十余年技術聯合攻關路

文|江西省高速公路投資集團有限責任公司

公路隧道因修建于地下，受地質復雜多變性的影響較為顯著，建設、運維難度遠超一般地上工程，傳統“二維設計、靜態施工、被動養護”模式存在“三階段分離”弊端，信息化施工、動態設計難以落實，建養脫節。江西省高速公路投資集團有限責任公司自2005年開始，聯合同濟大學、江西交通咨詢有限公司、江西省交通工程集團有限公司、上海同巖土木工程科技股份有限公司等單位，經過十多年的技術攻關，從三維地質延申至三維設計，以建養一體平臺為載體，運用自動化監測、快速檢測及無紙化巡檢普查技術，實時采集施工運維關鍵數據，動態分析施工期圍巖穩定性、變形發展趨勢及結構健康狀態，智能反饋指導設計施工及養護決策，無縫集成設計、施工及運維信息，已形成全面的公路隧道智慧建養關鍵技術成套體系。

實現隧道管控、設計、施工、運維的智能化

針對公路隧道三維參數化設計及設計計算一體化分析技術空白、施工安全質量動態管控落實不足、運營期結構評價與考慮二次受力加固設計缺乏理論依據，以及建養脫離等疑難問題，“公路隧道智慧建養關鍵技術及應用示范”項目綜合運用室內試驗、力學仿真、軟件研發、平臺集成及現場測試等多種手段，覆蓋設計、施工及運維各階段，系統開展了公路隧道智能建養關鍵技術的研究與應用示范工作，提出了基于地質的公路隧道三維設計方法，并將模型數字化，使得設計信息方便、快捷應用于施工階段，結合視頻變形在線監測、基于過程的施工安全風險快速評估、基于地質的圍巖穩定性快速分析及支護動態設計方法，實現公路隧道施工安全及質量的動態智能管控。

此外，通過研究提出基于監測檢測的隧道結構健康度評價與加固設計計算方法，借助基于圖像的襯砌裂縫快速識別、基于移動終端的無紙化巡檢，以及長期健康監測技術，動態、量化評價并快速反饋結構運營安全狀態，為結構的維修養護籌劃提供了依據。

同時，該項目自主研發搭建公路隧道建養一體化管控平臺，有效集成全壽命周期各階段關鍵數據，有效解決了建養分離、后期養護缺乏前期地質與施工數據支持的技術難題。通過上述研究與成果的推廣應用，集成公路隧道智能建養關鍵技術體系真正實現了隧道工程的智能設計、智能施工及智能運維。

江西省吉蓮高速公路永蓮隧道應用了該項目研究成果

該項目的推廣應用情況

三維設計、安全動態管控等多項創新技術

在研發過程中，該項目取得了系列技術創新。

公路隧道三維設計。建立了基于子鉆孔遞歸的圍巖地質參數化建模方法，提出了公路隧道三維設計方法及其與數值計算的無縫對接技術，搭建了三維設計平臺。

公路隧道建設安全動態管控。建立了基于視頻圖像的隧道變形實時在線監測系統；提出了基于地質、設計及施工參數的公路隧道施工安全風險動態快速評估方法、隧道圍巖穩定性快速分析及支護參數動態設計方法。

公路隧道健康度評價與加固設計。建立了裂損襯砌承載能力的評價模型和健康度評價指標體系；開發了基于荷載-結構法的常見病害計算方法及平臺；實現了結構安全狀態的快速評價和智能反饋；提出了基于二次受力和疊合梁理論的襯砌加固設計計算方法。

公路隧道智能建養平臺。基于統一的三維數字化模型，集成勘察、設計、施工、運維各階段多源異構數據，構建公路隧道建養一體化的智能管控平臺，實現全壽命周期信息的互聯互通。

應用于150余座公路隧道工程

該項目的成果整體技術已應用于井睦高速公路井岡山隧道、吉蓮高速公路永蓮隧道、德上高速公路隴首一隧道等工程，推廣應用于江西武吉高速公路、石吉高速公路、寧安高速公路、瑞尋高速公路、德昌高速公路，以及浙江杭紹臺高速公路、青海花久高速公路、甘肅渭武高速公路、福建廈門第二西通道等，共計150余座公路隧道工程、雙洞總長近60萬延米，有效改善了公路隧道施工安全質量管控及運維養護水平，預測預防塌方、突涌水等施工風險事故，節省了大量的勞動生產力，縮短了設計、施工及養護工期，顯著降低了施工成本及維修養護費用，延長了隧道使用壽命，間接帶動了江西、貴州、青海等多山地區的經濟發展。

該項目研發的養護檢查手持終端