趙偉娟

(河北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司 石家莊市 050011)

0 引言

2018年4月，中共中央、國(guó)務(wù)院批復(fù)《河北雄安新區(qū)規(guī)劃綱要》[1]，綱要中要求構(gòu)建“四縱三橫”區(qū)域高速公路網(wǎng)，榮烏高速公路新線(xiàn)屬于“四縱三橫”的三橫之一。

2018年12月，省委、省政府聯(lián)合印發(fā)《河北雄安新區(qū)總體規(guī)劃》[2]，《總體規(guī)劃》提出：榮烏高速新線(xiàn)起自京滬高速與現(xiàn)狀榮烏高速交叉點(diǎn)，向西與淶淶高速相接，是新區(qū)北部重要過(guò)境通道和聯(lián)系天津的主要通道。榮烏高速公路新線(xiàn)為河北省一條聯(lián)系津冀的高速通道，對(duì)于完善國(guó)家和區(qū)域高速公路網(wǎng)，改善區(qū)域交通條件，疏解雄安新區(qū)過(guò)境交通壓力，促進(jìn)雄安新區(qū)建設(shè)和京津冀區(qū)域協(xié)同發(fā)展等具有重要意義。

1 總體目標(biāo)

項(xiàng)目以科技創(chuàng)新為引領(lǐng)，致力于打造“便捷舒適高效暢行樣板路、安全耐久品質(zhì)示范樣板路、綠色生態(tài)資源節(jié)約樣板路、智能運(yùn)維車(chē)路協(xié)同樣板路、路域經(jīng)濟(jì)協(xié)同發(fā)展樣板路”[3]。

2 工程概況

榮烏高速公路新線(xiàn)京臺(tái)高速至京港澳高速段路線(xiàn)總體東西走向，途徑廊坊市永清縣、霸州市、固安縣，保定市高碑店市、白溝新城、定興縣，路線(xiàn)全長(zhǎng)72.814km。

2.1 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

主線(xiàn)采用雙向八車(chē)道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度為120km/h，整體式路基寬度為42m。

2.2 建設(shè)規(guī)模

項(xiàng)目路線(xiàn)全長(zhǎng)72.814km，設(shè)置特大橋27175.5m/9座，大橋4822m/11座，中橋677m/11座，小橋12m/2座，涵洞15道，互通式立交11座(其中樞紐互通5座)，分離式立交10座，天橋7座，通道47道，服務(wù)區(qū)3處，停車(chē)區(qū)1處，養(yǎng)護(hù)中心1處，監(jiān)控通信分中心1處，橋梁占比約45%。

3 總體及路線(xiàn)設(shè)計(jì)

3.1 總體設(shè)計(jì)思路

項(xiàng)目設(shè)計(jì)中遵循雄安新區(qū)“世界眼光、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、中國(guó)特色、高點(diǎn)定位”要求；貫徹“技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、適用耐久、經(jīng)濟(jì)合理”的基本原則，打造“以資源節(jié)約、生態(tài)環(huán)保、節(jié)能高效、服務(wù)提升”為主要特征的綠色公路[4]，將本項(xiàng)目打造成便捷、安全、綠色、智能的京南雄北貨運(yùn)主通道。

3.2 統(tǒng)籌集約節(jié)約，降低路基高度

(1)項(xiàng)目地處華北平原，沿線(xiàn)地勢(shì)平坦、村莊密集，公路、鐵路、水利設(shè)施等分布較多，且土地資源寶貴，自然、人文資源豐富。為最大限度節(jié)約土方及占地，設(shè)計(jì)中開(kāi)展低路基專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)，最大限度降低路基高度。

(2)全線(xiàn)路基段長(zhǎng)約40km，平均填土高度3.16m；平均填土高度小于2m路段長(zhǎng)20.5km，占全線(xiàn)路基段總長(zhǎng)的比例為53%。

4 路基與路面工程

4.1 下穿城際及高鐵，設(shè)置U槽確保運(yùn)營(yíng)安全

項(xiàng)目分別下穿京雄城際鐵路和京石高鐵，為確保運(yùn)營(yíng)期鐵路安全，采用U槽分幅下穿，其中下穿京雄城際處，最低處較原地面下挖約1m，設(shè)置U型槽長(zhǎng)度120m；下穿京石高鐵處，最低處較原地面下挖約1.4m，設(shè)置U型槽長(zhǎng)度70m。兩處下穿高鐵路段，均設(shè)置蓄水池、泵站和蒸發(fā)池。現(xiàn)場(chǎng)照片見(jiàn)圖1。

圖1 下穿城際及高鐵U槽現(xiàn)場(chǎng)照片

4.2 建設(shè)精品工程，采用永久路面

依據(jù)項(xiàng)目功能定位、使用要求，重點(diǎn)設(shè)計(jì)提高路面的耐久性，延長(zhǎng)路面的使用壽命，實(shí)現(xiàn)減少維修頻次，提高通行能力，降低全壽命周期成本。以修建永久性路面為設(shè)計(jì)目標(biāo)，15年不用小修，20年不用大修，其它結(jié)構(gòu)層使用40年以上。

本項(xiàng)目為全國(guó)首次在瀝青各結(jié)構(gòu)層采用大摻量橡膠粉改性瀝青，三層瀝青混凝土中膠粉含量分別達(dá)到30%、40%、50%，具有良好的高、低溫性能，其耐老化、抗疲勞性能突出。同時(shí)鋪筑7.86km高模量瀝青混凝土全厚式柔性基層試驗(yàn)段，為實(shí)現(xiàn)永久路面進(jìn)一步提供技術(shù)數(shù)據(jù)。

5 橋梁工程

5.1 裝配式雙T梁的采用

項(xiàng)目中5座橋梁共計(jì)3678m采用裝配式結(jié)構(gòu)，模型圖見(jiàn)圖2，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力預(yù)制管樁基礎(chǔ)、預(yù)制墩柱、預(yù)制蓋梁和雙T梁，橋梁裝配率達(dá)到92%，為拓展高速公路建設(shè)新工藝、新技術(shù)，橋梁裝配化施工提供借鑒。

圖2 裝配式雙T梁模型圖

裝配式雙T梁具有整體剛度大、工后沉降小、現(xiàn)場(chǎng)施工快、經(jīng)濟(jì)性能好等優(yōu)勢(shì)，是河北省高速公路第一次大規(guī)模應(yīng)用全預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)。

5.2 多結(jié)構(gòu)型式最長(zhǎng)八車(chē)道公路橋梁修建

琉璃街-蘭溝洼特大橋，連續(xù)跨越清北分洪區(qū)、白溝河和蘭溝洼蓄滯洪區(qū)，并貫穿泗莊互通式立交和雄安北服務(wù)區(qū)，橋梁總長(zhǎng)度19.218km。本橋涵蓋了預(yù)制混凝土小箱梁、支架澆筑預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁、懸臂澆筑預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁和鋼-混組合梁多種結(jié)構(gòu)型式。該特大橋?yàn)槟壳皣?guó)內(nèi)雙向8車(chē)道高速公路中最長(zhǎng)的橋梁。

5.3 橋梁結(jié)構(gòu)工程美學(xué)設(shè)計(jì)

白溝河特大橋位于雄安北服務(wù)區(qū)旁，是本項(xiàng)目跨越白溝河的一座重要的特大型橋梁，白溝河河道寬840m，規(guī)劃天然三級(jí)航道。橋梁創(chuàng)作既著眼于跨越水系，又將橋梁作為河道兩岸綠色生態(tài)空間的溝通媒介和融于自然美景的構(gòu)筑物，強(qiáng)化景觀生態(tài)，形成功能齊備、靈動(dòng)和諧、水路相融的綠色生態(tài)走廊。

白溝河特大橋跨河段主橋長(zhǎng)900m(跨徑為5×60m+(60+2×90+60)m+5×60m)，橋梁結(jié)構(gòu)采用多孔預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁，優(yōu)美的連續(xù)波浪線(xiàn)條，猶如水面上飄舞的錦帶，結(jié)合鏤空花瓶式橋墩，與周?chē)?、稻田、?shù)林等融為一體，見(jiàn)圖3。

圖3 白溝河特大橋現(xiàn)場(chǎng)照片

5.4 復(fù)合擴(kuò)盤(pán)樁技術(shù)應(yīng)用

復(fù)合擴(kuò)盤(pán)樁技術(shù)是擠擴(kuò)支盤(pán)樁技術(shù)的優(yōu)化和完善，可有效避免樁基施工工序多，樁盤(pán)成形質(zhì)量不易控制問(wèn)題。結(jié)合了復(fù)合地基處理、樁基擴(kuò)盤(pán)和樁身變徑等技術(shù)，通過(guò)支盤(pán)的端承作用提高樁基堅(jiān)向承載力，實(shí)現(xiàn)減小樁長(zhǎng)的目的，復(fù)合擴(kuò)盤(pán)樁極限承載力是常規(guī)樁基的2.5倍。本項(xiàng)目在南大王莊天橋應(yīng)用了復(fù)合擴(kuò)盤(pán)樁技術(shù)。

5.5 橋梁結(jié)構(gòu)建養(yǎng)一體化設(shè)計(jì)理念

設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)階段結(jié)構(gòu)(如橋梁踏步、泄水管、鋼橋內(nèi)外部、支座、伸縮縫等)可檢、可修、可達(dá)、可換，檢養(yǎng)通道設(shè)置便利(圖4)，對(duì)于特殊結(jié)構(gòu)提出了有針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)方法及要求。

圖4 橋梁檢修孔現(xiàn)場(chǎng)照片

5.6 橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)理念

橋梁設(shè)置時(shí)充分考慮了橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性，對(duì)橋梁的混凝土、鋼筋、保護(hù)層、防腐涂裝等均做了具體要求，避免因混凝土腐蝕而造成橋梁結(jié)構(gòu)性能下降的情況。

北方橋梁受除冰鹽腐蝕問(wèn)題突出，為了提高除冰鹽環(huán)境下混凝土抗腐蝕性能，本項(xiàng)目提出高性能混凝土+長(zhǎng)效防腐體系模式，橋梁主要部位混凝土均采用高性能混凝土，防撞護(hù)欄內(nèi)表面、排水側(cè)邊梁外側(cè)還涂裝了300μm的石墨烯環(huán)氧膩?zhàn)雍?50μm的石墨烯環(huán)氧玻璃鱗片，通過(guò)同時(shí)加強(qiáng)混凝土內(nèi)在性能、表面性能和防腐層厚度，提高易腐蝕部位的混凝土耐久性。

6 路線(xiàn)交叉

項(xiàng)目互通形式的選擇，主要考慮保證主交通流方向快捷通暢，合理組織其它方向的交通，提供更安全的行駛條件和更美觀的造型，以及合理利用自然條件和環(huán)境條件，盡可能降低工程造價(jià)等。

泗莊樞紐型互通采用渦輪型互通方案，現(xiàn)場(chǎng)照片見(jiàn)圖5，布局對(duì)稱(chēng)，空間通透，以“互通融合、同心共贏”為設(shè)計(jì)理念，匝道通過(guò)靈動(dòng)的布置形成同心圓相互融合，契合中華傳統(tǒng)文化“天圓地方”的理念，寓意“萬(wàn)眾一心，同心同德”，全力將雄安新區(qū)打造成為“未來(lái)之城、千秋之城”。

圖5 泗莊樞紐型互通現(xiàn)場(chǎng)照片

7 智能交通

7.1 智慧高速公路全過(guò)程管理平臺(tái)

綜合應(yīng)用BIM+GIS、物聯(lián)網(wǎng)、云儲(chǔ)備等新一代信息化技術(shù)搭建高速公路全過(guò)程管理平臺(tái)，建設(shè)期實(shí)現(xiàn)工程管理信息化；運(yùn)營(yíng)期統(tǒng)籌高速公路實(shí)體與數(shù)字資產(chǎn)管理、監(jiān)測(cè)設(shè)施運(yùn)行狀況，跟蹤病害發(fā)生發(fā)展，預(yù)測(cè)新能變化，提供資產(chǎn)管理服務(wù)，支撐公路養(yǎng)護(hù)科學(xué)決策，有效降低養(yǎng)護(hù)成本。

7.2 全息化數(shù)字感知系統(tǒng)

通過(guò)自主研發(fā)的千米超距毫米波交通雷達(dá)和卡口攝像頭數(shù)據(jù)相融合，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛行駛路徑與車(chē)牌關(guān)聯(lián)，快速提取車(chē)輛特征、運(yùn)行速度和行駛軌跡，為主動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行交通流狀態(tài)分析和控制決策制定提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)快速識(shí)別車(chē)輛行駛異常、擁堵等交通事件。榮烏高速公路新線(xiàn)全線(xiàn)布設(shè)了89個(gè)千米雷達(dá)，并局部布設(shè)了500m雷達(dá)，基本實(shí)現(xiàn)了全線(xiàn)覆蓋。

7.3 車(chē)道化主動(dòng)控制系統(tǒng)

依據(jù)數(shù)字感知系統(tǒng)所獲得的交通流數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)評(píng)估交通運(yùn)行態(tài)勢(shì)，對(duì)交通擁堵點(diǎn)進(jìn)行預(yù)判，制定通行策略，并通過(guò)智慧門(mén)架系統(tǒng)，對(duì)不同車(chē)道進(jìn)行速度、開(kāi)啟/封閉提示，調(diào)控不同車(chē)道的通行狀態(tài)和建議速度，減少因交通事件導(dǎo)致的交通擁堵，提高通行效率。榮烏高速新線(xiàn)2000多個(gè)核心控制單元，是世界上管控里程最長(zhǎng)、控制單元數(shù)量最多、系統(tǒng)耦合性最高、場(chǎng)景策略最為復(fù)雜的高速公路主動(dòng)管控系統(tǒng)。

7.4 一體化車(chē)路協(xié)同系統(tǒng)

構(gòu)建多種模式的車(chē)路協(xié)同系統(tǒng)(圖6)。通過(guò)“路+可變信息情報(bào)板+動(dòng)態(tài)控制”“路+(RSU+OBU)+動(dòng)態(tài)控制”“智慧路+網(wǎng)聯(lián)車(chē)”等模式，實(shí)現(xiàn)不同階段的信息與人-車(chē)-路之間的有效交互。

(1)探索車(chē)路協(xié)同技術(shù)在高速公路的應(yīng)用場(chǎng)景。在張六莊互通與馬莊互通間布設(shè)11km的路側(cè)智能單元(RSU)及北斗高精度定位基站，初步搭建車(chē)路協(xié)同測(cè)試環(huán)境，為后期全線(xiàn)應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

(2)研發(fā)并推廣應(yīng)用車(chē)基反饋技術(shù)?；谥悄芫W(wǎng)聯(lián)汽車(chē)，直接提取車(chē)輛反饋數(shù)據(jù)，比如防抱死數(shù)據(jù)、路面摩阻系數(shù)等，輔助道路系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同管理、決策和控制，實(shí)現(xiàn)車(chē)路協(xié)同深層次應(yīng)用。見(jiàn)圖6。

圖6 一體化車(chē)路協(xié)同系統(tǒng)圖

7.5 智慧化交通管理系統(tǒng)

以云控技術(shù)為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)了云控管理平臺(tái)，能夠支持低延時(shí)、高可靠、并行海量計(jì)算。近期可作為基礎(chǔ)平臺(tái)支撐高速公路智慧化管理，遠(yuǎn)期為智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)時(shí)代做好了水平擴(kuò)展與能力預(yù)留。

同時(shí)，面向管理應(yīng)用，研發(fā)坐席終端，強(qiáng)化管理效率，按照智能交通管理方式，有效提升交通管控效率及精準(zhǔn)性。

7.6 精細(xì)化交通服務(wù)系統(tǒng)

(1)車(chē)道級(jí)駕駛智慧引導(dǎo)系統(tǒng)。在現(xiàn)有手機(jī)導(dǎo)航APP的基礎(chǔ)上，將感知數(shù)據(jù)、控制策略與第三方導(dǎo)航地圖浮動(dòng)車(chē)數(shù)據(jù)相融合，向APP推送車(chē)道引導(dǎo)、車(chē)道限速、貨運(yùn)限行、事故事件、碰撞預(yù)警、氣象信息給駕駛?cè)藛T，有效提升道路車(chē)輛通行效率與廣大司乘人員的高速駕駛體驗(yàn)。

(2)逐步推進(jìn)準(zhǔn)全天候通行。在技術(shù)上，針對(duì)不同的交通量、氣象、路況條件，基于感知+主動(dòng)控制+綜合誘導(dǎo)+信息服務(wù)等技術(shù)生成不同的控制策略，支撐實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)全天候通行。在政策保障上，針對(duì)不同等級(jí)事件下的控制策略，構(gòu)建交通、公安、氣象協(xié)調(diào)一致的工作機(jī)制，實(shí)現(xiàn)從識(shí)別互認(rèn)到等級(jí)互認(rèn)再到流程互認(rèn)的全域路警融合，開(kāi)展高效聯(lián)合執(zhí)法。

8 結(jié)束語(yǔ)

新基建是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新引擎，智慧高速公路是未來(lái)高速發(fā)展的主旋律，智慧高速公路建設(shè)符合交通強(qiáng)國(guó)等國(guó)家戰(zhàn)略，也是當(dāng)前的建設(shè)熱點(diǎn)。以榮烏高速公路新線(xiàn)設(shè)計(jì)實(shí)踐為例，將品質(zhì)工程、智慧高速理念融入到高速公路設(shè)計(jì)工作中，理論與實(shí)際工作相結(jié)合，為高速公路品質(zhì)工程、智慧高速建設(shè)提供了現(xiàn)實(shí)依據(jù)，希望能為其他平原區(qū)公路項(xiàng)目建設(shè)提供參考。