赵喜安:中国公路交通勘察设计技术的创新与发展
发布时间:2015-06-04 15:10:19      

赵喜安,是国家有突出贡献中青年专家,国务院政府特殊津贴获得者;长期负责和组织交通行业重大科研项目的攻关、新技术研究开发和推广应用,主持完成了国家重点科技攻关课题“GPS、航测遥感和公路CAD集成技术开发”、“IKONOS卫星图像在西藏墨脱公路中的应用研究”等多项省部级和国家级课题;负责组织承担了多项国家重大高速公路工程的勘察设计,研究成果和工程项目多次荣获国家及省部级科学技术进步奖、国家级优秀工程奖等奖励,在交通领域赢得了广泛的社会影响和知名度,先后被评为"交通部首批青年科技英才”、“交通部首批优秀科技人才”、“交通部十百千人才工程第一层次人选”、“国家百千万人才工程第一层次人选”等殊荣。时任中交第二公路勘察设计研究院院长、教授级高级工程师,兼任中国公路学会计算机应用学会理事长、交通部专家委员会委员、中国公路学会青年专家委员会常委、中国交通建设集团专家委员会委员等。

 

同学们,晚上好。今天非常高兴走进大学讲堂与同学们交流一下我国公路建设近年来所取得的巨大成就,以及交通规划、勘察和设计领域的一些先进技术发展情况和最新动态。这个题目比较大、内容也非常多,如果细细地讲,可能三、五个小时也会满满的。因为讲座安排在晚上,大家白天上了一天的课,都比较疲惫,我就把时间控制在一个半小时左右,争取讲得更形象一点、更通俗一点。大致内容包括下面几个部分:一是我国公路交通建设的历程和发展方向;二是勘察设计中的一些最先进的技术;三是工程实例;四是谈一谈我们中交二公院近年来的工程实践中的一些创新和所承担完成的一些国家重大工程。希望大家通过这一个多小时的交流有所收获。

同学们既然选择了道路交通这个专业,就应该了解我国交通行业最典型的历史和工程。那么这个专业到底是干什么的?这个专业以前是什么样、现在是什么样、将来又是什么样?在我们心中要有个底。涉及公路交通建设领域的主要有道路、桥梁、隧道三个专业方向,我们将一一介绍这三个领域我国改革开放以来30年取得的巨大成就。

首先是高速公路方面。1988年上海到嘉定高速公路的开通,标志着中国大陆高速公路零的突破。然后紧接着几年一个大飞跃,1998年我国建造了1500公里高速公路,占世界第八位。2008年,当年新建高速公路6433公里,全国高速公路通车总里程突破6万公里居世界第二位。预计十二五未,我国高速公路通车里程将超过12万公里,成为世界第一。按照最新的规划,我国高速公路网将达到十八万公里长,中国所有的县城(除西藏等少数极端困难地区外)都将通达高速公路。目前高速公路里程排第一的是美国,共有8.2万公里。所以说我国的高速公路建设所取得的成就是异乎寻常的,这也是我们这些为国家交通发展做出了贡献的设计者、建设者尤为自豪的一个方面。

第二方面是我国的桥梁建设更是取得了举世瞩目的成绩。大家知道,桥梁大类分为悬索桥、斜拉桥、梁式桥,拱桥等,这四种桥型按跨度排名,斜拉桥、梁式桥,拱桥我国均排名第一,悬索桥我国排名第四。这些桥名大家都知道的吧?斜拉桥是江苏苏通大桥长江大桥,主跨1088;梁式桥是重庆石板坡长江大桥,主跨330的刚构连续梁;拱桥是上海的卢浦大桥,主跨550的钢拱;悬索桥是江苏润扬长江公路大桥,主跨1490,世界排名第四,目前该类桥梁暂时排名第一的是日本的明石海湾大桥,主跨1991。上述桥梁以及近年来陆续新建的杭州湾大桥、东海大桥、港珠澳大桥、舟山西堠门大桥等跨海大桥,以及泰州长江大桥、马鞍山长江大桥等跨江大桥,都是一批世界级跨江越海大桥,它们都是我国自主设计建造的,祖先为中国人留下的建桥天赋在今天这个时代在我们手中又得到了继承和发扬光大。

道路工程第三类最主要的工程就是隧道。隧道尽管深埋于地下,不象桥梁那样有明显的视觉魅力能一下子吸住人的眼光,但其在交通运输中的作用绝不逊色,它默默地完成着穿山越岭的功能。新中国成立以来前30年,公路标准低、规模小、隧道未能得到应有的重视和发展。但随着中西部地区高速公路的快速发展,近10年来,我国陆续新建了近6000座隧道,总长3000多公里。其中创造出了多项世界级的工程和多项世界之最。值得自豪的是,中交二公院对我国的公路隧道发展作出了重大的贡献。我们设计的福建飞鸾岭隧道是我国第一座四车道双洞特长隧道,公路隧道首次突破3000;广东虎背山隧道,是我国第一座双洞6车道高速公路隧道;江苏老山隧道是中国第一座原生态、全环保的高速公路隧道;湖南省雪峰山隧道穿过雪峰山主脉,隧道长7公里,为当时国内设计的最长的公路隧道,并首次将左右隧道送排风、紧急排烟、地下风机房等功能进行统筹设计,竖井施工中创新采用中心扩孔法施工新工艺;湖北八字岭隧道首创了一种在隧道内完成道路分岔的高速公路隧道新结构;甘肃麦积山隧道长12.3公里,长度居中国第二和世界第四长隧道。厦门东通道海底隧道是中国第一座海底隧道,实现了我国海底隧道建设的新突破。这些隧道都是我们中交二公院设计完成的。

高速公路是一个国家现代化的表现,现代化特征有很多东西可以表达,高速公路就是它的特征之一。所有国家的发展都是把基础设施的重心放在交通,特别是高速公路这方面。前面我跟大家一起回顾了我国高速公路建设的历史和发展变化,以及我们这一代人近二十年来所创造的一批世界级的宏伟工程。这二十年我们不讲啥体会,就拿我们院来讲,二十年来都在加班加点,每天晚上设计院都是灯光通明。国家交通事业的巨大发展和成就,就是在这些灯光下由我们的双手描绘出来的。

经过二十年的建设,我们国家的公路交通发生了根本性的变化。有同学就会问,你们这一代人都把事情做完了,那我们毕业出校后还做什么?问得好,同学们应该掌握这个动态,因为你们学的东西必须跟社会需求相一致,必须知道我们国家将来需要哪方面的人才,否则我们学习四年或者再加上研究生,如果没有掌握事物或者社会的发展需要,这段美好的学习时光就反而会成为遗憾,所以同学们必须要了解自己走出校门以后要干什么。这也是我们公路交通今后的发展方向。

是的,经过二十多年的建设发展使中国公路建设取得了令世人瞩目的巨大成就,国家主干高速公路网除西部地区外,中东部地区已基本覆盖。随着西部交通大发展、国际大通道建设和走向国际市场的需求,中国公路交通建设的重心已发生重大转移和一些新的变化动态,包括几个方面:一是建设重点地区,从中东部地区向西部地区转移,从国内公路建设的相互联通向与国际大通道联接方面转移;二是建设型式,特别是东中部地区从新建公路向高速公路扩容扩建转移,从建设公路骨干网向建设网络化的路网结构和综合交通运输体系方向转移;三是建设技术,从道路单一的工程修筑建造技术向绿色、低碳、人车路和谐的公路建设技术和数字化、智能化公路建设与管理技术方向转移。这些变化的影响将是长远的,将是极具挑战的,也将会产生一大批重大创新。我们、还有你们,将在这样的变化环境中,一起来探索、追寻交通建设新的高潮。

首先是建设地区的影响。早期的高速公路是从发达地区、平原地区、沿江沿海地区兴建的,现在已经开始向落后地区、边远地区、山岭地区、荒漠地区进行修建。其特点不仅表现在地形越来越复杂,而且地质、环境、气象、建筑材料、工程规模和技术难度、工程建设条件等都变得更加复杂和困难。比如,在山岭地区就会出现各种各样的地质灾害和不良地质。再比如,平原地区桥梁和隧道相对较少,但山区高速公路的桥梁隧道占高速公路工程的比例就会很高。我们最近设计的几条高速公路桥隧比都达到了百分之六十以上,有些路段甚至看不到路基,桥连隧、隧连桥,各种异型复杂结构不断出现。如湖北沪蓉高速公路,是我国早期规划的上海到成都的高速公路中的最后一段,因为困难,最近才建成通车,就是一条典型的山区高速公路,这条路的桥隧比整体达到54%,个别路段达到90%以上,其中部分桥梁隧道工程创下多项世界之最,等下我在工程实例中还会给大家详细介绍。

再说建设型式的影响,我们以高速公路改扩建工程为例。目前我国早期,也就是十五年、二十年前修的高速公路都基本处在经济发达地区,随着国家经济社会的发展,现在这些高速已达到了饱和状态,部分道路甚至长年拥堵。怎么办?有两种方式应对,一是修建平行通道,即沿原有的高速通道修建两条、三条平行的高速公路……。例如我们中交二公院上世纪90年代初期设计的广深高速公路,是珠三角的第一条高速公路,现在在广深通道走廊带内已修建了多条平行公路。这种方式我们称为通道扩容。然而我国的土地资源十分有限,不可能都象珠三角那样对高速公路沿线进行城市化开发。因此,更多的高速通道必需采取第二种模式,即对现有高速公路进行扩建改造,将以前四车道的高速公路改造成六车道、八车道或者更多的车道的高速公路,这项技术非常复杂。同学们想一想,好比大家买一块布料做件新衣服和把一件旧小衣服改造成一件新衣服难度是不一样的。我们中交二公院在全国开展了最多的高速公路改扩建项目,包括全国首次采用不中断交通进行勘察设计和施工建设的沪宁高速公路、国内第一条将普通山区二级公路扩建改造成标准四车道高速公路的贵阳到遵义高速公路、国内第一条对环城高速公路进行改扩建的南京外环路扩建工程、国内第一条对穿越城区的高架高速公路进行改扩建的广州至清远高速公路等……。通过多条高速公路扩建工程的积累、沉淀和创新,我们总结了一系列创新性的成果。高速公路改扩建的技术要求完全不同于新建工程项目:第一,走廊资源有限,必须充分利用;第二,最大降低社会影响,不能中断现有交通;第三,必须控制新老路基,新旧桥梁的差异沉降;第四,路基、路面、桥梁要无缝拼接;第五,原有的道路资源和材料再生利用;第六,数字高速公路基础信息的改造升级等等。

第三个方向的转移所带来的影响更为广泛,因为它要使固态静止的公路与活生生的人打交道。我们现在的高速公路要修成人路合一,路与自然和谐,车在路上走,人在路上游的这样一条会“说话”的高速公路,要让路有“人性”。可能大家还没有见到过这种高速公路,我告诉大家,目前国内就已开始了这样的探索和试验,包括江苏宁淮高速公路,它穿过南京市江北的国家森林公园老山风景区,我们把它修建成了一条文化带、景观带和生态带,这条路虽然不能说话,但它能告诉你老山的故事老山的美,人们休闲出行都非常喜欢在这条路上走。我们现在修高速公路,对环境的设计,对景观的要求,对每个小景点的要求都是很高的。这种新的要求是我们传统道路工程专业没有遇到的,是一个新的发展趋势。另外,现在的路还要把世界信息化的技术融入进来,从规划、勘察、设计到最后的养护、管理统统都要电子化、信息化。关于数字化、智能化公路我另有专门篇幅可以给大家介绍,可以讲两个小时,也可讲一星期。但今天我只给出一张PPT以表达这种转移趋势。

大家知道,目前我们国家通过加大基础设施建设来拉动内需和产业升级转型的力度非常大,各个设计院的任务非常繁重,通常一个人承担了平常时期几倍的工作量,设计周期压缩得越来越短、质量要求还一点都不能放松,而且我们的工程师们还要面对上面所说的公路建设方向转移所带来的影响,去寻找新的突破。怎么办?直面挑战,就必须创新。这里我提出了我们为什么要创新,后面我会讲到我们如何创新,以及我们在哪些地方进行了创新。下面我想就近年来我们中交二公院在众多的公路交通建设领域的创新中有重点地选择几项与勘察设计关联紧密的、能大幅提高勘察设计工作效率和设计质量的关键技术创新点跟大家一起交流。

第一是高分辨率卫星遥感技术。以前我以“基于空间信息的数字化高速公路和数字交通技术”的题目来讲这项技术,但这个题目比较大,今天不便展开谈,这里只着重强调勘察设计中的空间信息应用技术,因此只能简单谈谈其中的遥感和高精度地面信息获取的相关技术。我们知道,天上的人造卫星有侦察卫星、气象卫星、通信广播卫星、定位卫星等等,这里介绍的是在能勘察设计中应用的高分辨率遥感测地卫星。现在高分辨率卫星有很多,其中最典型的就是IKONOS卫星IKONOS卫星应用于勘察设计也是我们中交二公院在交通行业国内首先提出并最早开始研究应用的,另外如WORLDVIEW等其它几颗高分辨率商业卫星我们院也正进行一些应用性研究,目前正在承担着几项交通部西部科技课题研究工作,特别在西藏等边远地区的应用研究。IKONOS该卫星的基本参数在PPT上已经展示,它的轨道高度681公里98分钟围绕地球一圈,它扫描的宽度是11公里,星下对地分辨率为1,拍摄的地面影像非常清晰。利用高分辨率卫星遥感技术可以给我们的勘察设计提供多种地理信息产品,包括数字化的等高线地形图、正射影像图和数字高程模型等。这些地面数字信息与正射影像叠加,就能真实地反眏出地表形态的变化及其在地理空间的位置信息,既能直观地为选线服务,又能在计算机中进行CAD处理。此外,它还有遥感特征,能够客观地拍摄大范围内的地质情况,从天上看到地下的完整破碎带、断裂带的分布、走向、性质等,从而完成人们从地面上无法获取的完整地质信息。比如“5·12”汶川大地震,在现场地面上只能看到局部的地貌破坏情况,但在遥感图像上则能清晰、完整地判断出大的破碎带、断裂带、大面积的损毁情况和大的地质灾害等。这些地理空间信息和地质遥感信息都是公路勘察设计所必须准确搞清楚的基础资料。下面这张遥感影像上显示的是我们中交二公院设计的我国第一座海底隧道——厦门翔安海底隧道的遥感影像平面布置图,该隧道长7公里,是一座三孔六车道公路隧道,中孔是城市管线与服务隧道,两侧是公路隧道。遥感影像上可以清楚地看到海底地形及3条海底断裂带,再通过其它资料进行综合分析,我们就能得出这些海底断裂带的规模、性质、成因及发展趋势等等,这些信息不正是我们设计师必须要掌握的最原始、最基础的地表信息吗?通过这些信息可以优化我们的设计方案、更加准确地判断设计方案的技术可行性。

第二是全球卫星定位系统技术,大家肯定想GPS算什么?我们的手机上就有GPS,车上也有GPS。这不是同一个概念,都是叫GPS,但在实际应用层面上不是同一级的技术。所以现在好多场合我已不讲这个技术,怕引起大家的误解。大家知道GPS卫星组有二十四颗卫星分布在六个轨道面上,每个轨道四颗,所以地面上任何一个角落都能同时收到至少三个卫星的信号,多的时候能收到七、八颗信号,天上卫星越多,信号死角越少。我们国家已参加了欧洲的伽利略计划,也就是欧洲的GPS,另外我国也正在建立自己的卫星定位系统,即大家从电视里知道的北斗星计划。地面上通过接收机收到的GPS实时导航信号,是可以直接告诉我们所在的坐标位置,但精度也就是30左右,美国军方的精度是3-5m。这种精度在野外判断一个人在哪里活动可能无关紧要,但对于工程设计,别说30,就是差1米那桥就建不起来,路也是断头的,我们只能允许毫厘米级的误差。二十多年前我们中交二公院就开始从事这方面的研究和应用了,现在平面的高精度实时定位技术已经成熟。一个点在空间的定位是三维的,刚才讲的是平面坐标定位,现在讲高程,工程上需要的高程是基于重力等位面、或者叫水准面的海拔高程,而GPS提供的高程是基于椭球面的数学高程,我们必须把这个GPS的高程转换成工程所需的水准面高程。理论上讲只要我们能搞清楚这两个高程的起算面就能进行相互之间的转换,然而,这并不是一件容易的事。因为地球物质分布不均,其比重也不一样,因此其引力也不一样,也就是说真正的意义上的重力等位面,我们称为大地水准面,也就是海拔高程的起算面,即不是圆的或椭圆的标准几何体,更不是平的,而是一个凹凸不平的土豆形状,从而这两种高程的起算面在地球上每个位置的差值都是不固定的。为此我们要研究的就是这个土豆形状的大地水准面,准确地拟合它的数学表达式,有了这个公式,我们就可以将GPS的实时高程迅速转换成我们工程上所需的重力高程了。于是,我们这才能通过GPS动态、实时地开展三维测量定位工作,无论在地面上以人工方式、车载方式,还是安装在飞机上都可以进行实时动态的GPS测量,获取设计所需要的各种地面坐标。

第三是移动测量技术。这个技术是什么呢?如果同学们对人眼的视觉原理有所了解的话,就会更好地理解了。移动测量就是用机器和计算机来模拟人的视觉。人在走的时候能实时地判断这颗树离我四米远,前面的房子离我有三十米,前面两个之间的距离大概有1,谁在前,谁在后等等,这些都人脑的分析判断。移动测量就是用摄像机代替人眼向前方扫描,信号联接计算机进行实时处理计算,马上就告诉前面所有被摄物体的相对摄像机的距离和方位,再通过上面所说技术的对摄像机进行实时定位,我们就能获取所摄物体的绝对坐标与高程信息。这套系统可以放在汽车、火车上,在以每小时40-60公里运动速度中快速获取道路两侧的各种准确的地理信息,精度可达到厘米级。现在很多大学和研究所也都在研究这个移动测量技术。现在我们搞高速公路改扩建项目多采用这种技术,车子在外面跑一趟,回到家里就知道了这条路运营后的变形情况,道路两的地形地物的变化情况等,快速而准确地掌握第一手材料。无论是修路、造桥、建隧道,我们都是在改造自然,而改造自然必须首先要认识自然、了解自然。我们在学校里学习勘察、测绘、地质、水文等等学科,这些学科的教学的目的都是告诉同学们掌握认识自然的方法。

第四个技术是大比例尺航空摄影数字测量。这是我们的传统技术,每个时期都有新品种的出现。什么叫大比例尺?什么叫航空摄影?什么叫数字测量?你们参加工作后都要面对这些问题。现在我们航空摄影测量能到什么程度?就是飞机在天上一飞拍摄一些地面像片,不要去野外,回到家里什么情况都能搞清楚。这是什么原理呢?我们眼睛往地下看只能看到一小块,而从天上几百米至几公里的高空向下看,看的范围越来越大。为什么在天上一飞家里就什么都知道了呢?它就是把我们人眼垂直看地面的东西在天上实现了,通过在天上相距一定距离的两个位置对同一个地区垂直摄像两次,形成60%左右的重叠度,这样就可产生立体效果,与3D电影原理一样。然后将这两张影像在室内进行姿态还原,在计算机中生成与天空中看到的一模一样立体地形模型,只不过是按规定的比例缩小了的模型,这样在室内不就可以清楚地看到了原来的山川河流、田野房屋了吗?并且还可以直接在这个模型上进行任意点的测量,得到它们的坐标位置和高程。这一过程通俗地讲就是把地球数字化,把地球放回家这么一个过程。几年前我们做了一次测试实验,每秒钟可自动测量1000多个数据点的XYZ坐标和点的属性特征。

第五是机载激光测量技术。什么叫激光勘察量测系统?以前我们的航空摄影靠摄像,现在安装的激光扫描设备,这本身就是目前最先进的技术,目前在全国交通领域,我们中交二公院是第一家开展此项研究的。机载激光扫描技术有这么几个特点:以飞机或直升飞机等为平台,安装有前面所说的动态GPS系统,高精度的惯性测量单元,高分辨率数码相机和激光扫描设备等组成。这是一个多系统的组合,需要各个专业配合,以克服各种单一系统存在的一些弊端。通过动态GPS和惯性测量,我们确定飞机的位置和飞行姿态,高分辨率数码相机用于拍摄地面影像,而这个激光扫描从天上向地面进行直接测距,高程精度是±0.15m,密度是每秒12.5万激光点,这样我们就获取了地面信息的全部要素,每小时可获取90公里以上的地面数据。它的效率、测量方式等都是与常规技术的完全不同的。这里就不再展开,仅提一提,在座的同学们以后可能要研究,就算不研究也要了解。不管同学们今后是建公路、修铁路、筑水利等等,这些技术是共性的,掌握与不掌握它是完全不一样的。现在大家还是学生,成绩可能就差五分、十分,但五年、十年后就不是五分、十分的概念了,差别非常大,这与掌握的知识有关,与你是否把有用的边缘知识能灵活地运用到你的工作中有关。谁掌握的知识面越广,在工作中解决问题的方法就越多,解决难题的效率就越高。因此,我希望大家好好学习,丰富你们的知识结构、提高综合素质,锻练你发现问题、解决问题的能力,五年、十年以后就会以此来确定你在你所处的行业中的定位。

第六是数字模型技术。它是我们从机械设计、船舶设计等一些较规则的几何设计中借鉴并发展完善的一项技术。与机械、船舶不同,地形表面起起伏伏,怎么用数学公式把表达出来?怎么知道地面上任意点位的高程?这与分析人的脸谱特征的原理是一样的,你必须确定采集哪些特征点才能把人的面部形状描绘得更加逼真。数字地形模型长期以来都有人在不断地深化研究,每一届的博士生、硕士生都还有人在做这方面的课题。虽然都是用计算机模拟地形,都是以数学方法建立模型公式,为什么这么多年还不断有人在继续研究下去呢?首先是计算机的处理能力在不同的年代有了飞速的发展,现在基本不需要考虑计算的复杂程度和数据容量的大小等问题,二十年前,地形模型可能只能处理1-2公里的数据,长大路线需要研究一些内存调用机巧才能实现,而现在一、二百公里的海量数据可以轻松处理。其二是对不同的地貌类型,我们需要研究并找出能真实具有代表性的特征点。其三是对地形的模拟,没有完全的逼真,只有更加逼真,即存在着一个精度或者说误差问题,我们需要确定不同的工程项目,模型能允许的误差范围,因为越逼真,需要数据量越多、特征点越要具有代表性、模型越复杂、处理时间越长,同时其工作量也越大、所需设备仪器也要求越精密,当然也越昂贵,需要有一个恰当的平衡点。

第七是动态可视化三维CAD技术。到现在为止,我都在给大家讲认识自然的过程。我们在学校里学的,以及我们将来的工作就干两件事,一是认识它,二是改造它。前面六项技术是认识它,后面就是改造它。地面上的地形、地质等情况搞清楚了,修路就是去改造它,简单地讲,这个地方要挖一块,那个地方要填一块,把它整平压实就可以走了,对吧?问题是在何处挖、在何处填,如何挖、如何填,这是CAD要做的事。那么什么叫CAD?大家会用AutoCAD,就是用计算机画线、画圆、画零件等,是吧?是的,这是一些基本的CAD技术,但从一个完整的设计作品的角度讲,这还只是手工作业,只能叫计算机辅助制图,因为这时计算机没有帮助你思考。我们如何根据前面所说的各种自动化获取的数字地形、地质信息来智能化地辅助设计师进行推理、设计和优化我们的设计作品,并自动生成所需的设计成果,这才是真正的CAD计算机辅助设计。即,计算机要能把我们设计师在大脑中的构思转换成设计作品,并且能根据不同的构思方案不断地给出不同的设计方案,并对这些方案进行动态比较,对于一些关键点还要能通过三维可视化的手段来反映这些设计构思,如桥梁的各种构件能不同的角度旋转、在任意的断面剖切等,最后自动生成施工单位所需要的图纸。我们中交二公院搞了几十年的道路CAD研究和开发,已经形成了系列的计算机辅助设计软件产品。

第八是动态漫游和景观分析技术。设计完成后的高速公路从前后左右不同角度、不同的高度去看,就像我们在游戏机上玩游戏,但那是假的,我们这项技术是真的。这个路是怎么贯通的、桥梁修建的进度、隧道修好后的状况等,并且能实时地告诉我们道路的各种要素、设施的设置、参数等各种资料。下面的是环境景观设计与分析,也是一个新的设计,可以分析在风、雪、雾等不同天气情况下道路通行的安全状态,分析道路平纵横的协调配合,还可以直观地感受道路与环境是否协调等。

空间信息技术、地质遥感技术、动态定位技术、数字摄影测量技术、CAD技术、景观动态漫游技术,以及这些技术的集成,是国家重大攻关课题“GPS、遥感和CAD集成技术”的重要组成部分,该项目是由中交二院主持完成的,获得国家科学技术进步二等奖。这项集成技术我们前后研究了十年时间,成果在全国各地广泛应用,在交通领域影响很大。这种多专业的集成,对于我们这些搞土木工程的专业的人来说,是超出了原来所学的范围的,但只有这样才能体现出多不容易。这些成果成功地解决了常规勘察设计手段和技术在一些地区无法解决的问题,为后续国家高速公路快速发展起到了积极的助推和支撑作用。

第三个方面我结合一些典型工程实例来谈谈创新。

这里是我们中交二公院主持完成的沪宁高速公路,途经五个明星城市:南京、苏州、无锡、常州、扬州,被称为长三角上的金腰带。四、五年前,路上交通极为拥堵,不是高速公路不行,是车辆太多,是高速公路带动了沿线经济的大发展,这就是经济发达的象征。车多、路堵,沿线地少,不适合修建平行通道,因此高速公路要原路扩建,这就是沪宁高速公路扩建工程的背景。工程采用原路两侧加宽为主、局部分离为辅的方式将原四车道的高速公路扩建为八车道高速公路,这是国内采用高新技术最多、工程中原始创新技术最多的一个高速公路改扩建项目,这里我就不一一细讲这些点点滴滴的技术……。只讲一点,大家知道长三角的地质情况是淤泥,有几十米深的淤泥层,整个地层往下沉陷,建筑在上面的公路也在沉陷,原沪宁高速公路通车8年后,我们观测的结果与原设计标高比较,最大路段相差了一米左右,最小的也沉陷了二十厘米左右。在这种情况下让两侧的新路和老路无缝拼接,并经得起时间考验,让我们的设计师费了不少心血。第二是扩建项目不同于新建项目,它对沿线的经济建设和人们出行都会产生较大的影响,其社会影响很大,因此,必须尽可能加快建设进度,同时修筑过程中,包括勘察设计工作都不能中断现有交通。勘察设计中,我们采用了低空大比例全彩色航空摄影、数字摄影测量、工程精化大地水准面、动态GPS三维测量、动态路面雷达扫描疹断技术、分层数字模型叠加等多种先进技术,建立了全线的数字地面模型、老路路基模型、精密路面模型,且各种模型能与设计模型叠加,从多个角度拟合原路和拼接后的道路,在此基础上进行扩建方案设计和优化。就这几项技术足以达到国际先进水平,没有这些技术是完全不可思议。

我们中交二公院曾是部属单位,是中国工程设计企业60强和中国工程勘察设计企业100强,国家高新技术企业,也是设计资质最多的交通设计企业。主要从事道路、市政、轨道、桥梁、隧道的勘察设计和工程总包业务。我们国家的一些经典的公路工程——天山公路、川藏公路、京津塘高速、广深珠高速、京珠高速、沪蓉高速等都出自于我们之手。因为是国家级设计院,所以每一年要承担国家和行业标准规范的编制任务,每年还完成一些国家级和省部级的科研项目。国家重点攻关项目获得国家科学进步奖,交通部西部项目“膨胀土地区公路建设技术研究”获得国家科学进步一等奖,历年共获得了7项国家科技进步奖这一国家最高技术成果奖,在全国各个行业设计院中是寥寥无几的。

下面我再点一下其他的几项重点工程,都是我们中交二公院为国家贡献的汗水和智慧结晶而成的。

首先是部分道路工程。我们设计的京津塘高速公路,是我们国家第一条跨省市的长大高速公路,也是国内首次采用世界银行贷款修建的第一条跨省际长大高速公路。京珠国道主干线是北京到广州、珠海、澳门的一条国家南北大通道,我们承担了河北段、湖南段、广东段的大部分路段设计,其中跨南岭的粤境北段是我国山区公路第一路。襄十高速公路,它是湖北第一条山区高速公路,跨越丹江口水库,这是南水北调的水源地,环境保护对高速公路的修建提出了极高的要求。湖北沪蓉西高速公路,是目前我国最复杂、最困难的山区高速公路,其中一些重点的桥梁隧道创造了多项世界之最。墨脱公路:是中国最后一条通县公路,位于西藏东南边境地区的波密和墨脱境内,穿越喜马拉雅大雪山,这里的各种地质灾害无奇不有,泥石流、崩塌、雪崩、滑坡等,这是中国也是世界上挑战极限的工程。

再说部分桥梁工程。在座的同学有来自黄冈、鄂州的吧?我们设计完成的鄂黄长江公路大桥是世界第三、亚洲第二大的预应力混凝土斜拉桥。湖北四渡河特大桥是目前世界最高、跨度最大的悬索桥,其桥面到谷底是560深,两岸悬崖峭壁,无法攀登,悬索桥采用火箭发射先导索发射到山峭对岸去,创新了一项世界建桥纪录。重庆大宁河大桥是跨径为国内第一,世界第三的钢拱桥,位于三峡大宁河,桥型设计与三峡景观十分协调。湖北龙潭河特大桥,它的桥墩高达178m,这是世界梁桥高墩之最,排在第二位的是134m

下面我们看一看隧道。我们设计了我国第一条海底隧道,厦门翔安海底隧道,是一座双向六车道的公路隧道,兼具城市道路双重功能,目前是世界最大断面的海底隧道,隧道距海面70深,水压力非常大,海底有3条海底风化深槽,与海水联通,工程非常困难,世界隧道协会开会时就把这个隧道拿来重点介绍。厦门机场路隧道也是在海滩上修建的,隧道景观设计十分漂亮,设计成海滩景观,非常有美感。汕头苏埃海底隧道,是我国首座大直径的海底隧道,是一座三孔隧道,长两公里。中国目前海底隧道就有四个,我们做了三个。我们刚中标的一个项目叫港珠澳连接体工程,这个项目十分宏伟,也十分复杂,它的主体是跨海桥梁,我们设计的联接工程有海底隧道、岸滩隧道、山岭隧道、高架互通等,这是一项世界上最大的土木工程项目之一。甘肃麦积山隧道,下个月就将贯通,它是国内第二、世界第四长的隧道。湖南雪峰山隧道是我国当时单程掘进最长的隧道。南京老山隧道我国第一座全环保景观隧道,非常漂亮。

在我们中交二公院,你能看到我们挑战的是什么工程,都是些世界级的宏伟工程。这些工程如果离开先进技术,如果不去创新,你怎么去完成它?不论人有多大胆,都不可能完成。

    同学们,我们这个行业是不是高新技术行业?你们选的这个行业非常对,也非常有意义,但是你们还必须抽一点时间从教科书以外、非本专业的方面去作一些思考,去了解相关行业的技术动态和进展。近二、三十年来,每一年我国的土木工程技术都会有一些新的突破、新的进展。所以,要求大家珍惜现在的基础,到工作单位以后要求会更高。你们把我今天讲的和学校教育的对比体会一下,你们就会更加自信地走向社会,而且相信你们会比我们做得更好。我们院今年招了四十个学生,将来的社会竞争是非常严峻的,这四十个学生在五年、十年以后会有一个很大的差距,这个差距是靠每个人自己把握的。由于时间关系今天晚上讲的内容还不够充分,我很遗憾,但总的来说,大家可以通过我的讲座了解到在整个行业中还有许许多多跟我们专业相关的技术。今天我就讲到这里,谢谢大家!

 

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