面向交通強國的高速公路改擴建新理念思考

楊國峰, 馬 璐, 唐勝傳

(招商局重慶交通科研設計院有限公司, 重慶 400067)

1 我國高速公路發展成就

改革開放以來,特別是黨的“十八大”以來,我國高速公路發展取得了歷史性成就。截至2022年底,全國高速公路通車里程達17.7萬km,見圖1,是全球最大的高速公路網絡[1]。高速公路的暢通和便利為我國貿易、人口流動和旅游業加快發展奠定了強有力的基礎,對推動社會經濟發展、降低物流成本、提高群眾生產生活水平發揮了重要作用。在幾十年的發展過程中,高速公路建設技術不斷創新,無論是從最初的平原區公路到超長隧道、高原公路、大跨度橋梁等高難度工程,還是從安全性、經濟性、環保性等多個維度,均取得了一系列國際領先的技術,為建設交通強國打下堅實基礎。同時,我國路網發展不平衡、不充分的問題依然存在,一些早期建成的路段服務能力逐步下降。為適應需求、補齊短板,近年來,我國加快高速公路擴容改造步伐?！笆濉币詠?完成審批或核準的國家高速公路擴容改造項目已達70多個,總規模超過6 000 km,較之前有大幅提升[2]。

圖1 全國高速公路通車里程

2 未來10年高速公路建設發展趨勢

黨的“十九大”提出了建設交通強國的目標,而黨的“二十大”更是明確要求加快實現這一目標?！敖煌◤妵睉鹇缘奶岢?標志著我國高速公路基礎設施建設正向高質量發展穩步邁進。在這一背景下,2021年2月,中共中央、國務院印發了《國家綜合立體交通網規劃綱要》(簡稱《規劃綱要》),作出了構建現代化高質量國家綜合立體交通網的重大戰略部署,為新時代國家公路發展指明了方向。

以《規劃綱要》為指導,《國家公路網規劃(2022—2035)》立足新發展階段,全面梳理了國家公路網發展現狀、主要問題,分析新形勢、新要求。在高速公路擴容改造方面指出了當前面臨的問題:“我國交通運輸……仍然存在布局不夠均衡、結構不盡合理、銜接不夠順暢,特別是部分早期建成的國家高速公路主通道通行能力不足,服務水平亟待提升”“要堅持問題導向,針對當前高速公路建設中的短板和薄弱環節,繼續加強國家高速公路待貫通路段及省際瓶頸路段建設,推進交通繁忙路段擴容改造,著力優化完善城市群、都市圈區域高速公路網絡,提升路網整體效率和網絡效益?！盵3]同時,該規劃預計:2035年以前,約有3萬km繁忙路段需要擴容改造[3]。

結合 “十四五”相關規劃目標進行研判,國家高速公路網在“十四五”的建設強度大體與“十三五”持平,“十五五”建設強度會適當下降,但未來10年,擁堵路段的擴容改造都將是重點工作[4]。在“十四五”期間,山東省預計將完成815 km的高速公路改擴建[5],江蘇省預計改擴建高速公路里程達450 km以上[6]。一些特別繁忙的高速公路甚至需要進行二次改擴建。

總的來看,我國高速公路建設正在進入擴容改造的快速爬坡階段,而改擴建項目要比新建項目復雜,將會有大量的建設、施工、運營問題亟待解決。

3 高速公路改擴建面臨的主要問題

3.1 我國高速公路改擴建代表項目與特點

我國最早開工的高速公路擴建工程是沈大高速公路,于2002年5月28日開工。在此后的20年中,改擴建項目逐漸增多,積累了一些發展經驗,典型的項目、特點簡要總結見表1。

3.2 高速公路改擴建項目存在的共性特點

從以往高速公路改擴建經驗來看,相較新建高速公路項目,改擴建項目存在自身獨有的特點,主要歸納為3個方面:

1) 路域環境復雜多變

改擴建項目沿線一般經濟發達、路網密集,基本均存在多條鐵路、地鐵、道路、管線與目標項目交叉或并行,部分項目位于城市群地帶,互通密度較高,其建設環境的復雜程度遠高于原項目。

2) 交通量基本飽和

改擴建原項目的交通量一般均已達到飽和或接近飽和,其高峰時期道路服務水平低于三級,部分節點路段甚至會發生經常性擁堵。此外,由于受復雜環境的施工制約,改擴建施工過程中將會不同程度地對原高速公路的運行產生影響,甚至嚴重干擾或中斷交通。

3) 通車年限長,病害和安全隱患多

改擴建原項目運營時間一般在10余年以上,路基、路面、橋梁、隧道、管線均存在不同程度的病害,且由于設計年限早,其設計標準與現行規范差異較大,交通安全隱患也十分突出。

3.3 改擴建項目面臨的主要問題

根據上述特點,決定了高速公路改擴建必須在安全、效率、綠色、技術等方面解決大量問題。如何解決好這些問題,將是實現高速公路改擴建高質量發展的核心所在。

1) 安全問題

安全問題主要集中在施工安全、行車安全和本質安全3個方面。在施工安全方面,改擴建項目一般位于經濟發達地區,交通流量大、交通環境復雜,這些因素都會加大施工的難度和風險。如改擴建項目中需吊裝大型構件和設備,使得人員傷亡和嚴重事故風險更高;項目施工中需要挖掘和破拆等作業,會產生大量的廢水和異味氣體,對環境和人體健康產生影響。在行車安全方面,改擴建主體工程的多次轉序,導致行車線路呈S形切換、車流分合頻繁、通行能力下降,駕駛人駕駛誤判率提升、車輛操控失誤風險增加。此外,路上作業也容易引發施工人員被過往車輛沖撞的風險。在本質安全方面,因原道路本身運營年限較長,大都存在不同程度病害和隱患。設計時不僅面臨現道路的安全問題,還將面臨完工后大斷面高速公路新的隱患,設計難度大幅增加。完工后,運營管理也將面臨通行能力大幅上升和更長運營期限的考驗。因此,改擴建項目對材料、工藝、質量的控制需更加嚴格。

表1 我國高速公路改擴建代表項目與特點簡介

2) 效率問題

擬改擴建道路的共同特點是交通量大、路網復雜、互通密集,改擴建施工將嚴重影響通行效率,主要體現在道路通行能力降低和收費收入下降,尤其是對城區高速公路交通量和收入的影響更加敏感。同時將會改變施工期周邊路網的交通流量平衡,使得車輛分流到與改擴建原項目平行的其他道路中,導致改擴建道路全線收費收入降低。從現有高速公路改擴建經驗來看,其收入影響甚至可達三分之一以上[7]。同時,分流的交通量也將影響路網中其他道路的通行效率。

3) 綠色問題

改擴建綠色問題更加多樣。在城市環境方面,改擴建項目大多地處經濟發達區域,途經城鎮甚至城市群,施工中存在噪音、灰塵、振動。在資源循環利用方面,改擴建廢棄圬工、混凝土、綠化苗木循環利用難度大、成本高,拆除產生的建筑垃圾、瀝青廢料多,環保治理要求高。在能源消耗方面,改擴建需大量消耗水、電、油等資源,進一步加劇了環境污染和能源短缺。在景觀方面,城市群地帶路域景觀與城市環境的融合要求更高。

4) 技術問題

改擴建面臨的技術問題主要有施工布局、病害處理和結構建造等。在改擴建中,最重要的是施工區域、施工路線的選擇。在施工布局方面,需全面考慮路域單位分布、地質、水文、生態情況,前期需最大限度解決影響建設速度和質量的技術性問題。在病害處理方面,新舊路基部分沉降差存在極大差異,縱向搭接以及與構造物的橫向搭接是工程設計、施工中的難點與重點技術問題。在結構建造方面,因改擴建時間跨度大,公路工程技術標準差異較大,改擴建與原道路主線設計指標取得設計建造平衡尤其困難[8]。眾多的新型結構、左右幅不同齡期結構的協同受力協同應變技術、不中斷交通條件下的橋梁拼接、拆除技術尚待進一步研究[9]。

總體來說,我國已完成上萬公里高速公路改擴建,積累了很多寶貴的技術經驗,但相關標準規范體系仍不夠健全,對照交通強國的要求仍有較大差距。在新時代高質量發展和改擴建爆發式增長的雙重背景下,行業急需引領性、指導性綱領理念,以落實交通強國戰略的統一部署,統籌規劃改擴建數字、智能、綠色、低碳、美麗等方面的發展路徑,推動改擴建領域標準體系的制定或修訂,提升改擴建整體技術水平。

4 高速公路改擴建理念的思考

4.1 農村公路、普通國省干線發展理念的借鑒

在我國公路發展史上,一些重要領域都順應時代的發展要求,總結出了自身發展理念,為行業發展提供了綱領性的指導。

在農村公路發展過程中,“四好農村路”成為我國農村公路建設提質升級的核心綱領。2003年,交通運輸部根據中央“三農”工作的部署要求,提出了“修好農村路,服務城鎮化,讓農民走上油路和水泥路”的建設目標。2013年,按照黨的“十八大”全面建成小康社會的戰略部署,又進一步提出了“小康路上,絕不讓任何一個地方因農村交通而掉隊”的新目標,提出“四好農村路”的發展理念。

在普通國省干線發展過程中,公路行業也在不斷探索新的理念。早在1992年,為適應國情,交通運輸部提出打造“暢潔綠美”干線公路。2014年,為滿足人民群眾新需求、適應“十八大”新要求、契合科技發展新趨勢,又從“暢潔綠美”逐漸升華到“暢安舒美”。在這些綱領的引領下,打造了一批國省干線的標桿工程。

4.2 高速公路新時代新發展要求

在新形勢下,高速公路發展應響應人民群眾哪些需求?回答哪些問題?分析哪些歷史經驗?提出什么樣的發展理念?隨著“加快建設交通強國”戰略的提出,上述問題的答案逐漸清晰起來:當前的高速公路發展要充分貫徹落實《交通強國建設綱要》《國家綜合立體交通網絡規劃綱要》“雙綱要”中“安全可靠、便捷順暢、經濟高效、綠色集約、智能先進”的要求,把安全作為高質量發展的前提、將綠色作為高質量發展的底色、把智能作為高質量發展的支撐,逐漸向安全、便捷、高效、綠色、經濟轉變。

4.3 高速公路改擴建建設理念的思考

圍繞高速公路新時代新發展要求,改擴建領域迫切需要新理念來支撐構建中國現代化交通體系。本文從工程本質和提質升級2個層面需求出發,提出我國高速公路改擴建“安經高久、綠智舒美”八字理念,為未來改擴建建設、運營及標準制訂提供目標和方向性指引。其內涵詳述如下:

1) 工程本質層面

安全——安全是工程的首要因素。提高高速公路改擴建期應對復雜環境各類安全風險的能力,確保施工和行車安全;強化改擴建期設計、施工質量、重大事件預防水平,確保改擴建全生命周期的本質安全。

經濟——做好全過程工程造價控制, 從源頭實現對改擴建工程造價的管理和控制, 在保障工程質量的情況下節約工程成本。加強施工路段交通仿真應用,強化交通組織管理。

高效——以科技創新推動工程質量和效率雙提升,合理縮短建設工期,降低施工影響;最大限度提升改擴建期大通道通行能力,緩解重點影響路段擁堵。

耐久——根據改擴建工程大交通量、重載交通運行等不同特點,充分考慮全壽命周期因素,踐行高質量建設就是最好的養護理念,依靠科技創新,提升工程耐久性。

2) 提質升級層面

綠色——將生態優先綠色低碳理念貫穿于改擴建規劃、設計、建設、運營和維護等全過程,降低全生命周期能耗和碳排放;充分利用老路資源,加強固廢和舊路材料再生應用等,減少自然資源消耗。

智慧——推動感知、傳輸、計算等設施與改擴建工程協同融合建設,促進基于數字化的設計、施工方式和工程管理模式變革,支撐智慧施工和改擴建項目安全風險防控;建成實體公路和數字孿生公路,構建現代化公路基礎設施體系,提前謀劃改擴建后大斷面高標準高速公路智慧路網云控平臺升級和智慧運營。

舒適——以數字化、網絡化、智能化為主線,提升改擴建期服務水平和運行效率,最大限度提升改擴建期行車舒適性。

美麗——科學應用技術指標和綠化美化措施,提升改擴建后行車舒適性。在高速公路改擴建中踐行“美麗中國”理念,強化人文設計因素,努力打造體現中國文化特色的路域環境之美,尊重自然、順應自然、保護自然,打造高速公路改擴建品質工程。

5 結束語

未來10年,新建向改擴建過渡將成為公路行業重要演進趨勢,也是公路行業的二次發展機遇。與此同時,大量改擴建項目也面臨安全、效率、綠色、技術等諸多問題和挑戰。本文以“交通強國”戰略要求為指引,提出改擴建“安經高久、綠智舒美”八字理念,為未來行業高質量、可持續發展提供借鑒。