高原山区公路建设创新作为交通强国试点任务,经过五年的精心打造,取得了显著成效。在此期间,共诞生了30多项高原山区公路建设领域的科技创新成果,涵盖公路设计、施工技术、设备装备、数字化管理、绿色低碳、生态保护等多个关键领域,为复杂环境条件下的交通基础设施建设提供了全方位的技术解决方案。这些成果聚焦于高原山区公路建设中的关键难题,核心技术突破性地解决了行业痛点。
公路设计因地制宜技术创新
“四川高原山区公路高速化技术”以高原山区具有次要干线或主要集散功能的双车道公路为对象提出了双车道公路高速化的概念,以降本增效、服务均衡、运营快速、安全可靠为目标,提出强化接入管理和提升超车机会等有关双车道公路提升平均运行速度和通行能力的技术措施,并重点研究双车道公路运行高速化的安全保障措施。
“四川高原山区高速公路技术标准创新研究”界定了四川高原山区小交通量高速公路的范围,并细化了建设等级分类及建设分区、强化了运行速度检验、优化了路幅宽度设置和路线指标选定,对路桥隧等构筑物具体设计也做出相应规定,提出了集中化设置沿线运营、管养、服务等设施的方案和交安保障措施等。
建设施工关键技术降本提质强韧
“连拱隧道无中导洞快速开挖技术”更是将项目工期缩短5~12个月,每延米造价降低3~5万元。“高原隧道早高强低回弹高性能喷射混凝土关键技术与应用”开发了喷射混凝土力学性能、耐久性能、施工性能提升的新技术,并研发相应的具备自主知识产权的关键纳米材料-纳米晶胶改性聚合物,系统解决了隧道喷射混凝土性能不足的关键技术难题,形成了系统的创新技术。
“高原山区高频冻融环境道路结构抗冻融耐久性保障技术”提出了三种适用于高原山区高频冻融条件的抗高频冻融RS改性沥青路面结构,使动稳定性和低温破坏应变至少提升2倍,冻融劈裂强度比提升8%,对应路面结构的高低温性能和抗水损害性能优于原路面结构。
“山区陡斜坡路段轻质高路堤结构及施工方法”提出的陡斜坡路段轻质高路堤结构占地占河少、内侧有落石槽空间,有效解决陡斜坡、临隧桥梁、高填路段地质灾害多、斜坡稳定性差、常规路基设置困难、桥梁抗灾能力较差、抢险保通困难的问题,提高关键性节点的公路基础设施抗灾能力,进而提高整个路段的抗灾韧性。
新型设备装备节能减排提效强安
自主研发的“多点位移动储能供电车”实现了1台设备为5个分散点位同时供电,累计供电30000度,用电成本降低20%以上,碳排放减少50%以上。
“隧道快速自行走折叠式多功能台车”将平台展开/缩回时间缩短至10分钟,较传统台车节省80%时间,并可容纳14人同时作业。
“桥梁高墩‘智慧型’施工平台”实现了一键自动爬升和自动分合模,作业人员减少50%,作业效率提高50%。
“新型底篮自升式无轨自行走挂篮”使挂篮行走时间缩短至40分钟,效率提高60%。
“山区桥梁防撞韧性提升装置及计算方法”解决了传统分离式防撞装置体积大、在山区难以施工、影响行洪的问题,附着式装置防冲能力较弱,制造安装繁琐,后期需要更换、综合造价较高的问题,通过常见的橡胶和钢板组成组合体耗能和桥墩可恢复变形,提高了山区桥梁综合防撞韧性和道路通行能力。
数字化技术赋能工程全生命周期
国产自主可控公路工程三维数字化设计软件“经天路图”实现了重大突破,数据加载效率达到同类软件的3000~12400倍,100公里公路三维模型创建耗时不超过60秒。该软件已注册用户5011人,应用于30余家央企及省市设计院。
“公路韧性量化评估理论体系及系统”构建了数字路网沙盘,可量化评估公路单元抵抗力、恢复力和冗余度三大核心指标,为应急决策提供技术支撑,已在G4216沿江高速试点应用。
“沥青拌合站后场智能化控制系统”引入先进的控制算法和数据处理技术,实现沥青拌合站矿粉自动卸料、成品料智能卸料以及外加剂智能添加搅拌的智能化控制,促进了沥青拌合设备智能化技术提升,有效保障了作业人员职业健康安全,并减少操作人员的劳动强度。
绿色低碳技术守护高原生态
“高原原生草甸精准移植利用技术”使草甸移植成活率高于85%,原生植物保存率高于90%,有效保护了高寒地区脆弱生态系统。
“ESF高性能生态修复技术”在170mm/h暴雨条件下抗冲刷流失量仅0.1%,极限抗旱达90天。
“高原地区橡胶复合改性沥青路面技术”利用废橡胶粉制备新型低碳胶结料,最大掺量可达30%,抗紫外性能显著提升,疲劳寿命是普通沥青的10倍。
“高原山区彩色特种混凝土制备与环境融合技术”一次性施工完成获得装饰效果,施工及应用安全性更高,与刷漆相比,彩色混凝土一次性投资减少40%费用,且无需对饰面维护修补,预期全寿命周期成本更低,对工期没有影响。
应用成效显著,推广前景广阔
高原山区公路建设创新技术已在多个重大工程项目中成功应用。久马高速应用“高原半湿润季冻区水稳基层抗裂技术”使温度极差降至8.9℃,降幅达9.2%;“沥青路面面层抗老化技术”使疲劳循环次数较普通路段提高21.2%。G5京昆高速广元至绵阳段扩容工程应用“新型底篮自升式无轨自行走挂篮技术”成功保障大桥精准合龙,缩短工期约2个月。成绵扩容高速公路应用“智能动态调平与全面安全预警的架桥机自动化管理系统”已架设梁数超过300片。据统计,这些创新技术累计节约工程建设成本数十亿元,减少碳排放超过30%,施工效率提高40%~60%,安全性能提升60%以上。
随着我国交通基础设施建设向西部横断山区、青藏高原推进,这些创新成果将为高原山区公路建设提供强有力的技术支撑,对推动交通强国建设具有重要意义。
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