900期 第799期 本期开刊时间: 2009-08-07 星期五
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引领我国公路隧道技术跃升世界先进水平的扛鼎之作
----------“秦岭终南山特长公路隧道关键技术研究”扫描      
新闻作者:文 / 安立广 李晓明

    作为我国公路隧道技术研究的扛鼎之作,历时8年的刻苦钻研,终获丰硕成果。由陕西省公路局等单位承担的交通运输部西部交通建设科技项目“秦岭终南山特长公路隧道关键技术研究”于日前在西安通过鉴定验收。研究成果总体达到国际领先水平。其中“通风技术研究”、“防灾救援技术研究”、“监控技术研究”、“低噪声抗滑水泥混凝土路面技术的研究”、“定额研究”等5个课题总体达国际领先水平,“管理与养护系统研究”课题、“汽车动态排放参数研究”、“公路隧道污染物浓度控制标准与环境影响研究”等3个课题达国际先进水平。


为了我国公路隧道建设的跨越式发展
    秦岭终南山特长公路隧道是目前世界上规模最大的高速公路隧道,创造了我国高速公路隧道建设史上六项之最:世界上第一座最长的双洞高速公路隧道,单洞全长18.02公里,双洞共长36.04公里;第一座由我国自行设计、自行施工、自行监理、自行管理、综合技术水平最高的高速公路特长隧道;世界直径最大的深竖井通风工程;拥有世界高速公路隧道最先进的监控系统;世界上最先进的高速公路隧道特殊灯光带;首次提出策略管理理论,运用首套策略自动生成软件,对火灾、交通事故、养护等方面进行自动监测和管理。在这一旷世的伟大工程背后,有着科学研究的坚实技术支撑。
    当初确定修建长度18.02公里的秦岭终南山公路隧道时,国内通车的最长公路隧道――浙江大溪雾湖岭隧道的单洞长度只有4.1公里,国外通车的最长高速公路隧道――日本关越隧道长度也只不过11公里左右(双洞长度分别为10926米/11055米)。而欧洲几座特长公路隧道相继发生火灾交通事故,造成车毁人亡的惨重损失,震惊世界。国内无先例,国外也没有多少成功经验可借鉴,事故的惨痛教训让人望而生畏。在这样的技术平台上要解决长达18公里的高速公路隧道“畅通、安全、环保、经济”运行的技术问题,研究工作的分量之重,难度之大可想而知。如何从技术上保障秦岭终南山特长公路隧道顺利建设和‘畅通、安全、环保’地运营,不仅国内缺乏实践,国际上能提供的经验也十分有限。从技术上看,秦岭终南山特长公路隧道是我国公路隧道建设史上一次大幅度的跨越式发展,对世界公路隧道技术的发展也将产生重要影响。

    建设工程的决策部门和领导者看到了科研项目的实施对确保秦岭终南山公路隧道顺利建设和安全、畅通运营的重要性和必要性,看到了对引领中国乃至世界隧道技术发展史上极其重要意义,对于科研工作给予极大关注和支持。时任交通部部长黄镇东和陕西省省长程安东都亲自过问,非常支持项目研究工作。交通部科教司和西部交通建设科技项目管理中心更是将“秦岭终南山特长公路隧道关键技术研究”项目列为重中之重,给予大力支持,不但从科研条件给予充分保障,而且从管理上严格要求强化监督;陕西省交通厅具体领导了科研项目的实施,从课题立题到过程管理,从选定项目负责单位到协调研究单位、建设单位、设计单位等各方关系,从督促指导到后勤保障作了大量创造性的工作。
    在各级领导的高度重视下,秦岭终南山特长公路隧道关键技术研究项目启动了。陕西省公路局、长安大学、西南交通大学、重庆交通科研设计院、厦门市路桥信息公司……共有来自不同行业、不同省区的十多个单位;隧道工程、交通工程、环保工程、汽车工程、系统工程、计算机工程……,主要研究人员来自十多个学科;共有110余名专家、教授和工程技术人员直接参加了研究工作,其中高级技术人员有45人,此外还有大量的外围工作人员,组成了一支极富创造力、勇于攀登高峰的庞大的科研团队。


引领我国公路隧道技术跃升世界先进水平
    “秦岭终南山特长公路隧道关键技术研究”项目涉及隧道土建、机电设施、交通工程、管理等内容众多研究内容,共设置了九个课题、分课题、子课题,随着这些课题的一个个攻破,形成了我国特长公路隧道的成套技术,这些集大成的研究成果在隧道的设计、施工和运营管理等方面都起到重要指导作用。
    在通风技术研究方面,首次系统开展了我国现用车辆一氧化碳、能见度的基准排放量研究并提出了相关修正系数;以人体血液中碳氧血红蛋白饱和度安全值为限,提出确定洞内一氧化碳允许浓度的方法,为制定特长公路隧道卫生控制标准提供了理论依据;通过对依托工程通风方案进行系统验证和局部构造优化,提出了送排风短道因子回流的量化指标;提出隧道通风工况模拟设计法。这几项成果在秦岭终南山特长公路隧道三竖井送排分段式纵向通风方式中的成功应用属世界首创。
    在防灾救援技术研究方面,首次创建了模拟各种复杂工况的公路隧道火灾网络通风试验基地,基于多次火灾试验,提出了火灾通风控制基准;首次提出了包含火风压、节流效应、烟流阻力等因素的公路隧道火灾工况下的动态网络通风计算方法并研制出相应软件。建立了一套完善的公路隧道防灾救援设计方法。
    在隧道监控技术研究方面,首次提出“安全置信系数法”,并用于超特长公路隧道监控系统规模的确定;提出基于滤波器与灰色系统的交通参数处理方法;建立了根据交通量-车速-洞外亮度的照明控制模型、基于模糊表格法的通风控制模型、隧道配电控制系统网络模型;给出了配电网地理信息系统的功能要求和图形平台的选择方法;通过火灾试验,提出了4类火灾自动探测器各自的隧道环境适应性。
    在隧道管理与养护系统研究方面,首创了编目、任务、管理三大体系的隧道管理模式,将系统工程理论用于特长公路隧道交通安全管理,建立了秦岭终南山特长公路隧道交通安全管理体系,并建立了切实有效的应急预案;首次在隧道机电系统引入“功能位置”概念,提出项目矩阵及故障分析方法,建立隧道机电维护闭环控制体系;基于地理信息系统、虚拟现实等信息技术,开发了隧道管理系统软件,实现了快速、立体查询。
    在环保技术方面,建立了竖井排风污染物浓度扩散计算方法,用于指导竖井高度设计,洞口复杂环境污染物、浓度预测方法,提出了洞口相邻近之进、出口串风污染的控制措施。提出了露石水泥混凝土路面的检测方法、评价指标,研发了露石剂及喷洒、洗刷机械。
    在定额研究方面,提出了隧道造价长度系数的使用建议,填补了公路施工定额的许多缺项,如竖井正井法、反井法施工定额、地下风机房定额等。
    从2003年到2006年陆续鉴定验收的各课题成果都在依托工程中得到应用。为了验证研究结论,在隧道通车近两年时,通风、防灾救援和监控课题还在依托工程进行了实地测试,结果证明应用效果与研究预期相符。如今秦岭终南山特长公路隧道通车已两年半,日交通量从1500辆增长至4500辆,高峰时达到过1万辆,隧道一直畅通无阻,机电设备运转正常,洞内空气质量良好。今年1月19日成功扑灭一次发生在洞内的火警事故,从发现到启动应急预案到值守的消防摩托赶到现场开始灭火,反应时间仅3分钟。20分钟事故处理完毕,无人员伤亡,无车辆损毁。“实战”检验了工程建设与管理,也检验了科研成果。这些成果还在我国数十座公路隧道的设计、建设中推广应用,有的研究结论已纳入技术规范的修订中。秦岭终南山特长公路隧道关键技术研究,引领我国公路隧道技术跃升到世界先进水平。

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