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转型有策 升级有力
——我国公路建设转型发展聚焦

2017-06-26 10:48:25 来源:中国交通新闻网 作者:记者 郑洋

云南武定至易门高速公路六街段路景相宜。曾维成 供图

  编者按:

  6月20日至24日,由部公路局主办的公路建设转型发展示范工程高级研修班在交通运输部管理干部学院举办。来自全国各省(区、市)交通运输主管部门公路建设负责同志、绿色公路建设及钢结构桥梁建设示范项目负责人等参加了本次培训,研讨政策、交流经验。

  本期策划梳理了我国公路建设转型发展的政策和实践,整理了包括聂建国院士在内的绿色公路及钢结构桥梁设计、施工、科研等领域的专家在本次研修培训中的精彩观点,还关注了其他行业专家对于绿色发展的思路和措施,供读者参考。

  “朱总,你们的沥青摊铺有没有用胶粉啊?含油量多少?铺在哪层了?”

  “我是甘肃路桥的,想问问你们这项技术还有没有别的应用实例?”

  “科研经费申报了多少?落实了多少?”

  在课程间隙,刚刚进行完经验分享的河北省交通规划设计院总工程师朱冀军被团团围住,大家纷纷向他询问延崇高速公路建设的技术细节。

  这样的交流场景在本次研修班中频繁出现。课间休息为各地公路建设领域专家进行深入交流和思想碰撞创造了机会。

  本期公路转型发展示范工程高级研修班举办得恰逢其时,对于引导“十三五”期公路建设转型升级、可持续发展意义重大。

  “十三五”期是交通运输基础设施发展、服务水平提高和转型发展的黄金时期。为了牢牢把握这一历史时期,向社会提供高品质的交通基础设施和优质温馨服务,各级公路建设管理部门创新发展理念,转变发展模式,不断推动公路工程品质提档升级。

  3个文件定位公路转型发展

  2016年7月,交通运输部印发《关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见》,决定推进公路钢结构桥梁建设,进一步提升公路桥梁品质和耐久性,降低全寿命周期成本,促进公路建设转型升级、提质增效。

  同年8月,交通运输部印发《关于实施绿色公路建设的指导意见》,明确了绿色公路的发展思路和建设目标,提出了5大建设任务,决定开展5个专项行动,全面推动公路建设发展转型升级。

  2016年年底,为推进公路水运品质工程建设,提升公路水运工程质量,为人民群众安全便捷出行和社会物资高效畅通运输提供更加更靠的保障,交通运输部印发《关于打造公路水运品质工程的指导意见》。

  “十三五”开局,起步不凡。2016年交通运输部印发的关于公路转型发展的3个重要文件,向公路建设行业释放出提升品质、追求卓越的信号。

  建设特色鲜明绿色公路

  转型发展,需要顶层的政策支持,也需要基层的执行力量。

  自2016年6月以来,交通运输部连续公布了3批共33个绿色公路示范项目,覆盖全国31个省(区、市),涵盖新建高速公路、改扩建高速公路、独立大桥、国省干线公路等各类工程项目。各省(区、市)公路建设主管部门按照《交通运输部关于实施绿色公路建设的指导意见》要求,坚持实事求是、因地制宜,创造性地实施绿色公路建设,示范项目迅速落地。

  北京市和河北省以承办2020年冬奥会为契机,将奥运会场馆间的转场线路——延庆至崇礼高速公路定为绿色奥运品质示范工程项目,着力打造“资源节约、生态环保、低碳节能、智慧高效、服务为本”的绿色公路、品质工程。

  云南省根据滇中城市经济圈“一区两带四城多点”的空间发展格局,将武定至易门高速公路建设成推动滇中低碳发展的资源节约路、带动少数民族区域经济发展的脱贫致富路、连接沿线旅游资源的绿色旅游示范路。

  浙江省温州瓯江北口大桥以BIM技术为基础,实现建造标准化、养护便利化、管理系统化,为全寿命周期桥梁“建、管、养、运”一体化探索路径。

  广东省按照“生态省”建设要求,将地处“山水粤北”、跨越10余处生态环境敏感点的惠州至清远高速公路定位为广东省生态敏感山区绿色公路建设典型示范工程。全线采用绿色技术,全寿命实现绿色效益,全方位进行绿色管理,全面展示绿色成果……

  中小型桥梁建设工业化

  伴随着我国城镇化和城市现代化进程,能源与资源不足与经济发展的矛盾日渐突出,生态建设和环境保护的形势日益严峻。钢结构桥梁建设作为可持续发展的生产方式,已得到国家和交通运输部政策的大力支持,步入快速发展的轨道。

  2016年11月1日,国内首家装配化钢结构桥梁产业技术创新战略联盟成立。成员单位包括设计单位、施工单位、钢铁企业、科研单位等,覆盖桥梁建设行业上、中、下游各领域,推动钢结构桥梁建设向标准化、装配化、工业化方向发展。

  今年5月,港珠澳大桥最后一节沉管安装成功,标志着这项超级工程全线贯通,这是我国钢结构桥梁在世界舞台上的一次高调亮相。

  以港珠澳大桥为代表的长大桥梁代表了我国桥梁建造的高超技术,但中小跨径桥梁才是我国桥梁的主体。如何在中小跨径桥梁中推广钢结构,各地都在摸索前行。

  钢材料具有自重轻、韧性高、耐久、易工厂化制造和拼装等优点,能够降低能源和材料的消耗,在中小桥梁工程中也很有优势。

  “我们要把公路工程中常用的中小桥梁标准跨径的标准统一,实现从桥墩、墩柱、盖梁到上部梁体钢结构的设计、制造标准化,整体结构模块化预制拼装,让钢桥从工厂里造出来。”安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司总经理徐宏光说。

  推动钢结构在中小型桥梁建设中的应用,中国的建设者正凝心聚力、砥砺前行。

  【专家谈

  推广钢混结构 建经济耐久桥

  中国工程院院士 聂建国

  近年来,我国钢结构桥梁建设成就举世瞩目,但问题也十分突出。很多人认为纯钢结构桥梁才算得上是钢桥,其实不然。

  钢结构能够承受拉力,但不能受压,而混凝土特性却恰恰相反。在动载荷作用下的桥梁结构,既承受拉力,又承受压力,因此任何单一材料构成的桥梁结构都不会是最优结构。

  充分利用材料的性能是实现高强度桥梁结构的基础。钢混结构桥梁发挥了两种材料的优势,同时符合国家大力发展装配化建筑以及化解钢材过剩产能的产业政策,逐渐成为最受欢迎的钢结构桥梁形式。

  随着钢结构桥梁建设的不断推进,一些行业发展存在的问题也日渐暴露。

  装配化程度低 钢结构优势难发挥

  国内很多钢桥运营仅七八年,桥面板上就出现了裂缝。究其原因,大多数裂缝是装配化程度低造成的,甚至有很多裂缝是在面板制作完成后就产生了。

  在钢结构桥梁建设中,我们强调“工厂化制作、装配化施工”,以求获得更高的使用寿命。而实际施工过程中,很多工程却做成了“工厂化分块、装配化焊接”,在施工现场进行大量焊接和涂装作业。这样一来,施工周期被拉长,桥梁结构变得复杂,用钢量大大增加,桥面铺装费用增加。

  另外,现场焊接还破坏了工厂涂装,导致桥梁耐久性降低,后期的维护成本将会增加。

  北京机场高速公路上有一座简支钢桥,外侧焊接了由钢桁架拼接而成的广告牌,并且进行了现场涂装。经过数年的风霜雨雪,钢桥崭新如初,而广告牌已锈迹斑斑。这说明现场焊接和涂装会降低钢结构的耐久性,进而降低使用寿命。

  装配化程度低往往是由于设计方案不科学,影响了钢结构桥梁优势的发挥。设计工程师应当不断学习,接受新的设计理念和思路,做到不唯书、不唯他、不唯上、不唯洋、只唯实。

  用钢量大 不经济也不耐久

  我曾在深圳和昆明评审过两座钢桥,结构形式和施工工艺相似,而且用钢量都超过了每平方米600千克,这一数字远远超过了每平方米300千克的钢混组合结构桥梁的平均水平。

  用钢量大,直接后果是自重大,进而影响桥梁的耐久性。而且,建设成本也会大大增加。

  我们之所以选择钢桥,是因为其轻巧美观、易于制造和装配。用钢量增加会抵消这些优势,让桥梁变得笨重,焊接的难度也会增加。

  钢桥设计师要不断更新设计理念、提升设计技术,不要墨守成规,要勇于突破。一些新的设计理念有助于提升钢材的利用率,例如使用钢混结构替换纯钢结构、合理搭配主梁和横梁的构成、适当拉长墩柱之间的距离、采用钢混叠合板组合形式等。

  让我们坚持创新,共同努力,建造出高性能、可持续发展的桥梁工程,早日实现中国土木工程强国梦。

  技术创新融入钢桥建造全周期

  自去年交通运输部印发《关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见》以来,钢结构桥梁便登上了桥梁建设领域乃至整个公路建设领域的热搜榜。

  尽管热度非凡,但我国钢结构和钢混结构桥梁分别只有584座和1293座,数量仅为全国已建成桥梁的0.08%和0.17%。相比之下,日本拥有13万座钢桥占国内桥梁数量的41%,美国60万座占比35%。

  “钢结构桥梁有着得天独厚的优势,但如何利用好这些优势,建设优质耐久、经济适用的品质钢桥,考验着我国工程建设者的智慧。”中国工程院院士聂建国说。

  做好基础科研用好每一寸材料

  “建设长寿命、高性能钢桥需要完善的钢桥结构体系,包括新型材料、创新结构和先进的施工技术。”长安大学教授王春生介绍说,“高性能钢、高性能混凝土等新型材料是支撑钢桥建设技术进步的基础,也是解决钢桥耐久性的根本要素。”

  高性能钢材料具有强度高、可焊性好、断裂韧性高、抗疲劳性优越等诸多优势,能够大大提高钢结构桥梁的结构稳定性和耐久性,降低后期养护的费用。

  “高性能钢虽然好,但不能盲目使用,要明白高性能发挥的机理,能够解决哪些问题,让每一寸材料都尽最大可能发挥效能,这需要基础性研究作为保证。”王春生说。

  耐候钢是一种耐大气腐蚀高性能钢,不用涂装也能够长期暴露于大气中,并且具有良好的抗疲劳特性。但耐候钢容易在缝隙和接触位置发生腐蚀。因此,王春生建议在钢桥设计阶段,设计团队应当通过试验全面了解现场大气腐蚀数据,采取措施尽量防止耐候钢的进一步锈蚀。

  除此之外,科研团队还要对高性能钢进行拉伸试验、冲击韧性试验、延性断裂韧度试验等,以了解钢材料的特性,从而有的放矢,充分发挥钢材料的作用。

  从标准化到工厂化 建桥就像搭积木

  “用最少的资源消耗,建造最高质量的桥梁。我们提倡工厂化建造的理念,要实现标准化设计、工厂化生产、装配化施工、信息化管理、智能化应用,尽量减少支架现浇和现场露天预制的传统建设方法。”安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司总经理徐宏光介绍说。

  工厂化批量生产、机械化生产制造,结构件的生产制造不但提高了劳动生产效率,还保证了质量。

  “桥梁建设就像搭积木。我们把桥梁结构拆解成可以标准化生产的若干个构件,预制完成后直接运输到施工现场进行拼装。”徐宏光举例说。徐宏光口中的“搭积木”指的是安徽省在桥梁建设过程中采用的“中大型构件的标准化、机械化”措施。

  芜湖长江二桥的10处跨堤桥全部采用钢桁架作为主受力梁体,桥面系是纵横隔室正交异性板结构。巨大的梁体被拆解成一根根钢管,由工厂进行加工。钢管加工完成后在工厂被拼接成一个个节段,运输到施工现场后再进行吊装。桥面系分段在工厂加工好,运抵现场拼装。施工速度大大提升。

  得益于钢桥的结构优势,跨堤桥跨度50米,梁高才仅仅1米,是一款“超薄”型桥梁,达到了视觉上轻盈美观、质量上优质耐久的效果。

  顶推设备升级 钢桥安装省力

  除了优质的材料、可以装配施工的构件,施工技术的创新也至关重要。

  在装配式桥梁上部结构施工过程中,梁片的安装工艺十分讲究。大节段整体吊装和顶推是常见的梁片安装技术。

  “我们在九堡大桥施工过程中研发了步履式顶推设备,首次实现了三跨梁拱组合桥整体顶推施工,顶推三跨组合拱桥总重1.4万吨,纵向移动了超过1公里。大桥顶推到位后,轴线和高程误差小于10毫米。”中交二航局“大跨径桥梁施工新技术与工程监控技术研究”工作室首席专家张永涛说。

  施工装备的研发是施工企业创新施工技术的缩影,表现出企业的创新能力和技术攻坚能力,为钢结构桥梁在全国推广提供了技术支撑。

  桥梁工程是公路基础设施中投资大、难度高、技术密集、建设复杂的关键节点,建设者们正在不断转变建设理念,提升材料、设备性能,创新施工工艺、工法,成为推进公路转型发展的重要力量。

  【实践派】

  绿色公路从源头抓起

广西河池至百色高速公路同步边坡建设。 特约记者 韦璐明 供图

贵州赤水河谷旅游公路沿赤水河而建。 特约记者 刘叶琳 摄

  “绿色公路建设要从源头抓起,这就像我们盖房子,不仅要靠后期的装修和装饰来美化居住环境,更要保证房子的结构设计合理、材料环保、功能区完善。设计方案要融入绿色公路建设思想与理念,而不仅仅做后续的生态修复与景观绿化美化。”交通运输部规划研究院专家杨星结合近年来部规划院实施的绿色公路建设咨询项目,向研修班学员介绍了绿色公路建设的重点工作。

  绿色公路建设要进行全寿命周期统筹,也要体现当地的特色,做到因地制宜。

  “公路+旅游” 为产业发展插上腾飞的翅膀

  交通基础设施的不断完善为旅游业的发展提供了更多机会。大众旅游时代的到来也对交通服务提出了更高的要求。

  贵州赤水河谷旅游公路充分结合地形条件,优选线路,有效串联起沿线6大成熟旅游景区,融合了酒文化、红色文化、古镇文化和盐运文化。旅游公路将原有路基进行拓宽,并行建设了150多公里的自行车道。“旅游公路的建设和慢行系统、旅游驿站、餐饮和住宿服务、信息服务等要统筹规划,以满足游客多样化的需求。”交通运输部科学研究院环安中心主任孔亚平介绍说。

  “交通+旅游”是交通基础设施建设与沿线产业融合发展的成果。公路建设不仅要承载出行需求,还要给沿线区域的经济发展插上腾飞的翅膀。

  要给野生动物留好门

  随着我国公路建设向西部转移,越来越多生态敏感地区正在或将要开展公路建设。如何减少对沿线地区生态的影响,是不容忽视、不能回避的问题。

  “云南思小高速公路全线18个野生动物通道保证了动物的自由穿行。但持续10年的野生动物监测数据显示,周边野生动物的种类和数量出现了下降,大象上路的现象时有发生,通道的有效性不足。公路建设对沿线生态的破坏要超过我们的预期。”交通运输部公路科学研究院专家孟强举例说。

  动物通道技术要因地制宜,需要不断创新,以满足不同类型野生动物的通过需求。除此之外,公路建设者还应探索新的野生动物保护方案,如增设警示标志,加强对野生动物的监测等。“我们要了解动物们怎么想,有怎样的习惯,有针对性地建设动物通道,提高通道通过效率,才能减少公路建设和野生动物生存之间的冲突。”孟强说。

  透过野生动物保护看绿色公路建设,公路生态保护的关键在于与自然的对话。表土资源保护与利用、路域生态修复技术、绿色服务区技术等都是建设者与大自然对话的成果。

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