工程材料的开发是交通工程结构技术进步最重要的驱动力和关键支撑。 在新一轮科技革命的影响下,如何利用新材料、新技术提升交通融合创新能力,成为节能减碳的关键。
党的十八大以来,我国交通建设从追求速度和规模向注重质量和效益转变,这也对交通基础设施提出了更高的要求。 在交通运输部的指导下,2024年,广东启动了全省公路水运“平安百年精品工程”创建,意在通过技术创新为全国同行提供“广东模式”,为交通强国建设贡献“广东智慧”。
为做好“平安百年优质工程”相关工作,广东省交通运输厅成立了专门领导小组,统筹推进优质工程创建工作。 同时,强化机制保障,为精品工程建设提供技术指导和制度保障。 据统计,2024年至2024年,广东省交通运输厅共发布相关制度22项,指导标准25项。
政策加持的背后,是广东争先恐后的决心。
如何推动交通基础设施高质量发展,早就被交通运输部办公厅部署。 此前,交通运输部办公厅印发了《平安百年优质工程》建设研究推进计划(以下简称《规划》)。 该计划的工作目标早已明确,要求以材料、设计、工艺方法、设备、监测、维护和信息技术为研究方向,重点开展专题研讨会和学术交流,推进实验室和物理工程验证,逐步形成一套适合工程施工耐久性的技术和标准,从而持续为工程建设提供技术支撑。品质耐用、安全可靠、经济环保、百年传承的优质交通基础设施。
为切实打好交通基础设施高质量发展的“第一公里”,入选“平安百年精品工程”的广东项目组围绕安全可靠、质量耐久、经济环保三个方面进行了积极探索。
路面会降温
道路可以吸收和降解汽车的废气,并自行冷却听起来像是幻想。
入选广东省平安百年精品工程首批创建示范工程的从浦高速,就是这样一条能够自行吸收、降解汽车尾气、降温的高速公路。
丛浦高速公路全长61条71公里,分两个阶段实施。 其中,一期工程通车约39个全长62公里,起于从化区太平镇中和里,连接大广高速、界北高速、佛庆丛高速北段,途经白云区中洛滩镇和太和镇,止于黄浦区长岭街道常平社区,连接北二环高速和光山高速,共设8个立交桥,全线采用时速100公里的设计速度, 双向6车道高速公路技术标准。
在丛浦高速建设过程中,广州交通投资集团主动对标交通强国、交通强省建设要求,紧紧围绕“绿色美丽、智慧品质”等方面,全面开展技术创新和管理创新,着力打造标杆工程和精品工程。 在解决汽车尾气危害处理方面,从浦高速尾气退化冷路面的探索与应用,从原理和技术上解决了城市汽车尾气路面退化的技术难题,使各面层峰值温度值降低5个以上,有效缓解了“热岛效应”。
这种“凉爽的路面”可以改善高速公路的夏季环境,特别是在夏季雨后,或在经常洒水的区域,除了降温外,还可以不断调节空气湿度,增加环境舒适度。
高性能乳化沥青搅拌站冷再生技术
深陕高速公路改扩建工程是交通运输部公布的首批创建“平安百年精品工程”示范工程之一。 深陕高速公路改扩建项目作为备受关注的重点项目,在项目推进过程中高度重视绿色环保和循环发展。
作为广东最大、最长的公路改扩建工程,原有的旧路面会产生大量的沥青路面铣刨材料,这些材料将被随意堆放或丢弃,不仅占用土地,还带来环境污染,同时,废料中的石材和沥青资源也造成了大量的浪费。
如何最大限度地利用旧路面材料?深山高速公路扩建工程的“绿色诀窍”是通过大宗工业固废利用、废混凝土骨料综合利用技术等先进的“智能制造”技术,以及交通安全设施的改造、升级和再利用,实现废旧道路资源的循环利用、变废为宝、变废为宝。
约 7例如,该项目采用高性能乳化沥青厂冷再生技术,实现旧路面材料100%回收利用和60%高值化利用。
此外,该项目还引进了广东首条碎石精加工生产线,在保证质量的同时实现资源再利用。 同时,该生产线配备粉罐,除尘效率高达99%,实现了整个加工过程内外无粉尘的绿色生产。
钢-UHPC复合桥面提高了工程的耐久性
2024年,福龙项目被交通运输部授予“重点科技项目”和首批“平安百年质量工程”创建示范项目清单。
鉴于正交异形钢桥面易开裂的特点,佛山福龙西江大桥工程主梁采用的钢-UHPC复合桥面是全球首家采用UHPC作为大跨度斜拉桥主要承重构件的桥面开裂和耐久性问题,可有效解决长期困扰工程界的桥面开裂和耐久性问题。
那么UHPC是什么材料呢?UHPC是一种超高性能混凝土,由水泥、细砂、细骨料、钢纤维和化学添加剂组成,俗称液态金属。 其抗压强度高达150MPa,约为常规混凝土强度的4倍。 UHPC的耐久性和耐候性能远远超过其他结构工程材料(钢、铝、塑料等)。
UHPC作为一种新型工程结构材料,具有许多工程应用,包括用于人行天桥、公路和铁路桥梁的各种桥梁结构,以提高桥梁跨度直径或降低桥梁高跨比,实现桥梁的快速建设,提高桥梁的耐久性和寿命。
通过对国内外钢-混凝土组合板轻型结构使用和研究的大量调查分析,福龙西江大桥主桥创新性地采用钢箱梁+(8mm)薄钢板屋面+(15cm)UHPC轻型复合桥面结构作为斜拉桥的主要承重构件,解决了桥面开裂和耐久性问题。
针对这一创新设计,施工团队联合清华大学、湖南大学、武汉理工大学、长沙理工大学、佛山交通科技,共同承担了“福龙西江大桥UHPC关键技术研究”工作。
基于钢-UHPC轻质复合桥面的力学性能,研究团队对一套简支梁-UHPC复合桥面和一套连续钢-UHPC复合桥面进行了全尺寸模型试验,重点关注其承载力、刚度和抗裂性等静态性能。 试验揭示了钢-UHPC组合桥面的破坏模式和全过程行为,为相关理论计算方法的建立奠定了基础。
同时,研究团队基于截面分析法和塑性计算理论,推导了钢-UHPC复合桥面抗弯承载力的计算公式,提出并验证了钢-UHPC复合桥面的抗弯刚度计算方法。
泡沫轻质土在港区的应用
广州港南沙港区项目四期是广东省、广州市重点项目,也是交通运输部公布的首批“平安百年精品工程创建示范项目”。 该项目的总投资估计为6974亿元,建设期为2018-2024年。 项目位于南沙区龙穴岛中央开挖港池,占地约120公顷,东南侧紧邻南沙项目一期,南沙港铁路西南侧紧邻南沙港站,北侧与粮食总码头扩建工程隔海相望。 项目将建设10万吨级集装箱船泊位4个、多用途集装箱驳船泊位12个、工作船舶泊位4个,年设计能力490万标准箱。
为进一步贯彻“海绵城市”理念,南沙港四期工程首次在国内水运工程建设领域大规模应用综合管沟、泡沫轻质土、大型钢管复合板桩、秸秆排水板等四项新技术,打造高品质全自动化码头。
新材料泡沫轻质土在国内首次大规模应用于港口工程,其实践备受业内关注。 就其功能而言,新型泡沫轻质土材料具有节能环保、施工简单、结构轻便等优点,而新材料泡沫轻质土在公路建设中应用较多,特别是在高速公路扩建改造过程中,使用泡沫轻质土代替传统材料, 既能进一步提高工程的施工质量,又能达到提高工程安全环保的目的。同时,使用泡沫轻质土材料进行施工,也可以达到减少沉降、控制成本的目的。
为控制沉降不均匀的常见质量问题,南沙港项目四期码头结构后置回填土采用泡沫轻质土代替传统砂砾,重量轻,重量远小于一般填土,强度和重力可调, 具有胶凝和自架设的特点,增加了港口工程的安全稳定系数。新结构、新材料的应用是南沙项目四期工程建设的亮点,也是广州港打造平安百年精品工程的具体体现。
智能安装
中南高速公路横跨广州、中山两座城市,南接珠海,西接江门,东接深圳,全长32条全长4公里,是横跨珠江水系的重要通道,是打通粤港澳大湾区高速公路主干道的重要工程。 项目计划于2024年建成并与深中走廊无缝对接,进一步提升广州作为核心引擎和中山节点衔接作用,使大湾区城市群之间的联系更加紧密。
2024年,中南高速公路项目成为交通运输部“平安百年优质工程”首批示范项目之一,要求项目在工程安全、耐久性等方面取得成果。
中南高速公路横门西特大桥作为连接广州和中山的重要控制工程,是国内在建的最大单塔整体式钢箱梁斜拉桥。
其中,横门西桥宝塔式索塔总高度为210米,相当于一栋70层建筑的高度。 同时,横门西特大桥整段整体吊装重心难以确定,吊装姿态控制难度大,各部位吊装难度只能成功一次。
为此,中南高速公路项目创新了“塔柱钢筋网智能弯曲、现场轮胎框架法组装成整体”的钢筋件施工工艺,自主研发了超高混凝土桥塔钢筋件柔性制造和智能塔楼关键施工技术,成功应用于索塔钢筋半成品产品的工业化生产, 钢筋零件的快速装配成型,以及整个节段的高空吊装和对接,以建造横门西特大桥塔柱。
据介绍,在这项自主研发的硬核技术下,钢筋现场绑扎时间已由之前方案的7天段增加到1天5天段实现了“机械化减量化、智能化替代”的智能化安装,大大减少了塔柱加固高空作业的人员和作业时间,降低了风险。