陈君朝高速公路改扩建工程关键技术

河北交通投资集团公司陈君朝2015年12月京港澳高速公路（京石段）改扩建工程高速公路改扩建工程关键技术探索与实践目录1项目背景2运用科技创新全面提高工程质量4小结3运用科技创新全面提升外观品质目录1项目背景2运用科技创新全面提高工程质量4小结3运用科技创新全面提升外观品质2双示范立项情况1、交通运输部科技示范工程2、交通运输部首批绿色低碳公路主题性试点项目1工程概况1、2013年3月正式开工建设，2014年12月21日建成通车；2、全长224.678公里，双向八车道，路基宽42米，设计车速120公里/小时，其中扩建185.843公里、新建38.835公里；3、全线新、改建互通立交21处，收费站17处，养护工区4处，服务区7处；一、项目背景一、项目背景外美房建绿化交安机电内实路线桥涵路面路基科技示范工程绿色低碳公路81目录1项目背景2运用科技创新全面提高工程质量4小结3运用科技创新全面提升外观品质二、工程质量技术先进低碳环保安全耐久路基拼接路面拼接桥涵拼接房建工程1、老路基及地基状态分析与评价技术2、平原区宽深排水边沟回填技术3、老路基边坡处理与拼接技术4、补强设备的选择5、土工合成材料应用技术6、路桥涵过渡段及短路基等不均匀沉降控制7、备土预压加快新路基沉降施工措施8、加宽路基沉降观测控制标准与评估技术1、新路面结构评价技术；2、路面结合部拼接方案；3、沥青混合料的探索研究；4、铣刨料再利用应用技术；5、橡胶改性沥青应用技术6、加筋材料的应用技术；7、路面施工管理特点1、验算荷载等级采用1.3倍公路Ⅰ级；2、矮T梁代替空心板；3、小结构物拼接技术及整体组装式桥梁研究；4、全线应用高性能混凝土5、梁板集中预制；6、桥面铺装磨光机7、桥面铺装精铣刨10、服务区平面布局设计11、地源热泵应用12、污水回收与处理技术2.1三维激光扫描技术为解决不中断交通情况下的测量问题,在国内首次全面应用三维激光测量技术，安全、快速、准确地获取现有道路精密的空间信息。2.1三维激光扫描技术1、不中断交通的条件下，实现了高精度地形测量；2、避免了测量人员路上作业，保障了人身安全；3、数据采集和处理的数字化、自动化程度高，工作效率高；4、测设周期缩短2/3，提高了工作效率，成本降低50%。特点创立了以直升机和汽车激光测量技术为核心的勘察设计技术体系，形成了先进实用的勘测技术流程和方法；《道路改扩建工程三维激光扫描测量技术设计指导书》《道路改扩建工程三维激光扫描测量技术应用指南》成果：一个体系两本书2.2路基拼接研究内容如何控制新老路基间的不均匀沉降并实现其有效衔接是路基加宽的关键。路基拼接关键技术1、老路基及地基状态分析与评价技术2、平原区宽深排水边沟回填技术3、老路基边坡处理与拼接技术4、补强设备的选择5、土工合成材料应用技术6、路桥涵过渡段及短路基等特殊路段不均匀沉降控制7、备土预压加快新路基沉降施工措施8、加宽路基沉降观测控制标准与评估技术2.2路基拼接1、老路基及地基状态分析与评价技术对老路路基、边坡、排水沟及加宽处的原地表，采用现场钻孔勘探及挖探试验，揭示了高速公路软基、堤身及边坡土体密实度与含水率空间分布规律，为高速公路路基的地基处理、台阶开挖方案、设备及填料选择提供支持。2、平原区宽深排水边沟回填技术提出了老路基边沟砂砾（山皮土）回填压实和重型碾压追密技术，创建了压实度和弯沉值双指标控制模式，有效减小了新老路基间的差异沉降，实现了地基整体稳定性，同时加快了施工进度。2.2路基拼接3、老路基边坡处理与拼接技术针对老路边坡压实度不够的实际情况，提出“边坡软衔接”的理论，制定了路基边坡台阶合理开挖尺寸及台阶强力夯实追密补强技术。2.2路基拼接4、补强设备的选择1、重型强振碾压压路机：（1）影响深度：80—120cm;（2）使用区域：①边沟填至原地表处，②每填筑80公分后2、强力夯实机：（1）选择理由：结构物多、作业空间有限，强力夯实机对结构物的影响小；（2）使用区域：老路台阶处进行补强；（3）控制指标：锤击次数+沉降量。强力夯实机强力夯实前布点2.2路基拼接5、土工合成材料应用技术1、土工格室：在原地表处铺设一层，宽8m。2、钢塑格栅：路床铺设2层，铺设位置分别在距路床顶面以下50cm、80cm处；铺设宽度为6米，新老路床各搭设3m宽。土工格室钢塑格栅2.2路基拼接6、路桥涵过渡段及短路基等特殊路段不均匀沉降控制制定了台背路基台阶开挖方案，提出了液态粉煤灰台背回填及短路基填筑技术，解决了特殊地段路基不宜压实难题，实现了加宽路基的纵横向不均匀沉降的有效控制。2.2路基拼接短路基浇筑液态粉煤灰台背处台阶开挖台背处浇筑液态粉煤灰短路基浇筑液态粉煤灰2.2路基拼接7、备土预压加快新路基沉降施工措施1、一般路段、短路基、台背分别设置预压方案；2、全线共备土约560万方，预压期3个月。（2013.12.16——2014.3.11）8、加宽路基沉降观测控制标准与评估技术建立了加宽路基全断面沉降观测方法：总沉降量不大于30cm、最后一期沉降速率不大于2mm/d且数值小于月平均沉降速率段落；开发了路基加宽沉降观测平差软件及沉降预测评估系统，形成了系统的加宽路基多方位沉降变形监测技术。2.2路基拼接沉降杯埋设剖面管埋设观测室2.2路基拼接路基拼接标准化施工工艺2.3路面拼接研究内容如何实现新老路面的整体拼接并提高其耐久性、平整度是路面加宽的关键。路面拼接关键技术1、新路面结构评价技术2、路面结合部拼接方案3、沥青混合料的探索研究4、铣刨料再利用应用技术5、橡胶改性沥青应用技术6、加筋材料的应用技术7、路面施工管理特点1、新路面结构评价技术2.3路面拼接4CMSMA两层水稳8CMATB-25材料应用方案设计橡胶改性沥青表面层SMA环氧沥青高模量沥青铣刨料利用玄武岩纤维布聚酯玻纤布科研支持结构研究两层AC-206CM6CM28CM28CM15CM级配碎石工艺研究设备研究级配研究拼接方案28CM厚基层一次摊铺精铣刨拌合楼油改气智能监控2、路面结合部拼接方案采用分车道设计方法，台阶开挖方式主要考虑避开行车轮迹线，避免或减少反射裂缝。2.3路面拼接SMA面层基层第二个拼接缝设在距中线9.75m处，即第二个台阶在第二、三车道划线处。第一个拼接缝设在距中线8.25m处，即第一个开挖台阶在第二、三车道划分线往内1.5m处。3、沥青混合料的探索研究系统研究了沥青种类、级配、孔隙率等因素对混合料模量及疲劳性能的影响。2.3路面拼接SMA全线应用835.7万平米密实程度好，空隙率小，沥青膜较厚，沥青与集料的黏结力很强.本项目添加设备采用称重式计量风投放。高模量沥青路面铺筑2公里国内首次采用20号硬质沥青、2种级配，现场取样模量将同层位的橡胶改性沥青混凝土提高70%。提高铺装与桥面板的层间粘结性、铺装耐久性，有效地延长铺装寿命；材料属于温拌沥青，节约燃油，减少大气污染。环氧沥青桥面铺装34万平米4、铣刨料再利用应用技术2.3路面拼接冷再生利用铣刨料7.3万吨，代替ATB25铺筑混凝土8.82万吨，节省705吨燃料油，1007吨标煤，2281吨二氧化碳。利用面层铣刨料约42万吨，掺配比例60%，铺筑垫层462万平米，节约投资约900万元。利用面层铣刨料约6万吨，铺筑基层102万平米，节约投资约300万元。冷再生铣刨料用在垫层铣刨料用在基层铣刨料再利用（55.3万吨）5、橡胶改性沥青应用技术2.3路面拼接中下面层共用橡胶改性沥青11.03万吨低碳消耗废胎胶粉约24265吨，折合轮胎约243万条。指标抗车辙性能指标比国标提高66%，较SBS提高20%。意义延长了使用寿命，降低了全寿命养护成本。6、加筋材料的应用技术2.3路面拼接纵向位置：以新旧路面衔接施工完成首层面层平齐顶面开始铺设，先铺玄武岩纤维布，聚酯玻纤布在其上一层层位。平面位置：按照在距离、设计中心线9.75m处左右各铺设1m。提高路面整体连接性聚酯玻纤布玄武岩纤维布7、路面施工管理特点（1）增加精铣刨施工工艺：引进了LIPRES车载式激光路面平整度仪进行跟踪检测，确定路面不合格路段，进而采用6m直尺确定具体位置后，采用精铣刨处理，确保路面最终平整度，重点针对施工接缝处和路桥过渡段进行处理。（2）专家现场指导：邀请国内知名路面专家定期到施工一线，对混合料继配、拌合楼、摊铺设备等现场指导；（3）路面智能监控：沥青拌合楼按安装“黑匣子”、摊铺机、压路机安装速度监控仪，实现从原材料到施工的全过程监控；2.3路面拼接2.4桥涵拼接研究内容桥涵拼接关键技术1、验算荷载等级采用1.3倍公路Ⅰ级2、矮T梁代替空心板3、小结构物拼接技术及整体组装式桥梁研究4、全线应用高性能混凝土5、梁板集中预制6、桥面铺装磨光机7、桥面铺装精铣刨1、高性能混凝土应用技术（1）全线736座构造物上、下部结构全部采用高性能混凝土；（2）共使用高性能混凝土170万方，投资约12.11亿元；（3）较普通混凝土节约水泥6万吨，减少二氧化碳排放约13万吨，同时提高了结构的耐久性。2.4桥涵拼接2、梁板集中预制针对京石改扩建段预制梁具有种类多、数量多等特点，对全线预制梁板进行统一管理、集中预制，工厂化作业、标准化施工，提高预制梁质量水平，为工程施工进度提供保障，同时减少了临时占地费用。2.4桥涵拼接2、梁板集中预制2.4桥涵拼接河北省首次使用梁板集中预制，节约土地250亩、投资4100万元；1、工厂化生产全线推广使用钢筋加工设备、智能压浆和张拉设备，创新出标准化可移动式养生棚，设置自动喷淋装置；2、标准化施工办理梁板身份证，全部梁板上刻上施工单位、监理单位责任人的名字。3、责任化管控2、梁板集中预制2.4桥涵拼接钢筋加工设备钢筋整体绑扎2、梁板集中预制2.4桥涵拼接可移动式养生棚自动喷淋设备智能张拉、压浆设备2、梁板集中预制2.4桥涵拼接梁板“身份证”3、桥面铺装采用座驾式磨光机（1）减轻劳动强度、改善操作条件，效率是传统手扶式抹光机的6倍；（2）自重较大，能一次提浆和抹光，节省抹面水泥，避免第二次抹面时脱壳的弊病；（3）最终平整度控制在3mm之内，大幅提高混凝土表面质量。2.4桥涵拼接施工现场现场检测4、桥面铺装精铣刨铣刨深度为10mm，作业面重叠宽度为10cm-20cm。（1）对不平整位置铣刨处理，实现找平；（2）在铺装顶面上铣刨出一个新的、细密纹理的结合面，增加沥青面与混凝土层间的摩擦力，避免了行车后引起的搓板现象而影响平整度。2.4桥涵拼接施工现场铣刨转子铣刨后的结合面2.5房建工程研究内容房建工程研究内容1、服务区平面布局设计2、地源热泵应用3、污水回收与处理技术1、服务区平面布局设计2.5房建工程联合设计单位、施工单位、景观咨询单位共同设计，功能实用、设计美观。3、大小车分流1、联合设计2、一字型布局1、服务区平面布局设计2.5房建工程将公共洗手间、超市、餐厅、住宿集中在一个整体空间下,平面布局紧凑,立面设计采用整体屋顶和现代风格,简洁大方3、大小车分流1、联合设计2、一字型布局1、服务区平面布局设计2.5房建工程一改以往的服务区广场各种车辆混杂停放、形象差的问题。3、大小车分流1、联合设计2、一字型布局2、地源热泵应用地源热泵工作原理：冬季热泵机组从地源中吸收热量，向建筑物供暖；夏季热泵机组从室内吸收热量并转移释放到地源中，实现建筑物空调制冷。全线7对服务区全部使用地源热泵，每年节约化石燃料约2700吨标煤，减少二氧化碳排放约6900吨，实现了低碳节能环保。2.5房建工程3、污水回收与处理技术2.5房建工程污水处理污水处理技术采用的是MBR膜生物处理技术，处理流程简单，占地面积减少1/2以上，去污能力成倍增加，受到污泥膨胀等问题的影响，日常操作管理简便易行。全线共有7对服务区，16个收费站，建设19套MBR中水回用处理设施，14套接触氧化污水处理设施。京石高速7对服务区，共14个地埋式雨水池，总容积28000m3，沉淀后雨水利用率在70%以上，用于浇灌的回收雨水总量为98