山區(qū)高速橋隧“CT”上線

文 | 云南省交通投資建設(shè)集團(tuán)有限公司 曾維成

高速公路在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定中的重要戰(zhàn)略地位日益凸顯。云南省內(nèi)現(xiàn)有高速公路占比里程位居國(guó)內(nèi)前列，其中山區(qū)高速公路高達(dá)70%，部分路段甚至達(dá)到85%以上。這些山區(qū)高速的橋梁隧道大多處于氣候條件嚴(yán)酷、地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜、自然災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)，運(yùn)營(yíng)環(huán)境惡劣，易導(dǎo)致橋隧病害多發(fā)，嚴(yán)重時(shí)演化為災(zāi)變，引起橋隧垮塌等重大事故，造成重大經(jīng)濟(jì)損失和惡劣社會(huì)影響。

總體思路

橋梁鋼筋應(yīng)力狀態(tài)無損檢測(cè)裝置和工程應(yīng)用實(shí)例

縱觀以往多起山區(qū)橋梁隧道垮塌事件，鋼筋應(yīng)力狀態(tài)惡化、隧道壁后空洞發(fā)展、結(jié)構(gòu)表觀缺損病害演化是威脅橋隧安全運(yùn)營(yíng)的“殺手”。傳統(tǒng)的橋隧檢測(cè)缺乏無損量化檢測(cè)技術(shù)與裝置，導(dǎo)致效率低下；人工檢測(cè)介入多且復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境面臨巨大的安全風(fēng)險(xiǎn)；檢測(cè)過程的道路封堵也造成通行率顯著下降。精準(zhǔn)、量化、無損地檢測(cè)出公路病害，是亟待攻克的世界性難題。

隧道空洞雙頻雷達(dá)高精度智能檢測(cè)技術(shù)實(shí)施路徑

山區(qū)隧道隱蔽面病害輕型智能多功能檢測(cè)車

復(fù)合多關(guān)節(jié)和飛行、爬行橋梁表觀病害多目標(biāo)智能檢測(cè)機(jī)器人

結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)估預(yù)警技術(shù)與山區(qū)橋梁隧道病害管控云平臺(tái)

各類鋼筋試件應(yīng)力檢測(cè)試驗(yàn)(左)和自發(fā)磁場(chǎng)波動(dòng)對(duì)數(shù)極值參量(右)

鋼筋及梁破壞試驗(yàn)(左)和自發(fā)磁場(chǎng)偏離率參量(右)

雙頻向后投影高精度識(shí)別方法及其識(shí)別精度

“山區(qū)高速公路橋梁隧道檢測(cè)新技術(shù)及裝備”項(xiàng)目按照“理論創(chuàng)新-技術(shù)突破-裝備研發(fā)”的技術(shù)思路，依托10余項(xiàng)國(guó)家和省部級(jí)重大科研項(xiàng)目，經(jīng)過近14年的潛心協(xié)同研究，以無損、精準(zhǔn)、量化提前診斷橋隧病害隱患為目標(biāo)，率先攻克了鋼筋應(yīng)力狀態(tài)惡化、隧道內(nèi)部空洞、結(jié)構(gòu)表觀缺損病害無損量化檢測(cè)等核心技術(shù)，研發(fā)了橋梁-隧道“CT”高端診斷技術(shù)與裝備。

項(xiàng)目成果獲授權(quán)專利20項(xiàng)（發(fā)明專利18項(xiàng)），授權(quán)軟件著作權(quán)11項(xiàng)；出版專著1部，發(fā)表論文46篇（SCI及EI檢索35篇），參編地方標(biāo)準(zhǔn)1部；研制得到相關(guān)機(jī)構(gòu)認(rèn)證的產(chǎn)品5項(xiàng)；產(chǎn)生國(guó)家、省部級(jí)人才5人次，培養(yǎng)博士、碩士研究生上百人，培訓(xùn)交通科技人才上千人次。

項(xiàng)目成果在云南武易、楚姚等高速公路的典型山區(qū)特大橋隧中得到了廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)橋梁和隧道結(jié)構(gòu)病害精準(zhǔn)高效檢測(cè)，有效檢測(cè)典型病害事件上萬次。成果推廣應(yīng)用到浙江、湖南、重慶、貴州等地的33條3070公里高速公路的橋隧檢測(cè)，推動(dòng)了我國(guó)橋隧檢測(cè)技術(shù)裝備進(jìn)入國(guó)際領(lǐng)先行列，引領(lǐng)了橋隧智能檢測(cè)運(yùn)維產(chǎn)業(yè)的技術(shù)革新，產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益5.8億元，取得了重大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)及環(huán)保效益。

/ 混凝土橋梁內(nèi)部鋼筋應(yīng)力無損量化檢測(cè)技術(shù)及裝置/

項(xiàng)目首創(chuàng)基于自發(fā)磁場(chǎng)偏離率表征的鋼筋應(yīng)力狀態(tài)無損量化檢測(cè)新技術(shù)，研制了混凝土橋梁鋼筋應(yīng)力無損量化檢測(cè)裝置，準(zhǔn)確率超過90%，實(shí)現(xiàn)了混凝土橋梁內(nèi)部鋼筋應(yīng)力狀態(tài)的非接觸量化無損檢測(cè)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外空白。

/ 隧道隱蔽面病害無損精準(zhǔn)識(shí)別技術(shù)與裝備/

項(xiàng)目率先提出了隧道壁后空洞雙頻投影高精度探測(cè)方法及多目標(biāo)智能識(shí)別技術(shù)，研制了首臺(tái)公路隧道隱蔽面輕型智能多功能檢測(cè)車，攻克了隱蔽面病害精準(zhǔn)檢測(cè)及快速識(shí)別難題，實(shí)現(xiàn)了襯砌壁后1.5米深度范圍內(nèi)空洞識(shí)別精度小于5厘米。

/ 橋隧結(jié)構(gòu)表觀缺損病害快速掃描和精準(zhǔn)識(shí)別技術(shù)與裝備/

項(xiàng)目首次攻克了山區(qū)復(fù)雜環(huán)境下全覆蓋無損、快速檢測(cè)橋隧結(jié)構(gòu)表觀病害的技術(shù)難題，研制了復(fù)合多關(guān)節(jié)、飛行/爬行橋梁表觀病害多目標(biāo)智能檢測(cè)機(jī)器人和公路隧道表觀病害機(jī)器視覺集群智能檢測(cè)等系列裝置，表觀覆蓋范圍達(dá)96.4%，裂縫寬度檢測(cè)誤差不超過±0.02毫米，裂縫長(zhǎng)度、表面缺損和露筋檢測(cè)誤差均不超過±1.00厘米，突破多源數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)估預(yù)警技術(shù)，研發(fā)了山區(qū)橋梁隧道病害管控云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了橋梁隧道全要素智慧管控。

云南省交通投資建設(shè)集團(tuán)有限公司

云南省交通投資建設(shè)集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“云南交投”）是云南省省屬國(guó)有企業(yè)，下設(shè)28 個(gè)二級(jí)單位，產(chǎn)業(yè)涵蓋了公路、鐵路、水運(yùn)、航空等綜合交通的規(guī)劃設(shè)計(jì)、投資建設(shè)、運(yùn)營(yíng)管理、經(jīng)營(yíng)開發(fā)、物資貿(mào)易、交通科技等全產(chǎn)業(yè)鏈領(lǐng)域，資產(chǎn)總額近8000 億元，企業(yè)主體信用等級(jí)為AAA 級(jí)，是云南綜合交通體系建設(shè)主力軍、云南綜合交通投融資主平臺(tái)、云南綜合交通全產(chǎn)業(yè)鏈經(jīng)營(yíng)實(shí)體。截至2022 年底，云南交投運(yùn)營(yíng)管養(yǎng)高速公路6180 公里，占云南省通車?yán)锍?0249 公里的60.3%。云南交投擁有公路施工總承包特級(jí)，公路、市政、建筑行業(yè)設(shè)計(jì)甲級(jí)等230 余項(xiàng)資質(zhì)，具有援外成套項(xiàng)目總承包企業(yè)資格，曾榮獲中國(guó)土木工程詹天佑獎(jiǎng)3 項(xiàng)、國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)16 項(xiàng)、省部級(jí)以上科技獎(jiǎng)項(xiàng)87 項(xiàng)。“十四五”時(shí)期，云南交投集團(tuán)將全面貫徹落實(shí)“11222”工作體系，力爭(zhēng)成為立足云南、全國(guó)領(lǐng)先、全球視野的綜合交通產(chǎn)業(yè)開發(fā)運(yùn)營(yíng)商。

重慶交通大學(xué)

重慶交通大學(xué)是一所交通特色鮮明、以工為主的多科性大學(xué)。學(xué)?，F(xiàn)有南岸、科學(xué)城、大坪3 個(gè)校區(qū)，占地3000 余畝。學(xué)校擁有長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授、國(guó)家杰出青年基金獲得者、“萬人計(jì)劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、全國(guó)杰出專業(yè)技術(shù)人才、交通運(yùn)輸部中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、交通運(yùn)輸部青年科技英才、重慶英才計(jì)劃、重慶市杰青、巴渝學(xué)者等各類高層次人才200 余人次。學(xué)校現(xiàn)有交通運(yùn)輸工程、水利工程、管理科學(xué)與工程、土木工程4 個(gè)一級(jí)學(xué)科博士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)，18 個(gè)一級(jí)學(xué)科碩士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)；擁有山區(qū)橋梁與隧道工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家內(nèi)河航道整治工程技術(shù)研究中心、交通土建工程材料國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心3 個(gè)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)科研平臺(tái)，水利水運(yùn)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、山區(qū)橋梁結(jié)構(gòu)與材料教育部工程研究中心等42 個(gè)省部級(jí)科研平臺(tái)。在山區(qū)交通基礎(chǔ)設(shè)施、生態(tài)航道、軌道裝備、運(yùn)輸物流、綠色航空等領(lǐng)域取得了一批有影響力的成果，學(xué)校先后榮獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)、國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)14 項(xiàng)，省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)524 項(xiàng)。學(xué)校為重慶市高水平新工科建設(shè)高校。

同濟(jì)大學(xué)

同濟(jì)大學(xué)是教育部直屬并與上海市共建的全國(guó)重點(diǎn)大學(xué)，1996 年，列為國(guó)家“211 工程”建設(shè)高校；2002 年，列為國(guó)家“985 工程”建設(shè)高校；2004 年，列為中管高校；2017 年，列為國(guó)家世界一流大學(xué)建設(shè)A 類高校。學(xué)校學(xué)科設(shè)置涵蓋工學(xué)、理學(xué)、醫(yī)學(xué)、管理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、哲學(xué)、文學(xué)、法學(xué)、教育學(xué)、藝術(shù)學(xué)、交叉學(xué)科等11 個(gè)門類。現(xiàn)有本科招生專業(yè)82 個(gè)，碩士學(xué)位一級(jí)學(xué)科授權(quán)點(diǎn)46 個(gè)，專業(yè)碩士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)28 個(gè)，博士學(xué)位一級(jí)學(xué)科授權(quán)點(diǎn)37 個(gè)，專業(yè)博士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)10 個(gè)，博士后流動(dòng)站30 個(gè)；6 個(gè)基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生培養(yǎng)基地。同濟(jì)大學(xué)擁有1 個(gè)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、3 個(gè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、1 個(gè)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室、1 個(gè)國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施、1 個(gè)國(guó)家協(xié)同創(chuàng)新中心、1 個(gè)國(guó)家大型科學(xué)儀器中心、6 個(gè)國(guó)家工程（技術(shù)）研究中心、4 個(gè)其他國(guó)家級(jí)研究平臺(tái)及103 個(gè)省部級(jí)研究平臺(tái)。入選科技部“國(guó)家創(chuàng)新人才培養(yǎng)示范基地”，獲批兩個(gè)全國(guó)科普教育基地。學(xué)?，F(xiàn)有全日制本科生18536 人，碩士研究生11288 人，博士研究生7668 人，另有國(guó)際學(xué)生3160 人。學(xué)校擁有專任教師2815 人，其中專業(yè)技術(shù)職務(wù)正高級(jí)1093 人，中國(guó)科學(xué)院院士16 人（含雙聘），中國(guó)工程院院士26 人（含雙聘），第三世界科學(xué)院院士及美國(guó)、德國(guó)、瑞典等國(guó)家科學(xué)院或工程院外籍院士29 人次。