施工期保通是高速公路改擴建工程勘察設計階段的重要內容。以泉廈高速公路為例,它是國高網、廈漳泉都市圈城際和內部快速出行的交通大動脈,現狀交通量已趨飽和,且與區(qū)域交通出行聯系緊密,不可替代。
擴容改造的設計、實施方案需統(tǒng)籌考慮綜合效益,項目的交通組織也面臨巨大挑戰(zhàn)。
項目全線計劃采用原位立體擴容方案,初步推薦‘上層小型客車+下層客貨混行’的交通組織方式,并建成準客貨分離的智慧高速公路,通過合理的上下層交通組織,提升通行效率,確保出行安全。項目總負責人介紹,“考慮到沈海高速作為超大流量國家高速公路的保通需求,我們將在國內率先嘗試改擴建工程大部分路段8車道保通的模式。”
科技攻關丨千噸級橋梁小時級快速更換
為盡可能緩解巨大通行需求與施工建設的矛盾,保障區(qū)域內交通運輸的安全、暢通,快速建造成為高速公路改擴建過程中的重要目標。
針對高度城市化地區(qū)高速公路改擴建的旺盛需求,項目堅持標準化設計、工廠化制造、裝配化施工、智能化管理的‘四化理念’,在‘四新’技術方面開展了多年的系統(tǒng)研究,研究了適應不同工程項目特點的橋梁快速擴建的結構形式、連接形式和快速裝配方法,研發(fā)了橋梁高承載力隔震支座、模數式伸縮縫等標準化橋用產品,基本形成了低交通影響、高質量品質的現代橋梁工業(yè)化快速智能建造技術體系。
同時,依托國家重點研發(fā)計劃,還研究了適合既有橋梁整跨整幅快速更換的結構體系,研發(fā)了橋梁快速更換方法決策平臺和快速拆除、快速移運、快速安裝的關鍵技術、工藝和裝備,實現了千噸級橋梁小時級快速更換。
系統(tǒng)研究丨實現新舊工程平順銜接
行車舒適性是司乘人員出行最直觀的體驗。
高速公路擴建工程建成運營后,新舊路面拼接部位倘若工后沉降不一致,加上重車車輪碾壓,很容易產生縱向裂縫和病害,進而影響行車安全。因此,新舊路拼寬工藝一直是改擴建工程的重難點。
原路的系統(tǒng)評價對改擴建的方案設計、拼接加寬技術、施工方案和原有資源利用等都將產生十分重要的影響。
通過勘探、室內外試驗、現場監(jiān)測、理論分析等方法手段,中交二公院對拼接路基加固技術進行研究,揭示了拼接路基變形沉降規(guī)律、計算方法、差異沉降控制標準及地基加固工程技術。
針對不同路基路面結構和材料,提出了相應的拼接方法,并自主研發(fā)了一整套自動道路監(jiān)測分析設備及評價系統(tǒng),可對原有道路線形與結構物的現狀、安全隱患及技術狀態(tài)、高速公路長期運營后的道路性能變化規(guī)律與發(fā)展趨勢、原路資源可利用性、結構內部安全穩(wěn)定的檢測評價方法及技術指標、不斷交情況下路況檢測設備與技術作出可靠檢測和合理評價。
經多項改擴建工程觀測和驗證,高速公路改擴建均實現了拼接路面平順、不產生新的路基路面病害,滿足路面安全性、舒適性要求,并依托相關項目開展了“橋梁擴建關鍵技術應用研究”,在新舊橋差異沉降控制技術、拼接構造、計(驗)算方法、施工工藝和質量控制等方面取得了系列關鍵技術的突破,已在國內改擴建工程中廣泛應用。
針對形式多樣的高速公路互通與立交樞紐,項目也在充分研究路網規(guī)劃和立交擴建條件的基礎上開展了多樣化設計。
泉廈擴容工程擬新增3處立體層互通式立交,原位改建雙層互通式立交5處,地面層互通立交維持現狀5處,并新建7處上下層轉換道。
設計團隊面臨著互通周邊建筑空間關系復雜、高度城鎮(zhèn)化地區(qū)用地受限等改擴建難題。
現場項目負責人介紹:“各互通節(jié)點之間的關聯度高,節(jié)點密集路段需作為互通群進行整體路段研究,合理分配各互通節(jié)點交通功能,再進行各節(jié)點方案深化設計。我們擬采用數字化手段進行仿真模擬,優(yōu)選組合方案,解決好大轉向交通分級疏解問題,避免因方案論證不周導致交通梗阻,致力提高運行效率和服務品質。”
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創(chuàng)新方式丨以更少資源滿足更高需求
發(fā)達完善的交通運輸條件,使高速公路沿線的區(qū)域經濟呈現集聚性發(fā)展。
大量早期位于城郊、城外的高速公路逐漸納入城鎮(zhèn)開發(fā)邊界之內,部分高速公路周邊甚至呈現出高度工業(yè)化和城市化的特征。
而由此衍生出的更大的交通運輸需求,導致既有高速公路通行能力嚴重不足,其中京津冀、長三角、珠三角及海西經濟區(qū)等尤其突出。10車道及以上高速公路改擴建需求開始涌現,而復合式高速公路以土地資源占用少、車道數供給高的優(yōu)點頗受行業(yè)青睞。
以廣深高速公路改擴建工程為代表,創(chuàng)新了整體式超寬斷面高速公路改擴建模式,充分利用早期預留的相對充足的公路紅線用地,探索形成高度城鎮(zhèn)化地區(qū)、高密度互通立交10車道超寬斷面改擴建技術標準以及“2+3”“中長途小客車+客貨”混行標線軟隔離復合式主動智慧管控技術。
沈海高速公路火村至龍山段改擴建工程(簡稱廣州北二環(huán)改擴建工程)則結合項目集國家高速公路和城市環(huán)線為一體的功能定位,提出“新建快速+集散”的總體設計思路,有效解決了提高通道整體通行能力和充分利用舊路資源、減少對周邊環(huán)境影響之間的矛盾,并合理降低了工程造價。
目前,泉廈擴容工程可行性研究報告編制工作正在緊張進行中,該工程是國內甚至世界范圍的首條輕型智慧復合式高速公路改擴建工程,通過將數量巨大的小客車從地面層分離至立體層,進一步挖掘輕型公路更為靈活的技術標準對節(jié)約資源占用的潛力,實現土地資源更為集約、周邊環(huán)境更為協(xié)調的低影響建設目標,形成可復制、可推廣的成套工程技術標準。
項目引入碳排放評價指標對工程方案進行比選,為推動建設綠色循環(huán)低碳公路、促進公路綠色高質量發(fā)展提供新動力。
目前,項目已納入《福建省“十四五”現代綜合交通運輸體系規(guī)劃》,也被交通運輸部列為第一批加快建設交通強國“十四五”重點項目。