为适应社会经济发展的更高要求,2012年,京石高速实施改扩建工程。建设者们立下宏愿 :以高标准、新思路、严要求,倾力打造经得起历史检验的现代化高速公路改扩建典范工程。
这是一场高速公路改扩建领域的技术革命。面对新旧路面拼接等诸多建设难题,筑路者们敢为人先、精益求精,开展39项科技创新、23项低碳研究,向建设一条“国际一流、国内领先”的科技示范路、绿色低碳路发起勇敢冲锋。
这是一次引领高速公路建设新浪潮的开荒探索。橡胶改性沥青应用、梁板集中预制、生产过程智能监控、机电设施智能化等,为河北交投集团“永久路面、智能建造、智慧高速”三大创新的大规模应用积累了宝贵经验。
这是一次继往开来、影响深远的管理创新。终端管理体系的引入、“五化管理”的创新、26项新施工工艺的推广……点燃了高速公路科学化管理、标准化施工、智慧化运营的薪火。
2014年12月25日,京石改扩建项目提前半年建成通车,成为京津冀交通一体化的重要标志性工程,被交通运输部专家誉为“我国现代化高速公路的代表作”,荣获全国公路建设领域最高奖——“李春奖”。
经过十年检验,京石高速以其高质量的建设,为优质养护、高效运营打下了坚实基础,确保了京畿大动脉的安全畅通,实现了既定的质量建设目标。
高点定位、高标要求
助力京津冀交通一体化率先突破
推动京津冀协同发展,是以习近平同志为核心的党中央在新的时代条件下作出的重大决策部署,是促进区域协调发展、形成新增长极的重大国家战略。其核心内容之一,就是要在京津冀交通一体化领域率先取得突破。
宏阔时代背景下,京石改扩建项目的实施担负起了推进京津冀交通一体化进程的重要而光荣的使命。
京石高速公路1994年全幅通车时全长221.254公里,双向四车道,设计日交通量为2.5万辆至5.5万辆。这是河北省最早运营的高速公路,是国家高速公路网(7918网)中的一条射线,是全省高速路网中最主要的南北干线,是河北及南方多省进京的咽喉要道。
随着我国经济社会及汽车工业的快速发展,交通量增长迅速,与原有的公路建设标准已极不适应,改扩建迫在眉睫。
2010年,河北省交通运输厅上报京石改扩建工程可行性研究报告,并成立京港澳高速公路京石段改扩建筹建处。两年后,可行性研究报告和初步设计得到国家发改委及交通运输部批复。改扩建后的京石高速公路,将拓宽为双向八车道,设计日交通量达到6至8万辆,最高可承载10万辆,可有效提升交通服务能力,保障京畿动脉的安全和畅通。
这是河北省最早、最大的高速公路改扩建项目,面对前所未有的困难和挑战,该如何破局开篇?
河北省交通运输厅高瞻远瞩,全程领导了改扩建工程建设,提出京石改扩建项目要成为交通运输部科技示范工程和绿色低碳环保示范项目,要坚持“国际一流、国内领先”的总体建设目标不动摇,努力打造精品工程、科技工程、绿色工程。
河北交投集团深谋远虑,全程介入了改扩建工程建设,提出“路面10年不小修,桥梁主体结构40年免维护,外观品质20年不落后”的具体质量要求,并发挥集团优势筹建融资平台,保证了改扩建工程的资金需求。
京石改扩建筹建处研究确立“三个第一、四高五保”的建设理念,即立足“政治第一、形象第一、社会效益第一”;实行“高起点设计、高标准要求、高技术投入、高效能管理”,在施工过程中“保质量、保进度、保安全、保稳定、保廉洁”。同时,针对改扩建项目线长、点多、面广的特点,创新性地引入“终端管理”理念,从四个维度确立管理原则:终端管理是前提、狠抓落实是根本、统筹谋划是关键、精益求精是目标。
2012年9月28日,京石改扩建的铮铮战鼓正式敲响。
建设科技示范工程
破解新旧路面拼接难题
2013年,随着京石改扩建工程被列入交通运输部科技示范工程,京石改扩建筹建处统一思想,以创建科技示范工程为支撑,通过思路、制度、举措、技术方面的创新,在路基、路面、桥涵、机电、交安、品质提升等多方面进行突破,将“内实外美”理念贯穿建设始终。
为打造科技示范工程,京石改扩建筹建处在全线推广和立项39个课题进行科研攻关,涵盖了交通组织与安全畅通、低碳环保结构耐久和高速公路智能服务三大方面。
京石改扩建项目采用两侧加宽的四车道改八车道扩建方案,因此新旧路基、桥梁拼接不均匀沉降,新旧路面拼接应力开裂等,成为最大的“拦路虎”。
明知山有虎,偏向虎山行。为扫除新旧路面拼接的“拦路虎”,京石改扩建筹建处积极开展科研攻关——
开展高速公路路基沉降预测方法分析,攻克新旧路基不均匀沉降难题,攻克桥梁拼接不均匀沉降难题;开展台阶开挖技术在高速公路路堤拓宽中的应用及研究,为路基拼接提供施工技术和工艺支持;开展强力夯实追密夯实新旧路基接合部现场试验,为新旧路基拼接施工提供新方法。同时,组织实施老路基及地基状态分析与评价技术、老路基边坡处理与拼接技术,提出“边坡软衔接”理论,并制定了路基边坡台阶合理开挖尺寸及台阶强力夯实追密补强技术。在施工中全线备土560万立方米,预压期3个月,加快了新路基沉降;施工中,大量应用重型强振碾压压路机、强力夯实机,确保路基整体压实度;采用土工格室、钢塑格栅等土工合成材料应用技术,对路基进一步补强;研究液态粉煤灰台背回填及短路基填筑技术,解决了特殊地段路基不宜压实难题,实现了对加宽路基纵横向不均匀沉降的有效控制,新旧路面拼接等难题迎刃而解。
着力打造“永久路面”
创新应用橡胶改性沥青
建设“永久路面”是京石改扩建工程的重要目标之一,要做到“路面10年不小修”,实现新老路面的整体拼接并提高其耐久性、平整度,是建设的关键。
建设者们大力开展路面方案研究,深入探讨新旧路面衔接路面横坡取值,开展加筋纤维对沥青性能的影响规律分析,探索新路面结构评价技术,制定了路面接合部拼接方案,在新旧路面衔接处应用玄武岩纤维布、聚酯玻纤布等加筋材料,提高了路面的整体连接性。
创新应用橡胶改性沥青,是京石改扩建工程路面施工的一大创举。橡胶改性沥青胶结料含量高、弹性好,能有效提高路面的抗裂缝、抗高温车辙、抗水损坏、抗低温脆裂能力,并可显著降低路面行驶噪音,缩短车辆刹车距离。橡胶中的防老化剂,还可增强路面的抗老化能力,大大降低全寿命周期养护成本。
尽管橡胶改性沥青的应用不乏先例,但在200多公里体量的高速公路建设中大规模应用,当时在国内尚属首次。它不但展现了建设者敢为人先的勇气,更透露着他们成竹在胸的自信。
为了保证路面施工精细化,筹建处实施了动态实时监控。在沥青混合料拌和站和改性沥青生产设备上安装“生产过程动态质量监控仪”,确保生产的每一罐橡胶改性沥青参数达标、质量合格;在摊铺机、压路机上安装“速度监控仪”,提高摊铺、碾压作业质量。
为了有效提高路面平整度,筹建处引进两台LIPRES车载式激光路面平整度仪,对路面施工进行跟踪检测,收效显著。巡检时发现,JS18标段的路面平整度明显优于其他标段,询问得知,该标段在中面层施工后,用6米钢直尺进行检测,遇有缝隙就画一个圈,然后用精铣刨方式找平。为此,筹建处迅速组织全线观摩学习,并组织编写施工工艺规范,制作动画光盘在全线推广。这是京石改扩建项目实行精细化管理,推广优秀工艺的一个缩影。
京石改扩建项目是河北省首条全面推行施工标准化的高速公路项目,施工过程中,他们每道工序都树立标兵,推广关键施工技术,两年推广26项。由此,实现了全线施工质量一把“标尺”量到底,以标准化施工铸就品质工程典范。
京石改扩建完成后,全线路面平整度标准差在0.5毫米至0.7毫米之间,远超1.2毫米的国家规范要求。整条路平坦顺直,行驶安稳舒适。
京石改扩建项目对于橡胶改性沥青胶粉掺量、化学聚合及标准化生产、智能化监控的探索,以及摊铺、碾压等施工工艺的规范,为此后“永久路面”的推广应用奠定了坚实基础,积累了宝贵经验,起到了开路先锋的作用,在沥青路面施工技术的创新发展上树立了一座里程碑。
正是由于京石改扩建项目的成功实践,2018年,河北交投集团瞄准国际道路界的前沿技术,针对我国高速公路建设需解决的核心技术、需攻克的重大难题,提出了“永久路面、智能建造、智慧高速”三大技术创新目标。其中,“永久路面”主要是构建全结构层橡胶沥青长寿命路面技术体系,借鉴了京石改扩建的经验做法。
2023年,改扩建工程虽然历经十年风雨,但京石高速的技术状况MQI指数为94.79,仍高于国家标准,行驶起来依然平坦舒适、通畅惬意,而养护费用却比省内高速公路养护费用标准低22.48%,这一行行不平凡的数字,就是“永久路面”在新时代写下的生动注脚。
开“智能建造”先河
以“智量”强“质量”
针对“桥梁主体结构40年免维护”的建设目标,筹建处在桥涵拼接关键技术上狠下功夫,大力提升施工智慧含量,切实提高项目质量。
为确保桥涵拼接质量,筹建处先后组织开展了长联桥改扩建方案研究、新旧拼宽桥梁结构容许沉降差研究及控制、预应力混凝土连续T梁的拼接收缩徐变分析、收缩徐变对钢筋混凝土现浇实心板与预制空心板拼接的影响研究等科研攻关,并获得了一批成果。在施工中,他们主要从四个方面提升智能化水平:
——混凝土生产中,安装拌合楼数据传输系统、外掺剂智能添加系统和视频监控,确保高性能混凝土的拌合全面达标,有效增强桥涵砼的耐久性。全线应用高性能混凝土170万立方米,736座构造物全部采用高性能混凝土来制作,从而保证了结构强度。
——梁板生产中,通过预应力智能张拉、智能压浆系统与动态平台有机结合,保证梁板张拉和压浆质量。同时采用钢筋智能数控加工设备和胎架施工技术,确保结构保护层厚度合格率不低于90%;设立4个专业化预制场,对全线预制梁板进行统一管理、集中预制,实现工厂化作业、标准化施工,不但全面保证了预制梁质量,同时加快了施工进度。
——桥面摊铺和压实施工中,在设备上安装压实质量实时监控系统数据采集箱,有效控制摊铺厚度及压实度。同时推广使用磨光机,将桥面平整度控制在3毫米以内,大幅提高了混凝土表面质量;通过对不平整位置铣刨找平,避免了行车后搓板现象的发生;综合应用液态粉煤灰填筑等技术,有效消除了桥头跳车。
——施工监管中,安装施工现场视频监控系统,与动态管理平台紧密结合,真正实现“足不出户看现场、数码工地掌握中”,保持了质量监管持续高压态势,切实增强了施工人员责任意识。
京石改扩建项目中推广应用的一系列智能化建造措施,切实提升了建设质量、建设速度,开创了“智能建造”的先河,对全省高速公路“智能建造”的更广、更深拓展起到积极推动作用。
植入“智慧高速”基因
多措并举提升服务能力
建设之初,京石高速改扩建工程就确定了打造“技术先进、低碳环保、安全耐久、智能服务”的现代化高速公路目标。
为提升京石高速的智能服务水平,筹建处积极借鉴国内外高速公路机电工程建设先进经验,寻找机电系统的创新点,大力应用新技术、新材料,实现新升级、新突破:
——应用全程监控系统、动态交通事件检测系统,提升道路安全监管水平。改扩建工程中,每公里安装一对摄像头,与交通事件分析仪实现联网,大大方便了运营单位对监测路况信息的实时监测,遇有事件发生便及时发出警报提醒和处理指示。创新研发的超载预检与能耗监测系统填补了国内空白。
——全面建设电子不停车收费(ETC)车道,安装ETC车道状态监测系统,有效提高了通行效率,保证了车道畅通。
——配备智能情报诱导系统,为公众出行提供高密度、连续性、实时性的信息服务。
——在团雾多发路段设置雾区诱导系统,配备67套雷达测速反馈装置,为安全通行保驾护航。
此外,改扩建工程中还应用了气象检测系统、收费站拥堵预警与监测系统、热点区域WiFi交通信息服务系统、电子收费自助服务及智能管理系统、绿色京石改扩建项目等一系列智能化管理服务技术。
通过一系列智能化管理措施,京石高速改扩建工程奉献了一条具有鲜明信息化、智能化、现代化特征的畅衢大道,构建了准全天候通行的“智慧高速”基本框架,为此后“智慧扩容”打下了坚实基础。
精筑畅安舒美景观大道
优化提升外观品质
“品质工程追求的是内在品质和外在品位的有机统一。”内实外美,方为精品。
围绕“外观品质20年不落后”的建设目标,筹建处在交安设施、房建工程、绿化美化等方面全面发力,采取了一系列创新举措:
——科研先行,开展高速公路轮廓标设置层次研究、高速公路中央分隔带景观混凝土护栏结构研究与安全性能评价、高速公路交通标志标识优化理论应用效果评价,为打造一条视觉美观、路景和谐、亮点突出的现代化高速公路奠定了科学支持,指明了行动方向。
——交安设施亮点突出。在中央分隔带景观护栏上设置“长圆孔”,增加通透性,缓解了司乘人员的压抑感;边缘线全部采用热熔振动标线,防止司机越界行驶,提高了行车安全性;每2000米设置一对停车港湾,并施画鱼腹线,使紧急停车更加方便安全;在互通区出口、服务区入口和主线17处易发事故路段,设置彩色防滑标线,起到警示作用;全线采用门架式标志牌,解决了路面拓宽后视野受限问题,确保每个车道都能看清行车标志。
——“带电的京石”惊艳世人。夜间驱车行驶京石高速,明亮的标线带给人们良好的体验。改扩建中,车道分界线全部采用刮涂型高亮双组份标线,较之传统标线反光性、耐磨性更强;中央分隔带混凝土防撞护栏和路边护栏上,每8米安装一个具有反光功能的玻璃钢柱帽式轮廓标。暮色降临,一道道标线如同一条条灯带,一个个轮廓标宛如一盏盏路灯,为夜行人照亮前路,引领了高速公路外观品质建设的“夜间革命”。
——服务区建设异彩纷呈。7对服务区房建工程突出地域文化特色,风格各异,实用美观;服务区主楼居中建设,前轿后货,分区合理,绿美凸显,方便安全;洗手间、超市、餐厅、客房等功能区“一”字排列,免费WiFi覆盖,ATM取款、ETC充值、交通线路查询等服务设施齐备方便;服务区均建有庭院,为长时间停留的司乘人员提供了良好的休憩环境。
——绿化美化匠心独运。借鉴园林景观、城市绿地优秀设计经验,提出“一线两面二十八点”绿化布局,实现自然景观和公路绿化协调统一,通过丰富的绿化层次建设,打造“三季有花、四季常青”的绿色文化景观长廊,形成“人在车中坐、车在画中行”的高速公路亮丽风景线。
锻造绿色低碳高速公路
节能提效一路前行
京石改扩建致力于打造绿色低碳公路,将低能耗、低排放、低污染、高效率的“三低一高”建设理念贯穿到工程建设始终,围绕循环经济、节能减排、绿色环保、信息化四大主题开展了23项研究,并在工程建设中得到充分体现:
——研发铣刨料再利用技术,大力推进“废料”利用。冷再生利用铣刨料7.3万吨,节省标煤1007吨,减排二氧化碳2281吨;铺筑垫层利用铣刨料42万吨,节约投资约900万元;铺筑基层利用铣刨料6万吨,节约投资约300万元。
——推广沥青拌和楼“油改气”,节约能耗2162.5万元,减少二氧化碳排放16000多吨。
——路面采用橡胶改性沥青,利用废旧橡胶粉33519吨,消耗废旧轮胎约336万条,变废为宝,减少了环境污染。
——利用粉煤灰约113万立方米,利用建筑垃圾、开槽土、废弃河砂1258万立方米,节约占地12580亩。
节能提效之路一直延伸到新京石高速的运营管理中。建设过程中节能低碳,通车后的新京石高速同样绿色环保。
收费站、养护工区、服务区全部采用LED灯,每年节电200万千瓦时以上。
服务区均配有地源热泵,取暖、制冷、供热水一体解决,废气、废水、废渣排放清零,每年可节约标煤2700吨,减少二氧化碳排放约6900吨。
全面应用污水处理系统,可将生活污水、雨水收集池集纳的雨水净化为清洗和灌溉用水。
新京石筑造“资源节约、环境友好、安全耐久、服务智能、技术先进”现代化绿色低碳高速公路的理念和行动,与我国碳达峰、碳中和“双碳”战略同向同行、同频共振。
京石改扩建项目大量应用新技术、新工艺、新材料、新设备,实现人员设备配备一流、施工工艺一流、科技运用一流、绿色环保一流、外观品质一流,被交通运输部评为“科技示范工程”和首批“绿色低碳公路”。
一场改扩建的生动实践,奉献出一条绿色、环保、智能、安全、高效的现代化高速公路。新京石高速开阔平顺,坦荡如砥,京石之美、京石之畅异彩纷呈,信息化管理、智能化运营震撼亮相,创造了高速公路改扩建工程的多项第一。从多个意义来讲,它都是高速公路的典范之作,代表当时全省高速公路建设的最高水平,在全省高速公路建设上地位举足轻重。
十年前改扩建的波澜壮阔虽然已成过往,但它留下的丰富建设成果,依旧滋养着今天的京石路,从某种意义上说,新京石就是站在了这些成果的肩膀上接力前行的,因为没有昨天的坚实路基,就没有今天的“畅安舒美”, 我们坚信新京石人会沿着这条通天大道一路迅跑,直至梦想的彼岸。