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中新天津生态城绿色生态型道路关键技术研究及示范

发布:igreen    来源:    浏览次数:0    时间:2014-11-13

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“中新天津生态城绿色生态型道路关键技术研究及示范”项目于2010年9月立项,2012年9月完成,本文简要介绍了中新天津生态城绿色生态型道路关键技术研究及示范。

“中新天津生态城绿色生态型道路关键技术研究及示范”项目于2010年9月立项,2012年9月完成,2012年12月通过了天津市高新技术成果转化中心组织的项目技术成果鉴定,该项目研究由天津市市政工程设计研究院等单位完成。该研究成果适用于绿色生态型城市道路工程设计及建设。

项目研究内容概况

中新天津生态城的城市定位是:我国生态环保、节能减排、绿色建筑等技术自主创新的平台,国家级环保教育研发、交流展示中心和生态型产业基地,参与国际生态环境发展事务的窗口;生态宜居的示范新城。

“中新天津生态城绿色生态型道路关键技术研究及示范”项目针对中新生态城绿色交通系统建设规划核心理念,首次对绿色生态型城市道路横断面布置,环保型路基修筑技术,减排、降噪生态型路面关键技术,生态型城市慢行系统结构设计等关键技术进行了系统研究,形成了一套完善的绿色生态型城市道路设计施工技术指南,对于国内外生态城交通模式的研究和应用具有重要参考价值。

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固化淤泥试验路铺筑施工现场

关键技术及创新点

该项目的关键技术及创新点主要有以下几个方面。

1)首次提出了绿色生态型城市道路横断面构成要素设计指标与标准。建立了绿色生态型道路横断面路段各构成要素的布置标准,确定了合理的交叉口渠化展宽形式及车道宽度,提出了左转二次过街的非机动车流和行人过街合理设置方法,为城市道路横断面设计工作提供依据。

2)首次建立了绿色生态型城市道路横断面影响评价体系。①从交通安全、降噪、空间伸缩、道路绿化、视觉美感、公众满意度、土地利用七个方面,提出了绿色生态型城市道路横断面影响评价指标体系;并对其体系构成指标进行了系统分析,为绿色生态型城市道路横断面评价的实施提供了依据和参考。②首次提出了基于模糊重构DEA的绿色生态型城市道路横断面评价模型,该模型采用专家打分法对二级指标进行评价,运用判断矩阵确定各指标的权重,运用模糊评价的方法确定各指标最终评价值,并用MATLAB对模糊重构DEA进行编程,用于传统DEA和模糊重构DEA求解。

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建成后的沥青混凝土透水路面

3)制定了填筑道路淤泥分类标准及降水处治措施选择标准。在全面研究淤泥翻晒降水处治措施、轻型井点降水处治措施和电渗降水处治措施的基础上,依据各降水处治措施的降水效果和适用条件,对淤泥进行分级,提出了针对不同级别淤泥的降水处治措施选择标准,便于在淤泥降水施工时制定合理的降水处治方案。该项技术研究成果已申请专利1项(201210040031.0)。

4)首次开发了淤泥固化设计软件。以淤泥固化性能研究成果为基础,采用Microsoft Visual Studio 2010平台开发了天津滨海淤泥固化设计软件,实现了淤泥固化方案设计与效果评价的智能化与自动化,为道路淤泥固化技术的推广应用奠定基础。该技术研究成果申请软件着作权1项:2012SR070134。

5)研发的新型CV、CVC与CDK淤泥固化剂成为创新亮点。采用透射扫描电镜与红外光谱试验对不同固化剂固化淤泥微观界面结构及固化机理进行了深入分析,通过系统的力学性能试验和路用性能试验,对固化淤泥强度性能、耐水性、抗冻融性及抗冲刷性能进行了对比评价。申请专利两项(201210066840.9,201210004570.9)。

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建成后的绿色生态型道路现况

6)建立了固化剂掺量与固化淤泥物理、力学指标的相关关系。通过对不同种类固化剂固化淤泥进行击实试验、CBR及无侧限抗压强度试验,研究了固化淤泥最佳含水量与最大干密度、CBR及无侧限抗压强度随固化剂掺量的变化规律,建立了最佳含水量、最大干密度、CBR及无侧限抗压强度与不同固化剂掺量的相关关系式,为确定适合不同工况的固化剂掺量提供依据。

7)对比评价了不同固化剂固化淤泥力学性能及路用性能。以固化淤泥的击实试验、CBR试验及无侧限抗压强度试验为基础,针对HSC301、CVC、CDK三种固化剂固化淤泥进行了系统的力学性能、耐久性能、疲劳性能、干缩、抗冲刷及抗冻融等路用性能进试验研究,对比评价了不同种类固化淤泥力学性能及路用性能。

8)系统进行了温拌胶粉改性沥青流变性能影响因素敏感性分析。对温拌胶粉改性沥青的流变性能进行了系统研究,采用流变学原理,设计正交试验,测定了温拌胶粉改性沥青的粘度、低温性能和高温性能等路用性能指标,评价了胶粉细度、胶粉掺量、温拌剂掺量等三个影响因素对温拌胶粉改性沥青的流变性能的影响规律。

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绿色生态型城市道路横断面示意图

9)提出了温拌胶粉改性沥青混合料配合比优化设计方法及最佳温拌工艺。系统研究了温拌胶粉改性沥青混合料配合比设计方法,提出了最佳胶粉细度及胶粉掺量,确定了温拌胶粉改性沥青混合料质量影响因素及控制方法,为工程应用提供参考依据。

10)建立了透水慢行系统结构设计体系。①基于理论分析与试验相结合的方法,对透水混凝土、透水沥青混合料OGFC-10、大空隙水泥稳定碎石、级配碎石及排水性沥青稳定碎石等材料的配合比设计和路用性能进行了系统研究,建立了透水慢行系统结构设计体系。②提出了基于降雨分级的透水慢行系统排水设计方案,确定了透水慢行系统结构设计流程,推荐了生态透水慢行系统路面组合方案。

11)制定了透水慢行系统排水效果、降噪效果及降低热岛效果分级标准。系统研究了不同透水路面的排水效果、降噪效果及降低热岛效果,并提出了相应效果的分级标准。

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温拌胶粉改性沥青路面铺筑施工现场

12)首次建立了绿色生态型道路效果评价体系。以中新生态城绿色生态型道路为例,采用基于Spearman等级相关系数组合赋权与区间逼近的评价方法对其管理效果进行评价,为绿色生态型道路效果评价的实施提供了依据和参考。该项研究成果已申请专利1项(201210039565.1)。

13)编制了《中新天津生态城绿色生态型道路设计施工技术指南》。根据课题研究成果编制了《中新天津生态城绿色生态型道路设计施工技术指南》,包括《以绿色、生态为导向的城市道路横断面设计指南》;《以节能、降耗为指导的环保型道路关键技术指南》;《以减排、降噪为主题的生态型路面设计施工技术指南》及《以舒适、安全为基础的慢行系统结构设计指南》,为绿色生态型道路建设提供参考依据。

与国内外同类技术的比较

绿色生态型道路是指在道路的全寿命周期内,最大限度地节约资源,保护环境和减少污染,为人们提供健康、舒适和高效的道路使用环境,与自然和谐的道路,又可称为生态道路、节能环保道路等。绿色生态型道路要求尽量使用节能环保、可回收或废物利用材料,以人、自然和道路协调发展为目标。

纵观国内外绿色、环保道路技术的应用研究,主要基于改善道路结构及附属设施的设计,合理应用具有节能环保、可回收或废物及具有生态功能的道路材料等措施。目前这些技术尚处于发展起步阶段,还并未形成完善的应用技术体系,相关规范也尚未有明确的绿色生态型道路设计施工技术指南与标准,实际现状为:

1)关于绿色生态型城市道路横断面的布置标准国内外还鲜有报道,城市道路横断面设计过程中往往只根据道路等级布置道路横断面形式,结果出现道路“千路一面”的现象。在评价优化体系方面更是空白。缺乏对城市道路功能、交通流构成的系统研究,道路横断面设计缺少针对性及创新性。

2)开发经济实用的土壤固化新材料,并系统地研究土壤固化新材料的性能和固化机理,是目前各国工程师们致力研究的新课题。现有的土壤固化剂多注重对土壤物理化学性质的改变,没有针对降低土体最佳含水量的专业固化剂,现行规范缺乏高含水量土质固化处理施工标准及控制要求,固化淤泥填筑道路施工无规可依,淤泥处治技术也难以推广。

3)温拌胶粉改性沥青技术可以在不影响橡胶沥青胶结料性质和混合料配合比的前提下,使沥青混合料出料及压实温度较热拌普通沥青降低,排放和烟气均显着降低,能耗和施工条件大幅改善,施工季节显着延长。温拌沥青技术虽在欧美及中国得以广泛的推广,但极少与橡胶沥青技术结合应用。温拌胶粉改性沥青混合料路用性能影响因素众多,影响机理和影响规律有待深入研究,且缺乏精确的环保效应评价方法。

4)目前国内外对透水路面的研究大多关注材料的路用性能,然而对于透水慢行系统路面的专项研究尚不完善,对于透水慢行系统结构和适用性及透水慢行系统的设计等方面都没有深入的研究,同时也没有对透水慢行系统的生态效果评价指标。

“中新天津生态城绿色生态型道路关键技术研究及示范”项目在上述几方面的相关技术研究上,均取得了创新性的应用成果。

项目应用成果与效益

该项目研究成果在中新生态城、滨海新区及类似城市道路工程中得到广泛应用,取得了巨大的经济效益和良好的社会效益。

经济效益 该项目研究成果应用于实际工程建设以来,累计节省费用约59503.9万元,取得了巨大的经济效益,其中:温拌胶粉改性沥青使用总面积达5万m2,总节省费用515.7万元;固化剂处治淤泥及淤泥质土技术已使用面积735.8 m2,总节省费用56594.2万元;透水慢行系统技术已使用面积14.1万m2,总节省费用2394万元。
 该项目综合研究成果应用于中新生态城、滨海新区等相关工程项目后,城市道路横断面布置更加科学合理,减少了交通拥堵;淤泥固化、温拌胶粉改性沥青、排水性沥青路面等环保新技术的应用,提高了资源利用率,降低了道路建设成本,减小了废气排放和路面噪声,降低了能源消耗,实现了“减少城市交通拥堵、降低交通对环境的污染、节约城市资源”的生态城建设目标,综合社会效益显着。

“中新天津生态城绿色生态型道路关键技术研究及示范”项目研究成果将为合理设计、建设道路提供较为科学、可靠的依据,对今后全国绿色生态型道路设计与建设具有十分重要的指导意义,对行业内相关科学技术的研发起到了引领和推动作用,具有较高的推广应用价值。

(天津市市政工程设计研究院 供稿)



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