S12高昌（吐鲁番）-托克逊-巴仑台公路 建设项目创新发展案例报告

　　一、案例名称

　　S12高昌(吐鲁番)-托克逊-巴仑台公路建设项目创新发展案例

　　二、申报单位名称

　　新疆南天山公路投资发展有限责任公司

　　三、工程项目概况

　　项目位于新疆维吾尔自治区吐鲁番市高昌区、托克逊县和巴音郭楞蒙古自治州和静县境内，路线总体呈东西走向，起点位于吐鲁番市高昌区，设置枢纽互通与既有G30连霍高速衔接，路线终点位于乌尉高速K103+780U形转弯处，设置枢纽互通(T型交叉)与G0711乌尉高速相接。项目线路全长210.885km，吐鲁番市境内线路长度为141.255km，和静县境内路线长度69.63km，采用双向四车道高速公路标准建设，K0+000-K100+100段设计速度为120km/h，整体式路基宽度27m;K100+100~K204+658.503设计速度为100km/h，整体式路基宽度为26m，分离式路基宽度13m。桥梁设计汽车荷载为公路-Ⅰ级，路基及中小桥涵设计洪水频率1/100，特大桥设计洪水频率为1/300。

　　桥梁工程总长21.88km，共76座;其中特大桥6座总长8.05km，大桥29座总长12.21km，中桥19座总长1006.24米，小桥22座总长606.94米，涵洞364道。隧道工程总长9.5km/4座，其中特长隧道1座(7.84km)，设置竖井1座(井深330m);中隧道1座(890.5米);短隧道2座(768.5米)。沿线共设置互通式立交7处、U形转弯2处、分离式立交6处、通道14处;服务区3处、强制停车区2处、养护工区3处;路网分中心1处、隧道管理站2处;匝道收费站5处、临时主线收费站1处。项目批复概算为141.03亿元，其中建筑安装工程费117.68亿元，项目计划工期48个月。

　
　项目地理位置图

　　
路线平面图

　　四、主要做法及成效

　　(一)智慧高速建设

　　1.云收费技术

　　云收费站系统采用集约化架构，实现并行处理本站所有车道收费业务和车道外设控制及监测，打破传统收费系统车道间“信息孤岛”，实现交易数据互通，并通过标准化网络协议对收费站内所有车道设备(含出口匝道预交易设备)集中处理和控制。

　　2.无人值守自助发卡、缴费

　　自助缴费前端系统，提供车辆司乘人员与自助缴费机的人机交互服务。通过智能识别车辆特征技术、移动支付技术、基于数据挖掘技术的海量数据分析技术和智能自检远程监控技术，完成收费全过程的无人化。

　　(二)绿色低碳发展

　　1.阿拉沟互通和服务区合建项目

　　为了有效保护稀缺的牧草地资源和脆弱的生态系统，通过综合规划，将原计划中的K152+119阿拉沟服务区与K145+894.632阿拉沟互通进行集约化共建。这一方案充分体现了交通旅游融合发展的理念和集约化建设的原则。依托S301干线交通网络，有效整合了区域内的旅游资源，促进了乡镇旅游产业的就业，实现了运营管理的协同化、资源配置的最优化以及社会成本的节约化。

　　在合建前，阿拉沟互通独立占地340.718亩，服务区独立占地326.122亩，总占地面积达到700.182亩。实施合建后，总占地面积优化为604.120亩，土地节约率达到13.72%，大约节省了96亩土地。在工程造价方面，合建后的总投资额降至1758.5133万元，相比原分建方案的2828.7957万元，显著降低了约1100万元。这不仅体现了生态效益，也展现了经济效益的协同提升。

　　2.隧道弃渣做填石路基等

　　对隧道开挖产生的石方进行纵向调配，用于路基填筑等工程。这样做可以降低外购路面碎石和远距离运输的成本，同时减少堆放隧道洞渣占用的土地资源，实现废物利用，产生巨大的社会效益和经济效益。通过原位资源再生，大幅降低了渣土外运处置的环境负荷，减少了弃渣场的生态破坏，同时降低了泥石流风险和水体污染。此外，还减少了天然建材的消耗，系统性地实现了废弃物循环利用、施工低碳化与工程品质提升的多维价值，为复杂地质条件下绿色建造提供了可推广的技术范式。

　　奎先特长隧道产生的166万立方米弃渣经过科学规划，累计利用约95万立方米，其中88万立方米用于填石路基建设，7万余立方米用于边坡码砌工程。通过实施这一调配方案，实现了多重效益：减少了弃渣场占地127亩，累计节省工程资金约2130万元。

　　3.三十里风区防风栅设计

　　针对本项目三十里风区防治风害采用防风栅的措施，防风栅为利用拆除原有波形梁护栏进行重新拼接使用，降低工程造价，节约工程规模，利旧可降低造价2300元/米，合计节约造价1300万。

　　4.石墨烯电热膜

　　利用石墨烯材料良好的电热能转化效能、使用寿命长等特点可实现按需供暖避免能源浪费，最大限度降低用户能源使用成本和后期维护管理成本，达到高效节能的采暖效果;操作简单易行，无需专人管理。

　　(三)服务品质提升

　　1.室内弧形铝单板数字发光树造型智能仿真系统

　　该系统利用3D打印数字仿真技术在双曲线铝单板上形成数字阵列图案镂空造型，同时内置全彩LED灯光系统，根据智能控制或时间白昼程序触发沉浸式体验效果。

　　2.智能化综合诱导及预警控制系统

　　该系统利用交通运行数字化感知设施采集的相关数据，通过算法分析预测交通状态，制定最佳的诱导策略，并通过信息发布屏等发布渠道发布交通流诱导信息，实现对交通流的引导和再分配，有利于驾驶员调整其驾驶行为，达到缓解交通堵塞、减少交通事故、提高高速公路路网通行能力的目的。

　　3.基于ETC匝道预交易的ETC自由流

　　主要思路是“保留收费站，ETC自由流车道提前交费，收费站车道快速放行”，是通过“互通匝道预交易+收费站车道二次交易验证”等多种技术和措施，在不设置车道栏杆或者电动栏杆常开模式下，实现ETC车辆自由流收费通行收费站。本项目在大草湖匝道收费站建设一处试点。

　　(四)安全效能提升

　　1.奎先隧道棚洞设置

　　奎先隧道线位近东西走向，隧道进洞口存在一定的黑白洞效应。为了实现最优的视觉过渡效果，隧道进洞口设置了30米遮光棚洞，以降低黑白洞效应的影响。隧道出口处在风吹雪影响区，需要考虑灌入隧道的风。由于该区域稳定积雪时间长，积雪深度较大，且洞口位于阴坡，考虑到中度风吹雪危险，设计中在隧道出口设置了36米防雪棚洞，可以有效防止风吹雪进入隧道内部，保证行车安全。此外，隧道洞口地形较为平坦，棚洞的设计能够融入自然环境，提升整体美观性，同时也能提高车辆驾驶员的安全感。

　　2.泥石流预测预警

　　S12项目部分山区路段为泥石流的多发区，属于典型的新疆干旱山区暴雨型泥石流。这类泥石流爆发突然、变化快、历时短、成灾十分迅速。在泥石流多发、易发区域采用智能监测预警技术，通过集成传感器、大数据分析、人工智能等先进技术，能够实时监控公路沿线的地质、气象等环境因素，对泥石流自然灾害进行精准预测和提前预警。智能监测预警技术摒弃了传统的人工监测方案，能够实时监控公路沿线的不良地质情况，对泥石流自然灾害进行精准预测和提前预警。

　　3.边坡稳定监测

　　边坡失稳会导致严重的工程事故，且往往具有突发性、破坏性和难以预测性。自动化监测能够实时监测边坡的变形、位移、应力等关键参数，为预警和决策提供实时数据支持。具有实时性、连续性、高精度和远程监控的特点。

　　(五)体制机制与管理创新

　　1.装配化盖板涵

　　装配式盖板涵将传统盖板涵仅盖板预制，调整为预制盖板、两侧预制立墙，涵洞主体仅现浇底板。

　　构造简单，适应性强，预制不受环境影响，质量得到保证。有效加快施工效率，缩短施工工期。

　　2.智慧感知

　　视频感知系统：本项目前端设置的视频监测设备，通过路段管理中心配置的视频事件检测服务器，实现智能视频分析功能。

　　交通气象系统：本项目在沿线设置了能见度、风速风向、遥感路面状态/温度检测等气象监测器，在大风路段设置风速风向检测器的基础上，全线气象检测器按不超过50km的间距布设。

　　交通运行状态监测与态势评估系统：主要通过构建通道型高速公路运行状态评估指标体系和综合评估方法，基于本项目建设的智能外场设备等采集的数据，实现交通流状况查询与分析、运行状态综合评估和预警、交通事件影响范围和程度分析、交通数据综合处理分析、交通流监测与预警、交通事件监控、沿线视频监控、道路环境监测与预警、基础设施监测等。

　　全息隧道车辆轨迹雷视融合跟踪系统：本项目在阿拉沟隧道群及奎先特长隧道洞内交替设置雷视一体摄像机与固定摄像机，结合隧道管理所视频综合管理平台实现了车辆在不同场景中不同目标车辆位置的持续追踪，平台可将车辆位置映射到GIS地图的统一坐标系中，在虚拟化地图中显示路网中所选隧道的交通实时状态与交通事件信息。

　　3. 机电设备辅助运营管理

　　其包括机电设备智能化检测维护管理系统、智能光纤检测系统、IT硬件全生命周期在线监测及远程维护、无人机公路巡逻系统、无人机公路巡逻系统、隧道巡检机器人。

　　本项目奎先隧道为特长隧道，隧道地处高寒高海拔、雨雪特征气候区域，环境恶劣，为有效解决高速公路特长隧道运行监测预警技术问题，提升隧道感知能力，降低高速公路事故发生率以及事故损害程度，本项目拟在奎先隧道设置隧道巡检机器人系统，实现隧道日常巡检养护与应急指挥救援协助等功能。

　　(六)新基建融合应用

　　1.智慧管控

　　智慧管控包含两个子系统：一是基于 GIS 地图与新一代交通控制网的应急指挥调度系统，能在高速公路突发公共事件时，实现应急处置、事件查询、物资及人员指挥调度等功能，达成异常事件快速接报、响应及应急处置流程可视化管理，也可对应急勤务保障进行调度，协调相关多部门人员;二是路网综合管控系统，即智慧高速路网综合管控平台，集成运行监测、数据处理等多项功能，达成 “可视、可测、可控、可服务”，且支持与交警、路政、消防、医疗等部门衔接，助力实现 “一张网”“一平台” 协同管控。