科技創新驅動發展 高原交通展現新顏
- 發佈時間:2016-03-05 03:32:11 來源:科技日報 責任編輯:羅伯特
青海省地處青藏高原東北部,東西長約1200公里,南北最大寬度800公里,面積72萬平方公里,佔全國總面積的1/13,與甘肅、四川、西藏、新疆毗鄰,是聯結西藏、新疆與內地的紐帶。“十二五”期間,青海省交通運輸行業大力實施科技強交和創新驅動發展戰略,認真開展交通運輸科技工作,堅持生態保護第一,狠抓環境保護和節能減排,大力推動交通運輸資訊化建設。這五年,青海省公路通車總里程達到7.56萬公里,公路客運量、旅客週轉量、貨物運輸量、貨物週轉量增速均達15%以上;這五年,青海省堅持綠色交通發展理念,成功申報西北地區第一條綠色迴圈低碳公路——“青海省花久高速公路建設綠色迴圈低碳公路主體性”等一批項目,科技的力量為有效保護青藏高原凍土區、三江源水源地生態環境提供了技術支撐;這五年,“一院、兩基地、兩實驗室、兩中心、一公司”為主要支撐的科技創新平臺搭建完成,科技創新平臺為青海省交通運輸行業培養和儲備了大批能力過硬、作風優良、經驗豐富的科技人才,壯大了青海省交通運輸行業高素質隊伍;這五年,青海交通運輸設施越來越完善,客貨運輸越來越暢通,各種運輸方式銜接越來越緊密,各民族群眾出行也越來越便捷,科技創新已然成為青海交通建設和發展之魂。
關鍵技術攻堅克難 科技創新為青藏高原交通建設保駕護航
“十二五”期間,青海省交通建設事業得到快速推進,西寧南繞城高速公路的通車、世界海拔最高隧道長拉山隧道的貫通、茶卡至格爾木高速公路、共和至玉樹高速公路以及花石峽經大武至久治高速公路的續建等項目都為青海經濟社會又好又快地發展提供了科技支撐,也為改善當地牧區人民群眾的出行發揮了重大作用。科技創新,全面保障了青海重要交通運輸基礎設施建設的順利進行。
青海省大部分地區海拔都在3000—5000米之間,西高東低,西北高中間低,地形複雜多樣,降水少、溫差大、日照時間長、有效施工期短。獨特的高原大陸性氣候及地理環境都為青海地區的交通運輸建設事業帶來不少挑戰。
青海省高海拔多年凍土區多達45萬平方公里,佔全省總面積的62.5%,現有多年凍土區公路超過3000公里。受多年凍土特殊性質的影響,多年凍土區公路建設的難度大,公路病害比普通地區更嚴重、也更複雜。就目前而言,在凍土區進行公路建設施工,依然是世界級難題,自然氣候條件惡劣不説,公路建設過程中還會不斷出現無法預料的新問題、新考驗。但青海省交通運輸部門不懼困難,積極組織青海省交通科學研究院科技人員立項,開展聯合技術攻關和示範工程建設,全力破解高海拔高寒凍土地區建設交通工程的技術難題,並取得了大批科技成果。多年凍土類型不同,路段不同,處理方式也不盡相同。針對214國道姜路嶺至清水河段多年凍土地區,建設單位採用聚氨酯保溫材料、碎石護坡、縱向通風管護坡、遮陽板護坡等新材料和新技術,並布設氣象、地溫觀測等設備。這些技術手段的運用既保障了工程進度,也為多年凍土地區公路建設積累了大量的經驗。
在高寒高海拔地區進行公路建設,除了需要破解凍土區公路建設的難題,還要接受在鹽漬土地區修建公路的挑戰。“十二五”期間,青海省交通運輸部門不斷探索嘗試,利用先進科學技術化解了在鹽漬土地區修建公路的難題。215國道察爾汗鹽湖至格爾木公路是青海在鹽漬土地區修建的第一條高速公路。針對高速公路沿線大部分是鹽漬土質,部分路段地表水豐富、地下水位高,沼澤地、水草地分佈較廣的情況,建設單位採用了強夯置換施工工藝,保證了路基的安全穩定。對構造物兩端及鹽蓋過渡段地基,首次採用礫石樁施工工藝,同時採用衝擊碾壓施工方法,增強地基承載力,減少路基不均勻沉降。在該路段橋梁樁基施工中,首次嘗試應用布袋樁施工工藝,用特殊材料製成的布袋包裹混凝土樁身,以隔絕鹽漬土的腐蝕。這一工藝提高了構造物的耐久性和安全性,為該公路段投入安全運營提供了技術保障。
2010年4月,青海省玉樹藏族自治州發生7.1級強烈地震,原本就不發達的公路基礎設施在這次地震中遭到嚴重破壞。修建高等級公路,完善災區交通基礎設施,加強西部邊緣省區連接,強化西部出行能力刻不容緩,共和至結古高速公路建設項目應運而生。
共和至結古高速公路建設項目是玉樹地震災後恢復重建總體規劃“一縱一橫兩聯”公路網中“一縱”的重要組成部分,也是災區基礎設施的重要組成部分。面對惡劣的自然環境、複雜的地質條件和緊張的施工時間,項目建設過程中,青海省交通運輸管理部門積極組織科研力量,針對該路段建設中隧道建設、橋涵建設、路面建設、路基建設以及凍土退化難題組織科研攻關,完成的五大科研項目為公路建設順利開展提供了關鍵技術支援。
在隧道建設中,針對凍土區的地質條件和震後高烈度區的風險因素,進行了“高溫多年凍土區隧道設計與施工關鍵技術研究”,最大限度減少了隧道施工中的地質災害;在橋涵建設中,針對多年凍土區橋涵工程基礎薄弱、橋涵不均勻沉降變形及傾斜變形、橋梁墩臺基礎下沉等常見病害,開展了“青藏高原高溫不穩定多年凍土區橋梁樁基礎及大孔徑波紋管涵關鍵技術研究”,保證了高溫多年凍土區公路橋涵工程建築物凍土地基的穩定性;在路面建設中,針對半剛性基層瀝青路面耐久性弱、高速公路熱拌瀝青混凝土以及水泥穩定基層施工困難等問題,進行了“高寒地區高速公路瀝青路面結構與施工控制技術研究,解決了高寒地區高速公路瀝青路面早期病害頻發及施工品質難以保證等一系列問題;在路基建設中,共和至結古高速公路走廊內保留原有214國道,存在分幅、整幅等多種建設形式。針對分幅路基間的相互熱干擾及其對多年凍土的影響機理與作用,整幅路基寬度增加引發的寬幅路基穩定問題,以及低填淺挖、陡坡路基等特殊路基斷面形式的施工措施,進行了“共和至結古公路多年凍土路基工程關鍵技術研究”,有效保障了多年凍土區公路路基建設品質和後續維修養護品質,也為後續的青藏高速公路建設提供了更多理論支援和技術支撐;針對公路沿線地區凍土退化嚴重、道路工程不均勻沉降問題,開展了“國道214沿線多年凍土環境現狀及變化趨勢研究”,提出沿線多年凍土工程地質條件的定量評價,確保了新建共和至結古高速公路的穩定。
玉樹地震發生於“十一五”規劃的收官之年,地震發生以後,如何組織科研力量,有效開展針對玉樹地區的公路建設與維護成為青海省交通運輸部門必須著手解決的事。為此,青海省不斷加強科技投入,讓科技成為了抗震救災和玉樹地區公路基礎設施建設的堅實後盾。地震發生後,溫拌瀝青混合料技術成功應用於巴塘機場路面鋪築中,這一技術不僅突破了技術規範限定的施工溫度底線,還為抗震救災贏得了寶貴時間。青海省交通科學研究院參編的國家標準《溫拌瀝青混凝土》于2014年由國家標準化管理委員會正式發佈,填補了國內空白,達到了國際先進水準。
科研項目的攻堅克難是青海交通事業之所以得到快速發展的重要原因。“十二五”期間,青海省交通運輸行業的各部門、各單位緊緊圍繞青海交通運輸建設發展中心和高寒高海拔等實際情況,積極爭取交通運輸部和青海省有關部門支援,依託工程建設項目開展示範試點,持續加強對特色項目和重點項目研究,切實解決了一批青海省交通運輸建設中的技術難題,進一步提高了科技創新能力和水準,為青海省“四個交通”建設提供了有力支撐。特別是玉樹地震發生後,面對複雜的地質條件和惡劣的地理條件,青海省交通運輸管理部門積極爭取國家項目和省內相關部門支援,完成了一批針對玉樹地區震後公路建設及防凍技術研究的攻關項目。2011年,青海省交通運輸廳爭取到《玉樹地震災區公路建設關鍵技術與示範工程》、《高海拔地區震後構造物維修與防凍害技術研究》、《高海拔地區震後路基路面修復與建設技術研究》3個交通運輸部西部交通建設科技項目,為解決共玉高速公路修築過程中遇到的技術難題提供了科研保障,也為今後類似條件下公路建設提供了技術儲備。
青海省交通科學研究院作為青海省交通運輸部門的重要科研力量,在積極組織開展玉樹災後重建技術攻關之餘,還參與了國家科技支撐計劃項目高原高海拔高速公路建設關鍵技術的重要課題,這一重要經驗必將為未來青藏高速公路的規劃建設貢獻智慧和力量。
“十二五”以來,針對青藏高原特殊地質條件下的築養路技術、公路水路交通運輸、交通可持續發展等方面的狀況,青海省交通科學研究院先後開展了《高寒地區耐久性路面關鍵技術應用示範》、《高寒地區高速公路路面結構設計與施工控制技術研究》、《G214線共和至玉樹(結古)公路建設關鍵技術研究》等研究項目32項,並取得了豐碩的科研成果。在這些研究成果中,有3項達到國際領先水準,1項達到國際領先水準,4項達到國際先進水準,4項填補了國內空白,6項達到國內領先水準,6項達到國內先進水準;1項榮獲國家科技進步獎,2項榮獲青海省科技進步獎,7項榮獲中國公路學會科學技術獎,為提升高原寒區交通建設品質做出了應有的貢獻。
踐行綠色交通理念 科技創新為青藏高原生態保護謀劃篇章
青藏高原地理位置特殊,自然條件惡劣,同時生態環境也極其脆弱。牢固樹立生態保護第一和綠色低碳迴圈發展理念是青海省交通運輸行業恪守的底線。讓科技引領綠色交通成為青海省交通運輸廳的工作重點之一。2014年,“青海省花久高速公路建設綠色迴圈低碳公路主體性項目”申報成功,花石峽至久治公路被交通運輸部列為全國5條綠色迴圈低碳公路主題性項目之一,這也是青海省首次成功申報的綠色交通示範項目。
在青海省72.23萬平方公里的面積中,生態功能保護區的面積佔到了90%以上,生態環境脆弱,環境保護要求高。作為青海省交通運輸行業中的科技支撐單位,如何守住生態屏障,在公路建設過程中處理好交通建設與生態保護的關係,是青海省交通科學院必須直面的問題。據統計,青海省交通工程品質合格率達100%,優良率95%以上,所有項目全部符合竣工環境保護驗收條件。之所以取得這樣豐碩的建設成績,完全依託于科研工作者的不懈努力。
青海省位居青藏高原東北部,地質條件複雜多樣,多年凍土等不良地質大量分佈,高海拔多年凍土區多達45萬平方公里。在公路建設過程中,對凍土區進行開挖或填埋,都將驚擾這些經受多年冰凍的堅硬凍土。遭受干擾的凍土層對氣溫極為敏感,會發生季節性凍脹、融沉等狀態變化,從而造成工程結構發生坍塌、變形、開裂等嚴重公路病害。如何最大程度讓凍土繼續“沉睡”,是確保凍土區高速公路工程穩定性和耐久性的核心技術問題。為此,青海省交通科學研究院結合多年科學研究取得的多項凍土科研成果,先後制定了《214國道路基路面工程設計暫行規定》、《青藏高原多年凍土區工程地質調查與勘測暫行細則》、《青藏高原多年凍土區涵洞工程設計暫行規定》、《214國道路基工程設計暫行規定》、《多年凍土地區公路病害防治技術指南》、《多年凍土地區公路養護與維修技術指南》等技術性文件,為多年凍土地區公路修築和環境保護提供了技術依據。
多年凍土又分少冰、多冰、富冰、薄冰以及含水冰層,分類不同處理方式也不盡相同。在凍土區修建公路,青海省交通運輸部門採用了一系列新工藝、新技術,以確保公路投入運營後的路基穩定性。主要採用的技術有熱棒、XPS板、碎石換填、衝擊碾壓、沙礫換填等。在共和至玉樹高速公路部分路段和隧道淺埋段,林立著大片“熱棒”。“熱棒”插入凍土層,通過熱棒中的介質液態氨,將土體中的熱量通過熱棒傳到大氣當中,再把大氣中的負溫度傳到土體中,使凍土層始終保持凍結狀態。在共和至玉樹高速公路部分路段的路基結構體內,還埋設著直徑不等的涵管狀通風管,其作用就是將路基內部通過空氣流動帶走熱量。為了儘量使凍土層保持恒溫,在共和至玉樹高速公路的部分路段施用過程中,還採用了片石路基或碎石路基。在海拔4300米的鄂拉山隧道洞口外的施工面上,大片黑色的遮陽網取代了傳統的鋼架遮陽棚,這項技術隔熱效果更佳,在工程中廣泛應用後已節約近千萬元的建設成本。
三江源地區不僅以嚴酷的自然環境著稱,更是我國重要的生態保護區,保護好三江源區的生態環境,對築牢國家生態安全屏障至關重要。三江源地區植被稀疏,在這一區域進行公路建設,如何做好植被的恢復及重植是科研人員必須解決的問題。青海省交通科學研究院建立了針對於三江源特殊區域的植被恢復整合體系,提出了《三江源區公路建設生態環境保護技術指南》、《公路路基護坡草坪建植技術規程》、《公路建設水土保持草坪建植技術規程》等技術文件。這些規範規程對治理公路建設中被破壞的植被、增加植被覆蓋度、提高植物生物量、增加草地載畜量、減少水土流失、防風固沙、美化環境、保護草地生態環境有著十分重要的生態效益和長遠意義。研究成果已在三江源區省道清水河至曲麻萊、玉樹至囊謙、治多至唐古拉山鄉等多條國省道幹線公路中得到應用。
綠色交通理念不僅在三江源區得以體現,在其他路域的植被恢復方面同樣得以體現。青海省交通運輸廳對多條國省幹線公路實施了生態修復工程,利用退耕還林、退牧還草政策,建成了共和至茶卡、茶卡經德令哈至大柴旦、湟源至西海、湟中至貴德等多條具有青海地區特點的生態景觀通道。共和至玉樹高速公路線上形設計上與環境最大化貼合,並儘量以低路基、緩邊坡的姿態出現在高原上,既降低了工程成本,又減少了對環境的影響。工程建設過程中,進行路基、邊坡開挖時,參建人員對原有草皮連同根系就近移植養護,等路基、邊坡建成後,再將草皮原地回植。草皮重置的方法有效解決了施工面植被恢復難的問題。共和至玉樹高速公路建成路段的路基、邊坡上,回植成活的草皮與草原已實現了“無痕化”的銜接。該路段修建中,僅草皮重置這一生態防護技術的應用,為工程節約了4億元建設成本。由於時間越久,重置植被根系就越牢固,對凍土層的穩定和環境恢復也越有利,因此後續養護也就會更加節省材料和人力。
綠色交通理念同樣被應用於野生動物保護方面。在共和至玉樹高速公路全線,幾乎每公里都為野生動物預留了通道。眾所週知,三江源區是藏羚羊、藏野驢等野生動物的天堂,野生動物通道的設計是基於對野生動物種群分佈、棲息地、繁殖地等長期研究形成的。全線設有橋涵和動物通道800多個,平均每公里就有1.4個,完全能夠保障野生動物通行無憂。
打造“五位一體”綜合平臺 科技創新為青藏高原交通發展蓄積後勁
科技創新驅動發展,人才的蓄積是創新的保障。交通運輸行業轉型發展同樣離不開人才的支撐和保障,“十二五”期間,青海省交通運輸行業致力於人才培養,建成以“一院、兩基地、兩實驗室、兩中心、一公司”為主要支撐的科技創新平臺,建設了全新的花石峽凍土觀測站等科研機構,通過與交通高等院校合作,為行業發展儲備了大批高技能應用型人才,也通過大力開展在職培訓,全面提升了交通運輸行業從業者的綜合素質。
花石峽凍土觀測站已經成立了20多年,大批科研工作者在這裡磨練了意志、積累了第一手研究數據,成長為一流的凍土研究專家。青海省交通科學研究院院長房建宏,剛到花石峽觀測站時對凍土幾乎一無所知,經過在觀測站的多年曆練,他早已成為“多年凍土區公路建設與養護技術交通行業重點實驗室青海研究觀測基地”的負責人,為青海省攻克凍土難題立下汗馬功勞。20多年來,花石峽凍土觀測站的監測服務範圍日益擴大,為青海省多年凍土地區的227國道盤坡至俄博嶺段、曲麻萊至不凍泉段、天峻至不凍泉段、天峻至木裏段等500多公里的公路建設、養護提供了技術支撐。同時,年輕的科研人員在實踐中提高了科研水準,從花石峽凍土觀測站先後走出了60多名研究生、20多名博士生,成為青海省交通運輸發展的後備力量。
2011年,青海省交通科學研究院入選青海省人才“小高地”建設項目, 成為交通行業吸引高層次人才、轉化科研成果、促進産業升級又一平臺。“一院、兩基地、兩實驗室、兩中心、一公司”為主要支撐的科技創新平臺,從科技創新、技術突破、人才培養、平臺搭建、環境支撐、業務實踐、財力支援等方面形成有利於科技創新和人才進步的多方位保障。青海省交通科學研究院的多年凍土區公路建設與養護技術交通行業重點實驗室——青海研究觀測基地,博士後科研工作站工作站、科研試驗檢測中心等研究機構都是青海省孕育交通科研人才的搖籃。如今,青海研究觀測基地已基本建成,將實現對觀測數據的有效整理、整合,建立可視化數據管理與共用系統,全面建成青海省凍土區監測數據管理及資訊共用平臺,為科研人員提供更加完善、先進的科研條件,為他們的成長提供硬體基礎。
科技創新的後發之力在於人才,青海省交通運輸部門除了提高在職人員的專業水準,還非常重視高端人才建設。2015年,青海省交通科學研究院成功設立全國博士後科研工作站,成為青海第3家設立博士後科研工作站的單位,為吸收引進高端人才搭建了平臺。2015年,交通科學研究院院長房建宏入選青海省“崑崙英才”計劃專業技術領軍人才隊伍,這一殊榮必將為培養適應青海交通運輸發展所需的高層次人才,發揮示範引領作用。
科技肩負重托,創新成就未來。當前,我國經濟發展進入新常態,科技創新更加廣泛地影響著經濟社會的發展和人民生活水準的提高,科技創新已然成為引領社會發展的第一動力,科技創新的能力和水準已經成為一個國家發展水準和核心競爭力的重要標誌,也是交通運輸行業轉型升級、提升現代化發展水準的關鍵因素。“十二五”期間,在重大關鍵技術的支撐下,通過交通科研人員及廣大交通運輸部門工作人員的共同努力,青海交通運輸事業得到了長足發展。面向未來,青海交通運輸事業要實現跨越發展,就必須主動適應經濟發展新常態,全面融入創新發展新時代,緊緊依靠科技進步,充分發揮“科技是第一生産力”的作用,紮實苦幹、勇挑重擔、奮力開拓、攻堅克難,讓科技創新為全力推動青藏高原交通運輸事業更好發展貢獻智慧和力量!
近年來獲得的獎項
序號 獲獎成果名稱獲獎等級獲獎時間
1 青海玉樹地震滑坡(公路)治理與邊坡災害防治技術研究 青海省科學技術進步二等獎 2016
2 鹽漬土地區公路建設成套技術及工程應用技術 國家科學技術進步獎二等獎 2013
3 青藏高原凍土地區公路修築技術基礎平臺研究 中國公路學會科學技術獎特等獎 2012
4 多年凍土地區硅藻土改性瀝青應用研究 中國公路學會科學技術獎二等獎 2012
5 高解析度衛星數字化勘察設計在困難複雜地區的研究與應用示範 中國公路學會科學技術獎二等獎 2011
6 乾旱寒冷地區路面結構與材料研究 中國公路學會科學技術三等獎 2013
7 青海省道路運輸車輛油耗研究 中國公路學會科學技術三等獎 2013
8 青藏高原地區低路堤高等級公路建設綜合技術研究 中國公路學會科學技術獎三等獎 2012
近年來項目驗收成果水準
序號 成果名稱成果水準驗收時間
1 青海玉樹地震滑坡(公路)治理與邊坡災害防治技術研究 國際領先 2014
2 青海省區域經濟發展與交通影響研究 國內領先 2014
3 低溫環境下高氯鹽漬土路基穩定性研究 國內領先 2014
4 基於氣候變化條件下凍土地區高速公路路基變形控制設計理論研究 國際先進 2013
5 青海高寒地區縣鄉公路低成本路面結構研究 國內領先 2013
6 硬質瀝青在乾旱寒冷地區高速公路瀝青路面中的應用 國內先進 2013
7 青海省收費公路建設市場化融資問題研究 國內先進 2013
8 察爾汗鹽湖地區公路橋梁涵洞基礎型式及耐久性研究 國際先進 2013
9 察爾汗鹽湖地區軟弱鹽漬土公路路基穩定性研究 國內領先 2013
10 動荷載作用下西部地區公路凍脹翻漿機理及其防治 國際先進 2013
11 大溫差高寒地區SBS改性瀝青混合料設計與應用 國內先進 2013
12 青海省道路運輸車輛油耗研究 國內先進 2013