鹤大高速努力打造季冻区公路建设绿色范本——第二届全国绿色公路发展交流会侧记
2016-09-06
第二届全国绿色公路发展交流会现常
代表们关注鹤大高速公路工程科技创新成果。
人造湿地。
震撼！在参观考察完吉林省鹤大高速公路科技示范工程项目后，多位代表表达了同样的心声。山东交通科学研究院院长王林透露，多年前，他第一次看到雁鸣湖的时候，就为修路可能产生的破坏担心。“在现场看到路在山水中，道路与环境能做到如此和谐，真是非常好。”王林赞赏地说。
8月24日至25日，中国公路学会联合吉林省交通运输厅举办第二届全国绿色公路发展暨鹤大高速公路科技示范工程技术交流会，与会专家、代表实地参观考察鹤大高速公路，依托该科技示范工程项目，研讨绿色公路科技政策，交流创新技术，推动公路建设转型升级。
鹤大高速公路实体工程的震撼感受加上绿色公路带来的理念冲击，让代表们直呼不虚此行。交通运输部科学研究院副院长，现挂职宁夏固原副市长的陈济丁说：“我们想借鉴吉林的经验，加强固原绿色公路建设，下一步还要着手旅游公路的规划。”
树科技“范本”建绿色“标本”
鹤大高速公路是国家高速公路规划网中南北纵线中的第一纵，是黑、吉两省出海通道，也是我国东部边境国防建设的重要通道。
与会代表参观考察的是鹤大高速吉林省境内的小沟岭至抚松、靖宇至通化段高速公路，共计339公里，概算总投资251亿元，于2014年4月开工建设，2016年10月底建成通车。该项目也是吉林省投资额最大、里程最长、区域生态最敏感、施工技术难度最大的高速公路建设项目。
作为季冻区的典型代表，吉林省一直存在公路基础设施建设技术难度大、公路冬季养护成本高的问题。为解决季冻区抗冻技术领域难题，经过20余年的科研攻关，吉林省在路基、路面、桥梁、隧道抗冻技术以及公路运营技术始终坚持科技创新发展。依托已有的科技成果积累，“长白山区鹤大高速公路资源节约循环利用科技示范工程”2013年获部批准，成为季冻区新建高速公路科技示范工程。
吉林省交通运输厅厅长常晓春介绍，作为全国首个季冻区新建高速公路科技示范工程，鹤大高速公路以抗冻耐久、生态环保、循环利用、低碳节能为着眼点和施力点，实现了“以工程为载体，政、产、学、研、用相结合”的科技成果开发与推广应用模式的探索。同时以资源节约和循环利用为核心，致力于为占国土面积53.5%的季冻地区高速公路建设提供示范，全力打造行业科技创新与应用的“范本”和行业科学发展的鲜活“标本”，共开展了7个专项、23个子项的科技示范，融新技术的集成应用和关键技术的科技创新于一体。
据统计，通过示范工程，全线共收集表土228.32万立方米，保护原生生态环境9.1万平方米，施工初期保护树木34.5万余棵，现阶段测算共替代标油3.58万吨，节约标煤2.04万吨，减排二氧化碳15.05万吨。
绿色理念深入人心
今年8月，交通运输部印发了《关于实施绿色公路建设的指导意见》，进一步明确了“十三五”乃至未来较长时期公路建设工作的重点任务和目标。在本次交流会上，部公路局副局长周荣峰对《意见》进行了更详细地解读。
而鹤大示范项目在建设之初，总体思路就已经契合了绿色公路的发展内涵。吉林省交通运输厅总工程师王潮海介绍，针对项目地处季冻区、长白山生态敏感区，地产材料丰富等特点，鹤大高速公路将绿色理念应用于公路工程设计、施工、运营全寿命周期，贯穿公路建设的各个阶段、工序的全过程，从抗冻耐久、生态环保、循环利用、低碳节能全方位，发动建设管理、设计科研、施工、监理参建各方全员参与，为示范项目实施保驾护航。
建设成果显而易见，甚至超出很多专家、学者的预期。
长安大学公路学院教授、长江学者陈建勋坦言，确实没想到植被被保护得这么好，珍稀树木、珍贵树种都得以很好地保护，从这点看，科技示范名副其实。
在立项之初，交通运输部科学研究院就联合吉林省的科研院所，包括企业，开展了生态环保方面的相关研究，院长石宝林认为，在湿地环境下的水系连通、表土的再生利用、原生植物的保护等方面，鹤大高速公路科技示范项目在全国有推广意义。
“过去讲绿色，更多的是绿化。今天讲绿色，是可持续发展、全生命周期的概念。”王林表示，此番“绿色”，让人耳目一新。他指着隧道口对记者说：“你看现在的这个隧道口，很少见到大批量的混凝土，全都是很自然的一种状态。减少开挖，说明对自然的保护意识加强了。”
科技水平显著提升
采访中，交通运输部公路科学研究院副总工程师黄颂昌和吉林省高等级公路建设局副局长李长江等专家、代表分别提到，绿色理念由来已久，而技术进步才是将理念落地的必要条件。
比如，多年前曾有过大面积试验却没有得到有效推广的橡胶粉SBS复合改性沥青技术。李长江认为，橡胶沥青的使用性能和耐久性比常规的路面材料好，但受生产能力和技术水平的限制，发展并不理想。“我们理念先到位，技术再跟进，事业就好做了。”至少在鹤大高速公路身上，李长江找到了信心。
为适应季节性冰冻地区气候特点，鹤大科技示范工程有6项创新技术值得称道——
建立路基路面长期使用性能监测体系，形成抗冻耐久的长寿命路面典型结构与材料指标阶段研究成果；
开展地产筑路材料填料型火山灰改性沥青混合料及在大体积混凝土中应用的关键技术，形成地产筑路材料的成套综合利用技术；
形成应对极端气候的高性能橡胶粉SBS复合改性沥青成套技术，形成工业和矿业废弃材料在公路工程中的循环利用技术；
深化隧道弃渣、弃方巨粒土及尾矿渣填筑路基关键技术，实现筑路材料和土地资源的节约；
采用隧道照明节能与智慧控制技术，形成高速公路低碳节能技术；
提出保护水系连通的路基建造技术、湿地营造与补偿技术、寒区服务区污水处理与回收利用技术。
成效初显示范引领
鹤大高速公路科技示范作为全国首个季冻区新建高速公路科技示范工程，集万千瞩目于一身，依托本省20余年的科研成果，集合全行业的智慧力量，实现了“范本路”与“标本路”的既定目标。
科研水平不断提高。依托科技示范项目，共发表论文200余篇，编制了《季节性冻土地区公路设计与施工技术规范》行业标准。
节能减排效果明显。开工至今，共有粉煤灰利用、隧道弃渣利用、橡胶粉改性沥青路面、施工期集中供电、沥青拌合楼油改气五个项目产生节能减排效果。
环境保护初见成效。目前，鹤大高速公路全线植被保护、表土收集成效显著，包括水曲柳等国家二级保护植物的大量原生植被被保留下来。
工程质量有效提高。通过“季冻区柔性基层路面技术、隧道保温防冻技术”等一批抗冻耐久关键技术的应用推广，有效提高了沥青路面的高温稳定性和低温抗裂性以及桥隧构造物的抗冻耐久性。
谈及科技示范工程的意义，吉林省交通运输厅厅长常晓春表示，鹤大高速公路对吉林省未来3000多公里高速公路建设将起到示范作用，对全国季冻区未来2万多公里高速公路的建设也将起到引领和带动作用。下一步，吉林省交通运输厅将取得的技术成果全方位应用于吉林拾十三五”启动的集安至双辽、辉南至白山、龙井至大蒲柴河等高速公路工程建设项目中，实现优秀技术成果的复制和推广，扩大示范效果，有效促进科研成果向现实生产力的转化。
□前沿科技
长白山生态敏感区绿色高速公路建设关键技术
吉林省交通运输厅科技处处长陈东丰
鹤大高速公路科技示范项目共23项，分为抗冻耐久、资源节约、低碳节能和生态环保四类。其中，抗冻耐久类技术有5项，资源节约类技术有11项，低碳节能类项目有3项，生态环保类项目有4项。
抗冻耐久技术。基于鹤大高速公路需求，项目开展了生态敏感路段湿地路基修筑关键技术研究应用，提出了湿地路基稳定性的水系连通性保护技术。
在路基路面抗冻耐久方面，对研究成果进行创新集成，开展了季节性冻土地区高速公路路基路面长期使用性能研究和季冻区柔性组合基层沥青路面合理结构形式的推广应用研究。
此外，在抗冻耐久方面，开展了桥隧抗冻技术方面研究，包括结构混凝土抗冻耐久关键技术推广应用、高寒山区隧道抗冻保温技术推广应用两个项目研究及应用工作。
资源节约类技术。针对鹤大高速公路极端气候特点，开展了应对极端气候的橡胶粉SBS复合改性沥青成套技术研究与应用。
针对鹤大沿线油页岩丰富的特点，开展了油页岩沥青混合料路用性能研究与应用，同时，利用植物废弃料，开展了植物沥青混合料路用性能及关键技术研究。
针对鹤大沿线火山灰资源丰富的特点，开展了火山灰的综合利用研究。实现在先期试验工程和鹤大高速公路进行推广应用近20公里。
针对鹤大高速公路沿线资源煤矸石和尾矿渣丰富的特性，开展了煤矸石筑路技术推广应用和尾矿渣筑路技术研究。
针对鹤大隧道多，出渣量大的实际特点，开展了隧道弃渣综合应用技术研究，包括生态砌块应用、填筑路基以及用于加工机制砂用于水泥混凝土中。
低碳节能类技术。在低碳节能方面，开展了隧道及服务区照明节能与智慧控制技术研究。
还开展了寒区高速公路房屋建筑工程节能保温技术推广应用技术研究。将被动式技术理念引入高速公路服务区设施建筑，推广应用了寒区高速公路服务区节能关键技术。通过采用集成式建筑模式、门窗节能优化设计、预制窗台板技术，实现了服务区提高节能标准15%，达到65%的目标。
生态环保类技术。基于鹤大生态环保要求，开展了基于生态补偿的湿地营造技术研究应用。
在植被保护与恢复技术方面，创新性地提出了路基分步清表施工技术和植物资源分级与保护技术，全线保护了沿线植被，收集了表土资源，最大限度地保护了原始的植物景观。
在污水处理方面，提出了多介质生物滤池和潮汐流人工湿地组合污水处理技术，阐明了潮汐流人工湿地脱氮机理，采用实时定量荧光技术测定湿地床体不同深度的功能基因丰度，形成定向基因调控技术。
绿色高速公路设计理念
吉林省交通规划设计院总工程师胡雪峰
鹤大高速项目总体设计贯彻环保优先，坚持“安全至上、以人文本”的原则。路线布设“适应地形，顺势而行”，避免高填深挖，灵活的运用技术指标；体现“以桥代路、以隧代路”思想，注重桥隧结构与自然环境的协调性；提出生态保护设计思想，注重对水环境、动植物生态系统保护；进行景观专项设计，体现沿线自然、人文景观的特点，注重互通、服务区特殊工点景观设计，打造绿色自然通道。
勘察中运用了机载激光扫描测图技术（LIDAR）生成精密数字地面模型（DTM），利于路线优化，提高勘测精度。
路线随山就势，避免高填深挖，减少对自然植被破坏，与路侧景观相协调。以生态环保为原则，避让自然保护区、饮用水源保护区。项目局部为河谷平原和台地，设计采用低路堤方案，减小填土高度，减少土石方开挖、运输及碾压环节的能源消耗，有效节约占地。
路基采用断面柔化设计，在穿越生态湿地路段时，采用小直径钢波纹管加碎石盲沟排水方式，加强地表水和深层水系连通。对隧道出渣合理调配，用于填筑路基，生产生态砌块，隧道出渣利用率超过90%。利用沿线丰富的铁尾矿渣资源填筑路基、处理路床、台背回填，减少借土量，变废为宝。
路面采用橡胶粉SBS复合改性沥青，有效提高沥青路面应对极端高低温气候的能力。使用植物沥青修筑试验路，有利于资源再生利用。利用沿线丰富的火山灰代替矿粉可提高沥青混凝土高温抗车辙性能50%、低温抗变形能力15%，取材方便、降低成本。
高填路段和经过较大面积湿地路段以桥代路，保护环境、节约土地资源。常规桥梁上下部结构采用标准跨径和尺寸，利于集中预制、减少模板种类，提高工程质量。
隧道洞门设计遵从“早进洞、晚出洞”、仰坡“零开挖”的思想，力求做到洞门造型简洁，体量小，隐蔽，不突兀。对隧道进行防寒保温设计，在二衬内表面设置聚酚醛保温层。
互通立交设计突出节约用地、自然协调，在枢纽互通匝道适当增加桥梁规模，节约用地、景观通透；互通区内放缓边坡，进行地形整治，消化废方；结合排水打造人工湿地。
隧道、收费广场照明采用LED灯。隧道照明和隧道监控采用分布式智慧供电系统，使用隧道照明节能与智慧控制技术，通过车辆识别和环境识别，对隧道照度按需供给，延长灯具寿命，降低隧道照明系统能耗和运营成本。
服务区选址由建设单位、主体、景观及房建设计单位共同踏勘确定服务区位置，并结合服务区地形及周边风景，在服务区设置观景台。
环境保护与景观设计按沿线自然景观不同，有针对性地进行环保景观设计，体现地域特色。路线穿过林区路段，为保证动物通行，桥隧兼做动物通道。加强原生植被的保护和利用，对无法保留的乔、灌木，特别是国家保护植物红豆杉、黄檗等进行移栽。清除的表层种植土进行集中堆放，用于绿化。路线经过雁鸣湖、靖宇、哈尼河等自然保护区外缘时，对排水系统进行了环保专项设计。
□代表心声
鹤大高速公路项目的理念、工艺、技术，都值得借鉴。我觉得生态砌块的理念和做法很好，循环利用。另外，他们把工厂设置到施工工地，实际上把生产放到了施工现场，能够提高弃渣的有效利用，降低运输成本。
——交通运输部科学研究院院长石宝林
隧道保温在其他项目上也有过应用，还存在一些问题，比如保温层的设置长度。在其他地区约定俗成设置为500米，但长白山地区的寒冷程度更大。那么，保温层长度应该做多长，在国际上有争议。通过鹤大项目，我们想把保温层的长度从实践和理论层面都解决掉。
——长安大学公路学院教授、长江学者陈建勋
这次实地查看鹤大高速公路科技示范工程还是有很多感受的，这条路有其特殊性，一是处于季冻区，二是地处生态敏感区，环境十分优美。今天一路看下来，生态保护做得非常好。在东北修路，路基、路面结构更具一些地方特点，火山灰、橡胶沥青等应用，项目做了大量的工作，我认为做得非常有成效。
——交通运输部公路科学研究院副总工程师黄颂昌
这条路做得非常好，有点在欧洲的感觉，周围景观很好，相信再过一个月会更美。路两侧整个植被的保护确实非常到位，很多植被在隔离以外的基本上没有被破坏，保留下来了。绿化很有特色，用的腐殖土，覆上去以后很多植物都是自然地生长，一路上好多地方都能看到，表土已经覆回去了，做得非常到位。
——宁夏回族自治区固原市副市长陈济丁
鹤大提供了科技示范和绿色示范的双示范，是给大家做出的模板。部里推广的这个示范工程，有典型性有代表性，它把工程实践和绿色环保理念完全结合起来，这两天也分享了一些在工程中解决问题的方法。吉林把好多问题做到了前面，考虑得非常细。
——山东交通科学研究院院长王林
鹤大高速公路有三点让我感受深刻：首先是规模特别大；第二是层次特别高；第三是技术含量特别尖端。比如隧道保温防冻关键技术，这条路上有很多新的科技发明、新的关键技术，有些已经参加了国家级的评奖，这些科技成果值得全国交通行业科研工作者借鉴和学习。此次会议也是行业创新技术的一次交流，在促进技术合作等方面的意义非常重大。
——交通运输部科学研究院交通产品认证中心项目经理石磬
