策划 本刊记者 张林 文|交通运输部公路科学研究院 邵社刚 广东云茂高速公路有限公司 郭国和 图|汪奕坤
截至2020年,中国公路学会已组织召开了六届全国绿色公路技术交流会,为推动我国绿色公路发展积极贡献力量。为更好地服务绿色公路建设,2020年5月,中国公路学会和交通运输部公路科学研究院编写的《中国绿色公路发展研究报告(2020)》发布。其中,第一部分“2020年中国绿色公路发展现状”阐述了理念、政策、技术、实践等方面的成果及经验;第二部分“中国绿色公路发展面临的机遇和挑战”主要分析了中国绿色公路发展未来趋势;第三部分“2021年中国绿色公路发展建议”提出了下一步推进绿色公路建设的工作思路;第四部分“附录”总结了2020年中国绿色公路发展大事记和2020年通车的交通运输部绿色公路典型示范工程实施情况。
2020年,绿色发展理念深入人心。公路行业已经形成绿色发展的共识,在公路规划、建设、运营和养护等全过程中遵循全寿命周期理念;在确保公路质量优良、安全耐久的前提下,统筹考虑规划设计、建设施工和养护管理全过程的资源占用、能源消耗、污染排放控制、生态保护、公路功能拓展及服务水平提升等要求;实施绿色设计、绿色施工及绿色运维,坚持“建、管、养、运”并重,提升公路建设全寿命周期绿色建设技术水平。
2020年,我国绿色公路建设的顶层设计进一步完善,《中共中央 国务院关于新时代推进西部大开发形成新格局的指导意见》发布,《新时代的中国能源发展》《中国交通的可持续发展》两部白皮书相继出台,分别提到了推动绿色集约发展和大力发展绿色交通。
交通运输部同时在行业层面强化引导,高度重视绿色公路发展,持续推动出台有关政策,全面引领推进绿色公路建设实践。2021年7月,交通运输部与国家发展和改革委员会联合印发了《绿色出行创建行动方案》;2021年8月,印发了《绿色交通“十四五”发展规划(征求意见稿)》;2021年12月,2021年全国交通运输工作会议提出大力发展绿色交通,加强资源集约节约利用与生态保护,积极推进绿色公路建设。
2020年,交通运输部陆续通过了湖南、河南、河北、湖北、浙江、江苏、广西、山东、陕西、福建、上海、广东、安徽、江西、吉林、四川、山西、云南、内蒙古等省(自治区、直辖市)的交通强国建设试点实施方案。其中均提出了推进绿色交通发展,贯彻节能环保低碳发展理念,降低用能成本,优化能源消费结构等要求——加强绿色廊道、绿色服务区、旅游服务设施建设;强调污水循环利用、耐久性路面、标准化施工、BIM技术等新理念新技术的广泛应用;开展“美丽农村路”创建示范活动,推动交旅融合发展,探索推出“运游一体化”智慧服务的研究与实践,打造具有示范带动作用的智慧高速项目;优化交通能源结构,加快新能源、清洁能源车船推广应用等。
贵州省遵义市习水县省道302线仙源段
一批科研成果荣获2020年度中国公路学会科学技术奖,有力地推动了绿色公路技术创新。
在我国绿色公路建设发展过程中,各工程项目大力开展新能源、新材料、新装备和新工艺的研发和落地,不断推广应用先进适用技术和产品,例如以废旧橡胶为代表的大宗工业固体废物和隧道洞渣等废旧材料再生循环利用技术、BIM技术等,有力地支撑了绿色公路建设,用技术创新为绿色公路建设发展注入了强大的动力。
当前,我国正由工业文明时代快步迈向生态文明新时代。生态文明是人类社会进步的重大成果,也是实现人与自然和谐共生的必然要求。
交通运输是“生态文明”和“绿色发展”战略落地不可或缺的重要领域和实现载体,需要为国家生态文明建设和绿色发展做出更大贡献。交通运输部以“绿色交通”为“引领”,明确“将生态文明建设融入交通运输发展的各方面和全过程”。
2018 以来,我国生态文明体制改革进入加速期,以“国土空间规划”、生态环境“三线一单”“以国家公园为主体的自然保护地体系”为主要内容的生态保护管理新体制日益明晰,陆地国土面积的25%左右被划定为生态保护红线并实施严格保护。
长江经济带、黄河流域等国家重大区域战略也重点强调了“生态优先、绿色发展”“生态保护和高质量发展”的战略方向,生态保护要求不断严格。
根据《国家综合立体交通网规划纲要》提出的要求,包括“十四五”时期在内的未来一段时间,安全、便捷、高效、绿色、经济的综合立体交通网将加速形成,交通基础设施建设和升级的需求仍将维持在较大规模,其中新建工程大部分集中在生态环境脆弱的中西部地区。
《关于推动基础设施高质量发展的意见》提出“要以整体优化、协同融合为导向,统筹存量和增量、传统和新型基础设施发展,打造集约高效、经济适用、智能绿色、安全可靠的现代化基础设施体系”。
《交通强国建设纲要》也明确提出“强化交通生态环境保护修复,严守生态保护红线,严格落实生态保护和水土保持措施,严格实施生态修复、地质环境治理修复与土地复垦,将生态环保理念贯穿交通基础设施规划、建设、运营和养护全过程,建设绿色交通廊道。”
交通运输重点强化生态保护与修复,需要高度重视交通基础设施建设可能引发的生态系统和生态空间占用、阻隔和干扰影响,不断提高交通工程与生态环境的友好程度。
《国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》提到,全方位全过程推行绿色规划、绿色设计、绿色投资、绿色建设、绿色生产、绿色流通、绿色生活和绿色消费,统筹推进高质量发展和高水平保护,确保实现“碳达峰、碳中和”目标,推动我国绿色发展迈上新台阶。
平塘特大桥
都匀至香格里拉高速公路
交通运输行业已成为我国节能减排和生态环境保护的重要领域,未来一段时间行业能源消耗、碳排放和污染物排放仍将保持增长态势。《交通强国建设纲要》要求,强化节能减排和污染防治,推进装备技术升级,加速淘汰落后技术和高耗低效交通装备,打好柴油货车污染治理攻坚战,推进污染防治等。
交通运输行业转变发展方式,实现高质量发展的要求,为绿色交通发展带来内生动力和更大空间。
“十四五”时期是加快建设交通强国的起步期,是进入新时代化解交通运输主要矛盾和推动交通运输高质量发展的换挡期,是优化结构和融合发展的提质期。
根据有关规划和行业预测,这一时期交通基础设施建设仍将保持一定的速度与规模,客货运输需求总量还将保持稳步增长,公众对运输多样化、高品质、高效率的要求更高——需要更加注重协调与国土空间的关系,把节约资源节能环保的理念贯穿于基础设施建设养护运营的全寿命周期中;更加注重优化交通运输中的能源结构和运输结构,向更清洁低碳的方向转变;更加注重发展方式转变、注重整体效率提升,实现由粗放发展方式转向绿色高效集约;更加注重公众美好的出行体验,强化出行环境与自然环境的和谐统一,提升美丽交通发展水平。
《国家综合立体交通网规划纲要》提出,要推进交通基础设施数字化、网联化,提升交通运输智慧发展水平,加快既有设施智能化,利用新技术赋能交通基础设施发展,加强既有交通基础设施提质升级,提高设施利用效率和服务水平;运用现代控制技术提升铁路全路网列车调度指挥和运输管理智能化水平,推动公路网络管理和出行信息服务智能化,完善道路交通监控设备及配套网络;要强化前沿关键科技研发,紧跟《交通强国建设纲要》的要求,大力发展智慧交通,推动大数据、区块链、超级计算机等新技术与交通行业深度融合;加快交通基础设施网、运输服务网、能源网与信息网络融合发展,构建泛在先进的交通信息基础设施。
赤水河红军大桥
技术创新是绿色公路建设发展的内生动力,但实现有效高效的技术创新需要合理的激励和督查机制来保障,同时也需要正确的环保技术指导。
目前,在绿色公路建设项目中,大规模示范应用的仍是实施生态环保选线、注重原生植被保护、实施永临结合、废旧材料再生利用、路域生态防护与修复、施工环境保护及标准化施工等常规绿色技术。对节能减排、能源高效利用、公路零碳建设等低碳技术和建筑信息模型(BIM)技术的应用及“互联网+”大数据监管等现代信息技术研发不足,缺乏有效鼓励“四新”技术创新的机制,制约了绿色公路高质量建设。
交通基础设施建设生态环境保护督查以贯彻执行国家法律法规、生态环境和水土保持行政主管部门政策规定为主,行业自我监管体系不足。行业生态环保标准规范体系不完善,普遍重视建设项目前期审批的管理,交通行业主管部门对建设项目生态环境保护事中、事后的指导和督查应进一步加强。
绿色公路与品质工程实施的内容和范围界定
/理念上/
绿色环保施工是公路品质工程的重要内涵之一,与绿色公路在范围和概念上存在交叉和错位。
/实际上/
多数示范项目既是绿色公路,又是品质工程,存在工程界定不清晰、示范重点不突出的问题。
行业层面生态环境保护例行督导少,“问题监管”多,监管方式仍以人工现场巡查为主,鲜见“互联网+”监管及信用监管等手段。建设项目自律自查方面,多采取建设单位委托第三方机构开展环境监测和水土保持监测监理的方式,数据采集、处理和过程跟踪反馈效率偏低,缺乏全过程覆盖。卫星遥感、天眼侦测和无人机技术等现代遥感技术应用不足,数据的整合与共享能力有限。
未来,交通运输行业发展一方面将面临更加严峻的外部资源环境约束,另一方面也将迎来行业自身发展转型升级、由规模速度型发展转为效率质量型发展的窗口期,应全面贯彻落实生态文明建设要求和新发展理念,把绿色交通摆在更加突出的位置,推动行业转型升级,在生态文明和美丽中国建设中发挥先行作用。
2021年全国交通运输工作会上提出紧紧围绕广泛形成绿色生产生活方式的目标要求,落实我国2030年“碳达峰”和2060年“碳中和”目标的重大决策,形成交通与自然和谐共生的绿色发展模式。全行业应在理念树立、政策引导、法制建设、宣传引导等方面加大力度。
紧紧围绕统筹推进“五位一体”总体布局和协调推进“四个全面”战略布局,坚持人与自然和谐共生的基本方略,牢固树立社会主义生态文明观,践行“绿水青山就是金山银山”的理念,以交通强国战略为统领,打造高质量绿色公路,为建设美丽中国目标提供坚实支撑和有力保障。
强化制度建设的顶层设计,从事前预防、事中监管、事后考核等角度,研究出台《关于实施交通基础设施建设生态环境保护全过程监管的指导意见》。
事前预防应针对交通建设项目前期工作特点,引入环境保护和水土保持咨询单位并开展初步设计、施工图设计分阶段持续评价的机制,建立项目生态环境保护专项设计审查制度,做到生态环境保护设施与主体工程同时设计。
事中监管应明确各级交通运输行政主管部门、项目法人及建设单位在交通基础设施建设生态环境保护监管中的主要职责、工作内容及方式,构建事中监管制度,做到生态环境保护设施与主体工程同时施工。
事后考核应把牢项目交工验收出口关,建立项目建设生态环境保护保证金制度、单位工程生态环境保护专项交工验收制度,充分调动施工单位落实项目生态环境保护措施与要求的积极性。
贵州省赤水市葫市镇乡村公路
研究出台“十四五”绿色公路建设指导意见,出台绿色公路建设激励政策。在有关行业绿色发展规划、立项文件审查和设计文件批复等环节,有针对性地提出鼓励科技创新的要求,充分调动参建各方主动性。建立绿色公路技术咨询制度,提倡引入专业技术咨询单位予以全过程指导,以健全绿色公路体系化管理制度。
依据《排污许可管理条例》等法律法规要求,实现交通运输环境要素管理全覆盖。依法把水、大气、土壤和固体废物等污染要素纳入排污许可管理,研究噪声等污染要素按排污管理的可行性和方法。
落实交通运输部《推动交通运输领域新型基础设施建设的指导意见》,重点路段实现全天候、多要素的状态感知;建设智慧路网云控平台;建设智慧服务区;推动农村公路建设、管理、养护、运行于一体的综合性管理服务平台建设。
探索部际协同监管机制,研究建立交通运输部与生态环境部、水利部等部门的联席工作制度,共同完善交通基础设施建设生态环境保护督查制度的顶层设计,建立生态环境违法案件通报机制,试点推行生态环境保护联合督查制度,推广生态环境保护第三方管理服务模式,鼓励建设单位委托专业机构开展独立的生态环境保护核查工作,提升建设项目自律监管成效。
建设交通基础设施生态环境保护管理投诉举报系统,实施“互联网+”督查;发展遥感监管技术在生态环境保护督查中的应用,开发交通运输“天、空、地”一体化生态环境保护监管系统,提升智能化、信息化水平;建立重大自然灾害监测与环境事件预警技术,建立路域防灾救灾与应急响应体系,构建大区域路网突发事件应急救援协同平台。
组织开展“十三五”绿色公路建设经验总结,重点对部级典型示范工程及部分省级试点示范项目实施效果进行经验分析与技术推广,把有关成果纳入公路工程建设技术规范,为绿色公路建设提供技术保障。
以交通强国试点为契机深化绿色公路建设,以高速公路改扩建、生态敏感脆弱区公路建设、公路维修与养护工程为重点,打造一批绿色公路建设交通强国试点项目,开展面向交通强国建设需要的绿色公路建设政策研究与制度顶层设计,强化绿色公路技术开发,推动绿色公路建设转型升级。
广东省云浮罗定至茂名信宜(粤桂界)高速公路(以下简称“云茂高速”)主线全长129.816公里,按照双向四车道高速公路标准建设,行车速度每小时100公里,设置有互通式立交13处,服务区3处,停车区2处,批复概算155.67亿元,于2017年11月全面开工,2021年6月通车。云茂高速全线共有桥梁108座,隧道8座,桥隧比39.8%,其中越岭段桥隧比66.6%。
云茂高速建设条件严苛,环保限制多。沿线涉及自然保护区、生态严控区、森林公园、饮用水源保护区等12处生态敏感区域,走廊带狭窄;线位落差大,云开大山东西两侧高差大,部分路段山高谷深,从40公里处至59公里处克服了440米高差;区域地质复杂,线路斜穿贵子弧形断裂带隧道围岩差,存在全V级围岩隧道;沿线滑塌多,防护难度大;气候条件恶劣,受山区地形和区域气候影响,湿热多雨,52.65公里至59.83公里区段属于常年雾区;施工条件苛刻,陡坡墩柱多,共计234处,材料运输极其困难。
结合我国绿色公路的发展目标及工程本身建设的引领作用和示范意义,在分析项目工程特点和环境特点的基础上,围绕工程建设需求,该项目确立以“守护绿水青山,建设美丽高速”为指导思想,以“装配化设计与施工、生态型、平安型、创新型‘一化三型’”为主题定位,以“资源节约、生态环保、节能减排、服务提升”为建设目标定位。
通过调研引入先进做法,云茂高速在建设之初把绿色公路建设目标纳入工作大纲,把绿色设计纳入勘察设计指导大纲,制定环保水保工作办法和绿色专项实施方案,通过建立制度,分解落实各阶段目标。同时,在施工合同中明确环保专项费用,保证资金投入。在参建单位环保投入之外,项目投入6600多万元作为环保专项费用,并纳入合同清单。
云茂高速统筹利用了土地资源、施工过程中的废料资源,坚持临永结合理念布设临建设施,通过新材料和新技术实现资源的节约和循环利用。
为保护土地资源,云茂高速通过线位比选和调整局部平纵线形科学选线,减少了占地;通过桥梁和路基方案比选,把北永大桥7跨30米箱梁变更为路基填筑,消化弃方约40万立方米;对高液限土分类利用,减少弃方约44.6万立方米。
打造山区高速公路建设品牌需要组织、制度和资金三重保障。
受山区地形和区域气候的影响,云茂高速部分路段存在重雾区。
在建设过程中,云茂高速综合利用施工废料,破解了地材难题。例如利用隧道洞渣加工机制砂45万立方米,用作路基填料30万立方米,用作浆砌片石防护7000立方米,用作洞门装饰2500立方米。同时,做好临时用地生态修复,实现造田还林约15.33万平方米。
公路建设项目在实施过程中,需要大量临时施工场地,如果没有经过统筹规划,很可能新增征地,增加建设、拆除成本。云茂高速全线有21处项目部驻地,有4处为全新建驻地,占地面积一般在2000平方米至33000平方米之间,其余17处为利用既有场地改建驻地,例如利用废弃校园。同时,云茂高速利用主线路基作预制场共有22处,节约临时用地约34万余平方米。此外,云茂高速还坚持临永结合、建管养结合理念,把部分施工便道升级用作地方永久道路和运营期养护检修通道,共计174处,长度80公里,助推精准扶贫。
在资源循环利用和节约方面,云茂高速采用新材料、新技术,减少建筑垃圾,例如拌和站采用波形压型钢板料仓隔墙,应用35处,减少混凝土垃圾1.5万立方米;试点应用隧道智能化照明控制系统92处,达到“车来灯亮,车走灯熄”的效果,每年节电61.5万度,减排二氧化碳61.5万吨。
云茂高速在建设过程中,主动避绕生态敏感点和水源保护区生态敏感点,例如古党坪大桥采用大跨径桥梁方案,避免在大鲵水产自然保护水域进行桥梁桩基施工。同时,利用既有生态资源,在清表阶段对原生大树进行移植集中保护,并在施工后期回迁应用于景观绿化工程,共计20余种2300余棵;对复绿困难的石质边坡采用生态混凝土防护,对临建场地和取(弃)土场进行规范化整治后复耕还林。
云茂高速采取了严格的环保措施,做好施工过程和生活区污水处理,降低施工对环境影响。桥梁桩基施工采用标准化泥浆池围蔽,生活区污水采取集中处理方式;完善排水设施,收集桥面径流,在桥下设置应急隔油沉淀池,消除营运期桥面的径流污水污染;采用扬尘、噪声、视频一体化实时监测监控系统,随时掌控环境变化。
部分预制场生产效率一览
开展课题研究
基于BIM技术的新型建设管理系统创新点
云茂高速全线采取标准化、装配化施工,自建自动化流水生产线,小型构件全面投入工厂化生产,生产效率大幅提高,成品质量显著提升。全线建有钢板组合梁桥2座(总长1088米),装配式涵洞29道(总涵长1159米)。
此外,云茂高速还合理设置了比较完善的检修通道,确保所有工点可达、可检、可修、可换,陡坡桥梁全线增设养护通道68处,累计长度约48公里,高陡边坡增设踏步护栏468处,累计长度约23.4公里。
云茂高速在建设过程中,全方位多角度应用四新技术,加强施工安全质量,在全线隧道、桥梁、路基边坡、路面等施工环节,应用了钢筋笼加劲箍全自动弯圆焊机、钢板等离子切割机及轨行式液压台车浇筑电缆沟槽等四新技术共48项。开展研究课题11项,其中“长大隧道软弱浅埋段高压旋喷桩地表加固关键技术及效果评价研究”“三维激光全断面扫描法隧道监控量测新技术”和“基于分布式超宽带毫米波干涉雷达技术的隧道形变智能实时监测预警系统开发及应用”入选交通运输部重点项目清单。
为全面推进品质工程建设,保障施工安全质量全面提升,鼓励“微创新”,云茂高速通过施工工艺或施工机具设备微改进组织了“微创新”评比活动,总结并推广应用“微创新”48项。
在广东省公路工程“三级清单”模式下,云茂高速开展了基于BIM技术的新型建设管理系统研究,助力“三级清单”业务集成与协同管理。
云茂高速通过应用自动化实时监测系统,实时掌控高边坡情况。首创了隧道全时自动化监控系统,开发应用了分布式超宽带毫米波干涉雷达,智能实时监测预警隧道形变。同时,应用了隧道智能变形监测系统,利用三维激光全断面扫描技术全方位监测隧道变形,快速采集和分析侵限、拱顶沉降、收敛状态和轴线偏差的数据信息,生成隧道激光全断面监测云图,快速判断隧道施工质量。此外,还全面推广投入应用了20台无人机,监管环保盲点。
云茂高速着重科学分析了特殊路段,通过细化设计全方位解决雾区行车安全难题。例如在长约2.4公里的重雾区路段,应用雾区监测预警及诱导系统,提升驾驶安全系数。
此外,云茂高速通过引进智能光子点面光源灯具蓄能发光技术,改善光环境,削弱“黑洞”“白洞”效应,提高行车舒适性和安全性。在隧道洞口段应用多功能储能发光涂料、洞身应用纳米硅负离子涂料,全线隧道应用多功能储能式轮廓标、拱顶诱导标和反光环,进一步保障隧道行车安全。
绿色公路建设是高度集成的工作,应重视开展专业咨询和专家咨询,及时梳理总结建设方案,形成可复制、可推广的成熟经验。从源头上做好工作,前期做好策划,全过程融入绿色公路建设的思想与理念,并在设计、施工招标合同条款中体现绿色设计、绿色施工、绿色运营等相关要求。注重对参建人员的全覆盖培训,积极组织相关人员参加绿色公路建设经验交流,加强绿色公路理念宣贯,将绿色公路施工理念贯穿于公路建设、管理、养护和运营的全过程。
2021年4月,云茂高速被广东省交通运输厅选定为第一批绿色公路建设示范工程项目。2021年5月,由中国公路学会组织的第七届全国绿色公路技术交流会暨示范工程现场观摩会依托云茂高速举行,云茂高速被中国公路学会授予全国第二条、广东省第一条“最美绿色高速”称号,“云茂经验”也将在行业内持续发挥示范引领作用。
隧道全时自动化监控系统创新点
2021年6月,云茂高速通车运营。