往 面 临 桥 梁 建 设 地 址 偏 远 网 络 通 讯 条 件 较 差 监 测 系 统 维 护 成 本 较 高 监 测 中 心 场 地 建 设 条 件 困 难 等 一 系 列 难 题 ; (2) 现 有 的 健 康 监 测 系 统 主 要 针 对 长 大 跨 径 的 重 大 桥 梁, 其 监 测 系 统 费 用 动 辄 上 百 万, 甚 至 上 千 万 中 小 型 桥 梁 由 于 量 多 面 广, 健 康 监 测 成 本 过 高, 难 以 实 施 有 效 的 实 时 监 测 和 安 全 预 警, 而 其 中 的 Ⅲ Ⅳ 类 病 害 桥 梁 更 易 出 现 突 发 性 安 全 事 件, 亟 需 建 立 适 用 于 中 小 型 桥 梁 的 低 成 本 实 时 安 全 预 警 机 制 五 技 术 内 容 1. 成 果 原 理 221

226 (1) 利 用 试 验 室 制 作 的 (1:20) 缩 尺 模 型 在 随 机 激 励 等 多 种 荷 载 情 况 下 动 力 试 验 实 测 加 速 度 数 据 进 行 模 态 分 析 频 谱 分 析 声 纹 解 析, 结 合 结 构 局 部 发 声 物 理 特 性 的 高 阶 频 率 概 率 稳 定 性, 构 建 出 了 基 于 声 纹 概 率 稳 定 性 的 结 构 裂 缝 损 伤 识 别 技 术 ( 图 1) 基 于 声 纹 概 率 稳 定 性 的 局 部 裂 缝 损 伤 的 判 别 机 制 如 下 : 1) 在 无 裂 缝 行 车 时 以 较 高 概 率 出 图 1 基 于 声 纹 概 率 稳 定 性 的 结 构 损 伤 识 别 机 理 现 的 若 干 局 部 高 阶 声 响 应 频 率 点, 在 有 裂 缝 行 车 时 出 现 的 概 率 降 低 ; 2) 在 无 裂 缝 行 车 时 以 较 高 概 率 出 现 的 若 干 局 部 高 阶 声 响 应 频 率 点, 在 有 裂 缝 行 车 试 验 时 其 频 率 值 发 生 降 低 迁 移 (2) 分 析 桥 梁 结 构 由 材 料 几 何 和 边 界 所 引 起 非 线 性 行 为 的 基 础 上, 通 过 多 自 由 度 结 构 动 力 学 模 型 及 车 桥 耦 合 振 动 效 应 (1-1), 分 析 结 构 非 线 性 动 力 行 为 演 化 模 式 :... [ M]{ x} [ C]{ x} [ K]{ x} { Ft ( )} + + = (1-1) 对 于 多 自 由 度 系 统 而 言, 其 振 动 微 分 方 程 是 变 系 数 微 分 方 程 组 根 据 巴 尔 巴 欣 公 式 及 Routh-Hurwitz 理 论 : 变 系 数 车 桥 耦 合 系 统 的 特 征 根 均 具 有 负 实 部, 变 系 数 车 桥 耦 合 系 统 一 定 出 现 渐 次 稳 定, 并 出 现 分 岔 (1-2) ε = min t0 < t< () t () t () t () t DtQ () () t + ct () Pt () DtQ () () t + ct () P() t {, } (1-2) 由 此, 从 理 论 上 证 明 了 桥 梁 结 构 系 统 非 线 性 行 为 (3) 利 用 混 沌 时 间 序 列 分 析 理 论 和 技 术, 分 析 了 最 大 Lyapunov 指 数 嵌 入 维 K 熵 等 混 沌 特 征 指 标 对 结 构 状 态 的 敏 感 性 和 有 效 性 ( 图 2), 利 用 222

227 C-C 法 G-P 等 智 能 算 法 (1-3) 提 取 桥 梁 健 康 监 测 信 息 的 混 沌 特 征 指 标, 由 此 构 建 出 了 基 于 混 沌 特 征 指 标 的 结 构 状 态 分 析 模 型 D 2 = lim [ ln C ( ε) / ln ε] m, ε 0 m Benchmark 有 限 元 模 型 瞬 态 激 2 号 励 测 点 最 大 (1-3) 通 过 仿 真 试 验 ASCE Benchmark 模 型 试 验 以 及 缩 尺 模 型 试 验 分 析 表 明, 最 大 Lyapounv 指 数 K 熵 等 均 能 有 效 表 征 结 构 损 伤 状 态, 为 在 役 桥 梁 基 于 健 康 监 测 信 息 的 安 全 最 大 Lyapunov 指 数 工 况 图 2 最 大 Lyapounv 指 数 对 结 构 状 态 的 敏 感 性 状 态 分 析 开 辟 了 新 的 研 究 方 向 (4) 针 对 山 区 低 日 照 电 压 不 稳 等 局 限, 利 用 微 光 发 电 技 术, 研 发 逐 次 逼 近 + 扰 动 观 察 相 结 合 的 MPPT( 最 大 功 率 点 跟 踪 ) 算 法 及 电 路, 太 阳 能 电 池 板 输 出 功 率 提 高 10%-20%, 太 阳 能 充 电 效 率 明 显 提 高 ; 同 时, 研 发 了 蓄 电 池 充 放 电 保 护 措 施, 其 中 充 电 过 程 中 的 弱 流 唤 醒 大 电 流 衡 压 直 充 防 钝 化 脉 冲 涓 流 续 冲 等 方 式 大 大 提 高 了 蓄 电 池 的 使 用 寿 命, 构 建 了 由 太 阳 能 光 伏 板 蓄 电 池 及 智 能 控 制 单 元 构 成 的 桥 梁 健 康 监 测 系 统 无 值 守 全 天 候 供 电 系 统 (5) 针 对 营 运 桥 梁 挠 度 与 车 辆 荷 载 的 敏 感 性, 通 过 采 用 主 动 式 的 方 式 的 挠 度 监 测 与 实 时 车 辆 通 行 视 频 的 监 控, 采 用 主 动 触 发 溯 源 机 制 建 立 了 在 桥 梁 挠 度 异 常 演 化 情 况 下 主 动 式 视 频 抓 拍 模 式 同 时, 结 合 车 牌 识 别 车 型 识 别 等 技 术, 建 立 的 异 常 通 行 车 辆 风 险 信 息 库 (6) 利 用 连 通 管 液 面 压 力 变 化 机 理, 采 用 半 封 闭 连 通 管 大 容 量 水 箱 高 精 度 压 力 传 感 器 温 度 传 感 器 RS485 串 口 通 信 总 线 特 定 功 能 的 计 算 机 ( 包 括 本 系 统 数 据 采 集 及 数 据 处 223 图 3 基 于 压 力 传 感 的 挠 度 监 测 机 理

228 理 软 件 带 无 线 通 讯 的 GPRS 或 3G 终 端 ) 排 气 等 装 置, 设 置 两 个 测 量 基 点, 两 个 基 点 之 间 的 高 差 固 定, 在 所 有 基 点 和 待 测 点 都 安 装 一 个 高 精 度 压 力 传 感 器 和 温 度 传 感 器, 实 现 了 0.01mm 精 度 的 结 构 线 性 动 态 监 测, 如 图 3 所 示 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 提 出 了 基 于 结 构 局 部 发 声 物 理 特 性 的 高 阶 频 率 概 率 稳 定 性 的 结 构 损 伤 识 别 技 术 (2) 提 出 了 基 于 混 沌 非 线 性 理 论 的 在 役 桥 梁 状 态 分 析 理 论, 构 建 了 基 于 混 沌 非 线 性 特 征 指 标 的 连 续 刚 构 桥 的 状 态 评 估 模 型, 并 结 合 结 构 线 性 倾 斜 等 监 测 信 息, 形 成 了 全 体 系 在 役 桥 梁 健 康 监 测 和 安 全 评 估 技 术 体 系 ; (3) 研 发 了 智 能 光 伏 发 电 控 制 装 置, 构 建 了 基 于 智 能 控 制 的 低 日 照 山 区 桥 梁 健 康 监 测 系 统 太 阳 能 供 电 系 统 (4) 研 发 了 视 频 监 控 与 挠 度 监 测 的 协 同 性 系 统, 基 于 视 频 监 控 的 桥 梁 结 构 安 全 风 险 溯 源 机 制 实 现 了 结 构 异 常 变 形 时 车 辆 信 息 的 自 动 识 别 (5) 构 建 了 基 于 压 力 传 感 的 位 移 动 态 监 测 技 术 体 系, 研 发 了 大 跨 大 纵 坡 桥 梁 挠 度 动 态 监 测 装 置 及 系 统 3. 适 用 性 分 析 (1) 基 于 声 纹 概 率 稳 定 性 的 结 构 损 伤 识 别 技 术, 有 效 地 克 服 了 低 阶 自 振 频 率 无 法 有 效 表 征 结 构 损 伤 的 难 题, 提 高 了 结 构 动 力 特 性 指 标 对 结 构 损 伤 演 化 过 程 的 识 别 效 率 ; 基 于 混 沌 特 征 指 标 的 在 役 桥 梁 状 态 分 析 技 术, 实 现 了 以 系 统 论 为 基 础 的 桥 梁 状 态 分 析, 开 辟 了 基 于 健 康 监 测 信 息 的 桥 梁 状 态 分 析 研 究 新 方 向 ; (3) 基 于 压 力 传 感 的 桥 梁 挠 度 动 态 监 测 系 统, 克 服 了 挠 度 监 测 实 时 性 不 足, 精 度 地 的 缺 点, 为 大 纵 坡 桥 梁 动 态 挠 度 监 测 提 供 了 可 靠 的 技 术 保 障 ; 224

229 (4) 山 区 低 日 照 环 境 下 的 太 阳 能 供 电 系 统, 克 服 了 低 日 照 环 境 太 阳 能 发 电 不 足 的 技 术 难 题 (5) 基 于 关 键 通 行 视 频 的 风 险 溯 源 监 测 机 制 为 大 型 在 役 桥 梁 营 运 过 程 车 辆 荷 载 风 险 溯 源 提 供 了 有 效 的 技 术 保 障 该 项 目 研 究 成 果 主 要 技 术 指 标 优 于 国 内 外 同 类 技 术, 在 多 条 高 速 公 路 上 得 到 了 成 功 应 用, 取 得 了 巨 大 的 经 济 社 会 和 环 保 效 益, 竞 争 力 强, 具 有 广 阔 的 应 用 前 景 4. 主 要 技 术 指 标 (1) 基 于 声 纹 概 率 稳 定 性 的 局 部 裂 缝 损 伤 的 判 别 机 制 提 出 了 基 于 结 构 局 部 发 声 物 理 特 性 的 高 阶 频 率 概 率 稳 定 性 的 结 构 损 伤 识 别 技 术, 进 一 步 提 升 了 结 构 动 力 特 性 指 标 表 征 识 别 结 构 损 伤 的 精 度 (2) 通 过 仿 真 试 验 ASCE Benchmark 模 型 试 验 以 及 缩 尺 模 型 试 验 分 析, 最 大 Lyapounv 指 数 K 熵 等 混 沌 特 征 指 标 均 能 有 效 表 征 结 构 损 伤 状 态 提 出 了 基 于 混 沌 特 征 指 标 的 在 役 桥 梁 状 态 分 析 模 型, 实 现 了 可 量 化 的 桥 梁 状 态 分 析 模 式 (3) 研 发 了 智 能 光 伏 发 电 控 制 装 置, 构 建 了 基 于 智 能 控 制 的 低 日 照 山 区 桥 梁 健 康 监 测 系 统 太 阳 能 供 电 系 统, 使 太 阳 能 电 池 板 输 出 功 率 提 高 10%-20%, 太 阳 能 充 电 效 率 明 显 提 高, 实 现 了 云 南 山 区 由 于 云 雾 阴 雨 等 导 致 的 低 日 照 环 境 下 桥 梁 监 测 系 统 的 无 值 守 全 天 候 的 持 续 供 电 (4) 研 发 了 视 频 监 控 与 挠 度 监 测 的 协 同 性 系 统, 基 于 视 频 监 控 的 桥 梁 结 构 安 全 风 险 溯 源 机 制, 实 现 了 结 构 异 常 变 形 时 车 辆 信 息 的 自 动 识 别 (5) 构 建 了 基 于 压 力 传 感 的 位 移 动 态 监 测 技 术 体 系, 研 发 了 大 跨 大 纵 坡 桥 梁 挠 度 动 态 监 测 装 置 及 系 统, 实 现 了 0.01mm 精 度 的 结 构 挠 度 动 态 监 测 5. 技 术 应 用 情 况 225

230 本 项 目 成 果 成 功 应 用 于 蒙 新 高 速 公 路 黑 冲 沟 及 牛 棚 特 大 桥 保 龙 高 速 公 路 怒 江 及 蒲 漂 等 特 大 桥 祥 临 公 路 澜 沧 江 特 大 悬 索 桥 重 庆 马 桑 溪 大 桥 等 众 多 大 型 桥 梁, 实 现 了 桥 梁 动 静 态 长 期 监 测, 能 有 效 监 测 到 桥 梁 的 早 期 破 损 现 象, 尽 早 发 现 问 题 解 决 问 题, 发 展 了 连 续 刚 构 桥 及 悬 索 桥 等 大 型 桥 梁 的 监 测 水 平, 减 少 了 公 路 建 设 长 期 投 资, 及 时 发 现 并 解 决 问 题 后 可 延 长 桥 梁 的 使 用 寿 命, 降 低 养 护 工 作 量 和 维 修 养 护 费 用, 极 大 地 提 高 了 高 速 公 路 桥 梁 运 营 安 全, 取 得 了 万 元 的 经 济 效 益 大 跨 径 高 墩 特 大 桥 梁 由 于 结 构 复 杂, 影 响 因 素 众 多, 后 期 运 营 管 理 中 存 在 诸 多 潜 在 的 风 险, 对 该 类 型 桥 梁 建 立 长 期 动 静 态 监 测 系 统 可 以 适 时 监 控 桥 梁 运 营 中 的 健 康 状 态 并 提 供 预 警, 可 以 降 低 运 营 管 理 中 的 风 险, 还 可 以 减 少 人 工 观 测 等 诸 多 养 护 管 理 成 本 科 学 地 研 究 与 应 用 特 大 桥 梁 长 期 动 静 态 监 测 系 统, 自 动 监 测 桥 梁 在 运 营 过 程 中 的 健 康 状 态, 利 用 现 代 先 进 的 综 合 理 论, 适 时 解 析 桥 梁 的 现 状 并 有 效 提 供 预 警, 为 特 大 桥 梁 的 管 理 和 维 护 提 供 充 分 的 依 据 本 项 目 的 开 发 成 功, 建 立 了 全 新 的 桥 梁 后 期 养 护 管 理 理 念, 成 为 在 桥 梁 后 期 监 测 领 域 的 典 范, 为 国 内 外 相 关 领 域 的 推 广 应 用 指 明 了 方 向 开 展 本 项 目 的 研 究, 对 蒙 新 及 大 保 高 速 公 路 而 言, 提 高 了 后 期 管 养 效 率, 提 升 了 管 养 水 平, 降 低 了 管 养 成 本 其 研 究 成 果 也 在 国 内 外 众 多 跨 越 高 深 陡 峻 的 山 谷 或 河 谷 地 段 的 大 型 桥 梁 中 进 行 了 推 广 应 用, 其 监 测 数 据 和 检 测 方 法 及 理 念 为 我 国 公 路 桥 梁 的 施 工 和 后 期 监 测 领 域 提 供 了 技 术 保 障, 对 桥 梁 监 控 规 范 的 修 订 具 有 实 用 价 值, 对 推 动 桥 梁 自 动 监 控 领 域 的 发 展 具 有 重 大 的 意 义 本 研 究 为 同 类 工 程 提 供 了 丰 富 而 重 要 的 桥 梁 运 营 管 养 监 测 系 统 范 例, 基 于 本 研 究 成 果, 已 准 备 在 元 磨 及 昭 待 等 高 速 公 路 的 红 河 及 牛 栏 江 特 大 桥 等 大 跨 径 桥 梁 中 进 一 步 推 广 应 用 故 本 研 究 成 果 具 有 非 常 广 阔 的 推 广 应 用 前 景 6. 推 广 前 景 226

231 随 着 我 国 公 路 建 设 特 别 是 高 速 公 路 的 快 速 发 展, 我 国 建 成 的 60 多 万 座 各 类 公 路 桥 梁 中, 已 查 出 危 桥 1 万 余 座, 更 有 1/3 以 上 的 桥 梁 存 在 结 构 性 缺 陷 或 不 同 程 度 的 功 能 失 效 隐 患 新 建 的 或 正 在 建 设 中 的 大 跨 径 桥 梁, 则 面 临 着 确 保 大 桥 结 构 安 全 运 营 的 健 康 监 测 和 寿 命 预 测 等 实 际 需 要 本 项 目 所 取 得 的 基 于 结 构 声 纹 概 率 稳 定 性 混 沌 特 征 指 标 等 在 役 桥 梁 状 态 评 估 系 列 理 论 成 果 及 研 发 的 裂 缝 监 测 挠 度 监 测 通 行 关 键 视 频 抓 拍 等 全 体 系 的 桥 梁 健 康 监 测 技 术, 在 开 辟 桥 梁 监 测 与 状 态 分 析 新 的 研 究 方 向 的 同 时, 解 决 了 工 程 实 际 问 题, 推 广 应 用 前 景 非 常 广 阔, 社 会 效 益 显 著 大 跨 桥 梁 结 构 等 重 大 基 础 设 施 的 健 康 监 测 评 估 是 工 程 建 设 项 目 全 寿 命 管 理 和 成 本 控 制 确 保 项 目 运 营 效 益 及 降 低 安 全 风 险 的 重 要 基 础 性 手 段 建 立 综 合 的 基 于 结 构 动 力 行 为 模 式 识 别 结 构 状 态 评 估 技 术 体 系, 实 现 结 构 性 能 状 态 参 数 的 实 时 获 取 健 康 诊 断 及 安 全 预 警, 可 以 为 大 桥 的 维 护 管 理 提 供 及 时 的 一 手 决 策 判 据, 可 显 著 减 少 大 桥 风 险 管 理 的 不 确 定 性 提 高 风 险 可 控 性 按 相 关 行 业 的 统 计 资 料, 完 善 的 基 于 在 线 监 测 评 估 的 预 防 性 维 护, 可 以 长 期 保 持 结 构 的 安 全 正 常 工 作 状 态, 延 长 大 修 期 50% 以 上, 相 应 地 减 少 大 修 次 数 50% 以 上, 因 大 修 对 结 构 正 常 运 营 的 干 扰 和 影 响 也 将 降 低 50% 以 上, 由 此 带 来 的 运 营 成 本 降 低 和 正 常 运 行 率 提 高, 其 间 接 经 济 效 益 十 分 显 著 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 云 南 省 公 路 开 发 投 资 有 限 责 任 公 司 单 位 地 址 : 云 南 省 昆 明 市 西 山 区 前 兴 路 37 号 联 系 人 : 周 应 新 手 机 : E Mail:[email protected] 227

232 51 装 配 式 组 合 钢 箱 梁 生 产 及 安 装 技 术 一 技 术 名 称 : 装 配 式 组 合 钢 箱 梁 生 产 及 安 装 技 术 二 技 术 来 源 : 河 北 省 科 学 技 术 厅 科 技 项 目 钢 箱 叠 合 梁 结 构 力 学 性 能 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 和 河 北 省 交 通 运 输 厅 科 技 项 目 装 配 式 组 合 钢 箱 梁 生 产 线 及 安 装 技 术 研 究 ( 合 同 编 号 :Y ) 三 适 用 范 围 : 桥 梁 工 程 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 该 项 技 术 的 桥 梁 结 构, 采 用 装 配 式 波 形 钢 腹 板 钢 箱 组 合 结 构, 材 料 采 用 高 强 耐 候 钢, 采 用 工 厂 制 造 现 场 拼 装 工 艺 目 前 国 内 外 未 见 该 种 结 构 桥 梁 设 计 与 建 设 的 报 道, 对 于 高 速 公 路 改 扩 建 互 通 立 交 的 快 速 改 造, 尤 其 是 对 互 通 匝 道 桥 跨 线 桥 的 快 速 建 设, 有 着 非 常 重 要 的 意 义, 国 内 外 文 献 未 见 相 同 类 型 的 报 道 属 于 国 际 新 创 桥 梁 结 构 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 装 配 式 组 合 钢 箱 梁 在 工 厂 采 用 自 动 化 流 水 线 预 制 生 产 其 结 构 形 式 是 在 波 形 钢 腹 板 上 端 焊 接 一 块 整 平 钢 板, 平 钢 板 上 焊 接 弯 筋 连 接 件 波 形 钢 腹 板 下 端 焊 接 钢 套 箱, 钢 套 箱 内 填 混 凝 土, 通 过 新 型 桁 架 式 连 接 件 形 成 组 合 构 件 箱 室 之 间 通 过 横 隔 板 加 强 横 向 联 系, 确 保 其 共 同 参 与 受 力 预 制 好 的 装 配 式 组 合 钢 箱 梁 运 输 至 桥 位, 现 场 拼 装 钢 上 翼 板 及 梁 体 间 横 隔 板, 然 后 现 浇 桥 面 混 凝 土 形 成 组 合 桥 面 板, 即 形 成 装 配 式 组 合 钢 箱 桥 梁 装 配 式 组 合 钢 箱 梁 作 为 钢 - 混 组 合 结 构 桥 梁 的 创 新 形 式, 其 采 用 弯 成 波 228

233 折 形 状 的 薄 钢 板 代 替 混 凝 土 腹 板, 与 钢 套 箱 混 凝 土 底 箱 钢 - 砼 组 合 桥 面 板 形 成 组 合 箱 梁 体 系 新 型 结 构 其 充 分 利 用 波 形 钢 腹 板 较 高 的 抗 剪 性 能 来 承 担 截 面 的 剪 力, 利 用 组 合 桥 面 板 和 钢 套 箱 混 凝 土 底 箱 承 担 截 面 绝 大 部 分 的 弯 矩, 利 用 波 形 钢 板 的 自 由 压 缩 性 来 有 效 的 施 加 预 应 力 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 全 新 的 结 构 形 式 利 用 箱 -- 箱 叠 合 结 构 承 载 能 力 最 大 化 的 力 学 原 理, 完 成 结 构 的 合 理 组 合, 充 分 发 挥 组 合 结 构 优 势, 结 构 稳 固 可 靠 (2) 充 分 利 用 原 材 料 自 身 特 性 通 过 钢 与 钢 绞 线 配 合 钢 与 水 泥 砼 复 合 高 分 子 界 面 结 合 剂 和 新 型 结 构 连 接 件 粘 合, 通 过 上 述 各 部 的 叠 合 组 合 复 合 结 合 联 合, 充 分 发 挥 了 各 种 材 料 的 特 有 功 能, 具 备 高 强 度 和 高 刚 度 的 特 性, 满 足 公 路 一 级 桥 梁 荷 载 标 准 的 要 求 ; (3) 轻 便 便 于 运 输 全 桥 用 钢 量 约 为 177~212kg/m2, 与 现 行 混 凝 土 桥 梁 用 钢 量 持 平 或 略 高, 但 混 凝 土 用 量 减 少 约 70%, 总 重 不 超 过 现 有 钢 筋 混 凝 土 同 规 模 桥 梁 总 重 的 35% (4) 产 品 实 现 工 厂 制 造 提 出 了 装 配 式 组 合 钢 箱 梁 生 产 线 的 概 念, 实 现 了 工 厂 化 生 产, 改 变 了 以 往 钢 桥 非 连 续 式 生 产 方 式 完 成 了 钢 材 开 卷 预 处 理 结 构 构 件 连 续 冷 弯 成 型 光 电 定 位 组 装 自 动 焊 接 自 动 物 流 运 输 等 成 套 设 备 系 统 组 合 该 生 产 线 技 术 设 备 先 进, 保 证 了 生 产 工 艺 稳 定 可 靠, 有 效 提 高 了 生 产 效 率 3. 主 要 技 术 指 标 按 照 I 级 公 路 标 准,30m 钢 箱 梁 要 求 承 载 吨 重 87.5t, 本 梁 500t; 跨 中 弯 矩 (kn.m ) >3281, 本 梁 ; 单 梁 在 标 准 荷 载 下 最 大 挠 度 229

234 <50mm(L/600);18m 钢 箱 梁 要 求 承 载 吨 重 32.7t, 本 梁 为 210t; 跨 中 弯 矩 (kn.m)>734.7, 本 梁 4630; 单 梁 在 标 准 荷 载 下 最 大 挠 度 <30mm(L/600); 测 试 截 面 荷 载 效 率 系 数 控 制 在 ; 位 移 测 点 检 校 系 数 桥 面 板 混 凝 土 应 变 波 形 钢 腹 板 剪 应 力 测 点 检 校 系 数 横 隔 板 应 变 测 点 及 桥 面 板 位 移 测 点 检 校 系 数 控 制 在 ; 主 要 应 变 测 点 残 余 应 变 sp 主 要 位 移 残 余 应 变 sp 20% 钢 箱 梁 满 足 基 频 3Hz, 荷 载 冲 击 系 数 跳 车 冲 击 系 数 刹 车 制 动 系 数 控 制 在 装 配 式 组 合 钢 箱 梁 生 产 技 术 整 线 采 用 PLC 控 制, 开 发 了 不 限 长 度 连 续 加 工 的 腹 板 成 型 设 备, 采 用 电 磁 铁 对 构 件 进 行 精 确 定 位 组 装, 完 成 箱 梁 整 体 180 翻 转, 实 现 了 机 器 人 组 焊 一 体 化 生 产 4. 技 术 应 用 情 况 目 前 已 完 成 大 广 高 速 K 抢 修 天 桥 的 实 体 工 程, 已 完 成 石 安 高 速 改 扩 建 工 程 西 鸭 池 分 离 式 立 交 的 生 产 任 务, 下 一 步 将 进 行 安 装 施 工 此 外 还 即 将 应 用 在 张 承 高 速 公 路 承 德 段 凤 山 互 通 主 线 桥 匝 道 桥 南 关 互 通 跨 线 桥 ; 京 石 高 速 公 路 保 定 互 通 A 匝 道 等 桥 梁 施 工 中, 该 工 程 实 体 的 应 用, 验 证 了 这 种 桥 梁 结 构 的 高 性 能 和 高 稳 定 性, 体 现 了 其 安 全 可 靠 方 便 快 捷 的 特 点 5. 推 广 前 景 这 种 新 型 组 合 结 构 桥 梁 的 推 广 可 以 用 于 指 导 我 国 今 后 城 市 组 合 结 构 桥 梁 设 计 施 工 运 输 安 装 等 工 作, 提 高 采 用 本 项 技 术 桥 梁 的 经 济 效 益 和 技 术 水 平, 同 时 还 可 以 推 广 环 境 保 护 的 理 念 对 于 灾 区, 由 于 本 技 术 对 运 230

235 输 设 备 的 要 求 低 跨 度 大 承 载 能 力 高 适 用 性 强 等 特 点, 可 以 普 遍 用 于 各 类 灾 区 生 命 线 抢 通 工 程, 对 于 保 障 救 灾 具 有 巨 大 的 社 会 意 义 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 邢 台 路 桥 建 设 总 公 司 单 位 地 址 : 河 北 省 邢 台 市 桥 东 区 高 庄 桥 路 79 号 联 系 人 : 王 凤 彩 电 话 : 手 机 : E Mail:[email protected] 231

236 52 公 路 养 护 分 析 平 台 [CMAP NTHS] V4.0 一 技 术 名 称 : 公 路 养 护 分 析 平 台 [ 简 称 :CMAP NTHS]V 4.0 二 技 术 来 源 : 自 主 研 发 三 适 用 范 围 : 部 省 级 公 路 管 理 部 门 省 市 级 高 速 公 路 经 营 公 司 公 路 养 护 施 工 企 业 公 路 养 护 咨 询 公 司 公 路 养 护 检 测 单 位 公 路 养 护 设 计 单 位 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 国 外 基 于 可 视 化 管 理 手 段 的 综 合 性 公 路 养 护 分 析 平 台 或 类 似 功 能 模 块 的 建 设 存 在 于 路 面 管 理 系 统 或 公 路 资 产 管 理 系 统 中 国 外 较 为 典 型 的 系 统 如 加 拿 大 dtims 系 统 英 国 UKPMS 系 统 新 西 兰 HIMS 系 统 美 国 HERS-ST 系 统 等 均 进 行 了 不 同 程 度 的 研 究 和 开 发, 其 主 要 是 基 于 地 理 信 息 技 术, 集 成 展 示 公 路 资 产 技 术 档 案 等 静 态 信 息, 同 时 可 展 示 路 面 损 坏 等 部 分 路 况 指 标, 为 管 理 者 决 策 分 析 提 供 依 据 综 合 分 析 国 外 各 系 统 的 公 路 养 护 分 析 可 视 化 管 理 技 术 水 平 如 下 : (1) 偏 重 公 路 资 产 管 理 国 外 各 系 统 进 行 路 面 桥 梁 涵 洞 设 施 管 线 等 公 路 资 产 的 可 视 化 管 理 技 术 已 相 当 成 熟, 可 基 于 电 子 地 图 管 理 公 路 资 产 基 础 数 据 及 结 构 物 的 三 维 信 息, 便 于 管 理 者 对 公 路 资 产 进 行 经 济 性 分 析 (2) 路 网 状 况 监 测 数 据 较 为 单 一 路 面 损 坏 平 整 度 等 路 网 技 术 状 况 数 据 存 在 于 系 统 业 务 数 据 库 中, 但 尚 未 对 路 网 状 况 可 视 化 管 理 提 供 多 项 技 术 状 况 指 标 的 数 据 支 持, 例 如 在 dtims 系 统 中 仅 采 用 不 同 颜 色 线 段 展 示 路 网 PCI 指 标 状 况, 缺 少 路 面 行 驶 质 量 RQI 路 面 车 辙 深 度 RDI 路 面 抗 滑 性 能 SRI 路 面 结 构 强 度 PSSI 等 技 术 指 标 的 分 析 展 示 232

237 (3) 缺 乏 多 媒 体 数 据 支 持 国 外 系 统 多 媒 体 资 料 基 本 为 存 在 于 各 模 块 的 孤 立 数 据 在 进 行 路 网 状 况 分 析 养 护 决 策 分 析 时 缺 乏 与 多 媒 体 数 据 的 交 互 和 联 动, 导 致 公 路 养 护 分 析 缺 少 直 观 数 据 支 持 (4) 养 护 分 析 数 据 集 成 度 较 低 国 外 基 于 信 息 化 系 统 的 养 护 分 析 数 据 管 理 技 术 较 为 成 熟, 例 如 :UKPMS 系 统 就 涵 盖 了 规 划 检 测 分 析 计 划 项 目 管 理 等 多 项 业 务 数 据, 但 国 外 系 统 缺 乏 对 业 务 数 据 的 充 分 整 合 集 成 及 综 合 性 分 析 展 示 据 统 计, 我 国 每 年 至 少 有 15%~20% 的 公 路 需 要 实 施 路 面 大 中 修 和 预 防 性 养 护 十 一 五 期 间, 全 国 累 计 用 于 公 路 养 护 工 程 的 资 金 超 过 8000 亿 元, 完 成 路 网 改 建 工 程 55 万 公 里 大 修 工 程 16.7 万 公 里 中 修 工 程 36.4 万 公 里 ; 十 二 五 期 间, 国 省 干 线 公 路 每 年 实 施 大 中 修 养 护 的 比 重 将 不 少 于 17%, 初 步 估 算, 公 路 养 护 资 金 需 求 规 模 年 均 将 超 过 3000 亿 元, 十 二 五 末 期 将 接 近 4000 亿 元, 如 何 将 有 限 的 资 金 投 入 大 规 模 路 网 的 养 护 管 理, 发 挥 最 大 的 投 资 效 益 成 为 公 路 主 管 部 门 面 临 的 重 大 课 题 在 吸 取 和 借 鉴 国 外 优 秀 技 术 基 础 上, 本 技 术 是 交 通 部 公 路 科 学 研 究 院 的 科 研 项 目 西 部 地 区 高 等 级 公 路 养 护 技 术 研 究 ( 于 2011 年 11 月 29 日 经 交 通 部 鉴 定 为 国 际 领 先 水 平 ) 的 重 要 成 果 成 果 针 对 我 国 在 公 路 养 护 及 公 路 技 术 状 况 监 测 评 价 及 决 策 方 面 技 术 及 管 理 能 力 薄 弱 的 问 题, 研 发 了 关 键 技 术 核 心 模 型 及 大 型 可 视 化 软 件 平 台, 为 我 国 实 现 全 国 多 年 大 规 模 路 网 技 术 状 况 监 测 公 路 全 寿 命 养 护 决 策 节 约 养 护 成 本 提 供 了 技 术 支 撑 同 国 内 外 同 类 成 果 相 比, 本 成 果 具 有 以 下 特 点 : (1) 本 成 果 建 立 了 我 国 多 项 技 术 指 标 的 公 路 评 价 养 护 决 策 数 据 库, 233

238 填 补 了 我 国 在 长 期 使 用 公 路 养 护 评 价 数 据 库 方 面 的 技 术 空 白 ; (2) 本 成 果 集 成 的 路 面 多 项 技 术 指 标 的 公 路 养 护 评 价 数 据 库 是 路 面 长 期 使 用 性 能 预 测 和 公 路 养 护 费 用 分 析 的 重 要 依 据, 结 束 了 国 内 公 路 养 护 预 算 主 要 靠 经 验 的 现 状 ; (3) 本 成 果 的 CMAP NTHS v4.0 具 有 自 主 知 识 产 权, 在 我 国 首 次 实 现 了 多 项 路 面 指 标 集 成 管 理, 填 补 了 路 面 技 术 指 标 管 理 系 统 的 空 白, 建 立 起 了 我 国 公 路 养 护 科 学 决 策 软 件 平 台, 能 有 效 提 升 管 理 效 能 提 高 公 路 养 护 决 策 的 效 率 和 投 资 效 益 ; (4) 平 台 在 大 规 模 国 家 干 线 路 网 的 应 用 可 提 节 省 大 量 养 护 资 金, 提 升 公 路 技 术 状 况 水 平, 将 为 公 众 出 行 提 供 更 加 优 质 的 服 务, 进 一 步 减 少 社 会 公 众 的 出 行 成 本, 包 括 时 间 费 用 运 营 费 用 和 事 故 费 用 等 ; 平 台 的 推 广 应 用 将 进 一 步 带 动 小 型 机 服 务 器 操 作 系 统 及 磁 盘 阵 列 等 软 硬 件 方 面 的 经 济 增 长 ; (5) 本 成 果 构 建 了 一 套 科 学 的 指 标 管 理 体 系, 借 鉴 并 吸 纳 了 CPMS 的 分 析 技 术, 研 究 提 出 了 包 含 路 面 损 坏 平 整 度 车 辙 抗 滑 性 能 和 结 构 强 度 等 多 项 指 标 结 合 的 综 合 管 理 平 台, 并 结 合 公 路 养 护 行 业 的 实 际 需 要, 提 出 了 养 护 决 策 分 析 模 型 ; (6) 本 成 果 有 利 于 完 善 我 国 公 路 养 护 决 策 体 系 和 工 作 流 程, 为 加 强 国 家 路 网 动 态 监 控 提 升 路 网 服 务 水 平 提 供 重 要 技 术 手 段 ; 为 公 路 养 护 科 学 决 策 行 业 政 策 制 定 提 供 数 据 基 础 ; 为 提 高 公 路 养 护 管 理 规 范 化, 推 进 公 路 养 护 科 技 进 步 提 供 应 用 支 撑 五 技 术 内 容 234

239 1. 技 术 原 理 公 路 养 护 分 析 平 台 [ 简 称 :CMAP NTHS]v4.0 以 覆 盖 整 个 公 路 网 的 时 - 空 数 据 为 基 础, 针 对 各 种 支 持 系 统 的 决 策 结 果 以 及 检 测 设 备 采 集 的 前 方 和 路 面 图 像, 基 于 地 理 信 息 技 术 和 高 清 晰 图 像 技 术, 对 包 含 路 线 路 基 路 面 桥 涵 设 施 等 内 容 的 路 况 历 史 养 护 需 求 等 各 种 信 息 和 数 据 进 行 综 合 集 成 分 析 的 大 型 可 视 化 平 台, 能 够 全 方 位 展 示 公 路 网 中, 任 意 区 域 任 意 路 线 任 意 路 段 任 意 位 置 的 从 宏 观 到 明 细 的 所 有 公 路 资 产 信 息, 包 括 历 史 现 状 和 未 来 趋 势 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 开 发 满 足 长 期 使 用 性 能 时 - 空 数 据 管 理 的 大 型 数 据 库 (LTPP Datainfo), 存 储 全 国 多 年 路 网 技 术 状 况 数 据, 现 有 数 据 规 模 超 过 60 万 公 里 覆 盖 全 国 31 个 省 市 路 面 桥 梁 等 主 要 公 路 资 产 时 间 跨 度 达 到 6 年 数 据 指 标 超 过 25 项 在 此 基 础 上 建 立 基 于 公 路 长 期 使 用 性 能 预 测 与 决 策 的 系 列 模 型, 为 公 路 养 护 分 析 提 供 数 据 及 技 术 支 撑 (2) 建 立 多 指 标 全 寿 命 公 路 使 用 性 能 评 价 决 策 方 法 及 应 用 模 块 整 合 了 基 于 道 路 损 坏 平 整 度 车 辙 和 结 构 强 度 等 多 项 技 术 指 标 的 养 护 决 策 算 法, 建 立 了 基 于 全 寿 命 周 期 费 用 分 析 理 论 的 公 路 养 护 决 策 应 用 技 术 与 功 能 模 块, 可 基 于 公 路 资 产 基 础 信 息 监 测 数 据 和 评 价 结 果 实 施 科 学 的 养 护 分 析 与 决 策 过 程, 分 析 结 果 为 可 视 化 集 成 管 理 提 供 源 数 据 (3) 开 发 基 于 GIS 和 公 路 资 产 多 维 时 - 空 信 息 的 可 视 化 管 理 平 台 集 成 了 全 国 多 年 国 省 干 线 电 子 地 图 道 路 景 观 图 像 路 面 病 害 图 像 桥 梁 病 害 图 像 公 路 资 产 监 测 数 据 评 价 与 决 策 结 果, 最 终 形 成 了 具 有 自 主 知 识 235

240 产 权 的 公 路 养 护 分 析 平 台 (CMAP NTHS v4.0) 大 型 平 台, 实 现 了 大 规 模 路 网 公 路 养 护 可 视 化 监 测 评 价 与 辅 助 决 策 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 基 本 架 构 公 路 养 护 分 析 平 台 [ 简 称 :CMAP NTHS]V 4.0 采 用 B/S 架 构 设 计,B/S 结 构 (Browser/Server, 浏 览 器 / 服 务 器 模 式 ), 是 WEB 兴 起 后 的 一 种 网 络 结 构 模 式,WEB 浏 览 器 是 客 户 端 最 主 要 的 应 用 软 件 B/S 最 大 的 优 点 就 是 可 以 在 任 何 地 方 进 行 操 作 而 不 用 安 装 任 何 专 门 的 软 件, 只 要 有 一 台 能 上 网 的 电 脑 就 能 使 用, 客 户 端 零 维 护, 系 统 的 扩 展 非 常 容 易 (2) 开 发 语 言 平 台 开 发 所 使 用 技 术 如 下 : 微 软 公 司 ASP.NET 技 术,dotnet 框 架 4.0; Microsoft SQL Server 2008 数 据 库 ; 运 行 环 境 使 用 Windows Server 自 带 的 IIS,IIS 版 本 随 操 作 系 统 不 同 而 不 同 ; 前 台 页 面 使 用 HTML+CSS; 部 分 页 面 效 果 采 用 JavaScript 或 者 Ajax 技 术 (3) 建 设 工 具 平 台 建 设 过 程 中 使 用 工 具 如 下 : 微 软 Visual Studio 2010 集 成 开 发 环 境 ; 源 代 码 版 本 控 制 软 件 Visual Source Safe; 数 据 库 设 计 工 具 Power Designer; 236

241 项 目 管 理 软 件 Microsoft Office Project; 测 试 管 理 工 具 TestCenter 和 负 载 测 试 工 具 LoadRunner; 项 目 开 发 过 程 中 的 文 档 使 用 Microsoft Office Word 或 者 Microsoft Office Excel; 流 程 图 拓 扑 图 等 制 作 工 具 EDraw Max; 页 面 美 工 设 计 工 具 Adobe Photoshop 和 Adobe Dreamweaver 4. 技 术 应 用 情 况 (1) 部 级 应 用 : 交 通 运 输 部 2011 年 国 检 及 2012 年 2013 年 2014 年 年 度 路 网 技 术 状 况 监 测, 公 路 养 护 分 析 平 台 已 连 续 4 年 应 用 于 国 检 及 路 网 监 测 的 数 据 评 价 集 成 和 展 示, 交 通 运 输 部 主 管 部 门 及 各 省 交 通 主 管 部 门 可 通 过 网 络 登 录 平 台 对 抽 查 的 路 网 的 相 关 数 据 进 行 可 视 化 查 看 (2) 省 级 应 用 : 截 止 2013 年 年 底, 公 路 养 护 分 析 平 台 已 应 用 于 全 国 15 个 省 ( 市 自 治 区 ) 的 年 度 路 网 检 测 数 据 的 评 价 分 析 可 视 化 集 成, 行 业 主 管 部 门 可 通 过 该 平 台 及 时 准 确 掌 握 全 省 路 基 路 面 桥 隧 等 全 部 公 路 资 产 的 技 术 状 况 养 护 需 求, 为 省 级 公 路 主 管 部 门 的 养 护 决 策 申 请 养 护 资 金 等 工 作 提 供 技 术 支 持 5. 推 广 前 景 随 着 十 二 五 的 深 化 推 进, 可 以 预 见 在 今 后 若 干 年 内, 我 国 公 路 养 护 行 业 将 以 更 快 的 势 头 发 展 交 通 运 输 部 十 二 五 规 划 也 明 确 提 出 了 主 要 路 况 检 测 指 标 基 本 实 现 自 动 化, 路 况 评 价 及 养 护 决 策 实 现 信 息 化 和 制 度 化, 旨 在 改 变 原 来 的 人 工 经 验 型 决 策 模 式, 公 路 养 护 分 析 平 台 的 开 发 综 合 考 虑 了 行 237

242 业 的 现 状, 在 如 何 科 学 的 制 定 养 护 计 划 合 理 的 申 请 养 护 资 金 等 方 面 提 供 了 技 术 支 持, 从 而 将 获 得 更 多 的 行 业 主 管 部 门 的 认 可 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 中 公 高 科 养 护 科 技 股 份 有 限 公 司 单 位 地 址 : 北 京 市 海 淀 区 地 锦 路 9 号 院 4 号 楼 (100095) 联 系 人 : 卢 杨 电 话 : 传 真 : 手 机 : [email protected] 238

243 53 基 于 冲 击 弹 性 波 的 公 路 护 栏 立 柱 埋 深 无 损 快 速 检 测 技 术 一 技 术 名 称 : 基 于 冲 击 弹 性 波 的 公 路 护 栏 立 柱 埋 深 无 损 快 速 检 测 技 术 二 技 术 来 源 : 中 央 级 公 益 性 科 研 院 所 基 本 科 研 业 务 费 项 目 公 路 护 栏 立 柱 埋 深 无 损 检 测 技 术 研 究 与 设 备 开 发 ( 合 同 编 号 : ) 三 适 用 范 围 : 适 用 于 打 入 土 中 岩 石 钻 孔 混 凝 土 等 多 种 形 式 的 钢 质 立 柱 埋 深 无 损 快 速 检 测 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 护 栏 立 柱 埋 深 测 试 主 要 有 四 类 方 法 : 一 是 拔 桩 测 量 法 这 种 方 法 是 常 规 测 量 方 法, 优 点 是 精 度 高, 但 费 工 费 力, 成 本 高, 特 别 是 容 易 破 坏 边 坡 稳 定 和 路 基 的 完 整 性 二 是 PIT(Pile Integrity Test) 方 法, 即 传 统 的 基 桩 小 变 形 完 整 性 测 试 方 法 但 是, 由 于 立 柱 属 于 空 心 薄 壁 结 构, 传 统 的 PIT 方 法 难 以 适 用 原 因 是 :(1) 由 于 立 柱 内 部 为 空 腔, 在 激 振 时 会 引 起 内 部 共 鸣, 噪 声 大 ;(2) 在 激 振 时 产 生 的 残 留 振 动 信 号 持 续 时 间 较 长, 成 为 噪 声 源 ;(3) 立 柱 截 面 面 积 小, 侧 面 积 大, 从 而 信 号 衰 减 大, 底 部 反 射 信 号 微 弱, 难 以 辨 别 因 此, 美 国 2000 版 和 2007 版 ASTM 规 范 ( ASTM-D-5882) 中 都 明 确 规 定,PIT 方 法 不 适 用 于 钢 管 桩 等 空 心 桩 柱 三 是 电 磁 感 应 法, 即 在 立 柱 内 侧 钻 孔, 插 入 电 磁 感 应 探 头, 当 探 头 周 围 有 金 属 ( 立 柱 ) 和 没 有 金 属 时, 感 应 的 电 流 会 发 生 明 显 的 变 化, 据 此 即 可 探 测 立 柱 的 埋 深 该 方 法 原 理 简 单, 测 试 精 度 也 较 高, 但 需 要 在 立 柱 内 钻 孔, 破 坏 原 有 护 栏 结 构, 不 符 合 无 损 检 测 要 求, 且 测 试 工 作 量 大, 同 时 易 造 成 土 质 松 动, 未 获 得 推 广 应 用 四 是 超 声 波 法, 即 在 立 柱 的 侧 面 安 装 探 头 并 激 发 超 声 波 信 号, 通 过 接 收 从 立 柱 底 部 的 反 射 信 号, 并 根 据 其 传 播 时 间 和 传 播 速 度 来 推 算 立 柱 239

244 的 埋 深 其 主 要 特 点 是 利 用 表 面 波 SH 波 等 独 特 的 超 声 波 探 头 该 类 技 术 受 残 留 噪 声 以 及 空 腔 共 鸣 的 影 响 小, 较 之 普 通 的 超 声 波 ( 压 缩 波 ) 相 比, 更 加 适 合 测 试 立 柱 埋 深 但 由 于 超 声 波 的 频 率 高, 能 量 小, 在 测 试 立 柱 时 衰 减 很 大 因 此, 这 些 设 备 的 性 能 取 决 于 超 声 波 探 头 以 及 相 关 的 控 制 电 路 模 块 同 时, 对 于 硬 质 土 体 或 长 柱, 由 于 反 射 信 号 衰 减 大, 从 反 射 波 形 上 读 取 反 射 信 号 识 别 困 难, 致 使 测 试 误 差 较 大 国 内 外 亟 需 有 效 快 速 的 护 栏 立 柱 埋 深 无 损 检 测 技 术 和 手 段 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 利 用 冲 击 弹 性 波 激 振 能 力 较 大 波 长 较 长 衰 减 相 对 较 小 和 波 速 稳 定 的 优 点 及 其 反 射 特 性, 根 据 标 定 的 弹 性 波 波 速, 通 过 获 取 立 柱 底 部 的 反 射 时 刻 进 而 计 算 立 柱 的 长 度 及 地 面 以 下 埋 置 深 度 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 提 出 了 基 于 冲 击 弹 性 波 的 无 柱 帽 和 有 柱 帽 立 柱 埋 深 测 试 理 论, 建 立 了 护 栏 立 柱 埋 深 的 无 损 快 速 检 测 技 术 体 系 (2) 攻 克 了 冲 击 弹 性 波 激 励 残 留 信 号 抑 制 方 法 消 减 冲 击 弹 性 波 激 振 残 留 信 号 以 识 别 反 射 信 号 等 关 键 技 术, 并 发 明 了 相 应 装 置, 解 决 了 信 号 噪 声 干 扰 问 题, 提 高 了 测 量 精 度, 获 得 3 项 国 家 发 明 专 利 (3) 在 国 内 外 首 次 研 制 了 钢 质 护 栏 立 柱 埋 深 冲 击 弹 性 波 检 测 仪, 支 持 触 控 无 线 双 操 控, 具 有 GPS 定 位 无 限 传 输 等 数 据 库 管 理 机 能, 单 点 连 续 双 模 采 样, 并 具 有 自 检 预 触 发 机 能, 可 以 在 -20 ~55 的 温 度 条 件 下 工 作 240

245 (4) 编 制 了 国 家 标 准 钢 质 护 栏 立 柱 埋 深 冲 击 弹 性 波 检 测 仪 (GB/T ) 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 提 出 了 无 损 检 测 钢 质 护 栏 立 柱 埋 深 的 新 方 法, 攻 克 了 冲 击 弹 性 波 方 法 检 测 空 心 钢 管 埋 深 的 世 界 性 难 题, 突 破 了 美 国 ASTM-D5882 规 范 冲 击 弹 性 波 方 法 不 适 用 于 空 心 钢 管 等 桩 柱 的 技 术 论 断 (2) 护 栏 立 柱 埋 深 无 损 检 测 设 备 主 要 技 术 指 标 为 检 测 速 度 7min/ 根 空 置 和 埋 入 立 柱 检 测 误 差 分 别 在 2cm 和 8cm 以 内, 小 于 日 本 4 年 之 后 颁 布 的 钢 制 护 栏 立 柱 埋 深 的 无 损 检 测 纲 要 ( 案 ) 中 3cm 和 10cm 的 要 求 ; 适 用 范 围 包 括 新 建 公 路 和 在 用 公 路 护 栏 立 柱 埋 深 检 测, 超 越 了 日 本 标 准 规 定 的 新 建 工 程 的 限 制 (3) 成 果 纳 入 行 业 标 准 公 路 工 程 质 量 检 验 评 定 标 准 F80/1, 将 埋 深 检 测 仪 和 拔 桩 直 尺 量 测 两 种 方 法 并 列 推 荐, 填 补 了 国 内 交 通 工 程 检 测 标 准 的 空 白, 解 决 了 目 前 护 栏 立 柱 埋 深 等 部 分 隐 蔽 工 程 无 法 按 标 准 进 行 检 测 的 难 题. 4. 技 术 应 用 情 况 目 前, 已 在 交 通 行 业 的 标 杆 工 程 中 得 到 广 泛 应 用, 市 场 存 量 48 台 客 户 单 位 包 括 :(1) 国 家 交 通 安 全 设 施 质 量 监 督 检 验 中 心 云 南 省 公 路 科 学 技 术 院 等 多 家 行 业 检 测 和 研 究 机 构 ;(2) 山 西 省 交 通 基 本 建 设 质 量 监 督 站 浙 江 省 杭 州 交 通 工 程 质 量 安 全 监 督 局 等 多 家 质 监 单 位 ;(3) 四 川 理 工 学 院 长 沙 理 工 大 学 等 多 家 高 校 ;(4) 北 京 西 尼 德 克 仪 器 设 备 有 限 公 司 山 东 高 速 工 程 检 测 有 限 公 司 等 多 家 企 业 产 品 服 务 于 江 苏 润 扬 大 桥 武 汉 长 江 三 241

246 桥 云 南 安 楚 高 速 山 东 青 莱 高 速 山 西 文 垣 高 速 广 东 开 阳 高 速 陕 西 榆 佳 高 速 云 南 大 丽 高 速 等 多 项 工 程, 测 试 效 果 得 到 了 业 主 单 位 及 相 关 主 管 部 门 的 充 分 肯 定 5. 推 广 前 景 行 业 标 准 公 路 工 程 质 量 检 验 评 定 标 准 JTG F80/1 ( 修 订 版 ) 将 埋 深 检 测 仪 和 拔 桩 直 尺 量 测 两 种 方 法 并 列 推 荐, 可 以 预 见 对 该 技 术 和 设 备 的 需 求 将 产 生 井 喷 式 的 增 长, 市 场 前 景 极 其 广 阔 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 交 通 运 输 部 公 路 科 学 研 究 所 单 位 地 址 : 北 京 市 海 淀 区 西 土 城 路 8 号 (100088) 联 系 人 : 张 高 强 电 话 : 传 真 : 手 机 : [email protected] 242

247 54 公 路 建 设 表 土 及 植 物 资 源 保 护 和 综 合 利 用 技 术 一 技 术 名 称 : 公 路 建 设 表 土 及 植 物 资 源 保 护 和 综 合 利 用 技 术 二 技 术 来 源 : 吉 林 省 交 通 运 输 厅 科 技 项 目 环 长 白 山 旅 游 公 路 资 源 保 护 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 和 江 西 省 交 通 运 输 厅 科 技 项 目 彭 湖 高 速 公 路 建 设 资 源 节 约 与 保 护 技 术 研 究 ( 合 同 编 号 :2009c0003) 三 适 用 范 围 : 公 路 建 设 工 程 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 发 达 国 家 在 长 期 的 开 发 建 设 中, 环 保 意 识 强, 非 常 重 视 表 土 剥 离 及 其 再 利 用, 已 形 成 了 较 为 成 熟 的 技 术 方 法 和 管 理 制 度 国 外 的 表 土 剥 离 起 步 于 矿 产 资 源 开 发 和 各 类 建 设 活 动 中, 旨 在 提 高 土 地 质 量 和 治 理 土 壤 污 染 发 达 国 家 在 表 土 剥 离 和 再 利 用 方 面 的 研 究 和 实 践 具 有 以 下 特 征 :(1) 表 土 剥 离 有 健 全 完 善 的 法 律 体 系 ;(2) 成 熟 的 管 理 体 制 与 强 化 行 政 手 段 ;(3) 规 范 而 严 格 的 表 土 剥 离 的 程 序 ;(4) 表 土 剥 离 经 济 手 段 的 应 用 较 娴 熟 ;(5) 表 土 剥 离 的 技 术 成 熟 且 不 断 创 新 ;(6) 表 土 剥 离 呈 现 市 场 化 社 会 化 趋 势 ; (7) 表 土 剥 离 的 生 态 效 益 日 益 明 显 如 日 本 在 二 战 后 就 开 始 探 索 利 用 表 土 进 行 土 壤 改 良, 研 究 了 将 表 土 作 为 客 土 掺 入 要 改 良 地 区 的 表 层 土 壤 的 工 艺 方 法, 如 翻 转 客 土 改 良 式 翻 转 客 土 等 ; 在 工 程 建 设 中 特 别 是 公 路 边 坡 绿 化 上, 日 本 还 研 发 了 客 土 喷 播 技 术 等 利 用 表 土 资 源 的 绿 化 恢 复 新 技 术 国 内 在 工 程 建 设 过 程 中 长 期 以 来 由 于 没 有 相 关 的 程 序 和 规 范 对 清 表 施 工 进 行 指 导, 通 常 采 取 一 步 到 位 的 清 表 方 式, 把 表 土 层 作 为 一 般 土 料 来 使 用 或 直 接 乱 堆 乱 弃, 造 成 了 对 天 然 肥 力 较 高 的 土 壤 资 源 的 巨 大 浪 费, 盲 目 扩 大 清 表 施 工 范 围, 严 重 破 坏 生 态 环 境 随 着 国 内 资 源 保 护 意 识 的 增 强, 243

248 公 路 环 保 等 相 关 领 域 的 学 者 也 逐 渐 意 识 到 表 土 资 源 对 于 路 域 生 态 恢 复 的 重 要 性, 进 行 了 表 土 收 集 利 用 技 术 的 尝 试 如 王 新 军 等 (2011) 研 究 了 吉 林 省 营 城 子 至 松 江 河 高 速 公 路 沿 线 3 种 典 型 公 路 占 地 类 型 ( 林 地 旱 地 水 田 ) 不 同 土 层 厚 度 的 土 壤 质 量 水 平, 提 出 了 不 同 类 型 土 壤 表 土 层 的 最 佳 收 集 厚 度 ; 陈 济 丁 等 (2009) 在 青 藏 公 路 多 年 冻 土 路 段 边 坡 植 被 种 植 试 验 中 利 用 了 当 地 的 表 土, 在 公 路 边 坡 建 立 了 较 好 的 植 被 群 落 在 我 国 以 往 公 路 工 程 建 设 施 工 中, 由 于 在 勘 察 设 计 阶 段 对 于 公 路 占 地 界 内 的 植 被 保 护 以 及 表 土 资 源 的 收 集 和 利 用, 没 有 出 台 专 门 技 术 规 范 或 操 作 指 南, 使 得 公 路 界 内 植 被 和 表 土 得 不 到 有 效 的 保 护 和 保 留, 严 重 影 响 了 公 路 沿 线 的 生 态 环 境 以 及 景 观 效 果, 浪 费 宝 贵 表 土 资 源, 增 加 了 后 期 生 态 恢 复 的 费 用, 延 长 了 恢 复 时 间 本 技 术 提 出 了 勘 察 设 计 阶 段 利 用 3S 技 术, 在 公 路 建 设 前 期 的 道 路 选 线 环 境 影 响 评 价 景 观 格 局 分 析 等 基 础 上, 开 展 建 设 项 目 的 植 物 和 土 壤 资 源 保 护 勘 测 和 规 划, 进 行 公 路 界 内 植 被 的 保 护 表 土 资 源 的 保 护 收 集 和 利 用, 该 技 术 还 未 见 相 关 报 道 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 (1) 采 用 3S 技 术, 从 宏 观 大 尺 度 层 面 先 对 公 路 路 线 经 过 区 域 的 植 被 和 土 壤 情 况 进 行 整 体 的 勘 测, 为 制 定 现 场 样 方 调 查 方 案 的 提 供 依 据 (2) 采 用 公 路 遥 感 影 像 设 置 GPS 点 位, 指 导 现 场 植 物 调 查 样 方 和 表 土 情 况 调 查, 同 时 考 虑 落 实 公 路 生 态 管 理 和 保 护 措 施 的 一 致 性 (3) 采 用 现 场 多 次 放 线 的 方 法 较 为 准 确 地 确 定 公 路 占 地 界 内 乔 灌 木 的 重 要 保 护 区 域 和 表 土 资 源 的 保 护 区 域, 最 大 可 能 的 对 乔 灌 木 资 源 和 表 土 资 244

249 源 进 行 保 留 (4) 在 公 路 路 线 占 地 界 内 有 针 对 性 开 展 植 物 样 方 调 查, 获 取 详 细 的 植 被 情 况, 为 制 定 保 护 措 施 提 供 基 础 数 据 (5) 采 用 区 域 土 地 利 用 类 型 斑 块 分 布 法 开 展 表 土 情 况 现 场 调 查, 调 查 情 况 更 全 面 准 确 科 学 (6) 以 精 细 管 理 原 则, 细 致 界 定 清 表 范 围 界 限 步 骤, 确 定 交 通 方 案, 制 定 表 土 迁 移 计 划, 制 定 保 护 原 始 植 被 及 其 他 可 利 用 植 物 的 迁 移 或 就 地 保 留 的 保 护 实 施 方 案, 以 及 生 态 边 沟 建 设 或 公 路 排 水 边 沟 设 计 变 更 调 整 方 案 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 通 过 对 公 路 路 线 范 围 的 遥 感 影 像 解 译 和 分 析, 识 别 公 路 经 过 区 域 主 要 植 被 类 型 ; 根 据 每 个 路 基 施 工 标 段 穿 越 的 植 被 类 型 及 数 量, 设 置 现 场 植 物 样 方 调 查 的 GPS 点 位 ; 进 行 现 场 放 线, 划 定 公 路 占 地 界 内 的 乔 灌 木 重 要 保 护 区, 同 时 按 照 设 置 的 GPS 点 位 开 展 现 场 植 物 样 方 调 查 ; 统 计 样 方 调 查 数 据 并 计 算 相 关 参 数 ; 最 后 根 据 计 算 结 果 制 定 植 物 保 护 方 法 (2) 通 过 对 公 路 路 线 范 围 的 遥 感 影 像 解 译 和 分 析, 识 别 公 路 经 过 区 域 的 主 要 土 地 利 用 类 型 ; 根 据 每 个 路 基 施 工 标 段 穿 越 的 土 地 利 用 类 型 及 穿 越 里 程, 设 置 现 场 表 土 资 源 调 查 的 GPS 点 位 ; 进 行 现 场 放 线 工 作, 划 定 公 路 占 地 界 内 的 表 土 资 源 保 护 区, 同 时 按 照 设 置 的 GPS 点 位 并 开 展 表 土 资 源 调 查 ; 统 计 调 查 数 据 并 计 算 相 关 参 数 ; 最 后 根 据 计 算 结 果 制 定 表 土 资 源 保 护 和 利 用 方 法 (3) 采 用 分 步 清 表 施 工 法 发 明 专 利 技 术 指 导 清 表 工 作, 最 大 限 度 保 护 245

250 表 土 及 植 物 资 源 其 显 著 效 益 在 于 : 能 够 明 显 减 少 清 表 施 工 扰 动 面 积, 与 公 路 工 程 施 工 紧 密 结 合, 最 大 限 度 地 保 护 植 被 和 减 少 表 土 层 土 壤 资 源 的 破 坏 ; 利 用 清 除 的 植 被 和 表 土 层 土 壤 资 源 进 行 后 期 生 态 恢 复 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 公 路 勘 察 设 计 阶 段 植 被 保 护 与 利 用 公 路 路 线 范 围 遥 感 影 像 获 取 识 别 解 译 公 路 路 线 区 域 的 主 要 植 被 类 型, 并 使 用 GIS 软 件 进 行 分 析 处 理, 处 理 完 成 的 植 被 类 型 图 植 被 类 型 的 数 量 和 路 段 长 度, 设 计 现 场 植 物 调 查 样 方 的 GPS 点 位 和 调 查 方 案, 放 线 划 定 公 路 占 地 界 内 重 要 保 护 区 域 和 重 点 保 护 植 被, 统 计 分 析 样 方 调 查 数 据, 制 定 相 应 的 保 护 和 利 用 方 法 (2) 公 路 勘 察 设 计 阶 段 土 壤 保 护 与 利 用 公 路 路 线 范 围 遥 感 影 像 获 取 识 别 解 译 公 路 路 线 区 域 的 主 要 土 地 利 用 类 型 斑 块, 使 用 GIS 软 件 分 析 处 理, 在 分 析 处 理 完 成 的 遥 感 影 像 上, 明 确 标 注 公 路 穿 越 的 土 地 利 用 类 型 数 量 面 积 GPS 点 位 结 合 现 场 测 量, 划 分 不 同 土 地 利 用 类 型, 确 定 清 表 表 土 厚 度 品 质, 放 线 划 定 表 土 资 源 保 护 区 域, 进 行 分 级 保 护 (3) 公 路 路 基 清 表 分 步 施 工 法 适 用 于 填 方 挖 方 半 填 半 挖 方 路 基 的 清 表 施 工, 其 特 征 在 于 进 行 分 步 清 表 操 作 (4) 公 路 路 基 清 表 分 步 施 工 对 植 物 进 行 分 级 保 护 技 术 根 据 植 物 资 源 情 况, 按 保 护 优 先 顺 序 把 植 物 资 源 分 为 四 级 : 246

251 古 树 名 木 珍 稀 濒 危 植 物 为 第 一 级, 以 就 地 保 护 为 主, 避 免 扰 动, 无 法 原 地 保 留 移 栽 到 自 然 保 护 区 或 植 物 园 进 行 保 护 ; 树 体 高 大 树 形 优 美 的 孤 植 树 点 景 树 为 第 二 级, 原 则 就 地 保 护, 避 免 破 坏, 使 其 形 成 公 路 的 景 观 亮 点, 无 法 原 地 保 留 的 也 要 移 栽 到 服 务 区 立 交 区 等 区 域 进 行 保 护 ; 常 见 的 乔 木 为 第 三 级, 清 表 施 工 进 行 选 择 性 保 护, 不 影 响 路 基 施 工 的 一 律 就 地 保 护, 对 影 响 路 基 施 工 的 乔 木 树 种 移 栽 用 于 公 路 绿 化 恢 复 ; 草 本 和 灌 木 为 第 四 级, 清 表 施 工 中 直 接 清 除 并 粉 碎 腐 熟 后 作 为 后 期 公 路 绿 化 的 基 质 肥 料 4. 技 术 应 用 情 况 (1) 已 获 得 国 家 发 明 专 利 (ZL ) (2) 成 果 已 经 成 功 应 用 于 在 吉 林 省 环 长 白 山 旅 游 公 路 江 西 彭 湖 高 速 公 路 江 西 省 昌 奉 高 速 吉 林 省 营 松 高 速 公 路 等 资 源 节 约 与 环 境 保 护 建 设 5. 推 广 前 景 该 技 术 适 于 全 国 多 种 生 态 环 境 和 各 类 公 路 推 广 应 用, 将 在 公 路 建 设 对 古 树 名 木 保 护 绿 化 工 程 景 观 建 设 生 态 防 护 等 方 面 取 得 显 著 的 环 境 效 益 和 社 会 效 益, 综 合 来 看, 该 技 术 具 有 很 好 的 推 广 前 景 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 交 通 运 输 部 科 学 研 究 院 单 位 地 址 : 北 京 市 朝 阳 区 惠 新 里 240 号 (100029) 联 系 人 : 孔 亚 平 电 话 : 传 真 : 手 机 : [email protected] 247

252 55 敏 感 水 体 段 桥 梁 危 化 品 泄 漏 监 控 及 应 急 处 理 技 术 一 技 术 名 称 : 敏 感 水 体 段 桥 梁 危 化 品 泄 漏 监 控 及 应 急 处 理 技 术 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 部 建 设 科 技 计 划 项 目 西 部 公 路 建 设 中 水 资 源 保 护 技 术 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 三 适 用 范 围 : 新 建 公 路 跨 敏 感 水 体 ( 饮 用 水 源 二 级 保 护 区 准 保 护 区 和 二 类 以 上 水 体 ) 的 桥 梁 桥 面 径 流 水 收 集 系 统 桥 梁 两 侧 沉 淀 池 和 处 理 池 危 险 品 运 输 车 辆 事 故 监 控 和 应 急 操 作 系 统 的 设 计 以 及 建 成 公 路 跨 敏 感 水 体 桥 梁 段 危 险 品 泄 露 防 范 应 急 系 统 的 补 充 完 善 设 计 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 国 外 在 高 速 公 路 路 面 径 流 对 水 资 源 的 影 响 分 析 处 理 技 术 方 面 有 所 研 究 瑞 典 公 路 部 门 认 为 公 路 运 营 和 养 护 阶 段 对 水 资 源 的 污 染 主 要 来 自 路 面 径 流 和 桥 梁 危 险 品 运 输 泄 漏 后 的 稀 释 液 等, 因 此 整 治 的 重 点 是 对 路 面 径 流 的 净 化 和 监 控 加 拿 大 安 大 略 省 运 输 部 通 过 对 公 路 沿 线 水 文 和 生 态 的 研 究, 开 发 了 新 排 水 系 统, 修 建 了 暴 雨 处 理 池 暴 雨 池 沿 坡 脚 修 建, 以 混 凝 土 砖 铺 底, 辅 以 石 堰 降 低 流 速, 使 径 流 流 入 河 沟 前 充 分 沉 淀, 能 较 好 地 防 止 暴 雨 雨 水 径 流 对 河 流 造 成 影 响 Yousef 等 在 对 美 国 佛 罗 里 达 州 的 高 速 公 路 桥 面 水 定 量 分 析 的 基 础 上, 研 究 指 出 土 壤 系 统 能 够 有 效 地 吸 收 排 水 中 的 重 金 属, 并 据 此 提 出 了 有 效 减 少 高 速 公 路 径 流 中 污 染 桥 面 排 水 设 计 综 合 以 上 来 看, 国 外 对 公 路 运 营 阶 段 路 面 桥 面 径 流 的 收 集 处 理 研 究 非 常 重 视, 而 且 对 敏 感 水 体 路 段 桥 梁 危 险 化 学 品 运 输 初 步 建 立 了 应 急 配 套 系 统, 在 具 体 工 程 建 设 和 运 输 管 理 中 也 提 出 了 一 些 保 护 方 案, 并 且 取 得 了 一 定 的 社 会 效 益 248

253 国 内 公 路 建 设 中 的 桥 面 径 流 收 集 和 危 险 化 学 品 应 急 处 理 等 相 关 研 究 还 处 于 起 步 阶 段, 有 关 路 面 径 流 水 质 特 征 分 析 方 面 开 展 有 少 量 研 究 工 作 广 东 省 公 路 建 设 有 限 公 司 在 广 州 绕 城 高 速 公 路 ( 九 江 - 小 塘 段 ) 跨 过 北 江 及 南 沙 涌 二 级 饮 用 水 源 地 路 段 采 用 储 存 调 节 池 和 人 工 湿 地 串 连 构 成 的 生 态 处 理 方 法 对 桥 面 径 流 进 行 了 处 理 交 通 运 输 部 科 学 研 究 院 针 对 广 东 渝 湛 高 速 公 路 人 工 湿 地 对 路 ( 桥 ) 面 径 流 处 理 的 效 果 进 行 了 试 验 研 究 但 是, 长 期 以 来 由 于 没 有 设 计 依 据 和 规 范, 形 成 了 五 花 八 门 的 应 急 池 沉 淀 池 人 工 湿 地 等 处 理 系 统, 这 些 处 理 系 统 对 桥 面 径 流 初 期 雨 水 中 的 污 染 物 有 一 定 的 沉 淀 降 解 等 净 化 功 能, 从 理 论 上 也 能 够 利 用 其 处 理 系 统 的 池 容 对 泄 漏 的 危 险 化 学 品 及 其 稀 释 液 起 到 收 集 储 存 等 应 急 作 用, 但 在 实 际 工 程 中, 由 于 这 些 处 理 系 统 没 有 设 置 必 要 的 自 动 化 监 控 设 备 和 应 急 控 制 处 理 系 统, 其 应 急 功 能 大 都 要 依 靠 人 工 现 场 开 关 阀 门 等 复 杂 的 手 动 操 作 才 能 实 现, 且 无 法 保 证 在 危 险 品 泄 漏 偶 然 事 件 中 满 足 泄 漏 危 险 品 及 稀 释 液 容 纳 的 要 求, 或 者 选 择 系 统 无 法 很 好 的 适 用 于 工 程 实 际 操 作 需 要 因 此, 目 前 的 处 理 系 统 都 无 法 真 正 实 现 实 际 意 义 上 的 危 险 品 泄 漏 应 急 需 求, 更 无 法 实 现 兼 备 危 险 品 泄 漏 应 急 和 初 期 雨 水 处 理 的 双 重 处 理 功 能 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 本 技 术 基 于 现 有 系 统 无 法 综 合 实 现 敏 感 水 体 桥 梁 段 危 险 品 泄 漏 安 全 监 控 自 动 化 应 急 处 理 和 对 桥 面 径 流 初 期 雨 水 进 行 净 化 处 理 的 缺 陷, 采 用 远 程 监 控 和 自 动 控 制 技 术 而 提 供 一 种 敏 感 水 体 桥 梁 段 危 险 化 学 品 泄 漏 监 控 和 应 急 处 理 系 统 249

254 通 过 远 程 监 控 系 统, 能 够 确 保 敏 感 水 体 桥 梁 段 发 生 危 险 化 学 品 泄 漏 事 故 后 监 控 中 心 在 第 一 时 间 发 现 事 故, 并 当 即 启 动 应 急 自 动 控 制 系 统, 将 泄 漏 的 危 险 品 完 全 收 纳 至 应 急 储 存 池 内 另 外, 通 过 调 节 池 湿 地 串 联 系 统 的 设 置, 能 够 有 效 地 净 化 初 期 雨 水 中 污 染 物, 同 时 生 态 处 理 具 有 良 好 的 景 观 效 果 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 敏 感 水 体 桥 梁 段 危 险 化 学 品 泄 漏 监 控 及 应 急 处 理 系 统, 包 括 : 危 险 化 学 品 泄 漏 应 急 监 控 及 自 动 化 控 制 系 统 桥 面 径 流 收 集 系 统 危 险 化 学 品 应 急 储 存 系 统 和 桥 面 径 流 处 理 系 统 桥 梁 监 控 摄 像 头 与 监 控 中 心 的 监 控 计 算 机 相 连, 桥 梁 应 急 电 话 与 监 控 计 算 机 连 接, 以 上 两 套 系 统 构 成 危 险 品 泄 漏 应 急 监 控 系 统 桥 面 径 流 收 集 孔 与 径 流 收 集 管 相 连 通, 排 水 管 与 应 急 调 节 池 相 连 接, 应 急 调 节 池 出 水 根 据 是 否 是 泄 漏 的 危 险 化 学 品 而 分 两 路 出 口, 一 路 出 口 与 径 流 电 控 蝶 阀 相 连, 将 日 常 桥 面 径 流 初 期 雨 水 导 至 径 流 处 理 池 中, 在 径 流 处 理 池 中 设 有 处 理 池 液 位 监 控 系 统, 另 一 出 口 与 应 急 电 控 蝶 阀 相 连, 将 发 生 泄 漏 的 危 险 品 及 其 稀 释 液 导 至 危 险 品 应 急 储 存 池 中 危 险 品 应 急 储 存 池 中 设 有 应 急 池 液 位 监 控 系 统, 现 场 电 控 处 理 器 分 别 与 监 控 计 算 机 径 流 电 控 蝶 阀 应 急 电 控 蝶 阀 处 理 池 液 位 监 控 系 统 应 急 池 液 位 监 控 系 统 相 连, 应 急 操 作 系 统 与 监 控 计 算 机 相 连, 供 电 系 统 分 别 与 现 场 电 控 处 理 器 径 流 电 控 蝶 阀 应 急 电 控 蝶 阀 处 理 池 液 位 监 控 系 统 应 急 池 液 位 监 控 系 统 相 连 并 为 其 供 电 桥 面 径 流 处 理 系 统 中 的 径 流 净 化 池 为 串 联 的 生 态 湿 地 形 式 或 其 他 污 水 250

255 处 理 形 式, 其 具 有 沉 淀 隔 油 生 物 降 解 等 综 合 功 能, 对 初 期 雨 水 径 流 的 主 要 污 染 物 SS COD NH3-N TP 石 油 类 等 污 染 物 均 有 很 好 的 去 除 效 果 ; 径 流 净 化 池 设 有 配 水 口 折 流 挡 墙 折 流 挡 板 卵 石 挡 墙 等 部 件, 能 够 改 变 水 流 方 向 和 水 力 学 特 征, 发 生 多 级 折 流 沉 淀 反 应, 具 有 更 好 的 沉 淀 效 果, 又 可 以 节 省 工 程 占 地 ; 同 时 采 用 就 地 取 材 卵 石 制 成 折 流 挡 墙, 兼 具 沉 淀 吸 附 生 物 降 解 等 功 能, 增 加 系 统 的 净 化 效 果 3. 主 要 技 术 指 标 通 过 佛 山 市 环 境 监 测 站 水 质 监 测, 出 水 水 质 能 满 足 广 东 省 地 方 标 准 水 污 染 综 合 排 放 限 值 一 级 标 准 的 浓 度 限 值 通 过 依 托 工 程 实 施, 该 系 统 运 行 半 年 对 SS CODcr BOD5 TP NH3-N 石 油 类 6 个 指 标 的 平 均 去 除 率 分 别 达 90.53% 81.43% 74.03% 66.56% 75.68% 和 79.78%, 处 理 效 果 优 良, 标 准 偏 差 低 于 5%, 工 程 稳 定 可 靠 通 过 在 江 西 南 昌 至 奉 新 高 速 公 路 南 潦 河 大 桥 进 行 该 系 统 的 安 装 运 行, 确 保 跨 敏 感 水 体 桥 梁 段 运 输 车 辆 非 正 常 停 车 等 异 常 行 驶 状 态 识 别 率 达 到 90% 以 上, 日 常 路 面 径 流 经 沉 淀 后 定 期 排 放 远 程 操 作 实 现 率 95% 以 上 在 试 验 工 程 段 落 尚 未 发 生 危 险 品 泄 漏 进 入 敏 感 水 体 的 问 题, 设 施 运 转 正 常 4. 技 术 应 用 情 况 本 系 列 技 术 在 国 道 主 干 线 广 东 绕 城 公 路 2 座 跨 敏 感 水 体 桥 梁 段 环 长 白 山 旅 游 公 路 头 道 白 河 桥 梁 段 鹤 大 高 速 公 路 6 处 跨 敏 感 水 体 桥 梁 和 2 段 饮 用 水 源 保 护 区 路 段 吉 林 至 黑 河 高 速 公 路 北 安 河 至 黑 河 段 4 座 跨 敏 感 水 体 桥 梁 段 江 西 南 昌 至 奉 新 高 速 公 路 南 潦 河 桥 梁 段 得 到 成 功 应 用, 并 取 得 了 良 好 的 污 染 防 治 和 危 险 品 泄 漏 应 急 控 制 效 果 251

256 5. 推 广 前 景 随 着 国 家 经 济 的 迅 速 发 展, 高 速 公 路 网 络 建 设 也 越 来 越 健 全, 跨 越 敏 感 水 体 的 公 路 桥 梁 路 段 越 来 越 多, 高 速 公 路 网 快 捷 方 便 灵 活 的 运 输 特 点, 使 得 越 来 越 多 的 危 险 化 学 品 进 入 了 高 速 公 路 运 输 网 络, 运 输 危 险 品 的 车 辆 在 敏 感 水 体 路 段 发 生 事 故 的 概 率 也 随 之 增 加, 从 而 给 敏 感 水 体 带 来 了 更 多 更 大 的 环 境 风 险 与 此 同 时, 敏 感 水 体 路 段 桥 面 径 流 初 期 雨 水 中 由 于 含 有 较 多 的 固 体 悬 浮 物 和 COD 等 污 染 物, 将 桥 面 径 流 初 期 雨 水 直 接 排 入 敏 感 水 体 会 对 敏 感 水 体 造 成 一 定 的 影 响 因 此, 为 了 满 足 环 保 总 局 发 改 委 交 通 部 关 于 加 强 公 路 规 划 和 建 设 环 境 影 响 评 价 工 作 的 通 知 ( 环 发 [2007]184 号 ) 针 对 跨 敏 感 水 体 的 相 关 要 求, 本 系 列 技 术 提 出 的 在 跨 敏 感 水 体 路 段 设 置 一 套 兼 备 危 险 品 泄 漏 监 控 和 应 急 储 存 以 及 桥 面 径 流 初 期 雨 水 处 理 功 能 的 危 险 品 泄 漏 应 急 系 统 的 方 法 将 具 有 更 加 良 好 的 推 广 应 用 前 景, 而 且 通 过 近 几 年 对 原 有 技 术 的 不 断 创 新 和 完 善, 使 得 本 系 列 技 术 形 成 一 套 具 有 自 主 知 识 产 权 的 完 整 性 技 术, 推 广 应 用 前 景 广 阔 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 交 通 运 输 部 科 学 研 究 院 单 位 地 址 : 北 京 市 朝 阳 区 惠 新 里 240 号 (100029) 联 系 人 : 孔 亚 平 电 话 : 传 真 : 手 机 : [email protected] 252

257 56 标 准 协 同 式 道 路 运 输 业 务 管 理 系 统 一 技 术 名 称 : 标 准 协 同 式 道 路 运 输 业 务 管 理 系 统 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 部 建 设 科 技 计 划 项 目 省 域 道 路 运 政 关 键 技 术 研 究 与 示 范 应 用 ( 合 同 编 号 : ) 和 省 域 道 路 运 政 关 键 技 术 研 究 与 示 范 应 用 ( 合 同 编 号 : ) 三 适 用 范 围 : 省 市 县 三 级 道 路 运 输 业 务 管 理 工 作, 包 括 客 运 货 运 危 货 维 修 驾 陪 场 站 从 业 人 员 国 际 道 路 运 输 公 交 出 租 租 赁 运 输 服 务 业 和 行 政 执 法 等 管 理 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 道 路 运 输 业 务 管 理 系 统 是 各 省 开 展 道 路 运 输 管 理 工 作 的 基 础 性 平 台, 建 立 并 应 用 覆 盖 省 市 县 三 级 的 道 路 运 输 业 务 管 理 系 统 是 构 建 统 一 的 行 业 数 据 中 心 规 范 全 省 业 务 办 理 过 程 提 高 业 务 管 理 效 率 的 基 础 受 道 路 运 输 市 场 发 展 差 异 的 影 响, 目 前 我 国 各 省 的 道 路 运 输 业 务 管 理 系 统 建 设 与 应 用 程 度 不 尽 相 同 其 中, 东 部 地 区 系 统 建 设 相 对 较 早, 应 用 范 围 也 相 对 较 广, 有 效 地 支 撑 了 业 务 工 作 的 开 展 但 由 于 早 期 建 设 时 相 关 行 业 标 准 欠 缺, 导 致 系 统 在 前 台 功 能 与 后 台 数 据 标 准 上 均 存 在 较 大 差 异 ; 而 中 西 部 地 区 ( 尤 其 是 西 部 地 区 ) 系 统 建 设 普 遍 较 晚, 业 务 功 能 与 数 据 标 准 相 对 规 范, 但 系 统 应 用 范 围 相 对 集 中, 有 待 深 化 推 广 应 用 总 体 上, 目 前 31 个 省 市 已 有 29 个 省 市 建 立 了 道 路 运 输 业 务 管 理 系 统, 而 湖 南 省 海 南 省 尚 未 建 立 全 省 统 一 的 系 统 ; 部 分 系 统 建 设 较 早 的 省 份, 目 前 亟 待 开 展 系 统 升 级 改 造 发 达 国 家 在 道 路 运 输 市 场 中 普 遍 重 视 信 息 化 手 段 的 应 用 美 国 德 国 日 本 等 国 都 将 GPS GIS 车 牌 识 别 技 术 RFID 技 术 等 应 用 于 车 辆 运 行 监 253

258 控 车 辆 身 份 自 动 识 别 道 路 运 输 稽 查 自 动 收 费 等 领 域, 并 注 重 整 合 政 府 所 管 理 的 各 类 信 息, 借 助 Internet 网 络 向 社 会 公 众 及 时 发 布 但 单 就 定 位 于 电 子 政 务 的 道 路 运 输 业 务 管 理 系 统 而 言, 各 国 所 应 用 的 主 要 技 术 依 然 是 工 作 流 报 表 中 间 件 等 通 用 性 技 术, 从 这 一 点 来 说 国 内 外 相 比 差 别 不 大 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 (1) 通 过 运 政 管 理 模 式 研 究, 对 系 统 的 开 发 提 供 全 方 位 全 阶 段 的 咨 询, 准 确 摸 清 需 求, 正 确 把 握 系 统 建 设 方 向 ; (2) 通 过 对 信 息 安 全 技 术 的 合 理 有 效 应 用, 保 证 道 路 运 政 管 理 信 息 化 各 个 环 节 的 安 全 性 保 密 性 ; (3) 着 眼 于 成 套 技 术, 使 软 件 硬 件 标 准 管 理 办 法 等 实 现 配 套 应 用 ; (4) 依 托 部 道 路 运 输 管 理 条 例 道 路 运 输 管 理 工 作 规 范 省 相 关 管 理 细 则 等 规 范, 制 定 标 准 系 统 功 能 与 数 据 标 准 ; (5) 通 过 规 范 性 的 数 据 与 功 能 模 块, 与 灵 活 的 工 作 流 技 术 相 衔 接, 开 发 标 准 协 同 式 道 路 运 输 业 务 管 理 系 统, 达 到 既 符 合 标 准 规 范 又 适 应 各 省 实 际 管 理 需 求 的 目 的 同 时 紧 贴 行 业 管 理 的 变 化, 通 过 模 块 化 功 能 接 口 方 式, 不 断 将 新 的 行 业 管 理 内 容 纳 入 系 统 中, 满 足 变 化 的 业 务 管 理 需 要 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 应 用 定 制 框 架 技 术 : 系 统 实 现 简 单 表 单 类 业 务 处 理 页 面 的 定 制, 使 之 符 合 系 统 整 体 架 构 并 纳 入 系 统 运 行 框 架 中, 无 需 或 者 只 需 很 少 量 额 外 代 码 即 可 运 行, 达 到 提 高 系 统 稳 定 性 实 现 业 务 逻 辑 快 速 扩 展 的 目 的 254

259 (2) 工 作 流 技 术 : 系 统 业 务 办 理 过 程 全 部 使 用 工 作 流 技 术 加 以 驱 动, 将 受 理 审 核 审 批 制 证 归 档 等 业 务 办 理 环 节 灵 活 有 机 地 加 以 衔 接, 既 可 提 高 业 务 办 理 的 规 范 性, 又 使 系 统 具 备 了 一 定 的 灵 活 性, 通 过 配 合 应 用 定 制 框 架 技 术, 为 最 终 运 管 用 户 在 面 对 业 务 流 程 变 更 及 业 务 逻 辑 变 更 时, 提 供 了 较 好 的 应 对 手 段 (3) 业 务 服 务 引 擎 技 术 : 系 统 使 用 业 务 服 务 引 擎 技 术 实 现 业 务 数 据 的 按 时 按 需 灵 活 变 更, 使 系 统 在 数 据 处 理 上 具 有 更 加 灵 活 的 手 段, 例 如 : 在 指 定 的 时 间 实 现 营 运 车 辆 的 停 运 复 驶 ; 营 运 车 辆 从 业 人 员 数 据 的 统 计 汇 总 调 度 等 (4) 报 表 中 间 件 技 术 : 系 统 采 用 报 表 中 间 件 技 术 实 现 了 道 路 运 输 统 计 报 表 制 度 中 规 定 的 各 类 报 表, 以 及 运 管 部 门 日 常 工 作 中 常 用 的 业 务 报 表, 可 以 方 便 快 捷 地 生 成 报 表 数 据, 满 足 行 业 管 理 中 数 据 统 计 的 需 求 同 时, 系 统 也 提 供 县 市 省 逐 级 填 报 汇 总 上 报 的 报 表 工 作 模 式 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 多 种 关 键 技 术 的 无 缝 集 成 应 用 较 好 的 实 现 了 集 成 创 新 将 应 用 定 制 框 架 工 作 流 业 务 服 务 引 擎 报 表 中 间 件 数 据 通 讯 服 务 IC 卡 等 多 种 关 键 技 术 融 汇 贯 通 于 标 准 协 同 式 道 路 运 输 业 务 管 理 系 统 中, 在 统 一 的 数 据 库 设 计 和 行 业 业 务 规 划 基 础 上, 实 现 跨 机 构 跨 系 统 系 统 内 业 务 协 同 办 理 从 技 术 上 实 现 了 无 缝 集 成, 从 业 务 上 满 足 了 业 务 流 程 自 动 化 以 及 网 络 化 协 同 办 公 对 多 种 关 键 技 术 的 集 成 应 用 需 要 (2) 道 路 运 输 证 IC 卡 成 套 技 术 的 应 用 填 补 了 行 业 空 白 255

260 从 技 术 上 突 破 了 大 多 数 政 府 电 子 证 件 应 用 系 统 卡 片 垄 断 的 限 制, 通 过 技 术 创 新, 选 择 了 最 经 济 的 技 术 方 案, 最 大 限 度 地 考 虑 了 IC 卡 道 路 运 输 证 应 用 系 统 多 种 卡 片 兼 容 的 开 放 性, 实 现 了 硬 件 读 写 设 备 的 投 资 保 护, 保 证 了 系 统 长 期 稳 定 运 行 在 应 用 上, 将 网 络 协 同 办 公 的 理 念 通 过 卡 片 多 应 用 分 区 内 置 在 一 张 卡 片 中, 通 过 手 持 机 的 使 用 将 动 态 管 理 信 息 提 供 给 移 动 稽 查 人 员, 在 现 场 实 现 了 协 同 化 监 管, 这 种 监 管 又 通 过 网 络 化 的 业 务 系 统 和 数 据 交 换 手 段, 实 现 了 全 国 稽 查 数 据 的 协 同 与 共 享 (3) 自 主 研 发 了 经 济 实 用 的 关 键 技 术 中 间 件 技 术 采 用 的 应 用 定 制 框 架 工 作 流 业 务 服 务 引 擎 报 表 中 间 件 数 据 通 讯 服 务 IC 卡 道 路 运 输 证 安 全 中 间 件 等 六 项 关 键 技 术, 除 数 据 通 讯 服 务 外, 其 他 五 项 都 是 自 主 研 发 完 成, 尤 其 是 工 作 流 应 用 定 制 框 架 业 务 服 务 引 擎 技 术 作 为 独 立 的 中 间 件 技 术 研 发, 具 备 了 产 品 化 特 征 4. 技 术 应 用 情 况 系 统 已 经 在 西 藏 河 北 甘 肃 内 蒙 天 津 青 海 宁 夏 广 西 河 南 等 多 省 市 推 广 应 用, 成 为 应 用 省 市 道 路 运 输 行 业 管 理 的 基 础 性 业 务 平 台 通 过 应 用 该 系 统, 各 推 广 单 位 不 仅 节 约 了 大 量 的 系 统 建 设 费 用, 并 且 规 范 了 自 身 业 务 办 理 过 程, 形 成 了 统 一 规 范 的 省 级 道 路 运 输 行 业 数 据 资 源 ; 通 过 应 用 系 统, 不 仅 有 效 提 高 了 运 政 管 理 部 门 的 业 务 办 理 效 率, 并 通 过 利 用 系 统 网 络 化 协 同 化 的 特 性, 有 效 减 少 了 行 业 从 业 者 因 办 理 相 关 业 务 往 返 运 管 机 构 的 差 旅 费 用, 提 高 了 行 业 服 务 水 平 5. 推 广 前 景 256

261 系 统 将 道 路 运 输 电 子 政 务 的 定 位 从 传 统 狭 隘 的 办 公 辅 助 工 具 变 成 了 一 种 崭 新 的 网 络 协 同 化 工 作 平 台, 其 最 大 贡 献 是 将 分 布 在 政 府 内 外 网 上 的 各 自 为 政 相 互 孤 立 的 各 级 各 类 信 息 系 统, 统 一 构 建 于 道 路 运 输 电 子 政 务 平 台 之 上, 通 过 规 范 化 标 准 化 的 系 统 功 能 定 义 建 立 起 系 统 间 有 机 的 内 在 协 同 关 系, 在 道 路 运 输 管 理 领 域 实 现 了 信 息 技 术 应 用 的 集 成 创 新, 并 达 到 了 较 高 的 产 品 化 要 求, 具 有 很 好 的 推 广 前 景 尤 其 是 对 于 目 前 尚 未 建 立 全 省 统 一 的 道 路 运 输 业 务 管 理 系 统 的 省 份, 以 及 系 统 建 设 较 早 目 前 因 业 务 变 化 需 要 升 级 改 造 的 省 份, 具 有 良 好 的 推 广 应 用 价 值 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 交 通 运 输 部 科 学 研 究 院 单 位 地 址 : 北 京 市 朝 阳 区 惠 新 里 240 号 (100029) 联 系 人 : 张 夕 珂 电 话 : 传 真 : 手 机 : [email protected] 257

262 57 西 部 地 区 公 路 地 质 灾 害 监 测 预 报 系 统 软 件 一 技 术 名 称 : 西 部 地 区 公 路 地 质 灾 害 监 测 预 报 系 统 软 件 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 部 建 设 科 技 计 划 项 目 西 部 地 区 公 路 地 质 灾 害 监 测 预 报 技 术 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 三 适 用 范 围 : (1) 用 户 : 政 府 部 门, 设 计 咨 询 单 位 管 养 单 位 (2) 不 同 阶 段 可 提 供 的 服 务 工 可 阶 段 : 地 质 灾 害 区 划 成 果 可 以 指 导 地 质 选 线, 优 化 路 线 走 廊 带, 避 免 路 线 通 过 地 质 灾 害 严 重 的 区 域 勘 察 设 计 阶 段 : 数 据 库 中 大 量 工 程 实 例 可 为 新 的 勘 察 设 计 提 供 工 程 类 比, 提 高 灾 害 治 理 经 济 性 安 全 可 靠 性 施 工 阶 段 : 通 过 实 时 监 测 预 报 预 警, 可 实 现 动 态 设 计 信 息 化 施 工, 快 速 决 策 灾 害 治 理 方 案, 确 保 施 工 安 全 运 营 阶 段 : 可 实 现 对 各 类 灾 害 的 系 统 管 理 及 路 基 技 术 状 况 评 定, 为 灾 害 应 急 预 案 的 制 定 灾 害 预 先 治 理 提 供 依 据, 避 免 灾 害 阻 断 交 通, 避 免 灾 害 造 成 人 员 伤 亡 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 国 外 类 似 软 件 系 统 及 主 要 特 点 :1 美 国 科 罗 拉 多 州 立 大 学 MarioMejia-Navarro 博 士 后 等 人 开 发 的 自 然 灾 害 及 风 险 评 估 决 策 支 持 系 统 ; 2 加 拿 大 在 CRP 系 统 的 基 础 上 发 展 的 Oregon s 灾 害 系 统, 该 系 统 主 要 是 将 全 州 潜 在 的 灾 害 进 行 统 一 分 级 ;3NHI RHRS 灾 害 分 级 管 理 系 统, 是 Oregon 经 验 的 推 广, 其 在 全 国 范 围 的 灾 害 管 理 系 统 领 域 占 前 瞻 性 地 位 4 在 NHI 258

263 系 统 基 础 上 发 展 的 田 纳 西 州 崩 塌 灾 害 管 理 系 统 (TennRMS) 其 中 最 为 成 熟 的 要 属 TennRMS, 但 其 主 要 面 向 专 业 用 户 国 内 类 似 软 件 系 统 及 主 要 特 点 :1 京 津 唐 地 质 灾 害 预 测 防 治 计 算 机 辅 助 决 策 系 统, 该 系 统 由 信 息 资 源 数 据 库 图 形 图 像 辅 助 分 析 模 型 预 测 经 济 评 价 和 防 治 决 策 分 析 专 家 系 统 构 成, 实 现 了 地 理 信 息 系 统 技 术 和 智 能 决 策 支 持 系 统 的 结 合 ;2 山 区 小 流 域 地 质 环 境 与 地 质 灾 害 预 测 的 GIS 系 统, 主 要 针 对 山 区 小 流 域 地 质 环 境 和 地 质 灾 害 提 供 预 测 功 能 ;3 中 国 地 质 环 境 监 测 院 的 地 质 灾 害 专 题 信 息 系 统, 提 供 了 地 质 灾 害 数 据 的 编 辑 查 询 和 输 出 功 能 ;4 三 峡 库 区 地 质 灾 害 防 治 信 息 与 决 策 支 持 系 统, 由 信 息 系 统 分 析 决 策 系 统 和 网 络 系 统 组 成, 主 要 是 对 三 峡 库 区 地 质 灾 害 信 息 进 行 分 析 处 理 辅 助 决 策 和 网 络 发 布 ;5 香 港 斜 坡 资 讯 系 统, 该 系 统 是 一 个 具 有 地 理 空 间 搜 寻 功 能 的 中 央 资 料 数 据 库, 通 过 在 土 木 工 程 拓 展 署 的 内 部 网 络, 工 作 人 员 可 以 查 阅 斜 坡 资 讯 系 统 内 的 斜 坡 位 置 平 面 图 影 像 及 相 连 的 斜 坡 资 料 该 资 料 库 可 能 是 世 界 上 最 详 尽 最 庞 大 最 珍 贵 的 城 市 斜 坡 资 料 库 中 国 大 陆 地 区 对 地 质 灾 害 的 各 类 数 据 尚 没 有 进 行 有 效 的 管 理, 更 不 用 说 系 统 的 管 理, 各 部 门 之 间 也 没 有 实 现 整 合 与 资 源 共 享 目 前 还 没 有 一 套 系 统 的 公 路 地 质 灾 害 管 理 软 件 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 软 件 是 建 立 在 公 路 路 网 公 路 地 质 灾 害 区 划 层 灾 害 监 测 网 等 3 个 层 面 上 的 公 路 地 质 灾 害 信 息 管 理 系 统, 利 用 该 系 统 能 实 现 地 质 灾 害 信 息 ( 包 括 各 种 监 测 信 息 ) 的 录 入 与 存 储 检 索 与 查 询 修 改 与 更 新 数 据 分 析 处 259

264 理 和 统 计 空 间 分 析 和 输 出 等 功 能 利 用 ArcGIS 的 ArcSDE ArcIMS 以 及 ArcServer 技 术 实 现 灾 害 空 间 信 息 和 属 性 信 息 的 有 效 存 储 互 联 网 上 发 布 以 及 信 息 可 视 化 查 询 应 用 系 统 的 灾 害 预 测 预 报 模 型 库 和 方 法 库, 对 灾 害 原 始 数 据 进 行 分 析 判 断 预 测 灾 害 危 险 程 度 和 预 警 级 别, 最 终 为 公 路 建 设 和 管 理 部 门 在 地 质 灾 害 预 防 与 治 理 灾 害 规 律 研 究 交 通 管 理 以 及 生 态 环 境 保 护 与 治 理 等 方 面 的 决 策 分 析 提 供 支 持, 维 护 公 路 交 通 安 全, 降 低 地 质 灾 害 损 失 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 基 础 信 息 管 理 本 系 统 软 件 将 原 始 纸 质 文 件 监 测 数 据 等 资 料 换 成 为 空 间 数 据 库 录 入 GIS 数 据 格 式, 实 现 基 本 的 地 图 操 作 功 能, 各 种 基 本 信 息 的 地 图 可 视 化 查 询 专 题 图 与 输 出 等 (2) 地 质 灾 害 区 划 影 响 地 质 灾 害 活 动 的 因 素 是 气 象 地 理 地 质 因 素 及 人 类 活 动, 相 互 交 织, 自 然 与 社 会 因 素 相 互 叠 加 通 过 对 这 些 影 响 因 子 权 重 比 例 的 划 分, 利 用 相 应 的 预 测 模 型, 对 给 定 区 域 内 或 地 点 进 行 危 险 性 区 划, 并 对 危 险 度 作 出 预 测 和 指 定 公 路 的 区 划 与 管 理 (3) 地 质 灾 害 监 测 在 基 础 信 息 管 理 功 能 基 础 上, 连 接 地 质 灾 害 监 测 信 息 并 叠 加 于 地 图 上, 实 现 地 质 灾 害 数 据 的 查 询 统 计 分 析 等 (4) 边 坡 稳 定 性 评 价 在 基 础 信 息 管 理 与 地 质 灾 害 监 测 的 基 础 上, 利 用 各 类 边 坡 稳 定 性 评 价 模 型 及 判 据 对 所 选 边 坡 稳 定 性 作 出 定 性 评 价 (5) 地 质 灾 害 预 报 预 警 在 基 础 信 息 管 理 与 地 质 灾 害 监 测 的 基 础 上, 利 用 预 警 预 报 分 析 模 型, 实 现 基 于 地 图 的 公 路 地 质 灾 害 预 警 预 报 与 应 急 响 应 260

265 (6) 专 家 知 识 反 馈 复 核 调 整 方 法 体 系 专 家 知 识 参 与 模 型 计 算 的 方 法 ; 专 家 知 识 的 复 核 层 级 的 划 分 及 反 馈 机 制 的 建 立 ; 知 识 的 结 构 化 及 不 确 定 性 推 理 方 法 ; 预 警 规 则 的 建 立 及 修 改 完 善 方 法 (7) 公 路 地 质 灾 害 信 息 的 快 速 网 络 发 布 公 路 地 质 灾 害 的 快 速 发 布 是 以 网 络 终 端 的 形 式 将 为 公 路 运 输 生 命 财 产 的 安 全 提 供 保 障, 公 路 地 质 灾 害 信 息 经 由 多 途 径 网 络 实 现 其 快 速 传 输 查 询 预 报 以 及 决 策 支 持 将 是 系 统 最 终 发 挥 重 大 保 障 作 用 的 技 术 关 键 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 各 类 监 测 数 据 的 集 成 与 可 视 化 实 现 基 本 的 地 图 操 作 功 能 各 种 基 本 信 息 的 地 图 可 视 化 ; 在 30 分 钟 内 实 现 信 息 查 询, 灾 点 综 合 评 定 分 析 并 随 时 打 印 成 果 报 表 (2) 数 据 录 入 方 便 简 洁 单 体 灾 点 的 基 础 数 据 的 录 入 在 1 小 时 内 完 成 ; 在 管 养 阶 段 现 场 群 防 群 测 数 据 和 照 片 在 10 分 钟 内 实 时 上 报 (3) 地 质 灾 害 监 测 预 报 及 稳 定 性 评 价 通 过 采 集 的 监 测 数 据, 运 用 不 同 的 预 报 模 型, 对 地 质 灾 害 的 发 展 发 生 进 行 预 测 预 报, 实 现 基 于 地 图 的 公 路 地 质 灾 害 预 警 预 报 与 应 急 响 应 采 用 至 少 3 种 以 上 实 用 的 预 测 分 析 方 法 进 行 单 体 灾 点 综 合 预 测 (4) 公 路 地 质 灾 害 信 息 的 快 速 网 络 发 布 公 路 地 质 灾 害 的 快 速 发 布 将 为 公 路 运 输 安 全 提 供 保 障, 公 路 地 质 灾 害 信 息 经 由 多 途 径 实 现 其 快 速 传 输 查 询 预 报 以 及 决 策 支 持, 将 是 该 系 统 最 终 发 挥 重 大 保 障 作 用 的 技 术 关 键 (5) 通 过 对 在 建 公 路 项 目 灾 点 的 监 测, 实 现 动 态 设 计, 信 息 化 施 工 ; 实 现 地 质 灾 害 施 工 人 员 0 伤 亡 率 261

266 4. 技 术 应 用 情 况 该 软 件 已 运 用 在 镇 胜 高 速 公 路 厦 蓉 高 速 公 路 水 盘 高 速 公 路 三 凯 高 速 公 路 崇 遵 高 速 公 路 湄 余 高 速 公 路 等 多 条 高 速 公 路 近 30 个 滑 坡 边 坡 中, 效 果 良 好, 成 功 地 预 警 了 公 路 滑 坡 高 路 堤 高 边 坡 大 规 模 的 破 坏, 有 效 避 免 因 路 基 位 移 发 生 车 毁 人 亡 的 重 大 事 故, 提 高 了 公 路 运 输 服 务 保 障 水 平, 保 证 人 民 群 众 安 全 便 捷 出 行, 实 现 了 动 态 设 计, 信 息 化 施 工, 节 省 公 路 地 质 灾 害 治 理 工 程 投 资 费 用 约 30%, 节 省 投 资 近 千 万, 节 约 了 治 理 时 间, 及 时 保 证 道 路 畅 通, 更 好 地 实 现 防 灾 减 灾 治 灾 的 目 的, 获 得 了 业 主 的 认 可 5. 推 广 前 景 本 软 件 不 仅 可 以 服 务 于 已 建 高 速 公 路 的 运 营 管 养 阶 段 还 可 以 为 新 建 高 速 公 路 的 工 可 勘 察 设 计 施 工 运 营 养 护 提 供 全 阶 段 服 务, 用 户 可 以 及 时 了 解 公 路 边 坡 整 体 情 况, 并 根 据 软 件 灾 害 预 测 结 果 制 定 灾 害 应 急 预 案, 更 好 的 保 障 了 交 通 运 输 安 全 贵 州 已 经 进 入 高 速 公 路 三 年 大 会 战 时 期, 即 将 新 开 工 建 设 13 条 高 速 公 路, 总 里 程 1073 公 里, 预 计 2030 年 全 省 公 路 总 里 程 达 到 6851 公 里 应 用 前 景 良 好 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 贵 州 省 交 通 规 划 勘 察 设 计 研 究 院 股 份 有 限 公 司 单 位 地 址 : 贵 州 省 贵 阳 市 国 家 高 新 区 金 阳 科 技 产 业 园 阳 关 大 道 100 号 (550081) 联 系 人 : 魏 小 楠 电 话 : 传 真 : 手 机 : @qq.com 262

267 58 油 轮 货 油 加 温 优 化 管 理 系 统 一 技 术 名 称 : 油 轮 货 油 加 温 优 化 管 理 系 统 二 技 术 来 源 : 自 主 研 发 三 适 用 范 围 : 60000DWT 65000DWT 68000DWT 72000DWT 75000DWT DWT DWT 等 七 种 不 同 载 重 吨 位 货 油 运 输 船 舶 ; ARDJUNA BACH HO BRENT DAQING DRUGEN DURI 等 300 余 种 货 油 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 油 轮 货 物 加 温 作 业 管 理, 是 油 轮 航 次 运 输 管 理 过 程 中 不 可 缺 少 的 重 要 环 节 该 管 理 系 统 在 考 虑 船 舶 实 际 的 航 线 船 型 船 舶 结 构 船 舶 载 荷 航 行 区 域 外 部 气 象 环 境 等 条 件 设 定 框 架 下, 能 够 较 为 准 确 和 简 便 的 确 定 货 油 加 温 的 最 优 开 始 时 间 和 结 束 时 间, 科 学 地 指 导 船 舶 管 理 人 员 在 加 温 过 程 中 对 锅 炉 的 规 范 操 作, 使 加 温 时 间 较 以 往 明 显 缩 短, 保 证 货 油 在 运 输 装 卸 的 不 同 阶 段 均 能 控 制 在 基 本 合 理 的 温 度 范 围, 有 效 降 低 因 过 度 加 热 引 起 货 油 温 度 过 高 油 气 大 量 挥 发 而 造 成 的 安 全 隐 患, 大 大 提 高 工 作 效 率, 为 船 舶 确 定 最 经 济 的 货 油 加 热 方 案 提 供 了 快 捷 有 效 的 手 段 由 此, 可 避 免 能 源 浪 费, 减 少 温 室 气 体 排 放 降 低 废 气 排 放 对 大 气 环 境 所 造 成 的 污 染 其 经 济 性 和 实 用 性 在 行 业 内 达 到 了 国 内 领 先 水 平 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 本 项 目 采 用 理 论 分 析 试 验 验 证 和 实 船 应 用 检 验 相 结 合 的 方 式, 针 对 大 连 远 洋 运 输 公 司 的 七 种 船 型 18 艘 双 壳 油 轮 300 余 种 原 油 运 输 过 程 中, 油 263

268 舱 货 油 加 温 保 温 恒 温 的 经 济 方 式 进 行 分 析 研 究 根 据 非 稳 态 导 热 集 总 参 数 法 建 立 了 油 轮 油 舱 加 温 保 温 和 恒 温 数 学 模 型, 基 于 该 模 型 研 制 了 油 轮 货 油 加 温 优 化 方 案 操 作 系 统 该 系 统 以 实 船 为 背 景, 对 货 油 运 输 过 程 中 的 加 温 保 温 和 恒 温 过 程 机 理 进 行 分 析 建 模, 利 用 计 算 机 编 制 货 油 加 温 保 温 和 恒 温 过 程 仿 真 软 件, 得 到 货 油 的 速 度 场 和 温 度 场 变 化 规 律, 为 科 学 地 加 热 操 作 提 供 理 论 依 据 该 操 作 系 统 充 分 考 虑 到 以 下 影 响 因 素 : 运 输 油 品 种 类 数 量 航 行 时 间 装 卸 货 油 温 度 天 气 情 况 船 龄 修 正 压 载 舱 有 无 海 水 情 况 船 头 上 浪 等 该 系 统 用 于 油 轮 运 输 过 程 中 货 油 加 温 的 实 际 操 作, 将 运 输 油 品 种 类 数 量 航 行 状 态 装 卸 原 油 温 度 及 天 气 等 情 况 输 入, 即 可 得 到 优 化 的 加 温 保 温 和 恒 温 操 作 方 案, 包 括 : 给 出 不 同 货 油 蒸 汽 压 力 下 加 温 保 温 时 间 和 锅 炉 耗 油 量 之 间 的 关 系, 在 满 足 预 设 定 条 件 的 前 提 下, 给 出 最 经 济 锅 炉 耗 油 的 操 作 方 案 或 优 化 加 温 时 间 的 操 作 指 南 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 依 据 非 稳 态 集 总 参 数 法 开 发 的 油 轮 货 油 加 温 优 化 方 案 管 理 系 统, 可 确 定 油 轮 整 个 航 行 过 程 最 优 的 加 温 保 温 和 恒 温 操 作 方 案 ( 油 轮 货 油 加 热 自 动 测 控 装 置 获 实 用 新 型 专 利, 专 利 号 :ZL ) (2) 管 理 系 统 给 出 加 热 蒸 汽 压 力 加 温 保 温 时 间 和 锅 炉 耗 油 之 间 的 关 系 用 理 论 和 实 验 证 明 了 油 轮 货 油 加 热 过 程 中 货 油 内 部 主 要 的 热 量 传 递 方 式 为 自 然 对 流 换 热 通 过 理 论 分 析 得 到 加 热 过 程 中 最 优 锅 炉 蒸 发 量 (3) 基 于 FLUENT 平 台 对 油 轮 货 油 油 舱 加 热 保 温 过 程 的 速 度 场 和 温 度 场 进 行 传 热 机 理 模 拟 3. 主 要 技 术 指 标 264

269 (1) 管 理 系 统 应 用 技 术 精 度 管 理 系 统 计 算 的 货 油 保 温 时 间 和 加 热 时 间 的 最 大 误 差 小 于 5%, 计 算 的 温 度 场 与 船 舶 实 际 温 度 场 的 最 大 误 差 小 于 2 (2) 提 供 油 轮 货 油 加 热 保 温 管 理 系 统 的 操 作 手 册 编 制 了 三 种 双 壳 体 油 轮 ( 型 号 明 细 ) 的 保 温 加 热 实 用 操 作 手 册 根 据 不 同 的 货 油 种 类 加 热 蒸 汽 参 数 航 速 海 水 温 度 气 温 货 油 初 温 和 终 温 等 参 数, 方 便 提 供 货 油 加 热 保 温 的 最 佳 时 间 4. 技 术 应 用 情 况 该 项 目 密 切 结 合 生 产 实 际, 具 有 较 高 的 学 术 水 平 和 较 大 的 应 用 价 值 目 前 已 在 大 连 远 洋 运 输 公 司 所 属 油 轮 上 使 用, 年 均 可 节 约 0.25 万 吨 燃 油, 即 节 约 燃 油 费 支 出 1000 万 元 人 民 币 ; 其 次 由 于 燃 料 油 消 耗 的 减 少 还 会 降 低 对 大 气 污 染 与 设 备 磨 损, 且 降 低 船 员 的 劳 动 强 度 等 该 项 目 在 公 司 船 舶 实 施 后 已 全 面 提 升 了 公 司 原 油 轮 的 加 温 和 保 温 的 科 学 管 理 5. 推 广 前 景 目 前 该 项 目 在 国 内 外 同 行 业 中 属 于 创 新 项 目, 而 且 投 入 小, 见 效 快 维 护 使 用 便 捷 开 发 的 实 用 操 作 手 册 和 加 热 保 温 计 算 软 件, 为 确 定 油 轮 最 经 济 的 货 油 加 热 方 案 提 供 了 科 学 依 据 和 辅 助 管 理 手 段, 符 合 油 轮 安 全 生 产 的 实 际 需 求 经 过 大 连 远 洋 运 输 公 司 近 七 年 反 复 试 用 与 调 整 性 能 趋 于 稳 定, 功 能 满 足 业 务 需 要 经 个 性 化 功 能 调 整 后, 在 油 运 企 业 及 相 关 行 业 具 有 广 泛 的 推 广 前 景 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 大 连 远 洋 运 输 公 司 265

270 单 位 地 址 : 大 连 市 中 山 区 友 好 广 场 6 号 远 洋 大 厦 B 座 (116001) 联 系 人 : 张 笑 东 电 话 : 传 真 : 手 机 : [email protected] 266

271 59 公 路 服 务 区 污 水 生 态 处 理 技 术 一 技 术 名 称 : 公 路 服 务 区 污 水 生 态 处 理 技 术 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 部 建 设 科 技 计 划 项 目 西 部 公 路 建 设 中 水 资 源 保 护 技 术 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 和 部 省 联 合 攻 关 项 目 彭 湖 高 速 公 路 建 设 资 源 节 约 与 保 护 技 术 研 究 ( 合 同 编 号 :2009C0003) 三 适 用 范 围 : 高 速 公 路 服 务 区 收 费 站 养 护 工 区 等 公 路 沿 线 附 属 设 施 污 水 处 理 及 中 水 回 用 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 在 欧 洲 和 北 美 有 20-30% 的 人 口 利 用 小 型 污 水 处 理 系 统, 日 本 从 1977 年 以 来, 分 散 型 污 水 处 理 的 普 及 率 已 达 到 相 当 水 平, 全 国 大 约 有 700 万 套 小 型 生 活 污 水 净 化 装 置 ( 称 为 净 化 槽 ) 在 使 用 之 中 澳 大 利 亚 开 发 了 一 种 过 滤 土 地 处 理 与 暗 管 排 水 相 结 合 的 污 水 再 利 用 系 统, 称 之 为 FILTER 高 效 持 续 性 污 水 灌 溉 新 技 术, 它 利 用 污 水 进 行 作 物 灌 溉, 通 过 灌 概 土 地 处 理 后, 再 利 用 地 下 暗 管 将 其 汇 集 和 排 出 韩 国 农 村 居 民 分 散 居 住, 兴 建 集 中 处 理 的 污 水 系 统 造 价 太 高, 为 此 研 究 了 一 种 湿 地 污 水 处 理 系 统, 使 污 水 中 的 污 染 物 质 经 湿 地 过 滤 后 或 被 土 壤 吸 收, 或 被 微 生 物 转 变 成 无 害 物 这 种 方 法 能 耗 低, 维 护 的 成 本 低 在 出 水 回 用 方 面, 欧 美 等 国 家 高 速 公 路 服 务 区 的 绿 化 面 积 相 对 比 较 大, 处 理 后 的 污 水 主 要 用 于 绿 化 灌 溉 和 冲 洗 厕 所 等 由 于 对 出 水 水 质 要 求 较 高, 国 外 服 务 区 污 水 处 理 设 施 一 般 造 价 和 运 行 成 本 都 较 高 我 国 高 速 公 路 服 务 区 污 水 处 理 最 多 采 用 地 埋 式 一 体 化 处 理 设 备 它 是 以 接 触 氧 化 为 核 心 工 艺, 集 生 化 沉 淀 等 处 理 于 一 体 的 模 块 化 装 置, 可 根 据 污 水 水 量 多 少 灵 活 配 置, 适 用 于 各 种 安 装 位 置 ( 地 表 以 下 地 表 以 上 或 建 筑 物 内 ), 控 制 系 统 操 作 灵 活 简 便, 可 自 动 或 摇 控 操 作, 维 护 简 便 267

272 地 埋 式 一 体 化 设 备 可 以 根 据 实 际 要 求 选 择 多 种 工 艺 流 程, 还 可 配 套 提 供 备 种 后 续 工 艺 和 补 充 设 施 因 此, 在 高 速 公 路 服 务 区 有 几 种 不 同 工 艺 流 程 的 地 埋 式 一 体 化 设 备 根 据 调 研 地 埋 式 一 体 化 设 备 涉 及 的 工 艺 操 作 简 单, 处 理 效 果 较 好, 但 是 其 产 生 的 噪 声 大, 耗 电 量 大, 维 护 难 度 比 较 大 除 了 一 体 化 设 备 选 择 上 述 工 艺 外, 土 地 生 态 处 理 法 在 高 速 公 路 污 水 处 理 中 已 经 开 始 应 用 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 (1) 多 介 质 滤 池 多 介 质 生 物 滤 池 综 合 了 生 物 降 解 吸 附 和 物 理 化 学 过 程, 兼 顾 活 性 污 泥 法 生 物 膜 法 和 固 定 化 微 生 物 的 长 处, 在 高 进 水 负 荷 下 出 水 稳 定, 适 应 处 理 高 氨 氮 和 有 机 物 污 水, 容 积 负 荷 可 达 kg BOD 5 /m 3 d, 可 减 少 装 置 容 积, 降 低 工 程 造 价 多 介 质 滤 池 能 够 长 期 维 持 微 生 物 的 数 量 和 多 样 性, 好 氧 缺 氧 厌 氧 菌 同 时 存 在, 同 时 进 行 硝 化 和 反 硝 化 过 程 多 介 质 滤 池 是 下 进 水 上 出 水, 污 水 通 过 载 体 即 可 消 除 臭 味 这 些 都 是 其 他 生 物 处 理 工 艺 所 不 具 备 的 多 介 质 生 物 滤 池 用 了 多 孔 网 泡 生 物 载 体, 载 体 具 有 比 表 面 积 大, 接 触 均 匀, 传 质 速 度 快, 水 头 损 失 低 等 许 多 突 出 的 优 点 多 介 质 生 物 滤 池 通 过 投 加 微 生 物 提 高 污 水 处 理 效 率, 对 难 降 解 有 机 物 油 和 氨 氮 具 有 极 高 的 降 解 作 用, 而 且 对 有 机 酸 和 硫 化 物 等 异 味, 以 及 脂 肪 酸 表 面 活 性 剂 芳 香 族 化 合 物 酚 类 化 合 物 等 都 具 有 较 好 的 降 解 效 果, 而 且 能 承 受 较 高 的 有 机 负 荷 细 胞 生 长 快 再 生 能 力 强 系 统 停 用 6 个 月 内 通 过 调 试 微 生 物 都 可 恢 复 功 能, 不 需 重 复 投 加 (2) 人 工 湿 地 268

273 人 工 湿 地 内 填 多 孔 球 形 功 能 滤 料 火 山 岩 和 草 炭 土 和 钢 渣 等 复 合 材 料, 种 植 耐 水 湿 植 物, 主 要 通 过 基 质 吸 附 植 物 吸 收 和 植 物 根 区 微 生 物 的 氧 化, 以 及 特 别 设 计 的 深 层 布 水 多 介 质 滤 料 和 稻 草 等 反 硝 化 强 化 功 能, 深 度 去 除 PBR 出 水 中 的 TP 氨 氮 COD 和 LAS 等 污 染 物 湿 地 对 有 机 污 染 物 具 有 较 强 的 去 除 能 力 不 溶 性 有 机 物 通 过 在 湿 地 基 质 中 的 沉 积 过 滤 作 用 可 以 很 快 地 被 截 留 进 而 被 分 解 或 利 用, 可 溶 性 有 机 物 则 通 过 植 物 根 系 生 物 膜 的 吸 附 吸 收 及 厌 氧 好 氧 生 物 代 谢 降 解 过 程 而 被 分 解 去 除 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 污 水 生 态 处 理 技 术 的 工 艺 流 程 为 : (1) 服 务 区 生 活 污 水 与 餐 饮 废 水 经 污 水 收 集 系 统 收 集 后 输 送 至 调 节 沉 淀 池, 经 过 均 质 均 量 后 的 废 水 发 生 物 理 沉 降, 进 行 固 液 分 离, 以 去 除 废 水 中 大 部 分 的 SS, 调 节 沉 淀 池 上 清 液 进 入 多 介 质 滤 池 (2) 多 介 质 滤 池 去 除 大 部 分 的 有 机 物 氨 氮 和 石 油 类 为 保 证 处 理 效 果, 多 介 质 生 物 滤 池 采 用 大 孔 网 状 载 体, 并 投 加 定 向 培 育 的 微 生 物, 生 物 负 载 量 比 常 规 工 艺 高 倍 (3) 生 物 滤 池 出 水 进 入 人 工 湿 地, 深 度 脱 氮 除 磷, 有 效 保 证 出 水 水 质 稳 定, 达 到 一 级 排 放 标 准 后 排 放 或 到 达 中 水 回 用 标 准 后 经 次 氯 酸 钠 消 毒 后 作 为 绿 化 用 水 (4) 人 工 湿 地 不 产 生 污 泥, 多 介 质 滤 池 产 生 污 泥 量 很 小, 仅 需 6-12 个 月 排 泥 一 次, 排 放 污 泥 进 入 排 泥 池, 定 期 由 吸 粪 车 运 走 处 理 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 出 水 的 COD 氨 氮 总 磷 ph SS 石 油 类 动 植 物 油 等 指 标 稳 定 达 到 污 水 综 合 排 放 标 准 (GB ) 中 的 一 级 标 准 或 城 市 269

274 污 水 再 生 利 用 城 市 杂 用 水 水 质 标 准 (GB/T ) 中 的 绿 化 冲 厕 标 准 (2) 能 耗 比 普 通 SBR 或 生 物 接 触 氧 化 工 艺 降 低 50% 以 上, 污 泥 产 生 量 比 普 通 活 性 污 泥 法 降 低 80% 以 上 (3) 处 理 直 接 运 行 成 本 低 于 0.4 元 /t 4. 技 术 应 用 情 况 污 水 生 态 处 理 技 术 先 后 在 江 西 重 庆 等 南 方 地 区 建 设 了 5 处 示 范 工 程, 在 吉 林 等 北 方 地 区 建 设 了 1 处 示 范 工 程, 在 不 同 气 候 类 型 区 域 均 得 到 了 成 功 应 用, 累 计 推 广 日 处 理 规 模 900 吨 / 天, 在 内 蒙 吉 林 山 东 河 南 等 7 处 服 务 区 纳 入 设 计, 列 入 交 通 运 输 部 长 白 山 区 鹤 大 高 速 公 路 资 源 节 约 循 环 利 用 科 技 示 范 工 程 交 通 运 输 部 河 南 三 淅 高 速 卢 氏 至 寺 湾 段 绿 色 循 环 低 碳 公 路 主 题 性 项 目 和 公 路 水 路 交 通 运 输 十 二 五 环 境 保 护 建 设 规 划 方 案 试 点 项 目 等 部 级 示 范 项 目 污 水 生 态 处 理 技 术 应 用 情 况 表 序 号 名 称 完 成 情 况 处 理 量 主 体 工 艺 江 西 九 景 高 速 鄱 阳 服 务 区 污 水 处 理 及 回 用 工 程 江 西 昌 九 高 速 庐 山 服 务 区 污 水 处 理 及 回 用 工 程 重 庆 水 武 高 速 水 江 西 侧 服 务 区 污 水 处 理 工 程 重 庆 水 武 高 速 武 隆 服 务 区 污 水 处 理 工 程 江 西 彭 湖 高 速 彭 泽 服 务 区 污 水 处 理 工 程 吉 林 营 松 高 速 靖 宇 服 务 区 污 水 处 理 工 程 t/d 土 壤 渗 滤 t/d 潜 流 人 工 湿 地 t/d 潜 流 人 工 湿 地 t/d 潜 流 人 工 湿 地 t/d 土 壤 渗 滤 t/d 多 介 质 滤 池 270

275 7 内 蒙 省 际 通 道 桑 根 达 来 服 务 区 污 水 处 理 及 回 用 工 程 完 成 施 工 图 100t/d 多 介 质 滤 池 8 山 东 济 聊 高 速 聊 城 服 务 区 污 水 处 理 及 雨 水 利 用 工 程 完 成 施 工 图 200t/d 多 介 质 滤 池 + 人 工 湿 地 9 河 南 三 淅 高 速 五 里 川 服 务 区 污 水 处 理 及 回 用 工 程 完 成 施 工 图 160t/d 多 介 质 滤 池 + 人 工 湿 地 10 河 南 三 淅 高 速 西 坪 停 车 区 污 水 处 理 及 回 用 工 程 完 成 施 工 图 120t/d 多 介 质 滤 池 + 人 工 湿 地 11 吉 林 鹤 大 高 速 雁 鸣 湖 服 务 区 污 水 处 理 及 回 用 工 程 完 成 初 步 设 计 160t/d 多 介 质 滤 池 + 人 工 湿 地 12 吉 林 鹤 大 高 速 敦 化 南 服 务 区 污 水 处 理 及 回 用 工 程 完 成 初 步 设 计 160t/d 多 介 质 滤 池 + 人 工 湿 地 吉 林 鹤 大 高 速 通 化 服 务 区 污 水 处 多 介 质 滤 池 13 完 成 初 步 设 计 120t/d 理 及 回 用 工 程 + 人 工 湿 地 本 技 术 从 2009 年 起 开 始 应 用, 经 过 5 年 多 的 不 断 改 进 完 善, 技 术 更 加 成 熟, 适 用 范 围 更 广, 先 后 解 决 了 占 地 面 积 大 湿 地 床 体 堵 塞 预 处 理 效 果 不 理 想 北 方 地 区 处 理 效 率 低 等 行 业 技 术 难 题, 并 且 多 介 质 滤 池 设 备 已 可 模 块 化 生 产, 极 大 地 降 低 了 建 设 投 资, 提 高 了 施 工 效 率, 经 过 多 项 工 程 启 动 调 试 及 长 期 观 测, 已 编 制 污 水 调 试 运 行 管 理 养 护 手 册, 从 而 形 成 公 路 服 务 区 污 水 多 介 质 生 物 滤 池 + 人 工 湿 地 组 合 生 态 处 理 工 程 设 计 施 工 调 试 运 行 综 合 成 套 技 术 5. 推 广 前 景 我 国 未 来 还 将 建 设 2 万 公 里 的 高 速 公 路, 约 有 400 对 服 务 区 及 大 量 的 收 费 站 养 护 工 区 需 要 配 套 建 设, 按 照 国 家 环 境 保 护 要 求 均 需 配 套 建 设 污 水 处 理 设 施, 而 且 大 量 已 建 成 服 务 区 面 临 升 级 改 造 问 题, 而 目 前 公 路 沿 线 附 属 设 施 污 水 处 理 普 遍 存 在 处 理 效 果 不 稳 定 运 行 费 用 高 管 理 养 护 负 责 设 备 出 现 故 障 无 人 检 修 北 方 地 区 冬 季 处 理 不 达 标 等 现 实 问 题, 因 此 交 通 271

276 行 业 对 公 路 沿 线 附 属 设 施 污 水 处 理 技 术 具 有 迫 切 的 技 术 需 求 和 广 阔 的 市 场 应 用 前 景 服 务 区 污 水 生 态 处 理 技 术 具 有 处 理 效 果 好 运 转 费 用 低 管 理 养 护 简 单 设 备 故 障 少 景 观 效 果 好 等 优 点, 可 有 效 解 决 目 前 服 务 区 污 水 处 理 设 施 运 行 不 正 常 的 实 际 问 题, 并 能 实 现 中 水 回 用 可 在 全 国 服 务 区 收 费 站 养 护 工 区 等 公 路 沿 线 附 属 设 施 污 水 处 理 进 行 推 广, 特 别 对 于 服 务 区 地 处 水 源 保 护 区 风 景 名 胜 区 湿 地 保 护 区 等 水 环 境 敏 感 地 段 或 服 务 区 供 水 困 难 水 资 源 匮 乏 的 地 区 有 非 常 重 要 的 现 实 意 义 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 交 通 运 输 部 科 学 研 究 院 单 位 地 址 : 北 京 市 朝 阳 区 惠 新 里 (100029) 联 系 人 : 刘 学 欣 电 话 : 传 真 : 手 机 : [email protected] 272

277 60 超 长 钢 管 桩 和 预 应 力 混 凝 土 桩 可 打 性 及 沉 桩 施 工 动 测 控 制 技 术 一 技 术 名 称 : 超 长 钢 管 桩 和 预 应 力 混 凝 土 桩 可 打 性 及 沉 桩 施 工 动 测 控 制 技 术 二 技 术 来 源 : 自 主 研 发 三 适 用 范 围 : 用 于 钢 管 桩 和 预 应 力 混 凝 土 桩 的 沉 桩 施 工 方 案 优 化 和 沉 桩 施 工 质 量 控 制 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 随 着 桩 基 工 程 的 普 遍 应 用 和 桩 基 承 载 力 的 不 断 提 高, 国 内 外 沉 桩 中 混 凝 土 预 制 桩 特 别 是 预 应 力 高 强 度 混 凝 土 管 桩 在 锤 击 沉 桩 过 程 中 屡 屡 发 生 桩 身 破 损 断 裂, 钢 管 桩 出 现 卷 边 贯 入 度 变 小 无 法 达 到 设 计 要 求 的 现 象, 同 时 在 桩 基 进 行 高 应 变 检 测 过 程 中, 经 常 出 现 桩 身 应 力 大 大 超 过 规 范 限 制 但 桩 身 却 完 好 无 损, 于 是 沉 桩 过 程 采 用 基 于 动 态 效 应 的 桩 身 应 力 控 制 标 准 显 得 尤 为 重 要 沉 桩 施 工 中 选 择 合 理 的 沉 桩 施 工 工 艺 和 沉 桩 质 量 控 制 标 准, 是 避 免 基 桩 锤 击 沉 桩 质 量 事 故 及 相 应 经 济 损 失 的 有 效 途 径 目 前, 国 内 外 的 研 究 结 论 均 是 以 经 验 性 成 果 为 主, 通 过 对 打 桩 系 统 的 选 择, 以 既 能 克 服 桩 的 贯 入 阻 力 又 要 防 止 桩 身 在 高 压 冲 击 荷 载 下 产 生 破 坏 为 原 则, 主 要 通 过 对 沉 桩 过 程 的 承 载 力 冲 击 力 能 量 贯 入 能 力 等 问 题 的 分 析, 得 到 一 些 优 化 打 桩 系 统 的 经 验 性 结 论 由 美 国 桩 基 动 力 学 公 司 开 发 的 波 动 方 程 分 析 软 件 GRLWEAP, 凭 借 其 在 打 桩 预 测 打 入 可 能 性 研 究 桩 锤 选 择 垫 层 材 料 研 究 桩 基 承 载 力 预 测 等 方 面 的 优 势, 在 桩 基 沉 桩 质 量 控 制 中 发 挥 了 很 大 作 用, 国 内 由 于 缺 乏 对 其 系 统 的 分 析 研 究, 在 应 用 上 受 到 极 大 的 制 约 273

278 另 一 方 面, 现 行 港 口 工 程 规 范 中 对 预 应 力 混 凝 土 桩 和 后 张 法 预 应 力 混 凝 土 大 直 径 管 桩 的 锤 击 沉 桩 拉 压 应 力 标 准 值 虽 均 有 所 规 定, 但 规 范 中 锤 击 沉 桩 拉 压 应 力 标 准 值 是 经 过 动 静 换 算 和 处 理 的 静 应 力 值, 主 要 用 于 设 计 计 算, 在 锤 击 沉 桩 施 工 过 程 中, 考 虑 动 应 力 作 用 的 监 控 的 取 值 标 准 有 待 明 确, 规 范 对 目 前 广 为 使 用 的 PHC 大 直 径 管 桩 的 锤 击 沉 桩 拉 压 应 力 标 准 值 也 尚 未 明 确, 对 大 直 径 PHC 管 桩 的 沉 桩 控 制 标 准 也 有 待 进 一 步 探 讨 基 于 上 述 原 因, 为 避 免 基 桩 锤 击 沉 桩 质 量 造 成 巨 大 的 工 程 事 故, 将 事 故 防 范 于 未 然, 为 选 择 并 优 化 沉 桩 工 艺, 开 展 沉 桩 可 打 性 分 析 和 施 工 质 量 控 制 研 究 工 作 具 有 重 要 意 义 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 (1) 在 全 面 系 统 地 进 行 Grlweap 可 打 性 分 析 研 究 的 基 础 上, 提 出 考 虑 波 动 特 性 的 半 闭 环 施 工 控 制 技 术, 即 在 沉 桩 前 开 展 可 打 性 分 析, 沉 桩 过 程 中 开 展 全 程 动 力 监 测, 并 将 监 测 结 果 反 馈 于 可 打 性 和 动 力 分 析 模 型, 以 综 合 制 订 合 理 的 打 桩 停 锤 标 准 保 证 沉 桩 质 量 和 提 高 施 工 效 率 (2) 通 过 对 珠 海 和 湛 江 等 地 区 大 量 现 场 实 测 数 据 的 分 析, 总 结 预 应 力 混 凝 土 桩 和 钢 管 桩 沉 桩 过 程 桩 身 应 力 控 制 标 准, 提 出 将 桩 身 有 效 锤 击 能 量 桩 身 锤 击 拉 压 应 力 基 桩 承 载 力 随 贯 入 度 或 入 土 深 度 的 变 化, 及 辅 助 观 测 贯 入 情 况 等 作 为 施 工 动 测 控 制 要 素 (3) 总 结 水 上 打 入 桩 沉 桩 施 工 的 控 制 标 准 桩 锤 选 择 的 一 般 原 则 和 参 考 数 据 详 实 的 沉 桩 操 作 要 点 质 量 控 制 措 施, 汇 编 超 长 打 入 桩 沉 桩 施 工 与 监 控 指 南, 可 供 水 上 大 直 径 超 长 打 入 桩 的 沉 桩 施 工 参 考 274

279 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 结 合 基 桩 桩 尖 设 计 标 高 承 载 力 终 锤 贯 入 度 总 锤 击 数 桩 身 应 力 值 等 参 数 在 沉 桩 前 作 出 初 步 的 分 析 判 断 (2) 提 出 考 虑 波 动 特 性 的 半 闭 环 施 工 动 测 控 制 技 术, 将 实 际 情 况 参 数 的 变 化 和 前 期 可 打 性 分 析 结 合 起 来, 随 时 根 据 具 体 情 况 调 整 施 工 指 令, 为 工 程 沉 桩 施 工 提 供 良 好 的 保 障 (3) 对 沉 桩 过 程 进 行 全 程 动 力 监 控, 主 要 监 控 要 素 包 括 桩 身 有 效 锤 击 能 量 桩 身 锤 击 拉 压 应 力 基 桩 承 载 力 随 贯 入 度 或 入 土 深 度 的 变 化 (4) 基 于 大 量 数 据 统 计 提 出 沉 桩 过 程 桩 身 应 力 控 制 标 准, 用 于 钢 管 桩 PHC 桩 预 应 力 混 凝 土 空 心 方 桩 和 大 直 径 管 桩 的 沉 桩 施 工 控 制 (5) 编 制 超 长 打 入 桩 沉 桩 施 工 与 监 控 指 南, 明 确 沉 桩 施 工 的 工 艺 流 程 仪 器 设 备 停 锤 标 准 质 量 检 测 与 保 证 施 工 优 化 施 工 监 控 的 要 点 安 全 施 工 保 障 措 施 和 环 保 措 施 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 基 于 波 动 理 论, 通 过 对 锤 - 桩 - 土 动 力 分 析 模 型 影 响 参 数 的 敏 感 性 分 析, 并 结 合 实 际 工 程 的 试 验 应 用 情 况, 提 出 了 可 打 性 分 析 参 数 的 合 理 取 值 范 围, 形 成 了 科 学 的 基 桩 可 打 性 分 析 方 法 可 打 性 分 析 技 术 能 够 面 对 不 同 的 桩 土 体 系, 能 在 沉 桩 施 工 前 对 锤 重 能 量 贯 入 度 总 锤 击 数 承 载 力 和 入 土 深 度 之 间 关 系 进 行 分 析 (2) 在 大 量 实 测 数 据 统 计 分 析 的 基 础 上 提 出 基 于 动 应 力 和 动 强 度 的 桩 身 应 力 控 制 标 准, 可 用 于 钢 管 桩 PHC 桩 预 应 力 混 凝 土 空 心 方 桩 和 大 直 径 管 桩 的 桩 型 的 沉 桩 施 工 质 量 控 制 275

280 1) 统 计 显 示 相 对 于 混 凝 土 的 抗 压 强 度 设 计 值,98% 以 上 的 基 桩 CSX/fc 值 ( 即 动 力 放 大 系 数 ) 1.393, 而 95% 以 上 则 动 力 放 大 系 数 ) 基 于 动 态 效 应 的 预 应 力 混 凝 土 桩 和 钢 管 桩 桩 身 应 力 控 制 标 准 : s γ pcspc + bt ft 预 应 力 混 凝 土 桩 的 沉 桩 拉 应 力 控 制 标 准 为 ; 预 应 力 混 凝 σ p 土 桩 的 沉 桩 压 应 力 控 制 标 准 为 bc fc ; 钢 管 桩 锤 击 压 应 力 限 值 为 s μ s (3) 提 出 了 考 虑 波 动 特 性 的 半 闭 环 施 工 动 测 控 制 技 术 和 沉 桩 施 工 动 测 监 控 要 素, 结 合 可 打 性 分 析 方 法, 编 制 了 超 长 打 入 桩 沉 桩 施 工 与 监 控 指 南 4. 技 术 应 用 情 况 (1) 该 技 术 将 沉 桩 选 锤 前 期 可 打 性 分 析 沉 桩 过 程 中 的 动 测 监 控 和 监 控 数 据 反 馈 修 正 串 联 起 来, 形 成 一 种 考 虑 波 动 特 性 的 半 闭 环 施 工 动 测 控 制 技 术, 以 充 分 发 挥 可 打 性 分 析 技 术 和 沉 桩 施 工 全 程 动 力 监 测 技 术 在 钢 管 桩 和 预 应 力 混 凝 土 桩 施 工 方 案 优 化 沉 桩 质 量 控 制 方 面 的 作 用, 为 信 息 化 沉 桩 施 工 提 供 技 术 保 证 ; 编 写 的 超 长 打 入 桩 沉 桩 施 工 与 监 控 指 南, 是 长 期 水 上 打 入 桩 施 工 和 沉 桩 动 测 经 验 积 累, 从 沉 桩 施 工 过 程 重 点 工 艺 流 程 沉 桩 监 控 设 备 与 监 控 工 艺 停 锤 标 准 质 量 控 制 要 点 监 控 指 标 与 控 制 标 准 等 方 面 进 行 总 结, 可 直 接 指 导 工 程 施 工, 长 期 的 经 济 效 益 不 可 估 量 (2) 目 前, 该 技 术 成 果 已 在 珠 海 港 高 栏 港 区 干 散 货 码 头 工 程 和 湛 江 港 霞 山 港 区 散 货 码 头 等 工 程 项 目 中 得 到 了 应 用, 经 质 量 安 全 验 收 表 明 桩 基 完 整 性 良 好, 承 载 力 均 能 达 到 设 计 要 求, 各 方 面 指 标 都 能 满 足 规 范 要 求, 有 力 地 促 进 了 成 果 在 全 国 范 围 内 的 推 广 和 应 用 5. 推 广 前 景 276

281 该 技 术 综 合 考 虑 了 我 国 的 具 体 情 况, 适 用 性 较 强, 用 于 钢 管 桩 和 预 应 力 混 凝 土 桩 的 沉 桩 施 工 方 案 优 化 和 沉 桩 过 程 中 的 全 程 动 力 监 测, 可 有 效 提 高 桩 基 的 沉 桩 施 工 效 率 和 沉 桩 质 量, 应 用 前 景 广 阔 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 中 交 四 航 工 程 研 究 院 有 限 公 司 单 位 地 址 : 广 东 省 广 州 市 海 珠 区 前 进 路 157 号 (510230) 联 系 人 : 李 燕 电 话 : 传 真 : 手 机 : [email protected] 277

282 61 基 于 液 压 混 合 动 力 系 统 起 步 的 公 交 车 节 能 技 术 一 技 术 名 称 : 基 于 液 压 混 合 动 力 系 统 起 步 的 公 交 车 节 能 技 术 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 部 建 设 科 技 计 划 项 目 基 于 液 力 缓 速 节 能 器 的 城 市 客 车 节 能 减 排 运 行 试 验 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 三 适 用 范 围 : 适 用 于 9 米 车 长 以 上 的 各 类 燃 料 城 市 客 车 公 交 车 ( 纯 电 动 柴 油 天 然 气 汽 油 等 ); 不 仅 可 以 加 装 在 新 的 公 交 车 上, 也 可 以 进 行 现 役 公 交 车 改 造 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 1. 国 外 技 术 发 展 现 状 : 国 外 液 压 混 合 动 力 的 研 究 与 应 用 开 发 主 要 集 中 在 美 国 和 德 国 美 国 EATON 公 司 研 发 的 液 压 混 合 动 力 垃 圾 运 输 车, 属 并 联 型 液 压 混 合 动 力 技 术 美 国 伊 顿 (EATON) 公 司 开 发 的 垃 圾 运 输 车 ( 节 油 20%) 德 国 博 世 公 司 开 发 的 液 压 混 合 动 力 系 统, 也 代 表 着 国 外 液 压 混 合 动 力 新 能 源 汽 车 研 发 的 最 高 水 平 278

283 德 国 博 世 (BOSCH) 公 司 开 发 的 垃 圾 运 输 车 ( 节 油 20%) 美 国 环 保 署 美 国 陆 军 联 邦 快 递 伊 顿 公 司 联 合 开 发 的 液 压 混 合 动 力 邮 政 车 属 串 联 型 液 压 混 合 动 力 技 术 美 国 环 保 署 美 国 陆 军 联 邦 快 递 伊 顿 公 司 联 合 开 发 的 邮 政 车 ( 节 油 >40%) 液 压 混 合 动 力 微 型 轿 车 ( 城 市 观 光 车 ) 属 串 联 型 液 压 混 合 动 力 技 术, 美 国 伊 顿 公 司 的 微 型 轿 车 ( 节 油 15%) 新 浪 汽 车 ( 英 国 Artemis Intelligent Power 研 发 出 液 压 混 合 动 力 系 统, 可 将 行 车 中 的 多 于 的 动 能 通 过 液 压 储 能 储 存 起 来, 再 通 过 液 压 马 达 适 时 释 放,Artemis 表 示 这 套 系 统 能 使 汽 车 的 城 市 油 耗 降 低 一 半 2. 国 内 技 术 发 展 现 状 : 国 内 最 早 研 究 液 压 混 合 动 力 系 统 的 是 上 世 纪 80 年 代 末 期 ( 上 海 交 通 大 学 冯 正 进 教 授 ) 和 90 年 代 初 期 ( 哈 尔 滨 工 业 大 学 姜 继 海 教 授 ), 分 别 代 表 了 279

284 并 联 结 构 与 串 联 结 构 的 两 个 研 究 方 向, 因 当 时 节 能 减 排 技 术 不 受 重 视 而 搁 置 上 海 神 舟 汽 车 节 能 环 保 有 限 公 司 在 液 压 混 合 动 力 技 术 方 面 做 了 大 量 工 作, 已 在 上 海 申 沃 公 交 车 厦 门 金 旅 公 交 车 宇 通 公 交 车 等 多 种 车 型 上 加 装 了 液 压 混 合 动 力 系 统, 已 大 批 量 试 验 运 行 液 压 混 合 动 力 公 交 车 节 能 率 大 于 15%;( 最 高 可 达 30% 以 上 ) 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 液 压 混 合 动 力 公 交 车 的 结 构 : 液 压 混 合 动 力 公 交 车 结 构 如 下 图, 深 色 部 分 为 原 公 交 车 部 分, 白 色 部 分 为 液 压 混 合 动 力 系 统 液 压 混 合 动 力 系 统 各 部 分 的 作 用 : 蓄 能 器, 是 压 缩 空 气 存 贮 和 释 放 的 装 置, 其 内 存 贮 的 压 缩 空 气 最 多 可 将 满 载 公 交 车 推 进 400 米 液 压 泵, 又 称 液 压 马 达, 是 将 浪 费 能 量 转 化 成 压 缩 空 气 ( 蓄 能 过 程, 280

285 液 压 泵 功 能 ), 或 用 压 缩 空 气 推 动 车 辆 起 步 ( 放 能 过 程, 液 压 马 达 功 能 ) 控 制 器 为 液 压 混 合 动 力 系 统 的 指 挥 中 心, 调 度 和 协 调 车 辆 的 各 部 分 按 即 定 规 则, 有 序 有 效 的 工 作, 实 现 压 缩 液 压 混 合 动 力 系 统 起 步 和 浪 费 的 怠 速 能 量 和 刹 车 动 能 回 收 的 目 标 液 压 阀 是 系 统 蓄 能 或 放 能 的 执 行 通 道 液 压 混 合 动 力 系 统 的 工 作 过 程 及 性 能 优 势 : (1) 车 辆 在 怠 速 时, 发 动 机 怠 速 浪 费 的 空 转 能 量 通 过 液 压 泵 将 转 化 成 压 缩 空 气, 贮 存 在 蓄 能 器 中 用 怠 速 转 化 的 压 缩 空 气 驱 动 公 交 车 起 步, 可 节 能 10-20%, 交 通 越 拥 堵, 节 能 率 越 高 (2) 当 车 辆 刹 车 时, 车 辆 的 惯 性 能 量 通 过 液 压 泵 转 化 成 压 缩 空 气, 贮 存 在 蓄 能 器 中 用 惯 性 能 量 转 化 的 压 缩 空 气 驱 动 公 交 车 起 步, 可 节 能 15-25%, 惯 性 能 量 越 大, 节 能 率 越 高 (3) 公 交 车 用 压 缩 空 气 起 步, 变 速 箱 是 空 档 位 发 动 机 不 参 与 起 步, 避 免 了 发 动 机 起 步 的 最 大 排 放, 消 除 了 起 步 黑 烟 (4) 压 缩 空 气 起 步 达 到 了 20 公 里 左 右 车 速, 驾 驶 员 直 接 由 起 步 时 的 空 档 换 到 3 档 或 4 档, 可 节 省 换 档 次 数 三 分 之 二, 省 力 60% 以 上, 也 节 省 了 离 合 器 片 和 刹 车 片 (5) 每 次 有 效 的 刹 车 能 量 回 收, 能 使 15 吨 公 交 车 滑 行 300 米 左 右, 节 油 50ml 左 右, 每 天 有 效 刹 车 400 次, 可 节 油 20 升, 每 年 每 车 可 节 油 5000 升 (6) 液 压 混 合 动 力 系 统 取 代 了 电 涡 流 缓 速 器 或 液 力 缓 速 器, 可 节 省 公 交 车 采 购 成 本 2-4 万 元 281

286 (7) 液 压 混 合 动 力 系 统 装 在 手 动 档 变 速 器 上, 使 其 具 有 自 动 变 速 器 的 空 档 起 停 功 能, 替 代 了 自 动 变 速 箱, 节 省 了 自 动 变 速 箱 公 交 车 采 购 成 本 万 元 ( 对 拟 采 用 自 动 变 速 箱 的 公 交 车 而 言 ) (8) 液 压 混 合 动 力 系 统 的 安 装 不 改 变 原 车 的 结 构 配 置 和 性 能, 不 仅 能 在 新 车 在 加 装, 也 能 在 旧 车 上 加 装 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 工 艺 流 程 : 液 压 阀 组 试 验 --> 液 压 油 箱 试 验 --> 液 压 蓄 能 器 试 验 --> 液 压 泵 试 验 --> 控 制 总 成 及 传 感 器 组 装 --> 液 压 管 件 布 置 方 案 设 计 ---> 液 压 混 合 动 力 系 统 总 成 组 装 关 键 技 术 : (1) 系 统 试 验 台 研 发, 保 证 系 统 性 能 的 优 化 ; (2) 系 统 零 部 件 及 总 成 性 能 检 测 系 统 研 发, 保 证 产 品 质 量 ; (3) 液 压 混 合 动 力 总 成 利 用 液 压 元 件 集 成 技 术, 减 轻 液 压 系 统 重 量, 适 应 车 辆 使 用 和 布 置 ; (4) 实 现 液 压 辅 助 动 力 配 合 车 辆 发 动 机 动 力 和 制 动 系 统 工 作 的 混 合 驱 动 : 运 用 现 代 控 制 方 法, 控 制 液 压 辅 助 动 力 总 成 配 合 车 辆 工 况 进 行 能 量 回 收 和 再 利 用, 优 化 车 辆 动 力 匹 配 并 提 高 车 辆 制 动 效 能 ; (5) 采 用 ECU 控 制 技 术, 控 制 车 辆 起 步 加 速 制 动 过 程 中 主 副 动 力 系 统 的 切 换, 将 混 合 驱 动 中 的 液 压 传 动 和 自 动 控 制 三 部 分 有 机 结 合, 实 现 车 辆 节 能 和 环 保 3. 主 要 技 术 指 标 282

287 (1) 节 能 率 > 15%( 最 高 可 达 30% 以 上 ); (2) 减 排 率 > 30%, 无 起 步 黑 烟 ; (3) 系 统 重 < 300 kg; (4) 操 纵 性 不 改 变 驾 驶 员 操 作 习 惯 ; (5) 配 套 性 用 于 9 米 以 上 车 长 的 城 市 客 车 ( 含 现 役 公 交 车 ) 4. 技 术 应 用 情 况 (1) 液 压 混 合 动 力 公 交 车 的 核 心 部 件 液 压 混 合 动 力 系 统 被 上 海 市 人 民 政 府 授 予 上 海 市 自 主 创 新 产 品 (2)2012 年 6 月, 上 海 市 闵 行 区 液 压 混 合 动 力 节 能 公 交 车 示 范 运 行 项 目 启 动,10 辆 液 压 混 合 动 力 公 交 车 在 江 川 一 路 示 范 运 营 ; 已 通 过 中 期 检 验, 并 取 得 了 良 好 的 效 果 (3)2013 年 9 月, 江 苏 省 海 安 飞 鹤 公 交 有 6 台 液 压 混 合 动 力 公 交 车 通 过 政 府 采 购, 已 有 2 辆 交 车 (4) 液 压 混 合 动 力 公 交 车 示 范 车 参 加 2013 年 9 月 在 天 津 举 行 的 全 国 公 交 车 驾 驶 员 节 能 技 能 大 赛 的 服 务,2013 年 10 月 参 加 在 北 京 举 行 的 节 能 与 新 源 汽 车 成 果 展 通 过 宣 传 和 推 广,2013 年 10 月, 济 南 公 交 公 司 1 辆 空 液 压 混 合 动 力 公 交 车 样 车 协 议 已 经 签 订 ; 嘉 兴 泉 州 沈 阳 长 春 赣 州 等 地 公 交 公 司 已 明 确 了 应 用 意 向, 并 进 入 实 际 操 作 环 节 5. 推 广 前 景 (1) 由 于 液 压 混 合 动 力 起 步 系 统 的 性 价 比 高, 系 统 的 市 场 价 格 12 万 元, 是 油 电 混 合 动 力 系 统 价 格 的 三 分 之 一 是 纯 电 动 系 统 价 格 的 十 分 之 一, 具 有 很 强 的 市 场 竞 争 优 势 ; 283

288 (2) 由 于 液 压 混 合 动 力 系 统 不 需 补 贴 也 能 被 用 户 接 受, 因 此 也 可 以 应 用 在 那 些 非 新 能 源 汽 车 的 示 范 城 市, 推 广 区 域 扩 大 (3) 推 广 对 象 不 仅 有 年 增 长 约 8 万 辆 的 新 公 交 车, 还 有 保 有 量 约 为 70 万 辆 的 现 役 公 交 车 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 上 海 神 舟 汽 车 节 能 环 保 有 限 公 司 单 位 地 址 : 上 海 市 闵 行 区 春 申 路 2328 弄 3 号 (201104) 联 系 人 : 崔 凤 电 话 : 传 真 : 手 机 : [email protected] 284

289 62 高 速 公 路 早 期 凝 冰 预 警 及 高 危 路 段 凝 冰 自 动 化 处 置 技 术 一 技 术 名 称 : 高 速 公 路 早 期 凝 冰 预 警 及 高 危 路 段 凝 冰 自 动 化 处 置 技 术 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 部 建 设 科 技 计 划 项 目 高 速 公 路 早 期 凝 冰 预 警 及 高 危 路 段 凝 冰 自 动 化 处 置 技 术 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 三 适 用 范 围 : 路 面 凝 冰 预 警 及 高 危 路 段 凝 冰 自 动 化 处 置 系 统 既 可 用 于 北 方 冰 雪 地 区 公 路 路 面 早 期 凝 冰 预 警 及 处 置, 也 可 以 根 据 实 际 情 况 和 需 要 安 装 在 一 些 容 易 产 生 凝 冰 的 重 点 路 段, 例 如 : 桥 梁 隧 道 出 入 口 高 海 拔 地 区 路 段 背 阴 路 段 长 大 纵 坡 等 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 目 前, 许 多 国 家 针 对 雨 雪 冰 冻 天 气 灾 害 过 程, 就 冰 雪 灾 情 分 布 气 候 条 件 机 理 研 究 灾 情 评 估 等 多 方 面 形 成 了 初 步 研 究 成 果, 这 对 于 制 定 今 后 极 端 气 象 灾 害 的 服 务 预 案 有 积 极 的 作 用, 并 为 今 后 进 一 步 提 高 此 类 灾 害 的 预 报 技 术 和 深 入 研 究 它 的 形 成 机 理 奠 定 基 础 在 路 面 凝 冰 或 积 雪 的 道 路 交 通 安 全 预 警 研 究 方 面, 国 外 一 些 研 究 机 构 正 在 开 展 应 用 的 研 究 日 本 申 请 了 路 面 结 冰 检 测 传 感 器 及 其 设 备 方 法 和 路 面 结 冰 检 测 方 法 专 利 能 量 吸 收 系 统 公 司 于 2002 申 请 了 路 面 结 冰 点 监 测 系 统 和 方 法 专 利 这 些 发 明 及 其 应 用 均 以 测 定 路 表 温 度 作 为 判 识 路 表 是 否 凝 冰 的 标 准, 这 样 的 监 测 系 统 和 预 警 应 用 尚 不 够 完 善, 是 否 适 应 于 我 国 路 面 凝 冰 也 未 经 实 际 工 程 验 证 我 国 在 公 路 气 象 服 务 系 统 研 究 方 面 起 步 较 晚, 近 年 来 国 内 开 展 了 一 些 交 通 气 象 服 务 方 面 的 研 究, 但 现 有 气 象 灾 害 综 合 监 测 探 测 范 围 精 度 时 空 分 辨 率 等 方 面 尚 不 能 满 足 气 象 防 灾 减 灾 的 需 求, 特 别 是 交 通 气 象 服 务 专 业 监 测 网 基 本 上 是 空 白 285

290 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 高 速 公 路 早 期 凝 冰 预 警 及 高 危 路 段 凝 冰 自 动 化 处 置 技 术 属 于 为 交 通 运 输 领 域 开 发 的 技 术 本 技 术 通 过 在 凝 冰 仿 真 实 验 室 对 道 路 凝 冰 产 生 的 温 度 湿 度 风 速 等 环 境 条 件 进 行 模 拟, 首 次 开 发 了 具 有 我 国 自 有 知 识 产 权 的 主 动 式 凝 冰 预 警 传 感 器, 能 够 捕 捉 不 受 路 面 介 质 影 响 的 真 实 冰 点, 实 现 了 路 面 凝 冰 的 提 前 感 知 在 此 基 础 上, 基 于 物 联 网 技 术, 开 发 了 融 冰 剂 智 能 喷 洒 系 统 融 冰 剂 智 能 喷 洒 系 统 为 道 路 管 理 者 提 供 了 监 控 中 心 远 程 控 制 手 机 无 线 控 制 现 场 控 制 等 三 种 智 能 喷 洒 管 理 模 式, 实 现 了 喷 洒 融 冰 剂 剂 量 的 精 确 控 制, 最 大 限 度 的 减 少 了 对 周 围 植 被 和 桥 梁 结 构 的 影 响 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 通 过 在 凝 冰 仿 真 实 验 室 对 道 路 凝 冰 产 生 的 温 度 湿 度 风 速 等 环 境 条 件 进 行 模 拟, 基 于 Bayes 判 别 理 论, 揭 示 凝 冰 产 生 的 环 境 机 理, 为 道 路 凝 冰 预 警 系 统 的 开 发 提 供 基 础 依 据 (2) 开 发 了 具 有 我 国 自 有 知 识 产 权 的 主 动 式 凝 冰 预 警 传 感 器, 能 够 捕 捉 不 受 路 面 介 质 影 响 的 真 实 冰 点, 实 现 了 路 面 凝 冰 的 提 前 感 知 (3) 提 出 高 速 公 路 路 面 凝 冰 危 险 性 等 级 评 定 方 法, 明 确 特 殊 路 段 和 普 通 路 段 的 路 面 凝 冰 危 险 性 评 定, 为 凝 冰 自 动 化 处 置 系 统 的 布 设 与 融 冰 剂 喷 洒 量 的 选 定 等 提 供 决 策 依 据 (4) 开 发 了 凝 冰 智 能 喷 洒 系 统, 该 系 统 根 据 凝 冰 预 警 系 统 的 反 馈 信 息 实 现 了 自 动 化 智 能 喷 洒 286

291 (5) 基 于 物 联 网 技 术, 为 道 路 管 理 者 提 供 了 监 控 中 心 远 程 控 制 手 机 无 线 控 制 现 场 控 制 等 三 种 智 能 喷 洒 管 理 模 式 (6) 实 现 了 喷 洒 融 冰 剂 剂 量 的 精 确 控 制, 能 最 大 限 度 地 减 少 对 周 围 植 被 和 桥 梁 结 构 的 影 响 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 通 过 对 凝 冰 形 成 机 理 和 环 境 条 件 的 研 究, 判 定 凝 冰 形 成 的 环 境 条 件 为 : 气 温 介 于 -10 ~0, 相 对 湿 度 大 于 75%, 风 速 0~10 m/s, 风 向 比 较 固 定 的 时 候 (2) 凝 冰 气 象 信 息 采 集 与 预 警 系 统 主 要 由 自 动 微 气 象 站 和 预 警 管 理 平 台 组 成, 具 备 路 面 结 冰 早 期 预 警 路 面 状 况 实 时 监 测 道 路 环 境 能 见 度 监 测 ( 特 别 是 针 对 团 雾 环 境 下 的 监 测 ) 等 多 项 功 能, 具 有 针 对 性 高 可 靠 性 高 实 时 性 强 成 本 较 低 等 几 大 性 能 优 势 (3) 自 主 研 发 的 智 能 传 感 器, 辅 以 红 外 图 像 能 见 度 仪 和 温 湿 度 传 感 器, 利 用 凝 冰 预 警 算 法 ( 液 固 相 变 原 理 ), 可 提 前 预 测 出 道 路 路 面 凝 冰 的 时 间, 为 交 通 使 用 者 提 前 提 供 路 面 凝 冰 预 警 信 息 (4) 研 发 的 凝 冰 自 动 化 处 置 设 备 由 现 场 控 制 站 房 的 路 面 凝 冰 监 控 器 铺 设 于 现 场 的 各 类 监 测 传 感 器 ( 路 面 凝 冰 预 警 智 能 传 感 器 风 向 风 速 传 感 器 和 温 湿 度 传 感 器 等 ) 和 喷 洒 设 备 ( 包 括 融 冰 剂 储 罐 管 道 泵 电 动 阀 及 喷 头 等 ) 构 成 对 于 凝 冰 处 置 自 动 喷 洒 系 统, 明 确 了 融 冰 剂 喷 洒 时 间 喷 洒 量 的 选 择, 并 优 化 了 管 道 布 设 (5) 路 面 凝 冰 监 控 器 实 时 采 集 来 自 高 危 路 段 的 交 通 气 象 信 息 及 路 面 凝 冰 信 息, 形 成 综 合 自 动 化 控 制 的 新 型 分 布 式 测 控 系 统 可 实 现 自 动 喷 洒 控 287

292 制 的 基 本 功 能, 随 时 诊 断 设 备 的 运 行 状 态, 并 与 路 域 监 控 网 络 进 行 实 时 信 息 交 换, 实 现 凝 冰 预 警 等 功 能 (6) 通 过 路 面 凝 冰 监 控 器 对 路 面 凝 冰 信 息 的 采 集, 利 用 高 危 路 段 路 面 凝 冰 融 雪 自 动 喷 洒 监 控 软 件, 为 监 控 人 员 提 供 了 一 个 可 视 操 作 界 面, 能 够 实 时 地 监 控 高 危 路 段 的 路 面 状 况 4. 技 术 应 用 情 况 高 速 公 路 凝 冰 预 警 及 自 动 化 喷 洒 系 统 安 装 在 G50 石 柱 段 冷 水 立 交 桥 特 殊 高 危 凝 冰 路 段, 喷 头 安 装 在 中 央 防 撞 护 栏 上, 全 长 为 10706m, 布 撒 双 向 四 车 道, 使 用 时 间 为 2013 年 8 月 至 今 本 系 统 在 冷 水 大 桥 的 顺 利 实 施, 有 效 避 免 路 面 凝 冰 和 积 雪 形 成, 显 著 提 高 了 车 辆 安 全 通 行 能 力 系 统 安 装 的 主 动 式 凝 冰 预 警 传 感 器, 能 够 捕 捉 不 受 路 面 介 质 影 响 的 真 实 冰 点, 实 现 了 路 面 凝 冰 的 提 前 感 知 预 先 处 置 系 统 安 装 的 凝 冰 智 能 喷 洒 系 统 可 以 根 据 凝 冰 预 警 系 统 的 反 馈 信 息 实 现 了 自 动 化 智 能 喷 洒 为 石 柱 监 控 中 心 捉 供 了 远 程 控 制 移 动 ( 手 机 ) 无 线 控 制 现 场 控 制 等 三 种 智 能 喷 洒 管 理 模 式 实 现 了 喷 洒 融 雪 剂 剂 量 的 精 确 控 制, 最 大 限 度 的 减 少 了 对 周 围 植 被 和 桥 梁 结 构 的 影 响 5. 推 广 前 景 雨 雪 冰 冻 灾 害 性 天 气 在 我 国 部 分 省 市 区 均 有 发 生, 其 灾 害 波 及 面 广, 涉 及 农 业 林 业 电 力 交 通 等 领 域, 而 交 通 行 业 遭 受 灾 害 首 当 其 冲 据 统 计 例, 凝 冰 发 生 期 间, 高 速 公 路 平 均 车 辆 通 行 速 度 仅 为 设 计 时 速 的 70%, 部 分 路 段 仅 为 设 计 时 速 的 30% 以 下, 高 速 公 路 封 闭 日 数 约 为 10~20 天 普 通 公 路 行 车 速 度 显 著 降 低, 由 于 交 通 事 故 频 发, 路 网 通 行 能 力 不 足 60% 288

293 因 此, 市 场 对 于 道 路 抗 凝 冰 的 需 求 巨 大 本 技 术 成 果 已 在 全 国 范 围 内 多 个 省 市 进 行 了 应 用, 效 果 显 著, 大 幅 提 高 了 凝 冰 期 道 路 的 通 行 率 和 安 全 性, 推 广 前 景 良 好 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 交 通 运 输 部 科 学 研 究 院 单 位 地 址 : 北 京 市 朝 阳 区 惠 新 里 240 号 (100029) 联 系 人 : 朱 宝 林 电 话 : 传 真 : 手 机 : @qq.com 289

294 63 公 路 LED 雾 灯 行 车 诱 导 系 统 一 技 术 名 称 : 公 路 LED 雾 灯 行 车 诱 导 系 统 二 技 术 来 源 : 福 建 省 交 通 运 输 厅 科 技 项 目 龙 长 高 速 公 路 雾 区 LED 雾 灯 行 车 诱 导 系 统 ( 合 同 编 号 :E ) 三 适 用 范 围 : 本 成 果 适 用 于 高 速 公 路 普 通 国 省 道 等 经 常 有 雾 产 生 的 路 段, 系 统 设 备 可 自 成 一 套, 也 可 与 其 他 监 控 系 统 和 养 护 运 营 中 心 设 备 联 网 配 合 使 用, 安 装 简 单, 具 有 良 好 兼 容 性 和 易 用 性 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 在 当 今 高 速 公 路 交 通 中, 雨 雾 天 气 和 超 载 是 影 响 高 速 公 路 安 全 运 行 的 公 害 为 防 止 雾 天 运 行 发 生 交 通 事 故, 交 通 部 门 强 调 在 高 速 公 路 行 车 中 必 须 在 车 辆 装 置 防 雾 灯, 但 效 果 甚 微 动 态 行 驶 中 的 车 辆 因 道 路 轮 廓 的 不 明, 突 然 减 速 而 导 致 车 辆 追 尾 事 故 频 频 发 生 在 国 外, 主 要 采 用 能 见 度 测 试 仪 配 合 情 报 板 提 示, 辅 以 人 员 上 路 疏 导, 或 者 在 重 要 的 车 辆 上 面 装 设 GPS 导 航 但 是, 这 些 手 段 不 仅 价 格 昂 贵, 而 且 效 果 不 明 显, 难 以 做 到 预 防 或 者 减 少 雾 区 车 辆 间 的 追 尾 及 相 互 碰 撞 国 外 曾 经 也 采 用 在 路 面 标 线 处 地 埋 光 导 管 的 办 法, 但 光 导 管 价 格 昂 贵, 难 以 全 面 推 广 意 大 利 在 2003 年 推 出 了 一 项 抗 雾 智 能 公 路 计 划, 研 究 的 抗 雾 智 能 公 路 系 统 结 合 了 雷 达 和 激 光 技 术, 可 以 在 雾 天 时 打 开 频 闪 的 高 压 钠 灯, 提 高 能 见 度, 减 少 司 机 心 理 压 力 但 该 系 统 投 入 成 本 大, 而 且 频 闪 的 高 压 钠 灯 在 成 本 效 率 寿 命 等 方 面 都 存 在 很 大 的 缺 陷 国 内 也 进 行 了 一 些 研 究 和 尝 试, 如 在 京 珠 北 等 高 速 公 路 都 设 置 了 雾 区 监 控 管 理 系 统 京 珠 北 采 用 类 似 机 场 雾 灯 诱 导 系 统 等, 都 是 将 雾 灯 装 在 道 路 两 侧, 给 司 机 提 供 视 线 诱 导 290

295 目 前 国 内 外 对 高 速 公 路 雾 区 行 车 诱 导 已 经 有 了 一 定 的 研 究 基 础, 但 是 还 没 有 针 对 不 同 公 路 线 形 坡 度 进 行 雾 区 安 全 行 车 诱 导 系 统 研 究, 还 没 有 提 出 系 统 性 的 解 决 方 案 和 工 程 应 用 指 导 方 法 本 技 术 成 果, 正 是 解 决 了 上 述 存 在 的 问 题, 可 以 为 公 路 LED 雾 灯 行 车 诱 导 系 统 的 交 通 安 全 工 程 规 划 与 设 计 提 供 技 术 决 策 依 据, 并 形 成 整 套 解 决 方 案, 也 可 自 成 一 套 系 统, 雾 区 LED 雾 灯 行 车 诱 导 系 统 采 用 的 雾 灯 具 有 宽 电 压 输 入 功 能, 可 实 现 远 距 离 供 电, 满 足 雾 区 路 段 远 距 离 供 电 要 求, 同 时 系 统 可 实 现 同 步 闪 烁 以 及 本 地 或 远 程 开 启 关 闭 雾 灯, 远 程 调 节 雾 灯 闪 烁 频 率 和 亮 度 的 功 能 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 根 据 不 同 的 道 路 线 形 弯 度 坡 度 等 自 然 条 件, 分 析 研 究 雾 灯 的 亮 度 高 度 视 角 安 装 间 距 等 参 数 与 雾 区 行 车 诱 导 效 果 及 车 速 的 关 系 ; 并 得 出 具 有 指 导 意 义 的 雾 灯 亮 度 设 置 密 度 高 度 朝 向 发 光 角 度 控 制 方 式 和 闪 烁 频 率 等 技 术 参 数 指 标 和 现 场 防 刮 碰 施 工 技 术, 同 时, 通 过 电 子 信 息 及 电 气 自 动 化 技 术 完 成 一 套 LED 雾 灯 行 车 诱 导 系 统 设 备, 实 现 对 雾 区 路 段 进 行 行 车 诱 导, 提 高 道 路 行 车 安 全 和 道 路 运 营 通 行 能 力, 达 到 车 辆 安 全 通 过 雾 区 路 段, 减 少 雾 区 交 通 事 故 的 发 生 和 交 通 运 营 经 济 的 损 失 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 公 路 LED 雾 灯 行 车 诱 导 系 统 成 套 设 备 技 术 及 工 艺 的 通 用 性 设 计, 可 以 实 现 远 程 或 本 地 控 制 雾 灯 的 开 启 关 闭, 调 节 雾 灯 的 闪 烁 频 率 闪 烁 方 式 等 功 能 (2) 研 制 出 的 超 高 亮 度 低 功 耗 的 LED 雾 灯, 具 有 宽 电 压 输 入 交 直 流 两 用 等 特 点, 可 实 现 远 距 离 电 力 传 输 291

296 (3) 研 究 出 在 不 同 雾 区 雾 况 下 的 雾 灯 亮 度 发 光 角 度 以 及 不 同 平 纵 线 下 雾 灯 的 高 度 间 距 视 觉 等 性 能 参 数 与 反 眩 效 果 诱 导 效 果 的 关 系 (4) 研 究 出 公 路 LED 雾 灯 行 车 诱 导 系 统 成 套 设 备 安 装 及 线 缆 敷 设 的 防 刮 碰 等 施 工 技 术 (5) 研 制 的 雾 区 自 动 检 测 控 制 器, 可 在 第 一 时 间 有 效 地 开 启 或 关 闭 雾 灯 行 车 诱 导 系 统, 能 实 现 实 时 自 动 控 制 的 效 果 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 工 作 电 压 :AC V; (2) 雾 灯 发 光 波 长 : nm; (3) 浓 雾 时 视 距 :>100m; (4) 雾 灯 亮 度 :>9500 cd/m2, 亮 度 多 档 调 节 ; (5) 雾 灯 闪 烁 方 式 : 自 动 识 别 自 由 闪 同 步 闪 控 制 信 号 ; (6) 雾 灯 功 率 :<7W; (7) 系 统 可 根 据 现 场 要 求 实 现 远 程 软 件 或 本 地 调 节 雾 灯 的 闪 烁 频 率 和 亮 度 ; (8) 使 用 寿 命 :>50000HRS; (9) 工 作 温 度 : ; (10) 工 作 湿 度 :<95% 4. 技 术 应 用 情 况 目 前, 公 路 LED 雾 灯 行 车 诱 导 系 统 已 经 在 福 建 省 内 的 龙 长 ( 龙 岩 至 长 汀 ) 高 速 公 路 漳 龙 ( 漳 州 至 龙 岩 ) 高 速 公 路 龙 岩 段 泉 三 ( 泉 州 至 三 明 ) 高 速 三 明 段 永 武 ( 永 安 至 武 平 ) 高 速 公 路 龙 岩 段 宁 武 ( 宁 德 至 武 夷 山 ) 高 速 公 路 宁 德 段 宁 武 ( 宁 德 至 武 夷 山 ) 高 速 公 路 南 平 段 推 广 应 用, 已 经 取 得 非 常 好 的 效 果 通 过 6 次 应 用 工 程 的 实 施, 使 得 公 路 LED 雾 灯 行 车 诱 导 系 统 设 备 及 施 工 工 艺 都 在 不 断 的 完 善 和 提 高, 已 经 形 成 一 套 成 熟 的 设 备 技 292

297 术 和 施 工 工 艺, 到 目 前 为 止, 在 用 工 程 实 例 都 经 受 住 了 现 场 恶 劣 环 境 的 考 验, 系 统 设 备 运 行 良 好, 取 得 良 好 经 济 和 社 会 效 益 该 系 统 在 福 建 省 内 推 广 应 用 比 较 顺 利, 但 省 外 推 广 应 用 较 难, 主 要 是 省 外 雾 区 调 研 经 费 成 本 加 大, 推 广 费 用 增 加, 省 外 推 广 力 度 不 够 5. 推 广 前 景 我 国 公 路 雾 区 路 段 非 常 多, 本 技 术 成 果 应 用 前 景 十 分 广 阔, 若 全 国 各 地 所 有 雾 区 路 段 都 采 用 本 技 术 成 果, 可 以 极 大 地 解 决 了 雾 区 行 车 的 问 题, 极 大 地 降 低 雾 区 行 驶 车 事 故 发 生, 并 将 获 得 巨 大 的 社 会 和 经 济 效 益 公 路 LED 雾 灯 行 车 诱 导 系 统 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 福 建 省 交 通 科 学 技 术 研 究 所 单 位 地 址 : 福 建 省 福 州 市 五 一 中 路 104 号 联 系 人 : 陈 荣 电 话 : 传 真 : 手 机 : [email protected] 293

298 64 公 路 隧 道 太 阳 能 专 用 LED 灯 一 技 术 名 称 : 公 路 隧 道 太 阳 能 专 用 LED 灯 二 技 术 来 源 : 交 通 运 输 部 建 设 科 技 计 划 项 目 公 路 隧 道 太 阳 能 照 明 系 统 研 究 ( 合 同 编 号 : ) 三 适 用 范 围 : 公 路 隧 道 工 程 中 用 于 照 明 的 太 阳 能 LED 灯 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : LED 不 仅 因 其 能 耗 低 被 普 通 家 庭 照 明 引 入, 同 时 它 还 可 实 现 无 汞 化, 回 收 容 易, 这 对 于 环 境 保 护 和 节 约 能 源 具 有 重 要 意 义, 因 此 各 国 政 府 均 给 予 大 力 扶 持 美 日 欧 盟 等 发 达 国 家 皆 由 政 府 成 立 专 项, 编 列 预 算 与 计 划 推 行 : 日 本 的 21 世 纪 的 光 照 明 计 划 从 1998 年 ~2002 年, 耗 费 50 亿 日 元 推 行 半 导 体 照 明 ; 美 国 的 国 家 半 导 体 照 明 计 划 从 2000 年 ~2010 年, 投 资 5 亿 美 元 ; 欧 盟 的 彩 虹 计 划, 在 2000 年 7 月 启 动, 通 过 欧 共 体 资 助 推 广 应 用 白 光 LED 国 内 LED 还 处 于 照 明 应 用 的 初 级 阶 段 为 使 LED 真 正 进 入 照 明 领 域, 产 业 界 还 要 做 很 多 工 作 目 前 在 国 家 863 计 划 新 材 料 领 域 资 助 下,LED 产 业 取 得 了 重 大 的 进 展, 氮 化 镓 基 半 导 体 材 料 和 器 件 实 现 产 业 化 一 些 科 研 院 所, 如 中 国 科 学 院 物 理 所 和 长 春 光 机 与 物 理 所 北 京 大 学 北 京 有 色 金 属 研 究 院 石 家 庄 十 三 所 等 单 位 也 相 继 开 展 了 这 方 面 的 研 究 工 作 目 前 已 取 得 了 可 喜 的 进 步, 正 在 缩 短 与 国 际 先 进 水 平 的 差 距 当 前 市 场 上 的 白 光 LED 大 都 是 国 内 LED 厂 家 采 用 进 口 芯 片 和 荧 光 粉 自 行 封 装 的 由 于 技 术 力 量 和 自 主 开 发 能 力 薄 弱, 蓝 光 芯 片 的 选 用 和 白 光 LED 的 性 能 受 到 一 定 限 制 和 影 响 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 294

299 公 路 隧 道 太 阳 能 专 用 LED 灯 是 采 用 LED 做 为 照 明 器 件, 在 研 制 的 直 流 LED 照 明 灯 具 基 础 上 再 开 发 的 交 直 流 混 和 使 用 的 公 路 隧 道 专 用 LED 照 明 灯 具 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 公 路 隧 道 太 阳 能 专 用 LED 灯 是 在 交 通 部 西 部 建 设 科 技 项 目 基 础 上, 吉 林 省 交 通 科 学 研 究 所 自 主 研 发 具 有 自 主 知 识 产 权 的 产 品, 主 要 是 为 解 决 公 路 隧 道 无 供 电 条 件 或 供 电 条 件 不 好 的 公 路 隧 道 照 明 和 智 能 控 制, 实 现 能 源 节 约 的 问 题 本 产 品 采 用 LED 做 为 照 明 器 件, 开 发 了 直 流 LED 照 明 灯 具, 并 在 直 流 LED 照 明 灯 具 基 础 上 再 开 发 了 交 直 流 混 和 使 用 的 LED 照 明 灯 具, 获 得 了 一 项 实 用 新 型 专 利 和 一 项 外 观 专 利, 解 决 了 单 点 损 坏 率 高 和 散 热 不 良 影 响 使 用 寿 命 的 技 术 难 关 本 产 品 主 要 适 用 于 中 短 隧 道 照 明 和 庭 院 照 明, 目 前 已 经 开 始 着 手 进 入 城 市 道 路 照 明 应 用 其 既 可 用 于 太 阳 能 系 统 供 电, 又 可 应 用 于 常 规 供 电, 应 用 范 围 更 为 广 阔 公 路 隧 道 太 阳 能 专 用 LED 灯 为 解 决 公 路 隧 道 无 供 电 条 件 或 供 电 条 件 较 差 的 公 路 隧 道 照 明 问 题, 利 用 LED 无 开 关 次 数 限 制 的 特 性 实 现 智 能 控 制, 能 显 著 降 低 系 统 能 耗 3. 主 要 技 术 指 标 吉 林 省 交 通 科 学 研 究 所 研 制 的 公 路 隧 道 太 阳 能 专 用 LED 灯, 是 采 用 LED 做 为 照 明 器 件, 在 研 制 的 直 流 LED 照 明 灯 具 基 础 上 再 开 发 的 交 直 流 混 和 使 用 的 公 路 隧 道 专 用 LED 照 明 灯 具, 目 前 已 通 过 国 家 光 电 中 心 检 测,, 既 可 用 于 太 阳 能 系 统 供 电, 又 可 应 用 于 常 规 供 电 产 品 检 测 采 用 抽 样 测 试 的 方 法, 在 检 验 过 程 中 将 灯 具 控 制 输 入 电 压 220V, 灯 具 稳 定 后 5 米 处 测 试, 以 照 度 最 在 点 布 点, 布 点 区 域 为 1.2m 1.2m, 295

300 点 与 点 间 隔 0.2m, 平 均 照 度 44.44lx, 最 大 照 度 67.84lx, 最 小 照 度 21.76lx 相 关 色 温 , 显 色 指 数 Ra=74 目 前, 针 对 本 产 品 已 经 着 手 开 发 新 一 代 公 路 隧 道 太 阳 能 专 用 LED 灯 研 制 过 程 中, 一 方 面 选 用 新 一 代 LED 照 明 材 料, 另 一 方 面 进 行 相 关 技 术 要 求 及 标 准 研 究 及 探 索, 在 提 出 适 用 于 新 一 代 公 路 隧 道 LED 照 明 灯 具 技 术 要 求 的 同 时, 为 减 少 维 护 成 本, 进 行 模 块 化 设 计 研 究 和 试 用 新 一 代 公 路 隧 道 太 阳 能 专 用 LED 灯, 将 更 进 一 步 增 长 使 用 寿 命, 降 低 更 换 频 率, 降 低 成 本 4. 技 术 应 用 情 况 成 果 应 用 于 吉 林 省 朝 长 公 路 花 园 隧 道 改 造 工 程, 对 公 路 隧 道 的 节 能 环 保 起 到 重 要 的 作 用 经 过 多 年 的 跟 踪, 在 本 产 品 研 制 过 程 中 使 用 透 镜 技 术 的 理 念 及 在 应 用 研 究 和 跟 踪 监 测 中 积 累 的 数 据, 目 前 已 经 得 到 业 内 认 同, 在 国 内 得 到 广 泛 采 用 经 过 年 推 广 过 程 中, 对 国 内 相 关 产 品 不 断 跟 踪 测 试 了 解 后, 针 对 本 产 品 进 一 步 改 进, 一 方 面 选 用 了 新 一 代 LED 照 明 材 料, 另 一 方 面 进 行 相 关 技 术 要 求 及 标 准 的 探 索, 目 前 为 提 供 使 用 寿 命 和 减 少 维 护 成 本, 着 手 模 块 化 设 计 新 一 代 公 路 隧 道 太 阳 能 专 用 LED 灯, 将 会 得 到 更 大 提 升 5. 推 广 前 景 公 路 隧 道 太 阳 能 专 用 LED 灯 采 用 LED 做 为 公 路 隧 道 照 明 器 件, 延 长 了 使 用 寿 命, 降 低 了 应 用 成 本 针 对 我 国 公 路 隧 道 照 明 供 电 困 难, 电 力 成 本 巨 大, 运 营 成 本 较 高 的 现 状 进 行 的 相 关 研 究 的 科 研 成 果 从 照 明 系 统 供 电 系 统 的 综 合 运 用, 基 于 满 足 照 度 标 准 和 功 耗 合 理 的 要 求, 确 定 的 照 明 点 阵 设 计, 结 合 不 同 地 区 气 候 特 点, 可 以 实 现 了 公 路 隧 道 照 明 灯 具 的 更 新, 具 有 广 阔 的 应 用 前 景 六. 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 296

301 技 术 持 有 单 位 : 吉 林 省 交 通 科 学 研 究 所 单 位 地 址 : 吉 林 省 长 春 市 朝 阳 区 进 化 街 908 号 联 系 人 : 张 飞 军 电 话 : 传 真 : 手 机 : @qq.com 297

302 65 高 速 公 路 植 物 隔 离 栅 一 技 术 名 称 : 高 速 公 路 植 物 隔 离 栅 二 技 术 来 源 : 云 南 省 交 通 运 输 厅 科 技 项 目 云 南 省 高 速 公 路 植 物 隔 离 技 术 及 示 范 研 究 ( 合 同 编 号 : 云 交 科 2009(A)1-04) 适 用 范 围 : 高 速 公 路 工 程 以 植 物 取 代 金 属 隔 离 栅 的 植 物 隔 离 技 术 适 用 于 有 适 生 刺 篱 植 物 的 地 区, 尤 其 适 合 我 国 中 南 部 广 大 地 区 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 目 前 在 欧 美 发 达 国 家 已 经 有 了 专 门 的 设 计 机 构 和 专 业 研 究 人 员 开 展 生 物 隔 离 技 术 研 究 例 如 美 国 的 某 些 高 速 公 路 隔 离 栅 就 采 用 了 钢 刺 篱 笆 树 (Thoyn Bgmboo) 形 成 的 刺 篱 墙 来 取 代 金 属 式 隔 离 栅, 其 防 护 效 果 非 常 理 想, 建 植 费 用 低 于 金 属 式 隔 离 栅, 同 时 栽 植 后 基 本 不 用 维 护, 节 省 了 大 量 的 投 资 除 高 速 公 路 外, 已 经 运 用 到 监 狱 隔 离 措 施, 具 有 非 常 安 全 生 态 的 实 用 价 值 国 内 已 有 一 些 省 区 在 这 方 面 进 行 了 初 步 的 研 究 和 试 验, 并 积 累 了 一 些 可 资 借 鉴 的 成 果 如 重 庆 市 通 过 引 进 美 国 的 钢 刺 篱 笆 在 高 速 公 路 中 进 行 了 小 规 模 的 绿 化 试 验, 效 果 较 好 但 是 从 国 内 的 研 究 总 体 状 况 看, 仅 停 留 在 某 段 特 定 自 然 环 境 条 件 的 高 速 公 路 中, 选 取 单 种 ( 或 有 限 几 种 ) 植 物 品 种 种 植 的 绿 化 生 态 防 护 层 面, 基 本 没 有 对 刺 篱 植 物 隔 离 技 术 进 行 专 门 系 统 地 理 论 研 究 研 究, 未 能 在 更 大 范 围 的 高 速 公 路 建 设 过 程 中 加 以 推 广 运 用 本 技 术 成 果 已 成 功 推 广 应 用 于 公 路 隔 离 建 设, 有 效 降 低 了 公 路 建 设 成 本, 为 全 国 各 地 起 到 示 范 作 用 五 技 术 内 容 1. 技 术 原 理 (1) 高 速 公 路 路 域 隔 离 用 刺 篱 植 物 的 筛 选 298

303 对 适 宜 在 路 域 范 围 使 用 的 刺 篱 植 物 进 行 有 目 的 的 筛 选, 对 已 经 驯 化 使 用 的 物 种 可 以 直 接 引 用, 对 于 有 潜 在 应 用 价 值 的 野 生 刺 篱 植 物 材 料 开 展 引 种 驯 化 研 究 工 作 (2) 示 范 工 程 的 选 取 根 据 现 有 的 研 究 成 果, 选 定 在 建 的 武 昆 高 速 公 路 两 个 标 段 作 为 示 范 工 程, 开 展 试 验 和 示 范 工 程 (3) 刺 篱 植 物 的 隔 离 应 用 技 术 研 究 依 托 典 型 示 范 工 程 再 有 针 对 性 地 选 择 出 若 干 种 刺 篱 植 物 进 行 栽 种 实 验 示 范 研 究, 研 究 其 在 公 路 隔 离 中 的 应 用 技 术, 包 括 同 种 及 不 同 种 的 刺 篱 植 物 在 高 速 公 路 隔 离 栅 绿 化 中 的 物 种 组 合 配 置 方 式 栽 培 技 术 及 管 护 技 术 等 方 面 的 技 术 (4) 隔 离 效 果 评 估 指 标 体 系 研 究 对 所 使 用 的 刺 篱 植 物 进 行 一 定 周 期 的 实 验 观 察 后, 结 合 生 态 适 应 性 景 观 环 保 及 隔 离 等 综 合 指 标 因 素 的 要 求 初 步 提 出 并 建 立 公 路 隔 离 用 刺 篱 植 物 的 效 果 评 价 指 标 体 系, 并 进 行 效 果 评 估 (5) 公 路 隔 离 用 刺 篱 植 物 的 资 源 数 据 库 的 建 立 结 合 上 述 研 究 成 果, 同 时 开 展 相 应 的 小 范 围 拓 展 研 究, 在 适 当 扩 大 示 范 工 程 ( 适 当 选 择 不 同 区 划 内 公 路 进 行 小 范 围 的 刺 篱 植 物 栽 植 实 验 ) 的 基 础 上, 建 立 云 南 省 公 路 隔 离 用 刺 篱 植 物 资 源 数 据 库, 为 刺 篱 植 物 的 应 用 提 供 咨 询 决 策 依 据, 并 为 今 后 云 南 省 高 速 公 路 生 态 环 境 及 景 观 建 设 奠 定 基 础 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 从 高 速 公 路 隔 离 用 刺 篱 植 物 须 符 合 的 带 刺 植 物 自 身 隔 离 性 能 带 刺 植 物 抗 逆 性 能 和 带 刺 植 物 景 观 效 应 等 3 个 方 面, 构 建 高 速 公 路 路 域 隔 离 用 刺 篱 植 物 筛 选 标 准 及 评 价 模 型 ; 299

304 (2) 从 刺 篱 植 物 自 身 隔 离 效 果 抗 逆 性 景 观, 刺 篱 植 物 配 置 隔 离 效 果 和 景 观 效 果 等 5 个 方 面, 构 建 刺 篱 植 物 配 置 隔 离 效 果 评 价 指 标 体 系 及 评 价 模 型 ; (3) 首 次 开 发 了 公 路 隔 离 用 刺 篱 植 物 资 源 管 理 系 统 软 件, 申 请 了 专 利 著 作 权, 该 数 据 库 主 要 包 括 植 物 自 身 属 性 隔 离 效 果 属 性 工 程 设 计 属 性 以 及 隔 离 效 果 评 价 共 4 个 功 能 模 块 ; (4) 编 制 了 云 南 省 高 速 公 路 刺 篱 植 物 隔 离 带 应 用 技 术 指 南, 编 制 云 南 省 地 方 标 准 公 路 植 物 隔 离 栅 设 置 技 术 规 范 (DB53/T ) 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 从 高 速 公 路 隔 离 用 刺 篱 植 物 须 符 合 的 带 刺 植 物 自 身 隔 离 性 能 带 刺 植 物 抗 逆 性 能 和 带 刺 植 物 景 观 效 应 等 3 个 方 面, 构 建 高 速 公 路 路 域 隔 离 用 刺 篱 植 物 筛 选 标 准 及 评 价 模 型 高 速 公 路 路 域 隔 离 用 刺 篱 植 物 筛 选 评 价 指 标 体 系 分 为 3 个 层 次 : 第 一 层 为 目 标 层, 即 高 速 公 路 隔 离 用 刺 篱 植 物 隔 离 效 果 筛 选 评 价 ; 第 二 层 次 为 准 则 层, 包 括 带 刺 植 物 自 身 隔 离 性 能 带 刺 植 物 抗 逆 性 能 和 带 刺 植 物 景 观 效 应 ; 第 三 层 次 为 指 标 层, 包 括 刺 的 密 度 在 内 的 共 计 13 个 指 标 目 标 层 准 则 层 指 标 层 刺 的 密 度 刺 篱 植 物 自 身 隔 离 性 能 刺 的 长 度 刺 的 坚 硬 度 云 南 省 高 速 公 路 隔 离 用 刺 篱 植 物 筛 选 评 价 刺 篱 植 物 抗 逆 性 能 刺 篱 植 物 景 观 效 应 枝 叶 茂 密 度 根 系 深 度 抗 旱 性 耐 瘠 性 抗 病 虫 常 绿 与 否 开 花 期 300

305 花 的 观 赏 性 果 期 果 的 观 赏 性 (2) 基 于 刺 篱 植 物 配 置 隔 离 效 果 评 价 指 标 的 建 立 原 则, 从 刺 篱 植 物 自 身 隔 离 效 果 抗 逆 性 景 观, 刺 篱 植 物 配 置 隔 离 效 果 和 景 观 效 果 等 5 个 方 面, 构 建 刺 篱 植 物 配 置 隔 离 效 果 评 价 指 标 体 系 及 评 价 模 型, 构 建 包 括 刺 的 密 度 等 18 个 指 标 在 内 的 评 价 指 标 体 系 评 价 目 标 评 价 准 则 层 评 价 指 标 层 刺 的 密 度 刺 篱 植 物 自 身 隔 离 效 果 刺 的 长 度 刺 的 坚 硬 度 枝 叶 茂 密 度 根 系 深 度 刺 篱 植 物 抗 逆 性 抗 旱 性 耐 瘠 性 云 南 省 高 速 公 路 刺 篱 植 物 配 置 隔 离 效 果 评 价 刺 篱 植 物 景 观 效 果 刺 篱 植 物 配 置 隔 离 效 果 抗 病 虫 常 绿 与 否 开 花 期 花 的 观 赏 性 果 期 果 的 观 赏 性 刺 篱 可 跨 越 状 况 刺 篱 可 穿 越 状 况 视 觉 威 慑 状 况 刺 篱 植 物 配 置 景 与 公 路 景 观 的 协 调 性 观 效 果 与 周 围 景 观 的 融 合 性 (3) 首 次 开 发 了 公 路 隔 离 用 刺 篱 植 物 资 源 管 理 系 统 软 件 该 数 据 库 主 要 包 括 植 物 自 身 属 性 隔 离 效 果 属 性 工 程 设 计 属 性 以 及 隔 离 效 果 评 价 共 4 个 功 能 模 块 本 软 件 采 用 C/S 结 构, 易 于 安 装 部 署 和 应 用 可 实 现 数 据 库 参 数 设 置 和 用 户 管 理 通 过 界 面 的 用 户 自 主 化 选 择, 可 301

306 使 数 据 的 增 加 删 除 和 更 改 等 管 理 在 植 物 详 细 信 息 中 可 一 次 性 完 成, 杜 绝 误 操 作 ; 系 统 的 界 面 布 局 一 目 了 然, 易 学 易 用 ; 增 加 数 据 源 管 理 功 能, 可 实 现 数 据 源 的 即 换 即 用 4. 技 术 应 用 情 况 (1) 编 制 云 南 省 地 方 标 准 公 路 植 物 隔 离 栅 设 置 技 术 规 范 (DB53/T ), 为 规 范 的 制 定 提 供 了 技 术 支 撑 (2) 从 已 实 施 的 情 况 来 看, 在 新 建 的 武 昆 高 速 公 路 植 物 隔 离 工 程 中 得 到 了 成 功 应 用, 武 定 至 昆 明 段 高 速 公 路 施 工 路 段 为 K0+000-K35+000, 节 约 前 期 建 设 成 本 168 万 元, 项 目 实 施 第 一 年 节 约 养 护 成 本 24 万 元 可 见, 本 项 目 研 究 成 果 进 一 步 推 广 后, 降 低 了 高 速 公 路 隔 离 工 程 前 期 建 设 投 资 和 后 期 养 护 费 用, 促 进 了 资 源 节 约 和 环 境 友 好 型 公 路 交 通 建 设, 对 高 速 公 路 植 物 隔 离 工 程 在 云 南 全 面 健 康 快 速 发 展 起 到 了 积 极 的 推 动 作 用 5. 推 广 前 景 随 着 我 国 节 能 减 排 力 度 的 加 大 以 及 生 态 环 保 要 求 的 不 断 提 高, 在 高 速 公 路 推 广 植 物 隔 离 技 术 必 将 成 为 重 要 的 发 展 方 向 本 项 目 可 望 在 我 国 西 南 华 中 华 南 西 北 地 区 等 地 区 公 路 开 展 植 物 隔 离 技 术 的 应 用 推 广, 将 获 得 良 好 的 经 济 景 观 安 全 效 益, 符 合 生 态 建 设 发 展 需 要, 具 有 良 好 的 社 会 效 益 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 云 南 省 公 路 开 发 投 资 有 限 责 任 公 司 单 位 地 址 : 云 南 省 昆 明 市 西 山 区 前 兴 路 37 号 (650000) 联 系 人 : 马 赟 电 话 : 传 真 : 手 机 : @qq.com 302

307 66 海 事 版 双 CAN 总 线 船 舶 机 舱 测 量 监 测 报 警 及 控 制 系 统 一 技 术 名 称 : 海 事 版 双 CAN 总 线 船 舶 机 舱 测 量 监 测 报 警 及 控 制 系 统 二 技 术 来 源 : 自 主 研 发 三 适 用 范 围 : 船 舶 机 舱 测 量 监 测 报 警 及 控 制 升 级 和 改 造 四 国 内 外 相 关 技 术 现 状 : 目 前 我 国 常 规 船 舶 国 产 设 备 的 实 际 配 套 率 只 有 30% 左 右, 高 新 技 术 船 舶 国 产 设 备 的 实 际 配 套 率 仅 20% 左 右, 特 别 是 作 为 附 加 值 很 高 的 船 舶 舱 室 电 子 产 品 本 土 化 率 还 不 到 10% 这 与 我 国 造 船 工 业 的 迅 猛 发 展 形 成 了 非 常 大 的 反 差 目 前 每 年 全 球 船 舶 舱 室 电 子 设 备 需 求 接 近 300 亿 元 人 民 币 其 中 中 国 的 造 船 修 船 市 场 可 为 船 舶 舱 室 电 子 设 备 提 供 每 年 将 近 百 亿 元 人 民 币 的 市 场, 但 90% 被 进 口 产 品 垄 断 船 舶 舱 室 电 子 产 品 的 开 发 制 造 是 我 国 船 舶 业 中 最 薄 弱 的 环 节 之 一 国 内 船 舶 舱 室 电 子 产 品 生 产 厂 家 主 要 侧 重 低 端 市 场, 以 代 理 国 外 产 品 为 主, 自 主 创 新 较 少, 提 供 单 个 零 星 产 品, 在 产 品 技 术 性 能 质 量 品 种 和 规 格 方 面 与 国 外 同 类 产 品 比 较 存 在 着 很 大 差 距, 甚 至 还 有 一 些 关 键 的 高 技 术 高 附 加 值 的 船 用 设 备 和 部 件 国 内 根 本 不 能 生 产, 只 能 依 赖 进 口 从 服 务 方 面 看, 国 内 大 多 数 配 套 厂 没 有 能 力 或 没 有 意 识 去 建 立 全 球 售 后 服 务 网 络 总 之, 我 国 船 舶 电 子 国 产 设 备 存 在 缺 乏 核 心 技 术 没 有 品 牌 没 有 国 际 性 的 销 售 维 护 网 络, 以 及 产 品 单 一 技 术 起 点 较 低 系 统 性 差 工 艺 落 后 等 突 出 问 题, 基 本 上 还 处 于 学 习 跟 进 阶 段 在 引 进 国 外 技 术 方 面, 国 内 已 陆 续 引 进 了 一 些 国 外 厂 商 或 进 行 合 资 合 作, 但 大 多 是 一 些 非 核 心 的 技 术 和 产 品 在 机 舱 自 动 化 核 心 控 制 部 件 方 面, 由 于 海 外 少 数 发 达 国 家 的 电 子 生 产 厂 商 相 对 垄 断, 一 般 不 愿 意 签 署 专 利 转 让 协 议, 使 我 国 船 舶 电 子 技 术 的 引 进 具 有 相 当 的 难 度 五 技 术 内 容 303

308 1. 技 术 原 理 应 用 计 算 机 信 息 技 术 通 信 技 术 和 网 络 技 术, 利 用 基 于 海 事 版 CiA DSP-307 框 架 协 议 的,CAN 现 场 总 线 技 术, 通 过 设 计 模 块 化 智 能 化 具 有 冗 余 通 信 功 能 的 远 程 I/O 单 元, 使 系 统 配 置 可 以 满 足 各 种 船 舶 机 舱 自 动 化 系 统 监 测 报 警 和 控 制 功 能 的 需 要 同 时 该 系 统 还 具 有 界 面 友 好 操 作 方 便 配 置 灵 活 功 能 完 整 的 特 点 2. 关 键 技 术 或 工 艺 流 程 (1) 设 计 实 现 满 足 CiA DSP 307 海 事 标 准 框 架 协 议 目 前 流 行 的 现 场 总 线 有 很 多 标 准 化 的 网 络 互 连 协 议, 但 这 些 协 议 中 还 没 有 一 个 是 针 对 海 事 领 域 专 用 的, 而 海 事 组 织 明 确 要 求 通 信 系 统 要 具 有 独 立 的 故 障 容 错 能 力 DSP 307 正 是 为 了 满 足 海 上 自 动 设 备 不 断 增 加 的 安 全 性 的 需 要, 专 门 为 海 事 应 用 的 CANopen 设 备 开 发 而 特 别 设 计 的 DSP 307 通 过 在 两 条 独 立 的 CAN 线 上 进 行 冗 余 通 信 和 临 时 主 的 概 念, 完 全 支 持 海 事 组 织 以 上 的 要 求, 也 满 足 了 海 事 电 子 应 用 系 统 标 准 化 的 需 要 同 时, 由 于 CANopen 设 备 在 国 内 外 已 经 广 泛 应 用 再 加 上 CiA 组 织 的 强 大 助 力,CiA DSP 307 海 事 标 准 框 架 协 议 必 将 成 为 船 舶 机 舱 自 动 化 应 用 领 域 的 主 导 协 议 表 1 国 内 外 网 络 结 构 及 协 议 对 比 表 公 司 名 称 网 络 结 构 通 讯 协 议 KONSBERG( 挪 威 ) 2 CAN + 2 Ethernet DSP 研 究 所 ( 上 海 ) 2 CAN + 2 Ethernet 自 定 义 驷 博 集 团 ( 上 海 ) 2 RS Ethernet MODBUS 本 项 目 ( 天 津 ) 2 CAN + 2 CAN DSP301&302&307 从 表 中 可 以 看 出 目 前 国 际 领 先 的 网 络 结 构 基 本 都 是 双 CAN 网 络, 支 持 标 准 的 DSP 301 协 议, 但 应 用 层 还 未 实 现 协 议 标 准 化, 且 都 是 异 构 网 络, 增 加 了 系 统 网 络 连 接 的 成 本, 降 低 了 网 络 的 可 靠 性 304

309 基 于 此, 我 们 设 计 了 2 CAN +2 CAN 的 网 络 结 构, 并 选 取 了 CiA DSP 307 海 事 标 准 框 架 协 议 作 为 网 络 协 议, 项 目 开 发 的 所 有 网 络 节 点 模 块 均 要 满 足 CiA DSP 307 协 议 (2) 设 计 实 现 满 足 IEC 标 准 的 系 列 模 块 国 际 电 工 委 员 会 在 合 理 地 吸 收 借 鉴 世 界 范 围 的 各 可 编 程 序 控 制 器 厂 家 的 技 术 编 程 语 言 方 言 等 的 基 础 之 上, 形 成 的 一 套 新 的 国 际 编 程 语 言 标 准 IEC 标 准 得 到 了 包 括 有 德 国 西 门 子 公 司 等 世 界 知 名 大 公 司 在 内 的 众 多 厂 家 的 共 同 推 动 和 支 持, 它 极 大 地 改 进 了 工 业 控 制 系 统 的 编 程 软 件 质 量 及 提 高 了 软 件 开 发 效 率 ; 它 定 义 的 一 系 列 图 形 化 语 言 和 文 本 语 言, 不 仅 对 系 统 集 成 商 和 系 统 工 程 师 的 编 程 带 来 很 大 的 方 便, 而 且 对 最 终 用 户 同 样 会 带 来 很 大 的 方 便 ; 它 正 在 受 到 越 来 越 多 的 国 外 公 司 厂 商 的 重 视 和 采 用, 也 正 在 受 到 越 来 越 多 的 国 内 公 司 厂 商 的 重 视 和 采 用 ; 它 在 技 术 上 的 实 现 是 高 水 平 的, 有 足 够 的 发 展 空 间 和 变 动 余 地, 使 得 能 很 好 地 适 应 发 展 因 采 用 一 致 的 IEC 国 际 标 准 编 程, 各 个 PLC 厂 家 的 编 程 系 统 都 是 统 一 的, 因 而, 对 用 户 来 说 具 有 如 下 优 点 : 减 少 了 人 力 资 源, 如 培 训 调 试 维 护 和 咨 询 的 浪 费 ; 高 水 平 软 件 再 使 用 性, 它 聚 焦 于 解 决 控 制 中 的 问 题 ; 减 少 了 编 程 中 的 误 解 和 错 误 ; 适 用 于 宽 环 境 范 围 的 编 程 技 术 : 通 用 的 工 业 控 制 ; 标 准 化 可 以 连 接 来 自 不 同 程 序 项 目 公 司 地 区 或 国 家 的 部 件 表 2 国 内 外 模 块 对 比 表 公 司 名 称 基 本 协 议 CANopen 协 议 海 事 协 议 可 编 程 IEC EPEC( 芬 兰 ) 是 否 是 是 HESMOR( 德 国 ) 单 口 支 持 否 是 是 305

310 博 控 ( 北 京 ) 是 否 否 否 和 森 ( 西 安 ) 是 否 否 否 本 项 目 ( 天 津 ) 是 是 是 是 通 过 对 比 可 以 看 出, 目 前 市 场 上 还 没 有 满 足 IEC 标 准, 满 足 CiA DSP 307 标 准 的 双 CAN 口 可 编 程 的 模 块 项 目 设 计 的 此 种 模 块 具 有 国 际 领 先 水 平 3. 主 要 技 术 指 标 (1) 冗 余 功 能 指 标 检 验 项 目 技 术 要 求 试 验 方 法 浮 动 主 冗 余 检 验 总 线 冗 余 检 验 主 控 单 元 脱 离 系 统 仍 能 正 常 运 行 模 拟 操 作 浮 动 主 单 元 脱 离 系 统 仍 能 正 常 运 行 模 拟 操 作 CAN1 脱 离 系 统 仍 能 正 常 运 行 模 拟 操 作 CAN2 脱 离 系 统 仍 能 正 常 运 行 模 拟 操 作 (2) 耐 压 试 验 检 验 项 目 技 术 要 求 试 验 方 法 试 验 电 压 :1500V AC220V 耐 压 试 验 试 验 后 无 击 穿 或 闪 烁 现 象, 试 验 后 应 立 即 测 量 绝 缘 电 阻, 电 阻 值 不 低 于 1MΩ 试 验 频 率 :50Hz 试 验 时 间 :1min 试 验 后, 切 断 电 源 用 500V 兆 欧 表 监 测 DC24V 耐 压 试 验 试 验 后 无 击 穿 或 闪 烁 现 象, 试 验 后 应 立 即 测 量 绝 缘 电 阻, 电 阻 值 不 低 于 1MΩ 试 验 电 压 :500V 试 验 频 率 :50Hz 试 验 时 间 :1min 试 验 后, 切 断 电 源 306

311 用 500V 兆 欧 表 监 测 (3) 电 快 速 瞬 变 脉 冲 群 抗 扰 度 试 验 检 验 项 目 技 术 要 求 试 验 方 法 试 验 电 压 :2000V 电 源 线 试 验 后 设 备 应 能 满 意 的 连 续 工 作, 无 有 关 设 备 标 准 和 制 造 厂 制 定 的 技 术 条 件 规 定 的 性 能 降 低 或 者 功 能 丧 失 单 脉 冲 上 升 时 间 :5ns 单 脉 冲 宽 度 :50ns 脉 冲 重 复 率 :2.5kHz 脉 冲 群 持 续 时 间 :15ms 脉 冲 群 周 期 :300ms 试 验 时 间 :5min 信 号 线 试 验 后 设 备 应 能 满 意 的 连 续 工 作, 无 有 关 设 备 标 准 和 制 造 厂 制 定 的 技 术 条 件 规 定 的 性 能 降 低 或 者 功 能 丧 失 试 验 电 压 :1000V 单 脉 冲 上 升 时 间 :5ns 单 脉 冲 宽 度 :50ns 脉 冲 重 复 率 :5kHz 脉 冲 群 持 续 时 间 :15ms 脉 冲 群 周 期 :300ms 试 验 时 间 :5min 考 核 产 品 能 够 达 到 相 关 标 准 所 规 定 的 性 能 试 验 及 功 能 试 验 要 求 具 体 考 核 指 标 见 附 表 1 SITIIAS 检 测 报 告 4. 技 术 应 用 情 况 该 技 术 产 品 自 2009 年 以 来 陆 续 装 船 40 余 艘, 成 功 应 用 到 天 津 海 事 局 广 西 海 事 局 浙 江 海 事 局 中 国 远 洋 集 团 黄 海 造 船 有 限 公 司 威 海 东 海 船 厂 武 汉 武 昌 造 船 有 限 公 司, 广 州 黄 埔 船 厂 等 十 余 家 大 型 国 有 企 业 及 部 门 同 时, 该 技 术 成 果 为 大 连 海 事 大 学 和 上 海 海 事 大 学 各 提 供 了 一 套 教 学 仿 真 设 备 307

312 目 前 该 技 术 产 品 已 经 取 得 了 1 项 实 用 新 型 专 利 证 书, 和 3 项 计 算 机 软 件 著 作 权 登 记 证 书 产 品 通 过 了 上 海 仪 器 仪 表 自 控 系 统 检 验 测 试 所 的 各 项 环 境 和 性 能 测 试, 取 得 了 中 国 船 级 社 CCS 和 韩 国 船 级 社 KR 的 型 式 认 可 证 书, 取 得 了 法 国 BV 船 级 社 产 品 认 可 证 书 2013 年 3 月 通 过 天 津 市 科 学 技 术 信 息 研 究 所 科 技 查 新 确 认 唯 一 性 5. 推 广 前 景 项 目 产 品 符 合 CiA DSP-307 海 事 电 子 应 用 框 架 协 议, 支 持 IEC 标 准 的 PLC 编 程 语 言, 完 全 满 足 舰 船 系 统 应 用, 是 国 内 唯 一 满 足 该 协 议 标 准 的 项 目 产 品 该 产 品 有 利 于 促 进 船 舶 机 舱 机 动 化 系 统 配 套 国 产 竞 争 力 的 转 变, 提 高 国 内 整 体 船 舶 机 舱 自 动 化 水 平, 增 加 经 济 收 益, 提 升 产 业 层 次, 延 伸 产 业 链, 打 破 国 外 垄 断 优 势, 推 广 前 景 广 阔 六 技 术 持 有 单 位 及 联 系 方 式 技 术 持 有 单 位 : 交 通 运 输 部 天 津 水 运 工 程 科 学 研 究 所 单 位 地 址 : 天 津 滨 海 新 区 新 港 二 号 路 2618 号 (300456) 联 系 人 : 田 庆 林 电 话 : 传 真 : 手 机 : [email protected] 308