項目研究內(nèi)容概況
中新天津生態(tài)城的城市定位是：我國生態(tài)環(huán)保、節(jié)能減排、綠色建筑等技術(shù)自主創(chuàng)新的平臺，國家級環(huán)保教育研發(fā)、交流展示中心和生態(tài)型產(chǎn)業(yè)基地，參與國際生態(tài)環(huán)境發(fā)展事務(wù)的窗口；生態(tài)宜居的示范新城。
“中新天津生態(tài)城綠色生態(tài)型道路關(guān)鍵技術(shù)研究及示范”項目針對中新生態(tài)城綠色交通系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃核心理念，首次對綠色生態(tài)型城市道路橫斷面布置，環(huán)保型路基修筑技術(shù)，減排、降噪生態(tài)型路面關(guān)鍵技術(shù)，生態(tài)型城市慢行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，形成了一套完善的綠色生態(tài)型城市道路設(shè)計施工技術(shù)指南，對于國內(nèi)外生態(tài)城交通模式的研究和應(yīng)用具有重要參考價值。
固化淤泥試驗路鋪筑施工現(xiàn)場
關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點
該項目的關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點主要有以下幾個方面。
1）首次提出了綠色生態(tài)型城市道路橫斷面構(gòu)成要素設(shè)計指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)。建立了綠色生態(tài)型道路橫斷面路段各構(gòu)成要素的布置標(biāo)準(zhǔn)，確定了合理的交叉口渠化展寬形式及車道寬度，提出了左轉(zhuǎn)二次過街的非機(jī)動車流和行人過街合理設(shè)置方法，為城市道路橫斷面設(shè)計工作提供依據(jù)。
2）首次建立了綠色生態(tài)型城市道路橫斷面影響評價體系。①從交通安全、降噪、空間伸縮、道路綠化、視覺美感、公眾滿意度、土地利用七個方面，提出了綠色生態(tài)型城市道路橫斷面影響評價指標(biāo)體系；并對其體系構(gòu)成指標(biāo)進(jìn)行了系統(tǒng)分析，為綠色生態(tài)型城市道路橫斷面評價的實施提供了依據(jù)和參考。②首次提出了基于模糊重構(gòu)DEA的綠色生態(tài)型城市道路橫斷面評價模型，該模型采用專家打分法對二級指標(biāo)進(jìn)行評價，運用判斷矩陣確定各指標(biāo)的權(quán)重，運用模糊評價的方法確定各指標(biāo)最終評價值，并用MATLAB對模糊重構(gòu)DEA進(jìn)行編程，用于傳統(tǒng)DEA和模糊重構(gòu)DEA求解。
建成后的瀝青混凝土透水路面
3）制定了填筑道路淤泥分類標(biāo)準(zhǔn)及降水處治措施選擇標(biāo)準(zhǔn)。在全面研究淤泥翻曬降水處治措施、輕型井點降水處治措施和電滲降水處治措施的基礎(chǔ)上，依據(jù)各降水處治措施的降水效果和適用條件，對淤泥進(jìn)行分級，提出了針對不同級別淤泥的降水處治措施選擇標(biāo)準(zhǔn)，便于在淤泥降水施工時制定合理的降水處治方案。該項技術(shù)研究成果已申請專利1項（201210040031.0）。
4）首次開發(fā)了淤泥固化設(shè)計軟件。以淤泥固化性能研究成果為基礎(chǔ)，采用Microsoft Visual Studio 2010平臺開發(fā)了天津濱海淤泥固化設(shè)計軟件，實現(xiàn)了淤泥固化方案設(shè)計與效果評價的智能化與自動化，為道路淤泥固化技術(shù)的推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。該技術(shù)研究成果申請軟件著作權(quán)1項：2012SR070134。
5）研發(fā)的新型CV、CVC與CDK淤泥固化劑成為創(chuàng)新亮點。采用透射掃描電鏡與紅外光譜試驗對不同固化劑固化淤泥微觀界面結(jié)構(gòu)及固化機(jī)理進(jìn)行了深入分析，通過系統(tǒng)的力學(xué)性能試驗和路用性能試驗，對固化淤泥強(qiáng)度性能、耐水性、抗凍融性及抗沖刷性能進(jìn)行了對比評價。申請專利兩項（201210066840.9，201210004570.9）。
建成后的綠色生態(tài)型道路現(xiàn)況
6）建立了固化劑摻量與固化淤泥物理、力學(xué)指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系。通過對不同種類固化劑固化淤泥進(jìn)行擊實試驗、CBR及無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗，研究了固化淤泥最佳含水量與最大干密度、CBR及無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨固化劑摻量的變化規(guī)律，建立了最佳含水量、最大干密度、CBR及無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與不同固化劑摻量的相關(guān)關(guān)系式，為確定適合不同工況的固化劑摻量提供依據(jù)。
7）對比評價了不同固化劑固化淤泥力學(xué)性能及路用性能。以固化淤泥的擊實試驗、CBR試驗及無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗為基礎(chǔ)，針對HSC301、CVC、CDK三種固化劑固化淤泥進(jìn)行了系統(tǒng)的力學(xué)性能、耐久性能、疲勞性能、干縮、抗沖刷及抗凍融等路用性能進(jìn)試驗研究，對比評價了不同種類固化淤泥力學(xué)性能及路用性能。
8）系統(tǒng)進(jìn)行了溫拌膠粉改性瀝青流變性能影響因素敏感性分析。對溫拌膠粉改性瀝青的流變性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究，采用流變學(xué)原理，設(shè)計正交試驗，測定了溫拌膠粉改性瀝青的粘度、低溫性能和高溫性能等路用性能指標(biāo)，評價了膠粉細(xì)度、膠粉摻量、溫拌劑摻量等三個影響因素對溫拌膠粉改性瀝青的流變性能的影響規(guī)律。
綠色生態(tài)型城市道路橫斷面示意圖
9）提出了溫拌膠粉改性瀝青混合料配合比優(yōu)化設(shè)計方法及最佳溫拌工藝。系統(tǒng)研究了溫拌膠粉改性瀝青混合料配合比設(shè)計方法，提出了最佳膠粉細(xì)度及膠粉摻量，確定了溫拌膠粉改性瀝青混合料質(zhì)量影響因素及控制方法，為工程應(yīng)用提供參考依據(jù)。
10）建立了透水慢行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計體系。①基于理論分析與試驗相結(jié)合的方法，對透水混凝土、透水瀝青混合料OGFC-10、大空隙水泥穩(wěn)定碎石、級配碎石及排水性瀝青穩(wěn)定碎石等材料的配合比設(shè)計和路用性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究，建立了透水慢行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計體系。②提出了基于降雨分級的透水慢行系統(tǒng)排水設(shè)計方案，確定了透水慢行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計流程，推薦了生態(tài)透水慢行系統(tǒng)路面組合方案。
11）制定了透水慢行系統(tǒng)排水效果、降噪效果及降低熱島效果分級標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)研究了不同透水路面的排水效果、降噪效果及降低熱島效果，并提出了相應(yīng)效果的分級標(biāo)準(zhǔn)。
溫拌膠粉改性瀝青路面鋪筑施工現(xiàn)場
12）首次建立了綠色生態(tài)型道路效果評價體系。以中新生態(tài)城綠色生態(tài)型道路為例，采用基于Spearman等級相關(guān)系數(shù)組合賦權(quán)與區(qū)間逼近的評價方法對其管理效果進(jìn)行評價，為綠色生態(tài)型道路效果評價的實施提供了依據(jù)和參考。該項研究成果已申請專利1項（201210039565.1）。
13）編制了《中新天津生態(tài)城綠色生態(tài)型道路設(shè)計施工技術(shù)指南》。根據(jù)課題研究成果編制了《中新天津生態(tài)城綠色生態(tài)型道路設(shè)計施工技術(shù)指南》，包括《以綠色、生態(tài)為導(dǎo)向的城市道路橫斷面設(shè)計指南》；《以節(jié)能、降耗為指導(dǎo)的環(huán)保型道路關(guān)鍵技術(shù)指南》；《以減排、降噪為主題的生態(tài)型路面設(shè)計施工技術(shù)指南》及《以舒適、安全為基礎(chǔ)的慢行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計指南》，為綠色生態(tài)型道路建設(shè)提供參考依據(jù)。
與國內(nèi)外同類技術(shù)的比較
綠色生態(tài)型道路是指在道路的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、舒適和高效的道路使用環(huán)境，與自然和諧的道路，又可稱為生態(tài)道路、節(jié)能環(huán)保道路等。綠色生態(tài)型道路要求盡量使用節(jié)能環(huán)保、可回收或廢物利用材料，以人、自然和道路協(xié)調(diào)發(fā)展為目標(biāo)。
縱觀國內(nèi)外綠色、環(huán)保道路技術(shù)的應(yīng)用研究，主要基于改善道路結(jié)構(gòu)及附屬設(shè)施的設(shè)計，合理應(yīng)用具有節(jié)能環(huán)保、可回收或廢物及具有生態(tài)功能的道路材料等措施。目前這些技術(shù)尚處于發(fā)展起步階段，還并未形成完善的應(yīng)用技術(shù)體系，相關(guān)規(guī)范也尚未有明確的綠色生態(tài)型道路設(shè)計施工技術(shù)指南與標(biāo)準(zhǔn)，實際現(xiàn)狀為：
1）關(guān)于綠色生態(tài)型城市道路橫斷面的布置標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)外還鮮有報道，城市道路橫斷面設(shè)計過程中往往只根據(jù)道路等級布置道路橫斷面形式，結(jié)果出現(xiàn)道路“千路一面”的現(xiàn)象。在評價優(yōu)化體系方面更是空白。缺乏對城市道路功能、交通流構(gòu)成的系統(tǒng)研究，道路橫斷面設(shè)計缺少針對性及創(chuàng)新性。
2）開發(fā)經(jīng)濟(jì)實用的土壤固化新材料，并系統(tǒng)地研究土壤固化新材料的性能和固化機(jī)理，是目前各國工程師們致力研究的新課題�，F(xiàn)有的土壤固化劑多注重對土壤物理化學(xué)性質(zhì)的改變，沒有針對降低土體最佳含水量的專業(yè)固化劑，現(xiàn)行規(guī)范缺乏高含水量土質(zhì)固化處理施工標(biāo)準(zhǔn)及控制要求，固化淤泥填筑道路施工無規(guī)可依，淤泥處治技術(shù)也難以推廣。
3）溫拌膠粉改性瀝青技術(shù)可以在不影響橡膠瀝青膠結(jié)料性質(zhì)和混合料配合比的前提下，使瀝青混合料出料及壓實溫度較熱拌普通瀝青降低，排放和煙氣均顯著降低，能耗和施工條件大幅改善，施工季節(jié)顯著延長。溫拌瀝青技術(shù)雖在歐美及中國得以廣泛的推廣，但極少與橡膠瀝青技術(shù)結(jié)合應(yīng)用。溫拌膠粉改性瀝青混合料路用性能影響因素眾多，影響機(jī)理和影響規(guī)律有待深入研究，且缺乏精確的環(huán)保效應(yīng)評價方法。
4）目前國內(nèi)外對透水路面的研究大多關(guān)注材料的路用性能，然而對于透水慢行系統(tǒng)路面的專項研究尚不完善，對于透水慢行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和適用性及透水慢行系統(tǒng)的設(shè)計等方面都沒有深入的研究，同時也沒有對透水慢行系統(tǒng)的生態(tài)效果評價指標(biāo)。
“中新天津生態(tài)城綠色生態(tài)型道路關(guān)鍵技術(shù)研究及示范”項目在上述幾方面的相關(guān)技術(shù)研究上，均取得了創(chuàng)新性的應(yīng)用成果。
項目應(yīng)用成果與效益
該項目研究成果在中新生態(tài)城、濱海新區(qū)及類似城市道路工程中得到廣泛應(yīng)用，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會效益。
經(jīng)濟(jì)效益 該項目研究成果應(yīng)用于實際工程建設(shè)以來，累計節(jié)省費用約59503.9萬元，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，其中：溫拌膠粉改性瀝青使用總面積達(dá)5萬m2，總節(jié)省費用515.7萬元；固化劑處治淤泥及淤泥質(zhì)土技術(shù)已使用面積735.8 m2，總節(jié)省費用56594.2萬元；透水慢行系統(tǒng)技術(shù)已使用面積14.1萬m2，總節(jié)省費用2394萬元。
該項目綜合研究成果應(yīng)用于中新生態(tài)城、濱海新區(qū)等相關(guān)工程項目后，城市道路橫斷面布置更加科學(xué)合理，減少了交通擁堵；淤泥固化、溫拌膠粉改性瀝青、排水性瀝青路面等環(huán)保新技術(shù)的應(yīng)用，提高了資源利用率，降低了道路建設(shè)成本，減小了廢氣排放和路面噪聲，降低了能源消耗，實現(xiàn)了“減少城市交通擁堵、降低交通對環(huán)境的污染、節(jié)約城市資源”的生態(tài)城建設(shè)目標(biāo)，綜合社會效益顯著。
該項目綜合研究成果應(yīng)用于中新生態(tài)城、濱海新區(qū)等相關(guān)工程項目后，城市道路橫斷面布置更加科學(xué)合理，減少了交通擁堵；淤泥固化、溫拌膠粉改性瀝青、排水性瀝青路面等環(huán)保新技術(shù)的應(yīng)用，提高了資源利用率，降低了道路建設(shè)成本，減小了廢氣排放和路面噪聲，降低了能源消耗，實現(xiàn)了“減少城市交通擁堵、降低交通對環(huán)境的污染、節(jié)約城市資源”的生態(tài)城建設(shè)目標(biāo)，綜合社會效益顯著。
“中新天津生態(tài)城綠色生態(tài)型道路關(guān)鍵技術(shù)研究及示范”項目研究成果將為合理設(shè)計、建設(shè)道路提供較為科學(xué)、可靠的依據(jù)，對今后全國綠色生態(tài)型道路設(shè)計與建設(shè)具有十分重要的指導(dǎo)意義，對行業(yè)內(nèi)相關(guān)科學(xué)技術(shù)的研發(fā)起到了引領(lǐng)和推動作用，具有較高的推廣應(yīng)用價值。
�。ㄌ旖蚴惺姓こ淘O(shè)計研究院 供稿）
