阳蟒高速,“晋”绿“晋”美
2020-02-27文
文
作为山西省唯一一条入选交通运输部绿色公路建设典型示范工程项目的高速公路,阳蟒高速的“绿色经验”值得行业借鉴。
在山西省东南部太行山与中条山衔接处,一条晋豫跨省高速通道在此延伸铺展。2017年4月25日,这条高速公路被交通运输部列入“第三批绿色公路建设典型示范工程项目”。这条高速公路就是阳城至济源高速阳城至蟒河段(以下简称“阳蟒高速”)。
地质条件复杂、受控因素较多,地理位置突出、资源约束力大,路域生态脆弱、沿线区域敏感,自然资源丰富、文化遗产众多……如此建设条件下的阳蟒高速,面临项目管理难度大、集约节约要求高、环境保护任务重、旅游服务标准高、深度治理难点多等挑战。
明知山有虎,偏向虎山行。山西路桥集团阳蟒高速公路有限责任公司(以下简称“阳蟒公司”)立足实际,以“践行绿色发展理念、打造生态节约公路”为建设理念,以“爱生态、护环境、求节约、创品质”为核心目标,紧密围绕阳蟒高速的功能定位、环境特征及技术需求,将绿色循环节约理念贯穿于阳蟒高速公路“设计-施工-运营”的全过程,将阳蟒高速建设成了一条经济效益、社会效益和环境效益有机统一,与自然和谐共生、可持续发展的绿色公路。
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阳蟒高速起于阳翼高速西河枢纽,终点与济源至阳城高速公路济源段相接,是山西省与河南省对接的省际公路通道之一,也是《山西省高速公路网规划调整方案(2009年~2020年)》中安泽-阳城蟒河连接线的重要组成部分。路线全长40.09公里,项目概算投资为56.85亿元。主线采用双向四车道高速公路标准建设,设计行车时速为80公里,路基宽度25.5米(分离式路基宽度12.75米)。阳蟒高速为山西省路桥建设集团有限公司承建的BOT项目,于2016年9月开工建设 。
绿色理念,全程引领
“绿色公路建设项目应该在工程许可及工程设计阶段进行充分调研和论证,融入绿色公路建设的思想与理念。在设计文件中就应充分体现出绿色设计、绿色施工、绿色运营三个阶段应该涵盖的所有内容及要求。”在阳蟒公司总经理常文伟看来,绿色公路建设要从源头抓起,全过程打造。
作为绿色公路建设典型示范工程,也应该拓展科技成果转化途径,提高科技成果对交通行业创新发展的贡献率和社会公众对交通科技成果的认知度,显著提高生态保护和节能高效的水平,降低资源消耗,减少公路沿线生态扰动,带动地方经济发展,发挥良好的经济效益和社会效益。
考虑到公路建设项目与所处区域的自然环境、社会环境、人文环境关联较大,绿色公路建设应该因地制宜,让路与人文、路与社会、路与自然紧密结合起来,不能为绿而绿,搞“一刀切”,更不能为“绿”而增加不必要的投资费用。
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气化炉渣是煤炭在高温气化时形成的熔渣,经冷却后变成固体残渣,其表面多孔,内部呈蜂窝状,质地坚硬。山西省每年产生气化炉渣300万吨左右,全国每年则有2000万吨以上,到目前为止,大部分都采取填埋方式处理。
绿色设计,注入灵魂
绿色设计是绿色公路建设的灵魂。借助绿色设计,阳蟒高速取得了可观的效益。
通过合理选线,尽量把路线布设在已采空区域和资源边界处,阳蟒高速的煤矿压覆率下降43%,减少压覆资源160万吨;服务区与互通同址合建,节约用地1.2万平方米;“以桥代路、以隧代路”的设计最大程度地减少了土地、林地资源的占用;此外,阳蟒高速还合理避绕了一级水源地保护区、蟒河自然风景区等生态环境敏感区及孙文龙纪念馆等红色纪念区。
也正是因为在设计阶段注入了绿色基因,阳蟒高速的施工和运营才得以更完美地实现。
绿色施工,创新应用
结合绿色理念和设计,根据适用技术筛选结果,阳蟒高速通过科技攻关与技术集成创新,探索出一条绿色建设之路。
变废为宝
针对气化炉渣独特的物理化学特性,结合各类路用工程材料自身的性能特点,经技术研究发现,气化炉渣可代替碎石,用于路面基层、底基层。阳蟒高速项目在路面底基层中探索性地对其加以了推广应用。
阳蟒高速还利用废旧轮胎制成橡胶粉,对基质沥青进行改性并用于高性能橡胶沥青混凝土,极大地提高了路面沥青混凝土的使用性能及使用功能。此外,阳蟒高速也在山西省高速公路建设中首次成功应用钢渣耐磨沥青混凝土。
结合阳城发电厂每年产出大量优质粉煤灰的实际情况,阳蟒高速积极推广使用粉煤灰双掺技术拌制高性能混凝土,在桥梁下部构造、隧道二次衬砌施工、采空区处治、台背回填、路面底基层施工中均大量使用粉煤灰,水泥粉煤灰掺量达10~25%,水稳粉煤灰掺量达12%,极大地节约了成本。
阳蟒公司认真践行“少弃方、少借方、多利用”的绿色公路建设理念,加大弃渣生态化管控,实现最大限度的资源利用,减少了弃渣场土地占用。项目全线路基、隧道产生800余万立方米弃渣,通过“五级”筛选多元化加工实现“零弃零污、变废为宝”。
永临结合
项目建设及运营期间,设施配置按照“一统筹、三永临”的原则,节约临时用地30.67万平方米,实现了土地的集约利用。
项目部驻地租用已有建筑作为施工项目部,节约了用地,也减少建筑垃圾;项目的施工便道里程近200公里,分为完全利用、改造、新建三类,在工程结束后,有100公里的施工便道可融入阳城县全域旅游道路,继续发挥社会效益。
此外,项目建设初期及时启动运营外供电工程,为建设施工临时用电提供了电力支撑,用电方案最优、投资费用合理。
“五级”筛选多元化加工
一级筛选:隧道端墙式洞门利用巨石进行装饰,与周围环境相融合,彰显自然质朴之美,利用2万立方米。
二级筛选:全线防排水工程取自块石、片石,利用35万立方米。
三级筛选:路面各结构层、桥隧混凝土所需的碎石、机制砂及矿粉来自于优质石渣自采加工,自加工碎石利用130万立方米,加工机制砂利用67万立方米。
四级筛选:符合路堤填料要求的石渣用于填筑路基,利用396万立方米。
五级筛选:剩余尾渣全部用于造地,填沟造地320亩。
节能高效
阳蟒公司办公楼屋顶及分离式路基中央宽填区域布置了太阳能光伏发电系统,结合供电专线,可实现运营期双向供电,节约成本,提高效能,保护环境。
全线场站区采用了空气能系统、地源热泵系统和中水处理系统,节能环保一举多得,效益明显。
短隧道实施储能发光涂料,取消灯光照明,节约成本;隧道照明采用智慧供配电系统,根据洞口的光亮程度自动调节灯具亮度,既节约又安全。
生态环保
阳蟒高速沿线地质条件复杂,在确保路基边坡安全稳定的条件下,因地制宜、因路制宜,积极探索“软硬”结合的多样性防护形式,坚持带绿施工、最大限度地恢复生态、增加绿化面积。
阳蟒高速项目深化环境保护整治工作,以全面打赢蓝天保卫战、稳步推进净土保卫战为主体内容,构建环境保护长效工作机制。针对项目点多、线长、交叉施工多等特点,按照不同类别制定环境保护强制性要求共计五大类三十四条。
在全线的拌和站、预制场、桥梁下部施工现场设置有雨水收集、喷淋养生水回收、沉淀循环利用系统,养护水经沉淀后重新使用,合理利用了水资源。
“四新”应用
基于“互联网+”理念,阳蟒高速项目逐步建立了智能联网联控的公路建设信息化管理系统。
按照“工厂化、集约化、专业化、配送化”的原则,阳蟒高速项目不断提高管理水平和工艺标准化水平,实现项目施工过程的“三个集中”,细化路基、桥涵、隧道等主体工程施工工艺、工序,均采用标准工艺流程,保证工程质量和安全。为提升路面施工质量,项目全线展开了“四新五小三微改”活动,大力提倡标准化施工作业。
阳蟒高速采用了新型高分子复合材料电缆沟盖板,完全克服了其他盖板的众多缺陷,具有易施工、强度高、耐酸碱、方便、美观等优点,改变了传统水泥制品工艺落后、尺寸参差不齐等缺点。
护栏采用镀锌铝镁锌防腐防撞护栏,环保性能优良,无组织废气排放,防腐性能强,切口耐蚀性能好,镀层硬度高、加工性能好。
阳蟒高速砌体工程探索了不同的选料方式和砌筑方法,总结出平缝、凹缝、平凹结合缝、“内浆外干”砌筑法、“蘑菇石”砌筑法等多种砌筑工艺,不仅确保了结构稳定,还体现出多样的美感,与周边环境和谐统一。
人文自然
阳蟒高速充分挖掘沿线民俗风情文化,打造富有阳蟒特色的公路文化长廊。在沿线边坡、挡墙、声屏障、互通区镶嵌以陶瓷、蚕桑、相府、蟒河等地域文化元素,宣传区域文化,促进地方发展。
绿色示范,成效斐然
阳蟒公司紧紧围绕绿色发展理念,联合科研单位、各大院校,通过技术研发和创新,自行研发和推广应用项目59项、施工工法15项,已获得国家专利24项,还有7项已申报受理,申报课题6项,地方标准1项,发表科技论文10余篇,发挥了积极的科技示范作用。
高速公路弃土场数字化管理与复垦技术研究及工程示范
阳蟒高速公路结合沿线土地资源分布情况及实际情况,结合当地群众的需求,在征得相关主管部门的同意下,在沿线设置弃(渣)土场21处,进行填沟造地,将荒山荒坡改造成耕地,将小块梯田改造为大块良田,并全部纳入弃渣场管理平台,及时进行动态监控指导施工。
为了保护环境,防止水土流失,修复生态,阳蟒高速公路还在施工过程中对不同的土质、掺入不同的辅料进行土壤快速复垦的研究,完成植草植树生态修复工作,最终达到造地、还地、还林、还草的目的。
基于洞口环境和按需运营的公路隧道综合节能技术
基于光线跟踪及光能传递算法的隧道照明效能配置技术,阳蟒高速对隧道照明系统进行优化配置,较传统配置模式节能30%以上;通过实施基于日光利用的“零排放”节能技术,较传统人工电光照明节能约60%以上。这一系列隧道综合节能技术的应用,在降低电能消耗的同时提升了行车的安全性和舒适性,可降低隧道内交通事故的发生率。
钢渣耐磨沥青混凝土的研究与应用
山西也是钢铁大省,每年产生大量钢渣。钢渣压碎值小,抗磨性好,与沥青混凝土粘附性好,阳蟒高速选用钢渣取代传统的防滑料碎石,有效实现了工业固废材料的再生循环利用,钢渣耐磨沥青混凝土的抗车辙指标、马歇尔试验指标、动稳定指标、抗磨指标等各项指标均符合规范标准的要求。
山区高速公路生态修复与景观营造关键技术研究
阳蟒公司选择阳城县阳城绿道、省道229线阳城段、蟒河国家自然保护区三处的路域原生植物进行实地考察,辨识、筛选并记录各原生植物的生长状态、分布情况、群落特征、生境因子等信息,通过边坡工程试验,主要针对石质边坡提出适用于南太行山区高速公路的边坡生态修复技术,包括植物种子配比、技术方案、施工方案等,完成《原生植被保护与利用的技术、方案及实施办法》报告编制。
采空区处治与监测预警
在参考《煤矿采空区岩土工程勘察规范》(GB 51044-2014)和《采空区公路设计与施工技术细则》(JTG/T D31-03-2011)的基础上,对采空区重大危险区域上方的公路设施进行长期的监测,并实时发布预警信息,对采空区公路的运营和养护提供动态的指导。阳蟒高速还根据危险性分区结果,选取典型采空区上方的公路基础设施布设传感器,进行长期监测。
自修复涂料在桥梁防撞墙的应用研究
项目组完成了自修复防腐微胶囊的工艺研究及表征、完成了自修复防腐涂装系统的设计方法及施工工艺研究;完成了自修复防腐涂装系统的研究,施工技术方案已制定,性能指标满足了《混凝土桥梁结构表面涂层防腐技术条件》(JT/T695-2007)中Ⅲ-2M型产品的性能指标;发表了科技论文2篇,申报了发明专利2项,实用新型专利2项。
阳蟒高速在部分大桥进行了实体工程涂装,采用“环氧底漆+环氧中间漆+氟碳面漆”的涂装组合,具有良好的耐水抗腐性能。