3月29日,由贵州省公路工程集团有限公司采用PPP模式建设的兴义环城高速公路(以下简称“兴义环高”)实施的贵州喀斯特石漠化地区高速公路绿色建造科技示范工程,经过现场观摩、技术报告、专家质询和讨论打分等环节,得到与会专家高度认可,顺利通过交通运输部验收,正式成为全国示范。
喀斯特地貌生态环境敏感脆弱,地质条件复杂,环保约束条件多,兴义环高地处我国喀斯特地貌核心区域,面对各种考验,贵州公路集团兴义环高项目建设团队聚焦贵州喀斯特石漠化地区环境特点,提出了“绿美建造·科技兴环”建设主题,坚持“低影响、少破坏、再利用”原则,用绿色引路,用科技开路,将全生命周期理念贯穿至项目设计、施工到运营全过程。今天的项目深观察让我们带你走进贵州喀斯特石漠化地区高速公路绿色建造科技示范工程——兴义环城高速公路。
施工,是工程建设的核心。站在兴义市赵家渡观景台,顺着兴义环高利头大桥望去,一路绿意盎然,桥梁像是从峡谷山川之间生长出来一样,这正是兴义环高追求绿色建造效果的最佳体现。
兴义环高地处贵州喀斯特石漠化地区核心区域,在施工过程中,贵州公路集团着眼于解决喀斯特石漠化地区高速公路品质高效、生态环保、路景融合等技术难题,创新研发了喀斯特石漠化地区高速公路绿色建造施工技术13项,用科学管理和技术创新为支撑,最大限度节约资源、保护环境,将技术与艺术结合,打造施工美学,生产绿色建筑产品,让“绿色建造”成为看得见的最美风景。
应用再创新
节能降耗新效益
“从盘兴高速开始,我们研究‘绿色公路’相关技术已有近10年时间。如今从成果体现来看,兴义环高的技术更成熟且可复制推广。”公路集团副总经理、总工程师张胜林指出,在公路集团建成贵州首条绿色公路盘兴高速后,从技术研发试点到兴义环高全线推广应用,到对技术应用再总结再创新,不断提高施工技术标准,使其发挥出最大效益。
在全线挡墙、桥台和涵洞中应用的块片石自密实混凝土技术,能够在自重下无需振捣而自行填充模板的空间,大大突破传统片石混凝土技术的块片石掺量,使块片石掺量从20%提高到60%。该项技术的应用,能够节约水泥3.1万吨、水12.5万方、砂10万方,利用隧道弃渣11.1万方,既提高了混凝土工程质量,大大缩短施工工期,还产生巨大的生态效益。
在路基施工中,为降低沥青混合料的拌和、摊铺、碾压温度,减少燃料消耗和温室气体及有毒有害气体的排放,兴义环高采用机械发泡温拌沥青混合料技术,将沥青、微量水通过机械发泡装备形成泡沫沥青,并在拌和楼中与粗细集料、矿粉等拌和成为温拌沥青混合料。该技术在兴义环高全线路面中下面层中总计实施80万平方米,共节约材料等直接经济成本368万元,对环境的影响以及施工人员的健康极为有利,社会和环境效益十分显著。
“微创”施工
让生态破坏最小
站在绒窝寨隧道(上行)口抬头望去,只见隧道口周边被绿植包围,山体并没有因为隧道建设而遭到破坏。而这只是兴义环高全线26座隧道零开挖进出洞技术应用显著成效的一个典型代表。
“施工对生态环境的最小破坏,就是对自然最大的保护。”中国工程院院士、同济大学土木工程学院教授、验收组组长朱合华感慨道,“这就是静悄悄地进隧道。”
以前建设公路隧道都是直接对山体开挖,破坏周边植物生长环境。如今,隧道进洞施工采用喀斯特石漠化山区隧道零开挖进出洞技术,通过“微创”施工,周边山体实现“零开挖”。全线所有隧道洞门进出洞施工使用该技术,共计减少8.9万方土石方开挖,减少植被破坏4.7万平方米,将隧道进出洞施工对生态的破坏降至最小。
除了隧道进洞外,兴义环高还对全线14座桥梁和71个承台同样采用“微创”施工,最典型的就是喀斯特山区陡坡地段桥梁高桩承台施工技术,全面实施于桥梁桩基承台施工。该技术通过提高桥梁承台标高,改变桥梁基础传统施工工序,先完成桩基施工,后在施工平台上搭设支架、架设模板、绑扎钢筋,完成混凝土浇筑,并创新研发应用溜管出渣、轨道出渣等技术,减少挖方5.4万方,使桥梁施工对自然环境的破坏降到最低。
标准与创新碰撞
让喀斯特成为特色
“质量是生产制造和服务的结果,品质是让人从内心去感受的结果。”兴义环高绿色科技建造技术取得的成就,不仅是科技铸就了示范,也让标准成就了品质。在贵州喀斯特石漠化地区修建高速公路,当标准与创新相互碰撞,兼顾了质量与安全,也让喀斯特不再成为修建高速公路“困难”的标签。
喀斯特石漠化地区高速公路建设过程中,隧道是最难的一项施工项目,岩溶、突水涌泥、煤层等均是要不断攻克的难题。而兴义环高的隧道施工,却是喀斯特石漠化地区高速公路建设的重大亮点,其中以毛栗坪隧道施工为典型。该隧道创新应用隧道预制装配式仰拱结构快速施工技术,可使软弱地段的仰拱尽早封闭成环,保证隧道结构与施工安全,解决了隧道软弱地址段仰拱施工的质量问题。
针对喀斯特山区隧道突水涌泥的特点,兴义环高在打磨冲隧道的涌水段和东祥隧道的岩溶发育段应用喀斯特岩溶隧道突水突泥防治技术,在对岩溶隧道施工期突水涌泥的实际判断、范围确定、措施选型和响应机制等方面进行研究的基础上,采取堵、排、截等一系列技术进行综合防治,实现了岩溶地区底线水资源保护,减少岩溶隧道施工对石漠化地区脆弱生态环境的影响。同时,这两座隧道IV、III级围岩段采用三维重建的隧道超欠挖检测方法,研发出隧道超欠挖数字化控制技术,对隧道开挖毛洞、初支等净空情况进行检测,实现隧道超欠挖值、面积、体积的精准控制及可视化展示,减少隧道不必要的开挖和出渣量。
此外,在打磨冲、毛栗坪两座典型的瓦斯隧道施工期间,为安全通过瓦斯段,兴义环高依托于公路集团编制的《公路瓦斯隧道技术规范》,应用煤系地层瓦斯隧道施工技术,直接解决了高速公路煤系地层瓦斯隧道建设中的相关技术难题,为煤系地层瓦斯隧道绿色安全施工提供技术保障。
精心雕琢
创造科技兴环独有名片
“石漠化高陡岩质边坡植被修复及三联生态防护技术中应用的土壤微生物体系基质,确实是兴义环高特有。”在贵州喀斯特石漠化地区高速公路绿色建造科技示范高速公路验收评审会上,贵州公路集团原副总工程师胡涛斩钉截铁地回答了专家提出的疑问。
在石漠化岩质边坡条件复杂严酷的情况下,为何植被覆盖率能高达95%?原来,在K34段高陡岩质边坡,土壤生境缺失,边坡高陡风蚀、雨蚀及重力侵蚀等特点叠加。兴义环高针对路段地区天气、气候特征,对该段边坡防护工程采用微生技术和三联生态防护技术,标准化定制工程用土壤微生物体系基质材、生态基质材、土壤生态改良制剂重构坡面环境,达到坡面植被恢复速度快、植被结构稳定、水保效果好、抗灾能力强的效果。
峰林大桥横跨马岭河峡谷,是兴义环高的主要控制性工程,也是我国山区首座大跨径钢混结合梁悬索桥。峰林大桥应用了整体横梁预制装配化成套、喀斯特山区陡坡地段桥梁高桩承台等多项科技示范技术,并辐射研发出了独有的分岔隧道连拱段独立双洞法修筑技术。
峰林大桥3#、4# 主塔应用索塔预应力混凝土横梁预制装配化成套技术,取消原设计的钢管桩施工支架,通过地面预制和高空快速拼接相结合的方法。相比传统的混凝土横梁高空现浇作业,既减少了对环境的污染,还节约工期30天,大大提高了施工安全性。
峰林大桥义龙岸连接着旧屋基隧道,由于隧道所处地形较为复杂,出口段为深沟峡谷,进口至出口从分离式隧道逐渐收拢为小净距、极小净距和连拱隧道。兴义环高通过优化,提出了极小净距独立双洞分修方案,首次采用了极小净距隧道出洞减震施工工法,洞身断面内小导洞先行,后断面扩挖,无需修筑中隔墙。该项技术较传统工法节约工期46天和成本166万元,减少土石方开挖2100方、混凝土用量1600吨,产生了显著的经济和生态效益,对我国推动极小净距隧道施工技术提升具有重要意义。
兴义环高科技示范工程创建至今,通过技术研发与创新,已形成标准规范7项、施工工法11项、技术指南4项,出版科技专著1部并入选2022年度交通运输重大科技创新成果库;获得专利授权17项,登记软件著作权11项,发表原创性论文25篇;培养了一大批交通科技人才。
块片石自密实混凝土技术在挡墙中的应用效果
绒窝寨隧道零开挖进洞实施效果
机械发泡温拌沥青混合料技术应用效果
K34段高陡岩质边坡左侧应用植被修复及三联防护技术效果前后对比
峰林大桥与旧屋基隧道相接
桥梁高桩承台施工效果