文|江西省高速公路投資集團(tuán)有限責(zé)任公司

公路隧道因修建于地下，受地質(zhì)復(fù)雜多變性的影響較為顯著，建設(shè)、運(yùn)維難度遠(yuǎn)超一般地上工程，傳統(tǒng)“二維設(shè)計(jì)、靜態(tài)施工、被動(dòng)養(yǎng)護(hù)”模式存在“三階段分離”弊端，信息化施工、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)難以落實(shí)，建養(yǎng)脫節(jié)。江西省高速公路投資集團(tuán)有限責(zé)任公司自2005年開始，聯(lián)合同濟(jì)大學(xué)、江西交通咨詢有限公司、江西省交通工程集團(tuán)有限公司、上海同巖土木工程科技股份有限公司等單位，經(jīng)過十多年的技術(shù)攻關(guān)，從三維地質(zhì)延申至三維設(shè)計(jì)，以建養(yǎng)一體平臺(tái)為載體，運(yùn)用自動(dòng)化監(jiān)測、快速檢測及無紙化巡檢普查技術(shù)，實(shí)時(shí)采集施工運(yùn)維關(guān)鍵數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)分析施工期圍巖穩(wěn)定性、變形發(fā)展趨勢及結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)，智能反饋指導(dǎo)設(shè)計(jì)施工及養(yǎng)護(hù)決策，無縫集成設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)維信息，已形成全面的公路隧道智慧建養(yǎng)關(guān)鍵技術(shù)成套體系。

實(shí)現(xiàn)隧道管控、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維的智能化

針對公路隧道三維參數(shù)化設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)計(jì)算一體化分析技術(shù)空白、施工安全質(zhì)量動(dòng)態(tài)管控落實(shí)不足、運(yùn)營期結(jié)構(gòu)評價(jià)與考慮二次受力加固設(shè)計(jì)缺乏理論依據(jù)，以及建養(yǎng)脫離等疑難問題，“公路隧道智慧建養(yǎng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用示范”項(xiàng)目綜合運(yùn)用室內(nèi)試驗(yàn)、力學(xué)仿真、軟件研發(fā)、平臺(tái)集成及現(xiàn)場測試等多種手段，覆蓋設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)維各階段，系統(tǒng)開展了公路隧道智能建養(yǎng)關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用示范工作，提出了基于地質(zhì)的公路隧道三維設(shè)計(jì)方法，并將模型數(shù)字化，使得設(shè)計(jì)信息方便、快捷應(yīng)用于施工階段，結(jié)合視頻變形在線監(jiān)測、基于過程的施工安全風(fēng)險(xiǎn)快速評估、基于地質(zhì)的圍巖穩(wěn)定性快速分析及支護(hù)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)公路隧道施工安全及質(zhì)量的動(dòng)態(tài)智能管控。

此外，通過研究提出基于監(jiān)測檢測的隧道結(jié)構(gòu)健康度評價(jià)與加固設(shè)計(jì)計(jì)算方法，借助基于圖像的襯砌裂縫快速識(shí)別、基于移動(dòng)終端的無紙化巡檢，以及長期健康監(jiān)測技術(shù)，動(dòng)態(tài)、量化評價(jià)并快速反饋結(jié)構(gòu)運(yùn)營安全狀態(tài)，為結(jié)構(gòu)的維修養(yǎng)護(hù)籌劃提供了依據(jù)。

同時(shí)，該項(xiàng)目自主研發(fā)搭建公路隧道建養(yǎng)一體化管控平臺(tái)，有效集成全壽命周期各階段關(guān)鍵數(shù)據(jù)，有效解決了建養(yǎng)分離、后期養(yǎng)護(hù)缺乏前期地質(zhì)與施工數(shù)據(jù)支持的技術(shù)難題。通過上述研究與成果的推廣應(yīng)用，集成公路隧道智能建養(yǎng)關(guān)鍵技術(shù)體系真正實(shí)現(xiàn)了隧道工程的智能設(shè)計(jì)、智能施工及智能運(yùn)維。

江西省吉蓮高速公路永蓮隧道應(yīng)用了該項(xiàng)目研究成果

該項(xiàng)目的推廣應(yīng)用情況

三維設(shè)計(jì)、安全動(dòng)態(tài)管控等多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)

在研發(fā)過程中，該項(xiàng)目取得了系列技術(shù)創(chuàng)新。

公路隧道三維設(shè)計(jì)。建立了基于子鉆孔遞歸的圍巖地質(zhì)參數(shù)化建模方法，提出了公路隧道三維設(shè)計(jì)方法及其與數(shù)值計(jì)算的無縫對接技術(shù)，搭建了三維設(shè)計(jì)平臺(tái)。

公路隧道建設(shè)安全動(dòng)態(tài)管控。建立了基于視頻圖像的隧道變形實(shí)時(shí)在線監(jiān)測系統(tǒng)；提出了基于地質(zhì)、設(shè)計(jì)及施工參數(shù)的公路隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)快速評估方法、隧道圍巖穩(wěn)定性快速分析及支護(hù)參數(shù)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法。

公路隧道健康度評價(jià)與加固設(shè)計(jì)。建立了裂損襯砌承載能力的評價(jià)模型和健康度評價(jià)指標(biāo)體系；開發(fā)了基于荷載-結(jié)構(gòu)法的常見病害計(jì)算方法及平臺(tái)；實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)的快速評價(jià)和智能反饋；提出了基于二次受力和疊合梁理論的襯砌加固設(shè)計(jì)計(jì)算方法。

公路隧道智能建養(yǎng)平臺(tái)?；诮y(tǒng)一的三維數(shù)字化模型，集成勘察、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維各階段多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，構(gòu)建公路隧道建養(yǎng)一體化的智能管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)全壽命周期信息的互聯(lián)互通。

應(yīng)用于150余座公路隧道工程

該項(xiàng)目的成果整體技術(shù)已應(yīng)用于井睦高速公路井岡山隧道、吉蓮高速公路永蓮隧道、德上高速公路隴首一隧道等工程，推廣應(yīng)用于江西武吉高速公路、石吉高速公路、寧安高速公路、瑞尋高速公路、德昌高速公路，以及浙江杭紹臺(tái)高速公路、青海花久高速公路、甘肅渭武高速公路、福建廈門第二西通道等，共計(jì)150余座公路隧道工程、雙洞總長近60萬延米，有效改善了公路隧道施工安全質(zhì)量管控及運(yùn)維養(yǎng)護(hù)水平，預(yù)測預(yù)防塌方、突涌水等施工風(fēng)險(xiǎn)事故，節(jié)省了大量的勞動(dòng)生產(chǎn)力，縮短了設(shè)計(jì)、施工及養(yǎng)護(hù)工期，顯著降低了施工成本及維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，延長了隧道使用壽命，間接帶動(dòng)了江西、貴州、青海等多山地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

該項(xiàng)目研發(fā)的養(yǎng)護(hù)檢查手持終端