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复杂山区公路边坡灾害全过程防控新技术及应用
发布:科信部 李洪春 发布时间:2019-06-17 浏览次数:3295

一、项目简介

“复杂山区公路边坡灾害全过程防控新技术及应用”项目是由我院主承担的国家高新技术研究发展规划(863计划)“高原山区公路工程防震减灾综合技术及智能预警系统研究及应用示范”(2012AA11502)、云南省科技计划项目“云南省农村公路降雨地质灾害特点及适宜防治技术研究”(2010CA018)和云南省交通运输厅科技计划项目“云南省公路边坡灾害区划及适宜防治技术研究”(2008(A1-10))三个科技项目的研究成果集成。

项目针对复杂山区修建公路面临边坡支挡加固技术措施单一落后,工程造价较高,施工周期较长和工程见效缓慢;边坡安全监测预警新技术缺乏,存在覆盖面严重不足、监测成本过高和高新技术应用受限;以及边坡灾害风险评估体系不完善;边坡失稳定破坏机理认识不清而致病害越治越大等工程技术难题。针对我国复杂山区公路建设养护的重大技术需求,以近10年来云南公路发展为依托,以云南省交通规划设计研究院牵头,陆地交通气象灾害防治技术国家工程实验室参建共4家单位、150多名科技人员进行联合攻关和集成创新,旨在构建复杂山区公路边坡灾害“设计—施工—运营”三阶段全过程防控技术服务链条和“认识—防治—评估—监测—预警—管理”六位一体的创新技术体系。

 

二、取得的研究成果

项目旨在构建复杂山区公路边坡灾害"设计-施工-运营"三阶段全过程防控技术服务链条和"认识-防治-评估-监测-预警-管理"六位一体的创新技术体系,取得以下创新成果:

1、研发了2种钢花管多次分段控制注浆加固支挡新技术:首创了竖向钢花管多次分段控制注浆加固支挡技术和斜向多次分段控制注浆钢花管(预应力)加固技术,前者实现了岩土体注浆加固和抗滑支挡的共同作用;后者实现了岩土体注浆加固和边坡锚固的共同作用。创新了两种结构的设计理论和方法;解决了注浆"范围控制、分段控制、压力控制"施工关键技术,创立了质量检验方法。为边坡灾害防治提供了先进、快速、经济的加固支挡技术。

2、创新了3种预应力锚索边坡锚固技术:自主研发了"预制锚头"、"双锚固段"预应力锚索,前者通过自制预制锚头,较传统的锚索大幅度提高了安全耐久性和锚固力;后者通过增加外锚固段,解决了传统锚索预应力损失的问题。基于两种结构组合形成了复合型预应力锚索。创新了设计理论和方法;解决了施工关键技术,建立了质量评定方法。拓宽了预应力锚索在复杂岩土条件下的使用范围,特别是腐蚀地层与沿海腐蚀环境,提升了我国边坡锚固水平。

3、创建了公路边坡灾害全过程风险评估方法体系:基于安全风险评估理论,首次建立了公路边坡灾害设计阶段预测评估、施工阶段安全风险评估、运营阶段安全评估的方法,构建了全过程风险评估体系,为我国山区公路边坡灾害的评估提供了途径和方法。

4、研发了边坡灾害监测预警新技术:开发了基于分布式光纤的边坡安全监测告警技术,实现了低成本、全覆盖、全天候、实时快速监测告警功能;开发了基于阵列式位移传感系统的边坡超深孔监测预警技术,解决了超过200m深部位移监测的技术难题。

5、发展了边坡工程设计理论和方法:系统建立了边坡坡体结构和破坏模式的对应关系,揭示了边坡坡体结构、降雨对边坡失稳破坏的耦合作用机理,提出了基于实时工况的预应力锚索抗滑桩设计方法,发展了边坡工程设计理论。

项目在云南、广东和福建等省区大量的边坡工程实践中,结合山区公路边坡工程特点与工程建设要求,提出了边坡工程动态设计理念和信息化施工技术,为防止或减轻公路边坡灾害损失做出了重要和积极的贡献。

 

三、应用推广及经济社会效益

钢花管多次分段控制注浆加固支挡新技术在5条山区公路12个典型工点进行应用示范,在云南、广东等超过20条山区公路中得到推广,成为公路边坡灾害抢险的实用技术;并在超过10条山区既有铁路边坡加固中应用。

 

元绿公路K76+955~K77+080左侧边坡地貌  元绿公路K76+955~K77+080左侧边坡竣工照片

边坡灾害全过程风险评估技术成果纳入行业技术指南《高速公路路堑高边坡工程施工安全风险评估指南》,已在全国范围执行;在既有山区铁路地质灾害评估中得到推广。

边坡灾害监测预警新技术在广东、福建、陕西等4条公路9个工点,太原局吕临铁路5个工点进行应用。基于阵列式位移传感系统的边坡超深孔监测预警技术,在云南、重庆等省市6个工点进行应用,且在西北某巨型超深滑坡中应用成功,最深监测深度292m,为巨型灾害的防治提供可靠技术依据。

边坡工程设计理论与方法相关成果纳入云南省地方行业标准《公路路堑边坡支护工程勘察设计指南》,交通部行业标准《公路滑坡防治设计规范》,铁路行业技术指南《铁路工务技术手册(路基)》。为公路、铁路边坡灾害全过程防控提供技术支撑。

四、推动行业科技进步和提高行业竞争力的作用和意义

项目研究成果为山区公路边坡灾害防控坚持“常态减灾和非常态救灾相统一”,实现“灾前预防”、“综合减灾”、“减轻灾害风险”提供了全面系统的技术支撑,显著提高山区公路工程边坡灾害的监测预警能力、工程处治能力、灾后应急抢险能力与全过程风险管控能力,为交通行业防灾减灾工作推进做出了突出贡献。项目成果同时助推了我省“陆地交通气象灾害防治技术国家工程实验室”的申报和建设,显著提高了我国山区公路边坡工程防灾减灾的行业整体水平,减少了人民生命财产损失,促进了经济发展,增进了民族团结,加强了国防建设,社会效益显著。

 项目荣获2018年度云南省科技进步奖一等奖和中国公路学会2017年度科学技术奖一等奖。

 


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