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一、平原微丘的高速公路

世界第一條現代意義上的高速公路是在德國。1932年,德國修建了從波恩到科隆的高速公路。五年后美國也建成了一條約11公里的高速公路。這個時候,西方國家的汽車已經較為普及。因此一些國家開始大面積建設高速公路。二戰以后,高速公路在西方國家迅速成網。

與此相比,中國大陸高速公路建設要晚近半個世紀。1984年,中國大陸開始建設兩條現代意義上的高速公路。6月,國家批準修建沈陽至大連一級公路,實際上就是按照高速公路標準建設,不過這條路超過300公里,顯然不可能作為一個整體來推進,因此前期計劃從兩頭建設兩段,后來整體確定為一級公路標準。12月,上海至嘉定公路按行車時速120公里的高速公路標準組織建設。

(一)高速公路的局部探索

1988年10月,上海至嘉定高速公路建成,這條全長16公里的高速公路花了4年時間修建。這條公路被認為是中國大陸第一條建成通車的高速公路。1984年6月27日,沈陽至大連公路開工建設,是中國內地第一條開工建設的高速公路。1988年,就在滬嘉高速公路建成不久,沈大高速公路建成沈陽至鞍山段和大連至三十里堡段共131公里全立交、全封閉、全部控制出入口的收費公路,這也就是高速公路標準。1990年,沈大高速公路全線通車,全長349公里,設計時速120公里。

一南一北兩條高速公路似乎在努力爭第一,但當時中國對要不要建設高速公路存在爭議。由于全國汽車較少,一部分人認為建設高速公路是一種浪費。直到幾個“試驗田”成功之后,“趕快修建中國的高速公路”才成為共識。因為對比結果很清楚:過去從沈陽乘車到大連大約要10個小時,高速公路通車后只需要4個小時。一條高速公路串起沈陽、遼陽、鞍山、營口、大連等重要城市,高速公路一通車便迅速發揮作用,緩解了當地公路交通的壓力。

1986年,中國又開工建設兩條高速公路。這兩條不長的高速公路都用了大約3年時間建成。一條是廣州至佛山高速公路,全長16公里,設計時速120公里。一條是西安至臨潼高速公路,是中國西北地區最早修建的雙向四車道、全封閉全立交高速公路。西安是中國古都,臨潼有著舉世聞名的兵馬俑,因此這條24公里的高速公路可謂是中國第一條旅游高速公路。

可以說,這4條是具有局部探索性質的高速公路。

(二) 高速公路建設樣板工程

資金一直是高速公路建設的制約因素。根據20世紀90年代的分析,一般平原和小丘陵地區每公里高速公路造價約為2000萬元,山區高速公路造價達到3000萬元。因此修建高速公路絕對是一個奢侈的工程。

隨著政策變化,高速公路建設資金來源開始多樣,1987年底開工建設的京津塘高速公路就是中國政府部分利用世界銀行貸款建設的跨省市高速公路。北京是首都,天津是北方經濟最發達的城市之一,位于塘沽的天津新港是北方的重要港口,自然也是北京和天津的海上門戶。因此,建設京津塘高速公路就是一件極為重要的事情。1972年,中國就啟動了京津塘高速公路的前期研究,交通部公路規劃設計院、交通部第一公路勘測設計院、交通部第二公路勘測設計院(今天的中交公規院、中交一公院、中交二公院)也開展了10余年的勘察設計研究。1978年春,交通部組團訪問北歐,看到歐洲高速公路在集裝箱運輸和港口物資集散方面的重要作用,因此希望盡快開始京津塘高速公路建設,并在兩三年內建成。但中間曾因資金問題和認識不統一而一度擱置。1984年,國務院批準京津塘高速公路作為世界銀行貸款備選項目,隨后中國政府和世界銀行簽訂貸款協議。1993年,京津塘高速公路建成通車。

京津塘高速公路(《交通建設報》 供圖)

雖然受制于資金不足,但京津塘高速公路建設的技術準備較為充分。一方面,京津塘高速公路建設者經過10余年的技術準備,先后6次進行大規模現場勘察,完成大量科學試驗和專題研究工作。另一方面,之前已經有4條高速公路建設積累的一定經驗,尤其是中國自行設計、自行施工、自行管理的沈大高速公路項目,為京津塘等高速公路積累了經驗和技術。除了引進國外資金,京津塘高速公路建設按國際競爭招標,實行施工監理制度,按照國際咨詢工程師聯合法制定的合同條款進行組織、施工和管理,中國第一次擺脫了計劃經濟思路,把國外科學的管理模式引進來,推動基建改革,建立起工程項目業主負責制、招投標制和工程監理制;中國也引進美國、日本、歐洲的高速公路技術標準并結合中國國情進行研究。所有這些,形成了中國第一個高速公路工程技術體系。在當時國內交通基礎非常薄弱的背景下,這條公路成為中國大陸第一條達到世界水平的高速公路,獲得交通部公路工程優質一等獎、中國建筑工程魯班獎、中國土木工程詹天佑獎、國家科技進步一等獎等榮譽。

濟南至青島高速公路(《交通建設報》 供圖)

此后,中國相繼建成了濟南至青島、成都至重慶、廣州至深圳、北京至石家莊、上海至南京、上海至杭州等一大批重點高速公路工程,初步緩解了中心城市之間的交通擁堵問題。

濟南至青島高速公路1986年由交通部第一公路勘察設計院、交通部公路規劃設計院等單位開始勘察設計,1990年開工建設,1994年初主線工程建成通車。濟青高速公路連接濟南、淄博、濰坊、青島等山東重要工業城市。這一工程利用世界銀行第三批公路貸款1.1億美元。現在這條公路成為青島至銀川高速公路(G20)的重要組成部分。后來,為了緩解這條高速公路日漸增大的行車壓力,于是又建設了大致平行的另一條高速公路,并列入青島至蘭州高速公路(G22)。

北京至石家莊高速公路是中國第一條全封閉全立交式高速公路。京石高速1986年開工建設,1994年12月19日全線通車,現列入京港澳高速公路(G4),成為北京通往石家莊直至廣州、深圳的國家級干道。

1992年起,中國建設高速公路的速度大大加快。1998年,中國高速公路通車里程超過12000公里,總量居世界第八位。

顯然,中國高速公路早期建設多數都是以重點城市為中心,從條件較好的平原和小丘陵地帶向外延伸。我們不妨把這些視為中國高速公路系列作品中的第一個。

其中,以北京為核心的7條首都放射線中,北京至哈爾濱高速公路(G1)、北京至上海高速公路(G2)、北京至臺北高速公路(G3)、北京至香港澳門高速公路(G4)、北京至昆明高速公路(G5),在華北平原上都可以視為一種類型。長江中下游平原、珠江三角洲、東北平原、四川盆地、關中平原等地也集中呈現了這種類型的高速公路。

從后來的運營情況來看,沈陽至大連高速公路和京津塘高速公路為中國高速公路建設積累了系統性的技術體系,一些高速公路成為中國高等級公路建設的樣板性工程。通車多年,京津塘高速公路路面質量相當好,沒有明顯的裂縫、松散、變形等病害。其中,中交一公局,就是前文提到的新中國第一支公路建設隊伍,其承建的京津塘高速公路北京段自1990年交付使用后沒有出現任何質量問題,在2003年全線進行表面層修護時,其中一段6.5公里沒做任何處理就達到了改擴建標準。濟青高速公路青州至濰坊段自1993年交付使用,至2000年養護費用為零。

(三) 高速公路改擴建工程

隨著中國經濟快速發展,部分已經建成的高速公路迎來了一個新的問題:前期高速公路普遍是雙向四車道,已經無法滿足高速增長的車流通行需求。高速公路改擴建工程成為一個重點。中國高速公路建設者在這方面創造了很多獨特的案例。

首先啟動改擴建的仍然是中國大陸真正意義上的第一條高速公路——沈陽至大連高速公路。2002年5月,沈大高速開始進行改擴建工程。2004年8月改擴建工程竣工,全路段為八車道。在改擴建中,建設者創造性地在全線路面使用改性瀝青。而且,這條高速公路按照行車時速和車型的不同為車輛區分車道,大貨車和小轎車實現了相對獨立的行駛。

濟南至青島高速公路橫貫山東東西部,是一條非常繁忙的“黃金通道”。在這種情況下進行改擴建,關鍵就是盡量減少對行車的影響。建設者采用了主線上面層攤鋪全部應用瀝青路面全幅無縫成型技術,四車道18.75米寬的全斷面單機,整幅一次攤鋪,實現“橫向一字坡、縱向無接縫”。

(四)對瀝青的持續研究

毫無疑問,高速公路是現代交通技術的集合體。無論是勘測設計,還是路基、路面、施工機械、橋梁、運營管理等,建設高速公路都需要高科技的支撐。其中,瀝青這個看似不起眼的建筑材料,就包含著持續的技術創新。

20世紀80年代,中國第七個五年計劃中,高速公路路面技術就被列為一個重點攻關項目。從高速公路建成運營開始,許多高速公路就面臨著路面裂縫問題,裂縫進水之后就會對路面產生破壞,這被稱為“水損壞”問題。另外,車轍也是瀝青路面要解決的問題。

解決這些問題,關鍵是在瀝青中加入不同的材料,這就形成了改性瀝青、排水、橡膠、拼接、彩色、阻燃等20多項瀝青混凝土施工工藝。1998年,中交一公局首先在河北石黃高速公路應用大粒徑、博尼維瀝青混凝土新技術。摻加博尼維纖維瀝青混凝土的彎沉值有所減小,彈性恢復能力增強,具備良好的抗車轍能力,抵抗、延緩裂縫的能力增強,能延長瀝青混凝土路面的壽命。2001年,廈門環島柔性彩色路面是中國彩色瀝青路面的開山之作。2004年,江蘇鹽通高速南通段首次鋪設排水性瀝青混合料路面,這種路面工程技術通過不同的添加材料,增加了瀝青路面的黏結性和柔韌性,保證了路面足夠的強度和耐久性,而輪胎與路面接觸所產生的噪音在空隙內被減弱,幾乎完全消除了輪胎濺水和水滑現象。后來,橡膠瀝青和阻燃瀝青開始大面積使用,加入橡膠粉后的瀝青路面,解決了普通瀝青路面容易滲水、損毀路基的難題,加大了與輪胎的摩擦力,提高了行車的舒適性和安全性,具有良好的抗高溫、抗老化性能,并有助于消解廢舊輪胎。

廈門環島柔性彩色路面(《交通建設報》 供圖)

高速公路建設需要大量瀝青材料,同時也會產生大量廢料。世界上許多國家長期以來不斷探索再生瀝青的有效技術,并形成了各種日臻成熟的工藝和設備。隨著中國瀝青路面高等級公路的發展,特別是許多高等級路面已經或即將進入維修改建期,大量的翻挖、銑刨瀝青混合料被廢棄。如何將瀝青路面材料實現再利用,成為一個新的課題。如能實現瀝青路面材料的再利用,將會產生巨大的經濟效益和社會效益。瀝青路面的再生技術,是將舊瀝青路面翻挖、回收、破碎、篩分后,與再生劑、新瀝青材料等按一定比例重新拌和混合料,使之能夠滿足一定的路用性能并用其重新鋪筑路面的一套工藝技術。在大量的工程實踐中,建設者開始研究利用銑刨舊料的課題。中交二公局研究的泡沫瀝青再生技術首先在西安至閻良高速大修項目中得到應用,后來又在渭南至潼關高速公路改造項目再次成功運用。

后來,山區高速公路全面建設,對瀝青有了更高的要求。2001年交通部公路科學研究所主持“廢舊橡膠粉用于筑路的技術研究”西部科研項目,對橡膠瀝青及橡膠粉瀝青混合料的路用性能及力學特性開展了全面、系統的試驗研究。2007年7月,交通部決定在滬蓉西高速公路實施橡膠瀝青科技示范工程建設。

滬蓉西高速公路在部分路段采用了橡膠瀝青路面,這是在瀝青中加入橡膠粉,加大了路面與輪胎的摩擦力,提高了行車的舒適性和安全性,車輛通過時產生的噪音也較小,還能有效解決普通瀝青路面容易滲水的難題。經過試驗和施工,項目技術人員總結出“高溫拌和、高溫攤鋪、高溫碾壓”的“三高”施工技術。

這是中國瀝青路面技術的新進展:從京津塘高速公路重交瀝青混凝土路面施工,到連徐高速公路SBS改性瀝青路面混凝土施工,又到江蘇鹽通高速公路OGFC排水路面施工,再到滬蓉西高速公路橡膠瀝青路面施工技術的大面積應用。

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