《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２1）基础设施篇《公路高边坡NPR锚索加固和智能监测预警系统及绿色防护技术与应用》

完成单位：广州大广高速公路有限公司、中国矿业大学（北京）、中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司、北京工业大学、广州公路工程集团有限公司、招商局重庆交通科研设计院有限公司、深圳市城安物联科技有限公司、北京中岩大地科技股份有限公司

主要完成人：何满潮、陶志刚、刘越、甘建锋、饶法强、高亮、唐健良、郑伟锋、李梦楠、石海洋、阎宗岭、刘剑平、师启龙、张宏涛、严宗雪

项目简介

　　目前由于地质开挖或堆填引发的公路滑坡等大变形灾害始终高居不下，从而造成了大量的生命财产损失，严重制约了我国交通运输行业的发展。现有的工程性控制材料不能适应公路高边坡的大变形特性而造成功能失效，进而导致灾变发生。因此，有必要研究能够承受边坡大变形的控制材料、技术和方法，这对公路高边坡的大变形控制非常重要。

　　大广高速公路粤境段全线共有边坡1112处，高边坡较多。从建成通车以来，年均发生滑坡4到5起。2017年，对大广高速粤境段253座边坡进行了现状调查，又发现了众多出现病害的公路高边坡。为及时发现滑坡等边坡病害征兆、预测重大病害发展，亟需布设智能监测预警系统，但滑坡预警成功率不高、预警时间滞后等仍是目前存在的主要问题。因此有必要研发相应的装置或系统来对边坡工程的安全性进行全过程监测、预警及评估。

　　公路建设不仅仅要注重安全，在保证基本服务功能的前提下，更要重视行车感受，支挡结构与路域环境的和谐就显得比较重要。大广高速粤境段线路穿越地段地貌多样，地质条件较为复杂，常规支挡结构污工量大，不易绿化，景观性差，因此在保证安全的前提下，改善道路建成后的景观效果亦很重要。

　　本项目基于大广高速粤境段边坡工程，由广州大广高速公路有限公司牵头的项目组从高边坡加固、防护、监测、生态支挡等方面对实际工程中存在的问题进行了探究与改善。项目研究成果获得中国交通运输协会科技进步奖一等奖。

项目创新点

　　创新点1：研制了适用于公路高边坡的具有高恒阻、大变形、抗冲击、高吸能等优异力学特性的恒阻大变形锚索系统（NPR锚索），解决了公路高边坡加固中常规锚索大变形易失效的技术难题。

　　创新点2：研发了基于NPR锚索、智能传感器和物联网的滑坡综合监测预警系统，构建了以NPR锚索为主体的公路高边坡加固、监测、预警一体化新技术，实现了公路高边坡全寿命周期的智能预警应急协同。

　　创新点3：研发了适用于不同地形条件及生态环境需求的石笼加筋组合式生态挡墙、生态面板加筋土挡墙、生态桩板墙三种生态支挡结构，提出了石笼加筋组合式生态挡墙的设计方法，开发了用于公路高边坡与生态挡墙计算分析的系列软件。

应用案例

　　本项目在大广高速高边坡施工加固中应用了基于NPR锚索新材料的公路高边坡智能监测预警系统，实现了高边坡防治-加固-监测-预警一体化控制目标。在监测预警方面，本项目应用了课题组构建的物联网系统，提高了边坡监测人员的工作效率，保证了数据的准确性与真实性。为适应公路高边坡绿色低碳发展的要求，本项目在大广高速粤境段应用了课题组提出的生态面板加筋土挡墙、石笼加筋组合式生态挡墙和生态桩板墙三种生态支挡结构，不仅产生了良好的经济性能，在社会上也产生了良好的反响。

　　南芬露天铁矿由于滑坡体的影响导致十年来不能开采，给企业造成了重大损失。由于相关企业应用了公路高边坡NPR锚索加固和智能监测预警系统及绿色防护技术，从而能够科学、稳定、及时地掌握滑坡体稳定状态，对因滑坡影响而不能开采的近万吨铁矿石（价值16亿）开始进行了回采，取得了显著的效益。

　　上海远方基础工程有限公司在项目的设计和施工过程中，将公路高边坡NPR锚索加固和智能监测预警系统及绿色防护技术应用在边坡支护工程的质量安全控制、绿色环保施工等方面，尤其是在施工过程中对边坡稳定性的提前预判、风险防控方面，累计规避了多起安全事故，产生了明显的经济效益，彰显了显著的社会效益。

社会效益与经济效益

　　在社会效益方面，大广高速粤境段高边坡工程、南芬露天铁矿及上海远方基础工程有限公司参建的项目中应用了本项目提出的公路高边坡NPR锚索加固和智能监测预警系统及绿色防护技术，既保证了施工及运营过程中的安全高效，又对资源进行了优化，对边坡全寿命周期的良好运营具有很好指导作用。

　　在经济效益方面，本项目研究成果应用于大广高速粤境段高边坡工程中，在加固方面预计节约治理投资300万元，在智能监测预警方面预计节约投资400万元，在绿色生态支挡结构方面累计节约1200万元，总计1900万元；自南芬露天铁矿边坡工程安全开采以来，本项目研究成果累计创造收益36530万元；在上海远方基础工程有限公司所参建的边坡工程中本项目研究成果累计优化工程造价近5200余万元。