文|招商局重慶交通科研設計院有限公司 陳曉利 李聰
半個世紀以來,招商局重慶交通科研設計院有限公司始終堅持科研為立院之本,特別注重科技創新。依托公司眾多科技平臺,緊緊圍繞道路與巖土工程、橋梁與結構工程、隧道與地下工程、交通與節能工程、環境與水保工程、景觀與建筑工程、車輛工程、智能交通工程等,針對公路建設各階段面臨的技術難題,開展相關理論與方法、材料、試驗檢測手段與裝備、技術標準、軟件等的研發。
針對我國公路隧道運營中車輛運行安全隱患較大、交通事故發生率高、隧道照明設施規模、運營費用和維護費用逐年攀升、隧道安全與節能矛盾日益凸顯等現實問題,招商局重慶交通科研設計院有限公司(簡稱“招商交科院”)聯合20余家政產研用單位聯合攻關,歷時13年,每年投入科技人員達400余工程師,以國內12省、2326座高速公路隧道和城市道路隧道照明數據為基礎,在公路隧道照明理論、實現方法、標準體系、裝備開發方面取了系列創新成果。成果在重慶、貴州、山東等13個省份、57座隧道(總長181.597公里)得到推廣應用,累計減少初始投資1809.35萬元,近三年累計節約運營成本7223.62萬元。同時,項目成果應用于上海三思、山西光宇、重慶極光、陜西華夏和重慶星河等企業隧道照明產品,累計新增銷售額32.40億元,社會效益和經濟效益顯著。

組圖:隧道智慧照明系統成套技術研究與裝備開發項目典型工程應用
項目獲國家專利授權16項(其中發明專利10項)、出版技術專著1部,發表論文21篇,編制地方標準11部,成果納入交通運輸部行業標準《公路隧道照明設計細則》《公路隧道照明燈具》和中國工程建設標準化協會團體標準《公路隧道照明質量評價規程》中,促進了行業進步。
無論是我國沿海還是內陸,工程建設中均遇到大量的軟弱地基處理問題。以粒料樁、水泥攪拌樁、水泥旋噴樁等為代表的復合地基法,以其成效快、相對經濟而受到工程界的廣泛青睞。然而,這些傳統的方法成樁質量難以保障,承載力和變形難以控制,更是難以滿足濕地、鹽漬土等特殊區域環保、耐腐蝕需求,以及高烈度地區液化地基抗震、超軟土地基處理的需求,極大地制約了其廣泛應用。項目遵循“緊扣地基特點、結構科學合理、技術系統實用”的總體思路,歷經12年聯合攻關,研發了土工合成材料約束樁,并對其應用于軟弱地基處理的設計方法、施工工藝及質量控制等進行了系統研究。

內蒙古海滿一級公路濕地軟弱地基處理施工及建成后效果圖

北斗衛星邊坡三維變形現場監測點
項目成果已在內蒙古、安徽及國外十余項重大工程中得到成功應用,節省工程造價17億元以上,并且支撐安徽泗許高速公路等工程獲得“國家優質工程獎”、交通運輸部設計質量“李春獎”。此外,相關成果獲得中國發明專利獎2項,并納入交通運輸部《公路土工合成材料應用技術規范》《公路路基設計規范》等技術標準,入選交通運輸部科技成果推廣目錄,為我國軟弱地基處理,尤其是鹽漬軟土、濕地軟土、高烈度地區液化粉土、深厚超軟土等特殊軟弱地基處理,提供了環保、經濟的新技術,對大力推動行業科技進步,促進我國工程建設技術走出去,意義極其深遠。
招商交科院成立于1965年,前身為交通部交通科學研究院重慶分院,是部屬正廳級事業單位;2000年,轉制進入招商局集團,成為其全資二級企業。招商交科院是國家認定的“國家火炬計劃重點高新技術企業”、首批“國家創新型企業”、國家級“創新人才培養示范基地”和“國家山區公路工程技術研究中心”的依托建設單位,是交通行業重要的智力密集型科技綜合服務企業。招商交科院擁有各級各類從業資質近60項,包括“工程勘察綜合類甲級”“公路行業設計甲級”“市政行業(道、橋、隧)專業設計甲級”等;培育形成了勘察設計、試驗檢測、咨詢監理、工程施工、產品制造、信息服務、設計施工總承包、PPP等主營業務類型;投資組建了從事特殊路面材料研制及鋪裝業務的智翔公司,從事智慧高速系統集成及智能產品開發業務的華馳公司,從事索纜產品研發及安裝業務的萬橋公司,從事工程監理業務的中宇公司,從事PPP等大型建設工程管理業務的全通公司,從事生態環保、景觀建筑技術開發及建設運營業務的招商生態,從事道路監測、路產管理及交通物聯網數據服務業務的招商路信,從事機動車輛質檢、試驗及咨詢業務的重慶車檢院等一批飲譽行業的標桿企業。
“隧道智慧照明系統成套技術研究與裝備開發”創新成果
?揭示了交通流態、交通組成、隧道斷面、路面狀態等信息對照明需求的影響關系,建立了基于交通流、交通行為與行車安全的公路隧道照明模型,提出了基于停車視距的公路隧道基本段照明亮度需求計算方法,通過提升隧道中間段1亮度、降低中間段2亮度,有效減少隧道洞口區域尾撞事故發生,達到了公路隧道照明設置兼顧安全與節能要求。
?揭示了隧道斷面、車輛輪廓、燈具位置、火災規模等信息對光效性能的影響,提出了公路隧道低位照明設計方法、實現了不改變光源特性提升燈具效能30%以上、提高火災工況逃生誘導能力、有效減少封道維護作業;通過提取照明需求、運營工況、燈具特征等信息,揭示了不同照明場景對照明設計配線設計的影響機理,提出了LED照明干線布線方法,實現配線線纜節約50%以上;通過數據驅動與策略驅動,提出了公路隧道照明全息控制方法,開發了本地與云端信息交互控制平臺,實現隧道照明控制節能30%以上。
?建立了公路隧道LED照明的產品、設計、施工、檢測、驗收及運營的節能標準體系。
?開發了功能照明與環境照明相結合的雙角度模塊化LED隧道燈,以及模塊化、五統一的LED隧道照明產品系列。

招商交科云眼多維多場邊坡監測系統示意
招商交科院先后承擔了包括國家863計劃、國家973計劃、國家科技支撐計劃、世界自然科學基金、國家自然科學基金、重慶市自然科學基金、交通部科技計劃及地方科技計劃等重點科研項目800余項,取得重大研究成果670余項,其中國家級科技成果近50項,省部級科技成果280余項。招商交科院獲得各級各類科學技術獎勵近400項,包括國家級科技獎22項,省部級科技獎309項,地市級科技獎60余項。其中,獲國家科技進步獎一等獎4項,國家科技進步獎二等獎7項。2018年,公司共獲得省部級及以上科技獎勵13項,有力地支撐了我國公路工程建設,推動了行業科技進步。
國家科技支撐計劃項目“西南山區干線公路路基災變過程控制理論與動態調控技術研究”,針對山區公路路基防災減災的技術瓶頸,圍繞西南山區干線公路典型路基災變機理及其過程動態調控,開展路基全壽命風險評估、路基災變演化機理、災害體穩定性動態評價方法和災變監控預測技術等研究,建立典型路基全壽命風險動態評估模型、災變過程控制理論和穩定性動態評價方法;開發路基災變監控技術、裝備和預警、預測系統;構建路基災變調控技術。為持續提高公路建、養、管水平,減少路基災害損失,滿足群眾對公共服務安全的需要提供技術支撐。

上海入城段高架路S26-7標高架橋SPMT快速拆除設計施工項目

港珠澳大橋火災實驗

港珠澳大橋實車火災實驗
國家重點研發計劃“城市典型交通基礎設施運維安全關鍵技術研究”,以城市橋梁、隧道、道路和軌道等典型交通基礎設施為主要對象,聚焦量大面廣或后果嚴重的典型災/病害與安全風險,著眼于風險監測、防控預警、快速診斷和改造處治的安全保障全鏈條技術體系,實現防控減災和診斷處治的核心技術與重大平臺裝備的新突破,構建我國“快速、低影響、高可靠”的城市典型交通基礎設施運維安全保障技術與裝備體系。通過項目示范與標準實施,顯著提升我國城市典型交通基礎設施的運維安全風險防范能力與應急技術水平。
“軟弱地基土工合成材料約束樁處理技術及工程應用”創新成果
?發明了2種土工合成材料約束樁。利用土工合成材料(土工織物、土工格柵等)形成環向約束,創造性地發明了土工合成材料散體樁和土工合成材料材料輕質活性材料樁,有效解決了這類置換樁長期困擾工程界成樁質量難以保障的技術難題;基于室內試驗,揭示了土工合成材料約束樁的力學特征及破壞機理,奠定了設計的理論基礎。
?創建了系統實用的土工合成材料約束樁復合地基設計方法。基于模型試驗和數值分析,揭示了土工合成材料約束樁復合地基的力學特征及破壞機理;建立了土工合成材料約束樁樁體設計計算方法、復合地基承載力、穩定性和沉降設計計算方法;結合工程實踐,提出了復合地基設計總體控制思路、材料要求和典型結構型式。
?研發了土工合成材料約束樁施工裝備及施工質量控制技術。針對土工合成材料約束樁結構特點,研發了土工合成材料約束樁施工裝備;創建了工合成材料約束樁軟弱地基處理的施工工藝及質量控制標準。為高效、高質量施工及施工質量保障提供了有效的技術手段。