《交通運輸科學(xué)技術(shù)新成果推廣目錄》（２０２1）基礎(chǔ)設(shè)施篇《公路高邊坡NPR錨索加固和智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)及綠色防護技術(shù)與應(yīng)用》

完成單位：廣州大廣高速公路有限公司、中國礦業(yè)大學(xué)（北京）、中交公路長大橋建設(shè)國家工程研究中心有限公司、北京工業(yè)大學(xué)、廣州公路工程集團有限公司、招商局重慶交通科研設(shè)計院有限公司、深圳市城安物聯(lián)科技有限公司、北京中巖大地科技股份有限公司

主要完成人：何滿潮、陶志剛、劉越、甘建鋒、饒法強、高亮、唐健良、鄭偉鋒、李夢楠、石海洋、閻宗嶺、劉劍平、師啟龍、張宏濤、嚴(yán)宗雪

項目簡介

　　目前由于地質(zhì)開挖或堆填引發(fā)的公路滑坡等大變形災(zāi)害始終高居不下，從而造成了大量的生命財產(chǎn)損失，嚴(yán)重制約了我國交通運輸行業(yè)的發(fā)展。現(xiàn)有的工程性控制材料不能適應(yīng)公路高邊坡的大變形特性而造成功能失效，進而導(dǎo)致災(zāi)變發(fā)生。因此，有必要研究能夠承受邊坡大變形的控制材料、技術(shù)和方法，這對公路高邊坡的大變形控制非常重要。

　　大廣高速公路粵境段全線共有邊坡1112處，高邊坡較多。從建成通車以來，年均發(fā)生滑坡4到5起。2017年，對大廣高速粵境段253座邊坡進行了現(xiàn)狀調(diào)查，又發(fā)現(xiàn)了眾多出現(xiàn)病害的公路高邊坡。為及時發(fā)現(xiàn)滑坡等邊坡病害征兆、預(yù)測重大病害發(fā)展，亟需布設(shè)智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，但滑坡預(yù)警成功率不高、預(yù)警時間滯后等仍是目前存在的主要問題。因此有必要研發(fā)相應(yīng)的裝置或系統(tǒng)來對邊坡工程的安全性進行全過程監(jiān)測、預(yù)警及評估。

　　公路建設(shè)不僅僅要注重安全，在保證基本服務(wù)功能的前提下，更要重視行車感受，支擋結(jié)構(gòu)與路域環(huán)境的和諧就顯得比較重要。大廣高速粵境段線路穿越地段地貌多樣，地質(zhì)條件較為復(fù)雜，常規(guī)支擋結(jié)構(gòu)污工量大，不易綠化，景觀性差，因此在保證安全的前提下，改善道路建成后的景觀效果亦很重要。

　　本項目基于大廣高速粵境段邊坡工程，由廣州大廣高速公路有限公司牽頭的項目組從高邊坡加固、防護、監(jiān)測、生態(tài)支擋等方面對實際工程中存在的問題進行了探究與改善。項目研究成果獲得中國交通運輸協(xié)會科技進步獎一等獎。

項目創(chuàng)新點

　　創(chuàng)新點1：研制了適用于公路高邊坡的具有高恒阻、大變形、抗沖擊、高吸能等優(yōu)異力學(xué)特性的恒阻大變形錨索系統(tǒng)（NPR錨索），解決了公路高邊坡加固中常規(guī)錨索大變形易失效的技術(shù)難題。

　　創(chuàng)新點2：研發(fā)了基于NPR錨索、智能傳感器和物聯(lián)網(wǎng)的滑坡綜合監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，構(gòu)建了以NPR錨索為主體的公路高邊坡加固、監(jiān)測、預(yù)警一體化新技術(shù)，實現(xiàn)了公路高邊坡全壽命周期的智能預(yù)警應(yīng)急協(xié)同。

　　創(chuàng)新點3：研發(fā)了適用于不同地形條件及生態(tài)環(huán)境需求的石籠加筋組合式生態(tài)擋墻、生態(tài)面板加筋土擋墻、生態(tài)樁板墻三種生態(tài)支擋結(jié)構(gòu)，提出了石籠加筋組合式生態(tài)擋墻的設(shè)計方法，開發(fā)了用于公路高邊坡與生態(tài)擋墻計算分析的系列軟件。

應(yīng)用案例

　　本項目在大廣高速高邊坡施工加固中應(yīng)用了基于NPR錨索新材料的公路高邊坡智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，實現(xiàn)了高邊坡防治-加固-監(jiān)測-預(yù)警一體化控制目標(biāo)。在監(jiān)測預(yù)警方面，本項目應(yīng)用了課題組構(gòu)建的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，提高了邊坡監(jiān)測人員的工作效率，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與真實性。為適應(yīng)公路高邊坡綠色低碳發(fā)展的要求，本項目在大廣高速粵境段應(yīng)用了課題組提出的生態(tài)面板加筋土擋墻、石籠加筋組合式生態(tài)擋墻和生態(tài)樁板墻三種生態(tài)支擋結(jié)構(gòu)，不僅產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟性能，在社會上也產(chǎn)生了良好的反響。

　　南芬露天鐵礦由于滑坡體的影響導(dǎo)致十年來不能開采，給企業(yè)造成了重大損失。由于相關(guān)企業(yè)應(yīng)用了公路高邊坡NPR錨索加固和智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)及綠色防護技術(shù)，從而能夠科學(xué)、穩(wěn)定、及時地掌握滑坡體穩(wěn)定狀態(tài)，對因滑坡影響而不能開采的近萬噸鐵礦石（價值16億）開始進行了回采，取得了顯著的效益。

　　上海遠方基礎(chǔ)工程有限公司在項目的設(shè)計和施工過程中，將公路高邊坡NPR錨索加固和智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)及綠色防護技術(shù)應(yīng)用在邊坡支護工程的質(zhì)量安全控制、綠色環(huán)保施工等方面，尤其是在施工過程中對邊坡穩(wěn)定性的提前預(yù)判、風(fēng)險防控方面，累計規(guī)避了多起安全事故，產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟效益，彰顯了顯著的社會效益。

社會效益與經(jīng)濟效益

　　在社會效益方面，大廣高速粵境段高邊坡工程、南芬露天鐵礦及上海遠方基礎(chǔ)工程有限公司參建的項目中應(yīng)用了本項目提出的公路高邊坡NPR錨索加固和智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)及綠色防護技術(shù)，既保證了施工及運營過程中的安全高效，又對資源進行了優(yōu)化，對邊坡全壽命周期的良好運營具有很好指導(dǎo)作用。

　　在經(jīng)濟效益方面，本項目研究成果應(yīng)用于大廣高速粵境段高邊坡工程中，在加固方面預(yù)計節(jié)約治理投資300萬元，在智能監(jiān)測預(yù)警方面預(yù)計節(jié)約投資400萬元，在綠色生態(tài)支擋結(jié)構(gòu)方面累計節(jié)約1200萬元，總計1900萬元；自南芬露天鐵礦邊坡工程安全開采以來，本項目研究成果累計創(chuàng)造收益36530萬元；在上海遠方基礎(chǔ)工程有限公司所參建的邊坡工程中本項目研究成果累計優(yōu)化工程造價近5200余萬元。