面向交通强国的高速公路改扩建新理念思考

杨国峰, 马 璐, 唐胜传

(招商局重庆交通科研设计院有限公司, 重庆 400067)

1 我国高速公路发展成就

改革开放以来,特别是党的“十八大”以来,我国高速公路发展取得了历史性成就。截至2022年底,全国高速公路通车里程达17.7万km,见图1,是全球最大的高速公路网络[1]。高速公路的畅通和便利为我国贸易、人口流动和旅游业加快发展奠定了强有力的基础,对推动社会经济发展、降低物流成本、提高群众生产生活水平发挥了重要作用。在几十年的发展过程中,高速公路建设技术不断创新,无论是从最初的平原区公路到超长隧道、高原公路、大跨度桥梁等高难度工程,还是从安全性、经济性、环保性等多个维度,均取得了一系列国际领先的技术,为建设交通强国打下坚实基础。同时,我国路网发展不平衡、不充分的问题依然存在,一些早期建成的路段服务能力逐步下降。为适应需求、补齐短板,近年来,我国加快高速公路扩容改造步伐。“十三五”以来,完成审批或核准的国家高速公路扩容改造项目已达70多个,总规模超过6 000 km,较之前有大幅提升[2]。

图1 全国高速公路通车里程

2 未来10年高速公路建设发展趋势

党的“十九大”提出了建设交通强国的目标,而党的“二十大”更是明确要求加快实现这一目标。“交通强国”战略的提出,标志着我国高速公路基础设施建设正向高质量发展稳步迈进。在这一背景下,2021年2月,中共中央、国务院印发了《国家综合立体交通网规划纲要》(简称《规划纲要》),作出了构建现代化高质量国家综合立体交通网的重大战略部署,为新时代国家公路发展指明了方向。

以《规划纲要》为指导,《国家公路网规划(2022—2035)》立足新发展阶段,全面梳理了国家公路网发展现状、主要问题,分析新形势、新要求。在高速公路扩容改造方面指出了当前面临的问题:“我国交通运输……仍然存在布局不够均衡、结构不尽合理、衔接不够顺畅,特别是部分早期建成的国家高速公路主通道通行能力不足,服务水平亟待提升”“要坚持问题导向,针对当前高速公路建设中的短板和薄弱环节,继续加强国家高速公路待贯通路段及省际瓶颈路段建设,推进交通繁忙路段扩容改造,着力优化完善城市群、都市圈区域高速公路网络,提升路网整体效率和网络效益。”[3]同时,该规划预计:2035年以前,约有3万km繁忙路段需要扩容改造[3]。

结合 “十四五”相关规划目标进行研判,国家高速公路网在“十四五”的建设强度大体与“十三五”持平,“十五五”建设强度会适当下降,但未来10年,拥堵路段的扩容改造都将是重点工作[4]。在“十四五”期间,山东省预计将完成815 km的高速公路改扩建[5],江苏省预计改扩建高速公路里程达450 km以上[6]。一些特别繁忙的高速公路甚至需要进行二次改扩建。

总的来看,我国高速公路建设正在进入扩容改造的快速爬坡阶段,而改扩建项目要比新建项目复杂,将会有大量的建设、施工、运营问题亟待解决。

3 高速公路改扩建面临的主要问题

3.1 我国高速公路改扩建代表项目与特点

我国最早开工的高速公路扩建工程是沈大高速公路,于2002年5月28日开工。在此后的20年中,改扩建项目逐渐增多,积累了一些发展经验,典型的项目、特点简要总结见表1。

3.2 高速公路改扩建项目存在的共性特点

从以往高速公路改扩建经验来看,相较新建高速公路项目,改扩建项目存在自身独有的特点,主要归纳为3个方面:

1) 路域环境复杂多变

改扩建项目沿线一般经济发达、路网密集,基本均存在多条铁路、地铁、道路、管线与目标项目交叉或并行,部分项目位于城市群地带,互通密度较高,其建设环境的复杂程度远高于原项目。

2) 交通量基本饱和

改扩建原项目的交通量一般均已达到饱和或接近饱和,其高峰时期道路服务水平低于三级,部分节点路段甚至会发生经常性拥堵。此外,由于受复杂环境的施工制约,改扩建施工过程中将会不同程度地对原高速公路的运行产生影响,甚至严重干扰或中断交通。

3) 通车年限长,病害和安全隐患多

改扩建原项目运营时间一般在10余年以上,路基、路面、桥梁、隧道、管线均存在不同程度的病害,且由于设计年限早,其设计标准与现行规范差异较大,交通安全隐患也十分突出。

3.3 改扩建项目面临的主要问题

根据上述特点,决定了高速公路改扩建必须在安全、效率、绿色、技术等方面解决大量问题。如何解决好这些问题,将是实现高速公路改扩建高质量发展的核心所在。

1) 安全问题

安全问题主要集中在施工安全、行车安全和本质安全3个方面。在施工安全方面,改扩建项目一般位于经济发达地区,交通流量大、交通环境复杂,这些因素都会加大施工的难度和风险。如改扩建项目中需吊装大型构件和设备,使得人员伤亡和严重事故风险更高;项目施工中需要挖掘和破拆等作业,会产生大量的废水和异味气体,对环境和人体健康产生影响。在行车安全方面,改扩建主体工程的多次转序,导致行车线路呈S形切换、车流分合频繁、通行能力下降,驾驶人驾驶误判率提升、车辆操控失误风险增加。此外,路上作业也容易引发施工人员被过往车辆冲撞的风险。在本质安全方面,因原道路本身运营年限较长,大都存在不同程度病害和隐患。设计时不仅面临现道路的安全问题,还将面临完工后大断面高速公路新的隐患,设计难度大幅增加。完工后,运营管理也将面临通行能力大幅上升和更长运营期限的考验。因此,改扩建项目对材料、工艺、质量的控制需更加严格。

表1 我国高速公路改扩建代表项目与特点简介

2) 效率问题

拟改扩建道路的共同特点是交通量大、路网复杂、互通密集,改扩建施工将严重影响通行效率,主要体现在道路通行能力降低和收费收入下降,尤其是对城区高速公路交通量和收入的影响更加敏感。同时将会改变施工期周边路网的交通流量平衡,使得车辆分流到与改扩建原项目平行的其他道路中,导致改扩建道路全线收费收入降低。从现有高速公路改扩建经验来看,其收入影响甚至可达三分之一以上[7]。同时,分流的交通量也将影响路网中其他道路的通行效率。

3) 绿色问题

改扩建绿色问题更加多样。在城市环境方面,改扩建项目大多地处经济发达区域,途经城镇甚至城市群,施工中存在噪音、灰尘、振动。在资源循环利用方面,改扩建废弃圬工、混凝土、绿化苗木循环利用难度大、成本高,拆除产生的建筑垃圾、沥青废料多,环保治理要求高。在能源消耗方面,改扩建需大量消耗水、电、油等资源,进一步加剧了环境污染和能源短缺。在景观方面,城市群地带路域景观与城市环境的融合要求更高。

4) 技术问题

改扩建面临的技术问题主要有施工布局、病害处理和结构建造等。在改扩建中,最重要的是施工区域、施工路线的选择。在施工布局方面,需全面考虑路域单位分布、地质、水文、生态情况,前期需最大限度解决影响建设速度和质量的技术性问题。在病害处理方面,新旧路基部分沉降差存在极大差异,纵向搭接以及与构造物的横向搭接是工程设计、施工中的难点与重点技术问题。在结构建造方面,因改扩建时间跨度大,公路工程技术标准差异较大,改扩建与原道路主线设计指标取得设计建造平衡尤其困难[8]。众多的新型结构、左右幅不同龄期结构的协同受力协同应变技术、不中断交通条件下的桥梁拼接、拆除技术尚待进一步研究[9]。

总体来说,我国已完成上万公里高速公路改扩建,积累了很多宝贵的技术经验,但相关标准规范体系仍不够健全,对照交通强国的要求仍有较大差距。在新时代高质量发展和改扩建爆发式增长的双重背景下,行业急需引领性、指导性纲领理念,以落实交通强国战略的统一部署,统筹规划改扩建数字、智能、绿色、低碳、美丽等方面的发展路径,推动改扩建领域标准体系的制定或修订,提升改扩建整体技术水平。

4 高速公路改扩建理念的思考

4.1 农村公路、普通国省干线发展理念的借鉴

在我国公路发展史上,一些重要领域都顺应时代的发展要求,总结出了自身发展理念,为行业发展提供了纲领性的指导。

在农村公路发展过程中,“四好农村路”成为我国农村公路建设提质升级的核心纲领。2003年,交通运输部根据中央“三农”工作的部署要求,提出了“修好农村路,服务城镇化,让农民走上油路和水泥路”的建设目标。2013年,按照党的“十八大”全面建成小康社会的战略部署,又进一步提出了“小康路上,绝不让任何一个地方因农村交通而掉队”的新目标,提出“四好农村路”的发展理念。

在普通国省干线发展过程中,公路行业也在不断探索新的理念。早在1992年,为适应国情,交通运输部提出打造“畅洁绿美”干线公路。2014年,为满足人民群众新需求、适应“十八大”新要求、契合科技发展新趋势,又从“畅洁绿美”逐渐升华到“畅安舒美”。在这些纲领的引领下,打造了一批国省干线的标杆工程。

4.2 高速公路新时代新发展要求

在新形势下,高速公路发展应响应人民群众哪些需求?回答哪些问题?分析哪些历史经验?提出什么样的发展理念?随着“加快建设交通强国”战略的提出,上述问题的答案逐渐清晰起来:当前的高速公路发展要充分贯彻落实《交通强国建设纲要》《国家综合立体交通网络规划纲要》“双纲要”中“安全可靠、便捷顺畅、经济高效、绿色集约、智能先进”的要求,把安全作为高质量发展的前提、将绿色作为高质量发展的底色、把智能作为高质量发展的支撑,逐渐向安全、便捷、高效、绿色、经济转变。

4.3 高速公路改扩建建设理念的思考

围绕高速公路新时代新发展要求,改扩建领域迫切需要新理念来支撑构建中国现代化交通体系。本文从工程本质和提质升级2个层面需求出发,提出我国高速公路改扩建“安经高久、绿智舒美”八字理念,为未来改扩建建设、运营及标准制订提供目标和方向性指引。其内涵详述如下:

1) 工程本质层面

安全——安全是工程的首要因素。提高高速公路改扩建期应对复杂环境各类安全风险的能力,确保施工和行车安全;强化改扩建期设计、施工质量、重大事件预防水平,确保改扩建全生命周期的本质安全。

经济——做好全过程工程造价控制, 从源头实现对改扩建工程造价的管理和控制, 在保障工程质量的情况下节约工程成本。加强施工路段交通仿真应用,强化交通组织管理。

高效——以科技创新推动工程质量和效率双提升,合理缩短建设工期,降低施工影响;最大限度提升改扩建期大通道通行能力,缓解重点影响路段拥堵。

耐久——根据改扩建工程大交通量、重载交通运行等不同特点,充分考虑全寿命周期因素,践行高质量建设就是最好的养护理念,依靠科技创新,提升工程耐久性。

2) 提质升级层面

绿色——将生态优先绿色低碳理念贯穿于改扩建规划、设计、建设、运营和维护等全过程,降低全生命周期能耗和碳排放;充分利用老路资源,加强固废和旧路材料再生应用等,减少自然资源消耗。

智慧——推动感知、传输、计算等设施与改扩建工程协同融合建设,促进基于数字化的设计、施工方式和工程管理模式变革,支撑智慧施工和改扩建项目安全风险防控;建成实体公路和数字孪生公路,构建现代化公路基础设施体系,提前谋划改扩建后大断面高标准高速公路智慧路网云控平台升级和智慧运营。

舒适——以数字化、网络化、智能化为主线,提升改扩建期服务水平和运行效率,最大限度提升改扩建期行车舒适性。

美丽——科学应用技术指标和绿化美化措施,提升改扩建后行车舒适性。在高速公路改扩建中践行“美丽中国”理念,强化人文设计因素,努力打造体现中国文化特色的路域环境之美,尊重自然、顺应自然、保护自然,打造高速公路改扩建品质工程。

5 结束语

未来10年,新建向改扩建过渡将成为公路行业重要演进趋势,也是公路行业的二次发展机遇。与此同时,大量改扩建项目也面临安全、效率、绿色、技术等诸多问题和挑战。本文以“交通强国”战略要求为指引,提出改扩建“安经高久、绿智舒美”八字理念,为未来行业高质量、可持续发展提供借鉴。