吉林省鹤大高速公路科技示范工程实施方案.docx

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吉林省鹤大高速公路科技示范工程实施方案

吉林省鹤大高速公路科技示范工程实施方案

交通运输部科技示范工程

实施方案

示范工程名称吉林省鹤大高速公路交通科技示范工程

组织单位,盖章,吉林省交通运输厅实施单位,盖章,吉林省高等级公路建设局

吉林省交通科学研究所

吉林省交通规划设计院科技依托单位,盖章,交通运输部科学研究院

交通运输部公路科学研究院示范工程负责人实施起止年限2012.3-2015.12

交通运输部科技司制

2011年9月

1

吉林省鹤大高速公路科技示范工程实施方案

1.项目概述...........................................................................................1

1.1科技示范工程概述.......................................................................................2

1.2科技示范工程的必要性.............................................................................162.前期工作和科研基础.......................................................................19

2.1申报单位前期准备工作.............................................................................19

2.2示范工程的配套条件.................................................................................19

2.3申报单位的科研能力.................................................................................19

2.4科技依托单位的科研能力.........................................................................213.示范技术内容的可行性...................................................................23

3.1技术来源及特点.........................................................................................23

3.2技术成熟度、可行性分析.........................................................................264.工程示范的主要实施方案...............................................................35

4.1项目实施思路.............................................................................................35

4.2工程示范的主要内容.................................................................................35

4.3示范的组织方式.........................................................................................66

4.4示范的技术保障措施.................................................................................675.科技示范项目的考核指标...............................................................69

5.1具体考核指标.............................................................................................69

5.2提交成果形式.............................................................................................696.示范工程的进度安排.......................................................................717.项目承担单位及参加单位概况........................................................72

7.1项目承担单位.............................................................................................72

7.2项目参加单位.............................................................................................72

7.3科技依托单位.............................................................................................748.经费预算及资金筹措情况...............................................................779.经济、社会和环境效益评估...........................................................7810.其他需要说明的问题.....................................................................79

I

吉林省鹤大高速公路科技示范工程实施方案

1.项目概述

组织实施科技示范工程是交通运输部充分发挥科技创新对交通建设的引领和支撑作用的一项重要举措。

科技示范工程的理念重在总结提升、推广转化、创新带动，最终融入工程建设。

实施科技示范工程，是将科技成果转化为生产力，将科技成果推广和实际工程建设紧密结合的有效措施。

科技示范工程的实施，能成功将省部级科研成果应用于高速公路建设中，同时建立科技成果的推广模式，更好的服务于交通发展。

鹤岗至大连高速公路（吉林省境内段）位于季节性冰冻地区的生态敏感区，夏季炎热多雨，秋季昼夜温差大，冬季漫长寒冷，极端最低气温-38.4?

、极端最高气温34.5?

，年平均降水量744.3mm，最大积雪深度39cm，最大冻结深度1.84m。

公路穿越多个国省自然保护区，沿线动植物资源丰富、水系发育、河流众多，生态环境极为敏感。

并且与黑龙江及辽宁省的两端相接，构成国家高速公路网规划的东南部地区的重要战略通道。

因此，以鹤大高速为依托，开展“白山松水、抗冻耐久、安全通畅、吉祥鹤大”的交通科技示范工程建设，通过科技集成应用和攻关创新，建成白山松水间的低碳环保的旅游风景路、季节冰冻地区工程抗冻耐久的精品路、冰天雪地中安全运营的通畅路，以期最终实现和谐环境、大美融入、平安吉祥的重要边防通道工程，不仅可为用户提供安全、通畅及耐久的交通条件，并能保护好公路沿线的景观、资源和环境，对解决制约季节性气候条件下生态敏感区公路建设的突出问题，为我国季节性气候条件下生态敏感地区公路建设提吉林省交通运输厅1

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供示范，以构建绿色交通体系，推动“十二五”提出的“建设资源节约型、环境友好型交通运输行业”目标的实现有重要意义。

目前国内已实施的高速公路科技示范工程均位于非冰冻区或弱冰冻区，对于地处寒冷季冻区的高速公路工程来说，还没有充分考虑季冻区气候特点的科技示范工程，从而影响科技成果在季冻地区的示范和引领作用。

1.1科技示范工程概述

1.1.1国内已有科技示范工程

自2007年起到目前交通运输部共批复和实施了山西忻阜高速公路、重庆绕城高速公路、湖北沪蓉西高速公路、四川雅泸高速公路等7项高速公路科技示范工程，其中:

山西忻阜高速公路示范工程以推动资源节约型、环境友好型交通建设，促进安全、快捷交通运输为目标，重点围绕路侧安全防护技术、废旧橡胶粉路用技术、道路景观融合设计技术和凤凰岭隧道建设关键技术等开展科技成果应用和开发创新。

重庆绕城高速公路重点示范了“组团城市绕城高速公路规划与管理技术”、“交通安全保障与运营节能技术”、“高速公路路域资源综合利用与环保技术”、“复杂工程建设技术”四大技术。

包含了关键技术攻关、技术推广、总结提炼三大类型项目。

湖北沪蓉西高速公路科技示范工程的主要内容是以推广西部交通建设科技成果为基础，加大新技术的集成应用、新材料的推广使用和关键技术的开发创新。

重点是针对该工程建设中特长隧道、大跨径桥吉林省交通运输厅2

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梁、高陡边坡控制等关键技术开展科技开发创新，以及开展机制砂混凝土、废旧橡胶粉、聚合物水泥混凝土等材料在桥梁、筑路方面的技术应用与推广。

雅泸高速公路科技示范工程针对深埋特长隧道关键技术、高墩大跨桥梁关键技术、超长连续纵坡行车安全技术、复杂地质处治技术等重难点工程，开展科技创新研究和成果推广应用。

湖南长湘高速公路科技示范工程在建设中坚持“适用就是最好的，自然就是最美的，优质就是最省的”高速公路生态文明建设新理念，力争对当地环境的破坏控制在最小的程度。

资源节约方面攻关和推广了土地资源保护、资源循环利用、能源节约、工程耐久性性技术，环境友好方面推广了安全保障、环境保护、智能交通等技术。

思小高速公路的设计、建设突出了创新，坚持了“安全、环保、和谐、服务”的理念。

针对“设计车速”体系存在的一些不足进行了改进创新，同时，通过设置浅边沟、放缓路堤边坡等办法，加大路侧净空以提供安全缓冲空间;在整体设计上引入了“宁桥勿填、宁隧勿挖”的理念，使桥梁和隧道服从和配合线路，尽量减少了开挖，保护了周边环境;在设计、建设中，根据路段周边的生态景观、沿线自然环境形态特征，组织景观链，充分展示出道路的旋律，使人感受到路与周围环境的高度和谐，还强调突出了服务功能。

庐山西海高速公路安全绿色交通科技示范工程的建设目标定位为“打造江西首个生态旅游典型示范工程”，围绕“交通安全与环境安全协吉林省交通运输厅3

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同保障，资源节约与环境保护有机结合”的工程建设理念，开展科技成果的应用与集成创新，重点做好公路路域生态保护与恢复、柘林湖水环境保护以及景观保护与营造工作，并围绕服务旅游，重点做好保障旅游便捷、畅通以及安全出行相关工作。

此外，省部联合项目确定的依托黑龙江大庆至齐齐哈尔、齐齐哈尔至泰来、齐齐哈尔至嫩江三条高速公路，针对黑龙江省季冻区特点，主要推广了国内外先进成熟的新技术、新材料、新设备、新工艺，着力解决了岛状冻土施工技术难题，在“环保、经济、耐久、安全”理念的基础上，打造生态、环保、具有地域特色的景观路。

总结已有的国内示范工程可看出:

（1）各示范工程均以“资源节约、节能环保、安全”为目标，符合我国“资源节约型、环境友好型社会”的可持续发展策略及交通行业健康、可持续发展的重要指导思想;

（2）重视道路和自然景观的融合，突出服务的理念，以及人文和人性化服务的特点;

（3）示范工程或途径生态敏感区，或工程本身建设难度大，或两种情况兼有。

在线形、桥涵、隧道方面采用创新设计理念，攻克了多项关键技术;

（4）示范工程包含关键技术攻关、技术推广及总结提炼三大类型项目。

另外，通过示范工程的优选和凝炼，使已有科技成果更加成熟、完善，便于后续推广应用，同时也攻克了多项工程急需的关键技术，吉林省交通运输厅4

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产生了一大批新的科研成果，真正实现了“科技源于工程实际、服务于工程实际”的交通科研发展目标。

以上科技示范工程的“资源节约、节能环保、运营安全”目标同样是鹤大高速示范工程遵循的，但是考虑项目位于季节性冰冻气候区及穿越生态敏感区两方面特点，重点关注公路工程抗冻耐久性、地产材料开发和景观生态保护等集成创新技术。

依据工程项目所需的技术支撑内容，按照关键技术攻关、技术推广及总结提炼三种类型项目进行了划分，明确了项目主要任务和内容，有助于鹤大高速科技示范工程的顺利开展。

1.1.2项目概况

鹤岗至大连高速公路是国家高速公路网规划的9条南北纵线中的第一纵;是交通部《振兴东北老工业基地公路水路交通发展规划纲要》（以下简称《规划纲要》）中东北区域骨架公路网中的纵一线;也是《吉林省高速公路网规划》规划的“五纵、五横、三环、四联络”中五纵的第一纵。

该路线纵贯黑龙江、吉林、辽宁三省，主要承担区域间、省际间的中长距离运输，是区域内外联系的主动脉。

它的建设将开辟黑龙江和吉林两省进关达海的一条南北快速通道，扩大丹东港、大连港的影响区域，同时也是东部边疆地区国防建设的重要通道。

鹤大高速公路吉林省境内约430公里，与辽宁相接的通化至新开岭段、与营松高速共用的靖宇至抚松段已建成通车，长230.943km的小沟岭至抚松段为新建公路。

新建段地处吉林省东南部的长白山区，总体走向为东北至西南。

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鹤大高速新建段

图1鹤大高速公路地理位置示意图

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起点位于敦化市的小沟岭（吉林省与黑龙江省界），与鹤大高速黑龙江省宁安至复兴段相接，路线经西崴子水库、红石水库、大蒲柴河草炭土湿地、浪柴河、二道松花江等，止于抚松县（榆树川），路线全长为230.943km。

路线穿越长白山区的龙岗山脉，由中、低山、丘陵、沼泽地貌组成，是该地区的一条重要的交通干线公路，也是吉林省东南部地区连接内陆与出海口的一条重要交通通道。

图2鹤大高速沿线地貌

鹤大高速沿线地区沟谷发育，主要包括中低起伏中山、低山丘陵及山地三种类型，河谷及台地多为旱田及水田，山地多为天然次生林及人工林，东部山地分为长白山中山低山区和低山丘陵区,中西部平原分为中部台地平原区和西部草甸、湖泊、湿地、沙地区。

地貌类型种类主要由火山地貌、侵蚀剥蚀地貌、冲洪积地貌和冲积平原地貌构成。

主要山脉有大黑山、张广才岭、吉林哈达岭、老岭、牡丹岭等。

主要平原以松辽分水岭为界,以北为松嫩平原,以南为辽河平原。

吉林省地貌形成的外应力以冰川、流水、风和其他气候气象因素的作用为主。

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四纪冰川在长白山的冰川剥蚀遗迹至今仍然可见。

现代流水侵蚀作用对地貌的影响很广泛，山地、丘陵、台地、平原、盆地、谷地多受侵蚀、剥蚀、堆积、冲积等综合作用，形成了各种流水地貌，如河漫滩、冲积洪积平原、冲沟等。

火山地貌占吉林省总面积的8.6%，流水地貌占83.5%，湖成地貌占2.6%,风沙地貌约占5.2%。

鹤大高速公路全线按双向4车道高速公路标准建设，设计行车速度为80km/h，路基宽度为24.5m。

主线共设特大桥4291m/3座，大桥24420m/70座，中桥1006m/13座，小桥224m/12座，涵洞共995道，隧道20805m/19座（其中6座连拱隧道），互通立交12处，（其中新建互通11处，续建互通1处），设U型转弯2处（其中1处与砬子河停车区合建）。

分离立交11处，天桥30处，通道119处，管理处3处，养护工区4处，服务区4处，停车区5处，收费站11处。

项目的总投资估算为156.76亿元，平均每公里造价为6787.72万元。

鹤大高速公路吉林段计划于2012年开工，建设工期为4年，2015年末竣工，以交通条件改善带动区位优势的提升，以加强吉林省与黑龙江省、辽宁省的经济对接，促进三省经济的互动与交流，加快地区间产业链接和资源整合。

本项目是以建设“安全路、快捷路、环保路、生态路、景观路”为主题，以交通部“六个坚持、六个树立”的公路勘察设计新理念和典型示范工程要点为指导，本着打造“特色路、精品路”的总体思想，提升公路交通行业整体形象，降低公路建设对社会环境的负面影响，将本项目建设成为吉林省东部的“生态景观大通道”。

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1.1.3项目建设特点分析

（1）项目地处季冻地区，公路工程耐久性问题突出

鹤大高速吉林段位于典型的季节性冰冻区，夏季温暖多雨，冬季漫长寒冷。

年平均气温1.5—2.5?

，极端最低气温-38.4?

。

吉林省近年来交通量不断增长、重型车辆日益增多，对路基路面的承载力提出了更高的要求。

在季节性冻土区特殊的气候条件下，伴随着土体的冻结和融化，路基发生冻胀和融沉变形，易导致路面出现开裂、沉陷及翻浆病害。

本工程路线设计原则为“随山就势、尽量减小填土高度、放缓边坡、采用低路堤设计方案”，路基冰冻稳定性影响更加显著。

并且季节性冰冻气候对沥青路面高温稳定性、低温稳定性及水稳定性提出了更高的要求，加之氯盐类融雪剂的大量使用，路面盐冻问题也十分突出。

因此，在特殊气候条件、荷载等因素的综合影响下，公路工程耐久性问题十分突出。

图3纵裂及车辙病害

近十年来，依托交通运输部西部交通科技项目，季冻区公路工程耐久性方面已取得了有关路基路面冰冻稳定性、路面结构和材料指标等一些较为成熟的成果，期望在鹤大高速综合应用与总结提升后，可形成系统的季冻区公路工程耐久性技术指南。

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（2）实现桥梁设计基准期100年目标，亟需结构耐久性技术

鹤大高速（小沟岭至抚松段）共设特大桥4291m/3座，大桥24420m/70座，中桥1006m/13座，小桥224m/12座。

桥梁设计基准期100年目标的实现是一项重要挑战。

桥梁的耐久性问题实际上是各种影响介质对结构的作用，这些介质不仅包括荷载作用，还包括环境侵蚀作用等，归纳起来，有内因和外因两个方面。

内因主要指材料自身特性、结构设计不完善及施工质量问题，外因主要为荷载作用及环境影响下的混凝土的冻融破坏、钢筋的锈蚀、盐蚀。

就鹤大高速而言，环境影响下的桥梁耐久性问题是考虑的中要内容之一。

鹤大高速沿线气候寒冷，冰冻期长，昼夜温差大、升降温速度快，冬末春初和秋末冬初正负温频繁交替且变化急剧，并且目前撒盐融雪方式应用还比较广泛，当时可以起到一定的作用，但随着自然环境的温差变化，一旦环境温度下降，被融化的积雪又会结成冰，形成二次冰冻，致使路面更滑，影响交通安全;另一方面，大量洒布融雪剂容易形成桥梁钢筋锈蚀、环境污染等严重副作用，给桥梁安全带来隐患，在这种情况下，冻融破坏以及盐冻破坏是影响北方地区基础设施耐久性的一个重大问题。

近年来，我国桥梁工程设计中多以通用图、经验设计为主，精细化程度不高，也在一定程度上影响了桥梁结构的耐久性。

因此，实现桥梁设计基准期100年目标，亟需抗冻、抗氯盐、防水层等结构耐久性技术。

（3）地形、气候增加了安全保障技术处理的难度

项目所经长白山区，地形复杂，地势起伏较大，长大纵坡数目较吉林省交通运输厅10

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多，所处地区春秋多雾、冬季降雪期长，降雪量大，年降雪量平均320-700毫米，积雪深度1-2米，积雪日数258天，降雪日数145天，雾凇日数165天，车辆故障率较多，且存在暴雪封路致使高速拥堵、客货滞留现象，亟需全天候通行路面和长大纵坡综合处理技术。

图4公路雪害

（4）地产材料的合理利用直接影响项目环保、经济和社会效益

鹤大高速途径长白山区自然保护区，为保护自然环境，路基取土及挖土弃方既影响工程造价，又侵占林地资源、破坏环境。

由于路线途经长白山火山带，沿火山灰资源十分丰富，火山灰粒料具有良好的隔温性能和抗冻性，可用作道路的隔温层和防冻垫层;火山灰混合料用于路面基层，强度和抗疲劳性能接近于二灰碎石、水稳砂砾等半刚性基层材料，而抗收缩性能和抗冻性能明显优于二灰碎石、水稳砂砾;磨细火山灰能够改善沥青混合料路用性能，可明显提高沥青混合料的高温稳定性，并改善低温抗裂性。

因此，因地制宜合理利用火山灰这一丰富的地产材料，可减少筑路过程中的挖方和弃方，解决部分路面基层及面层材料需求，具有良好的社会、经济及环保效益。

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图5长白山火山灰

此外，鹤大高速沿线硅藻土资源也十分丰富，在道路工程中可以作为高沥青含量的路面和防水卷材的填料，能有效地解决泛油和挤浆现象，提高防滑性、耐磨性、抗压强度、耐浸蚀能力、大幅度地提高使用寿命。

（5）项目沿线旅游及动植物资源丰富，生态环境保护至关重要

鹤大高速公路位于长白山区腹地，沿线动植物与旅游资源丰富，自然风景优美，特点如下:

1）吉林雁鸣湖国家级自然保护区

吉林雁鸣湖自然保护区于2006年正式批准为国家级自然保护区，以保护牡丹江上游湿地及周边森林生态系统为保护目标的自然保护区，属于“内陆湿地和水域生态系统类型”的自然保护区。

该区位于敦化市东北部，地处张广才岭东南麓，牡丹江上游，区内海拔340,572m。

保护区东西距长44km，南北距长23km，距敦化市城区50km，地理坐标为东经128?

11′40″,128?

45′30″，北纬43?

39′20″,43?

51′28″。

公路建设将穿越保护区，大部分为森林植被，小部分为湿地植被和农田植被，传统工艺做法不可避免将会破坏森林和湿地植被，对区域生态环境造成一定不利影响，需要采取必要而可行的生态保护措施，吉林省交通运输厅12

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以避免和减缓可能出现的生态不良后果。

图6雁鸣湖自然保护区图7松花江三湖保护区

2）吉林省松花江三湖保护区

吉林省松花江三湖保护区是以保护森林生态和水资源为主要目的的综合性保护区，位于吉林省的东南部，地跨吉林市的桦甸、蛟河、丰满三个市区和白山市的抚松和靖宇两县，其地理座标为:

东经为126?

36′—128?

36′，北纬42?

06′—43?

51′，系指松花江的松花湖、红石湖、白山湖和连接三湖的松花江段水域以及沿湖江周边划定的陆地范围。

鹤大高速公路主线在K671+500,K746+800间约75.3km及K750+000,K753+600间约3.6km、抚松新建段在K3+000,K6+000间约3.0km、改造泉阳连接线在K1+820,K7+920间约6.0km的路段穿越吉林省松花江三湖保护区的远湖区;将要砍伐沿线林木，破坏森林植被，对保护区森林生态系统及涵养水源有可能带来一定不利影响，需要采取必要的保护措施，减缓生态不利影响。

3）植物资源

沿线山