隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，越來越多早期建成的高速公路由于通行能力不足、服務(wù)水平低下、安全事故頻發(fā)等原因，已經(jīng)不能滿足日益增長的交通需求，急需進行切實可行的改造升級或擴容建設(shè)。濟南至青島高速公路（簡稱濟青高速公路）改擴建工程是山東省第一條改擴建高速公路，也是目前國內(nèi)一次性改擴建里程最長、投資最大的“邊通車、邊施工”的改擴建項目。為解決改擴建工程建設(shè)中遇到的一系列技術(shù)難題，推廣應(yīng)用一批先進科技成果，集中展示科技對交通行業(yè)技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)升級的引領(lǐng)推動作用，為今后高速公路改擴建工程提供技術(shù)儲備和經(jīng)驗支撐，山東高速組織行業(yè)內(nèi)多家科研單位，經(jīng)過縝密調(diào)研和前期論證，于2017年11月通過交通運輸部批復(fù)立項，實施濟青高速公路改擴建綠色科技示范工程。

擴容需求迫在眉睫

濟青高速公路橫貫山東省東西部，是國家高速公路網(wǎng)青島至銀川線的重要路段（其中唐王立交至濟南零點立交段為濟廣高速公路的重要路段），也是國家“五縱五橫”綜合運輸大通道中青島至拉薩通道的重要組成部分，連接了山東省濟南、濱州、淄博、濰坊、青島等重要工業(yè)城市，被譽為山東省的“黃金通道”。自1993年建成通車以來，隨著區(qū)域經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，交通量增長迅速，服務(wù)水平明顯下降，嚴(yán)重影響了道路交通安全，已不能適應(yīng)經(jīng)濟、社會和交通發(fā)展的需求，濟青高速公路改擴建顯得尤為必要和日趨迫切。

_2圖1 濟青高速公路改擴建主體工程路線

2015年12月，濟青高速公路改擴建項目獲國家發(fā)展和改革委員會核準(zhǔn)立項，并于2016年6月開工建設(shè)，路線全長309.2公里，工程批復(fù)估算總投資297.96億元。工程采用沿既有老路以“兩側(cè)拼寬為主、局部單側(cè)或兩側(cè)分離加寬為輔”的加寬方式，標(biāo)準(zhǔn)路基寬度42米。改擴建后的濟青高速公路擴寬至雙向八車道，設(shè)計速度120千米/小時，極大地提升了新時期人民群眾安全、快速、便捷、舒適的通行服務(wù)體驗。濟青高速公路改擴建工程不同于新建項目，具有自身的工程技術(shù)特點，主要表現(xiàn)在：

1. 路線交叉多，管線密集，遷改協(xié)調(diào)和施工組織難度大

濟青高速公路處于山東省最重要的經(jīng)濟走廊帶內(nèi)，穿越5條國道、15條省道，6條鐵路，沿線征地紅線內(nèi)共分布27條重要管線（10kv以上電力線、輸油及輸氣管道）、1099條次要管線，遷改協(xié)調(diào)和施工組織難度極大。

2. 舊路服役時間長，新舊道路結(jié)構(gòu)與材料匹配困難

濟青高速公路至今已通車26年，是目前國內(nèi)舊路通行時間最長的改擴建項目。經(jīng)過多年通行，舊路路基已基本穩(wěn)固，改擴建后新舊路基的沉降差異會對路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大影響，新舊道路結(jié)構(gòu)與材料適應(yīng)性難題亟需解決。同時，新版規(guī)范《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》《高速公路改擴建實施細則》《瀝青路面設(shè)計規(guī)范》等與原有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)差異大，對濟青高速公路改擴建提出了更高要求。

3. 四車道保通施工,安全風(fēng)險高,交通組織復(fù)雜

濟青高速公路既有道路車流量大，可分流路線少，改擴建期間要滿足雙向四車道基本保通，交通和施工安全矛盾突出。此外，主體工程共分五個施工階段，先后兩次全線統(tǒng)一轉(zhuǎn)序，以實現(xiàn)半幅通行、半幅施工，交通組織極其復(fù)雜。

4. 沿線取土困難，地材緊缺，綠色節(jié)能與循環(huán)利用任務(wù)重

濟青高速公路沿線多為優(yōu)質(zhì)耕地，土地資源緊張，優(yōu)質(zhì)筑路材料緊缺，舊路廢棄材料和固體工業(yè)廢棄物處置困難，節(jié)能減排和環(huán)保壓力巨大。

5. 保通壓力大，運營服務(wù)和智慧出行要求高

濟青高速公路改擴建期間，不能降低人民對“安全、快速、便捷、舒適”的出行需求。結(jié)合工程建設(shè)實際，科學(xué)、系統(tǒng)、規(guī)范地指導(dǎo)智慧高速建設(shè)，也是本項目積極探索的方向。

提質(zhì)增效貫穿項目始終

為解決濟青高速公路改擴建工程技術(shù)難題，進一步提升項目建設(shè)品質(zhì)，以“安全耐久、資源利用、節(jié)能環(huán)保、智慧共享”為主題，開展了“全壽命周期設(shè)計施工一體化、不間斷交通的施工交通組織與安全保障提升、舊路材料與大宗工業(yè)廢棄物循環(huán)利用、生態(tài)防護與節(jié)能減排、信息化建管養(yǎng)效率提升”五大科技專項。統(tǒng)籌科技創(chuàng)新和集成交通科技成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用，依靠科技成果的先導(dǎo)作用實現(xiàn)工程建設(shè)的提質(zhì)增效，在濟青高速公路改擴建綠色科技示范工程創(chuàng)建過程中取得了一系列創(chuàng)新成果。

優(yōu)化性能 提升效率

為解決路面多橫坡、多拱度，雨后積水、車輛變道搖擺等問題，在濟青高速公路改擴建主線309公里的路面上面層攤鋪施工中，全部采用四車道18.75米寬全斷面單機整幅一次攤鋪，成功實現(xiàn)了“橫向一字坡、縱向無接縫”，顯著提升了施工效率和建設(shè)質(zhì)量。

_3圖2 瀝青路面全幅無縫攤鋪

濟青高速公路原硬路肩路面結(jié)構(gòu)與行車道不一致，為保證擴建后硬路肩部位能夠承受重載交通荷載，同時為保證半幅通車、半幅施工，先對一側(cè)整段長度硬路肩部位(左幅或右幅)暫不處理，直接拼寬，待交通轉(zhuǎn)序后再對其進行反開挖處治。通過技術(shù)創(chuàng)新，在硬路肩反開挖段，采用“橫向喂料”“大厚度攤鋪（36厘米）”“超重噸位智能碾軋”，實現(xiàn)一次攤鋪一次成型，提高了硬路肩反開挖段施工質(zhì)量和效率。

在高速公路拓寬改造工程中，新舊路基差異沉降控制、新舊路面結(jié)構(gòu)與材料性能協(xié)調(diào)及匹配、路基路面結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計等都是亟需解決的重難點問題。通過開展多方面聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)，一方面針對改擴建工程路基差異沉降模式、沉降計算方法進行研究，提出了新舊路基差異沉降的控制標(biāo)準(zhǔn)和控制措施，確保車輛運行安全；一方面對新舊路面結(jié)構(gòu)和材料進行了全面性能研究，提出了新舊路面結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換與性能恢復(fù)方法，實現(xiàn)了新舊路面結(jié)構(gòu)和材料的最優(yōu)協(xié)調(diào)與匹配。此外，通過室內(nèi)外加速加載與實體工程試驗研究，對新舊路面結(jié)構(gòu)進行長期性能觀測，進一步提高了改擴建路面結(jié)構(gòu)的合理性與經(jīng)濟性。

協(xié)同管理 降低成本

改擴建項目既有橋梁建設(shè)采用老技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，不能滿足新規(guī)范技術(shù)要求，其是否仍具有繼續(xù)服役的使用價值，目前還缺乏成熟的科技成果參考。濟青高速公路改擴建工程存在大量拆除梁板，通過開展“既有橋梁綜合利用關(guān)鍵技術(shù)”研究，從“既有中小跨徑舊橋荷載適應(yīng)性”，“在役鋼筋混凝土梁疲勞損傷及剩余壽命”，“橋梁整體化層參與結(jié)構(gòu)受力”三個方面進行了多角度研究，最大程度提高了既有橋梁結(jié)構(gòu)利用率，避免過度加固和拆除重建。此外，還對“拼寬橋梁的樁基礎(chǔ)沉降差異控制”開展了專題研究，為實施橋梁工程改擴建提供了理論支撐和技術(shù)支持。該技術(shù)的系列研究成果成功在已經(jīng)開工的京滬、京臺改擴建工程（山東段）中得到了規(guī)�；�推廣應(yīng)用。

_4圖3 既有橋梁荷載適應(yīng)性評估試驗

在濟青高速公路改擴建橋梁建設(shè)過程中引入BIM技術(shù)，以工程結(jié)構(gòu)物的三維模型為核心，以數(shù)據(jù)共享和協(xié)同工作為目標(biāo)，提高管理水平，保證施工質(zhì)量。通過研究，順利實現(xiàn)了BIM模型輕量化，建立了小清河特大橋、華山高架橋、小許家高架橋等工程結(jié)構(gòu)物的BIM模型，開展了橋梁建造實時動態(tài)施工控制、掛籃施工監(jiān)測、進度管理、預(yù)應(yīng)力筋碰撞檢查等工作。

為了確保濟青高速公路小清河特大橋的安全性和耐久性，降低橋梁全壽命周期內(nèi)的建設(shè)成本，通過開展“混凝土?xí)r變性能試驗與機理、混凝土?xí)r變性能預(yù)測模型改進、全壽命周期梁橋性能發(fā)展預(yù)測、基于模型修正的梁橋長期變形發(fā)展與實橋測試”四方面的系統(tǒng)研究，構(gòu)建了適用于實際服役環(huán)境下的梁橋變形預(yù)測和監(jiān)測技術(shù)體系，為現(xiàn)有預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計、施工和維護提供了技術(shù)支撐。

創(chuàng)新設(shè)計 改善質(zhì)量

濟青高速公路改擴建從設(shè)計階段即應(yīng)用了永久性瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計理論與技術(shù)。通過采用永久性瀝青路面設(shè)計，路面結(jié)構(gòu)具有強基礎(chǔ)、厚瀝青層等特點，路面結(jié)構(gòu)壽命可達30年以上。此外，采用拼寬車道新建瀝青下面層（AC-25）與舊路面的平接設(shè)計，形成了結(jié)構(gòu)優(yōu)良的保通路面結(jié)構(gòu)；在舊路結(jié)構(gòu)補強后再加鋪兩層瀝青結(jié)構(gòu)層，實現(xiàn)了舊路面結(jié)構(gòu)的耐久保持。

在濟青高速公路改擴建過程中，示范應(yīng)用了管狀勁性體、DHT土凝巖穩(wěn)定材料、穩(wěn)定型橡膠改性瀝青混合料、密水型瀝青膠砂橋面鋪裝、長大縱坡段高模量瀝青混合料（EME）等新材料，有效延長了重載交通道路使用壽命。

應(yīng)用信息化技術(shù)，建立了瀝青路面全過程質(zhì)量控制管理平臺，實現(xiàn)了對瀝青路面生產(chǎn)環(huán)節(jié)溯源、現(xiàn)場智能碾軋等質(zhì)量管控，大幅提高了管理效率和施工質(zhì)量。

智慧管控 安全便捷

針對濟青高速公路改擴建保通施工安全難題，應(yīng)用綜合駕駛實驗平臺，模擬改擴建施工期間道路行車環(huán)境，揭示人、車、路、環(huán)境與交通安全的交互關(guān)系，指導(dǎo)限速標(biāo)準(zhǔn)的制定、道路標(biāo)志標(biāo)線的設(shè)置，以及改擴建不同階段的交通轉(zhuǎn)序。

為切實保障濟青高速公路改擴建期間通行安全和施工安全,利用無人機對施工區(qū)進行了常態(tài)化監(jiān)測,并結(jié)合信息反饋結(jié)果,對交通流進行有效管理、組織和疏導(dǎo)。同時,利用移動鋼護欄進行保通施工的臨時防護,大幅提升了安全保障水平。此外，還優(yōu)選發(fā)光交通標(biāo)志、旋轉(zhuǎn)式防撞護欄、可導(dǎo)向防撞墊等交通安全新設(shè)施，以及抗凝冰瀝青路面等新技術(shù),全方位提升濟青高速公路安全運營水平。

改擴建期間，不能降低人民群眾對“安全、快速、便捷、舒適”的出行服務(wù)體驗。一方面應(yīng)用“e高速”，實現(xiàn)了道路運營、公安交管、廣播媒體、互聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)航四方聯(lián)動，準(zhǔn)確迅速推送路況圖文信息，提升了用戶出行的便捷性、及時性、安全性和體驗感；一方面通過自主開發(fā)應(yīng)用的熱線智能機器人“溫馨”，全天候服務(wù)，自動識別用戶需求，以語音形式將查詢結(jié)果精確播報給用戶，提高用戶出行的科技感。此外，還對傳統(tǒng)反光交通錐進行了物聯(lián)網(wǎng)化改造，應(yīng)用智慧錐桶實現(xiàn)與導(dǎo)航地圖軟件數(shù)據(jù)平臺無縫對接，實時上傳路面作業(yè)動態(tài)數(shù)據(jù)，同步更新推送給導(dǎo)航使用者，保障民眾的出行安全與便捷。

生態(tài)環(huán)保 節(jié)能高效

首次將拜耳法赤泥應(yīng)用于高速公路建設(shè)，赤泥路床的路用指標(biāo)和污染性控制指標(biāo)均滿足設(shè)計與規(guī)范要求。濟青高速公路改擴建赤泥路床填筑的規(guī)模化應(yīng)用，為赤泥在道路工程建設(shè)中的資源化利用奠定了基礎(chǔ)。

_5圖4 赤泥生態(tài)環(huán)境實驗

開展了高性能乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)推廣應(yīng)用，并進行了廢棄結(jié)構(gòu)混凝土再生集料高值化利用技術(shù)研究，實現(xiàn)了舊路面材料、廢棄混凝土材料等舊路材料100%再生利用，其中40%高值化利用，變廢為寶。舊路材料的循環(huán)再利用，極大地節(jié)約了砂石、瀝青等道路建筑材料，降低工程造價，節(jié)約棄渣占地，減少碳排放。

_6圖5 舊路面銑刨料回收利用濟青高速公路改擴建項目是怎么做成綠色科技示范工程的_7圖6 廢棄結(jié)構(gòu)物混凝土回收利用

此外，在濟青高速公路改擴建過程中，為了對舊護欄進行循環(huán)再利用，通過計算機高精度仿真模擬，及實施實車碰撞試驗驗證，自主研發(fā)了多種護欄形式，實現(xiàn)了全線再利用舊波形梁護欄達642公里，節(jié)省鋼材近萬噸，大幅降低了護欄工程造價。

_8圖7 舊波形梁護欄改造再利用

在濟青高速公路濟南東服務(wù)區(qū)，集成應(yīng)用低碳建筑設(shè)計、服務(wù)區(qū)污水資源化處理、透水路面鋪裝、雨水收集利用等新技術(shù)，實現(xiàn)污水處理、中水利用、雨水收集利用、生活垃圾集中無害化處理等。進一步降低服務(wù)區(qū)能耗，提高水資源利用率，促進節(jié)能減排，提升服務(wù)體驗，建設(shè)低碳、海綿型服務(wù)區(qū)，打造高速公路溫馨驛站新品牌。

_9圖8 海綿服務(wù)區(qū)透水停車場

在濟青高速公路巖石路塹邊坡，應(yīng)用“水-土-生”三大生態(tài)防護關(guān)鍵技術(shù)，形成了坡面穩(wěn)定的草灌型護坡植被，整體覆蓋率超過75%，保證高陡巖石邊坡生態(tài)修復(fù)效果和質(zhì)量。橋臺錐坡防護以生態(tài)磚替代傳統(tǒng)六棱塊，有利于形成坡面穩(wěn)定的多樣性護坡植被，有效防治高速公路改擴建工程建設(shè)造成的水土流失，使橋臺錐坡生態(tài)得到有效恢復(fù)，最大限度恢復(fù)濟青高速公路生態(tài)景觀。

_10圖9 邊坡生態(tài)防護

面對持續(xù)增加的環(huán)保壓力，一方面利用環(huán)保測試手段，對施工場地環(huán)境進行全節(jié)點、連續(xù)式跟蹤監(jiān)測，建立完善的施工期能耗評價體系，提出針對性節(jié)能減排措施；另一方面對基于瀝青機械發(fā)泡的混合料綠色溫拌技術(shù)進行研究，有力推動了瀝青路面建設(shè)綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。

工程建設(shè)背后的思考

堅持目標(biāo)導(dǎo)向。認(rèn)真梳理工程技術(shù)難題，準(zhǔn)確定位工程需求，精準(zhǔn)確立科研項目研究方向，以推廣應(yīng)用和集成攻關(guān)“新技術(shù)、新工藝、新材料、新產(chǎn)品”為載體，大力開展科技創(chuàng)新，有效促進科技成果工程化和產(chǎn)業(yè)化，達到交通運輸管理水平、運輸服務(wù)品質(zhì)、工程建設(shè)質(zhì)量等方面的典型示范效應(yīng)。同時，積極關(guān)注社會需求，勇于承擔(dān)社會責(zé)任，比如拜耳法赤泥在濟青高速公路改擴建路床填筑施工上的示范應(yīng)用，不僅實現(xiàn)了固體工業(yè)廢棄物的“綠色利用”，還減輕了相關(guān)企業(yè)處置工業(yè)廢棄物的負擔(dān)，形成了新的經(jīng)濟增長點。

堅持問題導(dǎo)向。對制約工程質(zhì)量的難點，實施重大技術(shù)攻關(guān)；對制約工程進度的難點，研究推廣四新技術(shù)；對影響工程建設(shè)安全的難點，進行安全智慧管控研究；對影響工程綠色發(fā)展的難點，研究應(yīng)用綠色環(huán)保技術(shù)。濟青高速公路改擴建綠色科技示范工程即緊扣“綠色”理念，在上述四個方面開展了一系列創(chuàng)新實踐，較好地完成了“建設(shè)品質(zhì)工程、推進環(huán)境友好、實現(xiàn)綠色建造、提升服務(wù)質(zhì)量”的科技示范引領(lǐng)目標(biāo)。

堅持創(chuàng)新導(dǎo)向。積極搭建科研院所、高等院校、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)等多方協(xié)同創(chuàng)新平臺，激發(fā)建設(shè)、科研、設(shè)計、監(jiān)理、施工等單位創(chuàng)新活力，切實保證科技創(chuàng)新成果及時落地。合理引導(dǎo)，制定激勵措施，充分調(diào)動參與各方積極性，切實保障科研單位的研究先導(dǎo)作用、設(shè)計單位的技術(shù)服務(wù)作用、施工單位的貫徹落實作用，以及監(jiān)理單位的監(jiān)督協(xié)調(diào)作用。在濟青高速公路改擴建過程中，項目辦建立了“工程建設(shè)進度與科研項目同步推進”的管理模式，有效實現(xiàn)了科技創(chuàng)新成果與工程建設(shè)質(zhì)量雙提升。

堅持主體導(dǎo)向。在科技示范工程實施過程中，充分發(fā)揮了建設(shè)管理單位的主導(dǎo)作用，建立健全科技管理制度，積極開展工程建設(shè)專家咨詢，形成重大技術(shù)難題攻關(guān)智庫。充分利用外腦，聯(lián)合行業(yè)知名單位共同開展科技攻關(guān)，滿足自身發(fā)展的多元化需求。在濟青高速公路改擴建過程中，項目辦聯(lián)合了17家交通行業(yè)知名高等院校、科研院所及公司，共同開展科學(xué)研究工作，加上設(shè)計、施工、監(jiān)理等參建單位，形成了攻堅破難合力，共同促進工程建設(shè)質(zhì)量的不斷提高，也為全國高速公路改擴建工程建設(shè)質(zhì)量和服務(wù)水平的有效提升樹立了典范。