“生态”高速拉近京冀时空距离
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时间：2019-12-31 09:07
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“生态”高速拉近京冀时空距离
今年年底，建设近三年的延崇高速（北京段）完工，北京到崇礼的车程由3小时缩短为1.5小时，京冀两地高速公路网、京津冀协同发展以及保障北京冬奥会交通运输网更加完善。延崇高速公路北京段由北京市首都公路发展集团有限公司（简称首发集团）负责建设，全长约33.2公里，全线设置互通式立交5座、桥梁10座、隧道6座，并设置一个服务区。据了解，延崇高速是京津冀一体化交通网络的重要组成部分。通车后，不仅是北京至张家口东北部的旅游便捷通道，也是连接北京六环和张承高速公路的又一高速通道。从2016年12月29日开工建设至今，首发集团始终坚守工匠精神，精心打造了一条生态之路、品质之路以及智慧之路。
守住生态底色
选线绕行“生态敏感区”
2016年12月29日，伴随着挖掘机的轰鸣声，延崇高速公路北京段主体工程正式开建。从北京市延庆区八达岭镇大浮坨村到京冀界，33.2公里的建设里程要经过野鸭湖自然保护区、玉渡山自然保护区、松山国家级自然保护区等生态环境敏感区，挖掘机抬起、落下看似简单，背后的故事却不简单。
路要修，绿水青山也要守护。“对我们来说，打造绿色公路已经不是建设理念，而是硬性要求。”首发建设公司延崇项目处副总经理刘晓亮说。因为施工标准高、环保压力大，项目在建设之初就提出要在公路规划、设计、建设、运营和养护全生命周期里，最大限度节约资源、提高能效、控制排放、保护环境，打造与自然和谐共生、可持续发展的公路工程。
延崇高速北京段一大亮点就是全国首批8个绿色公路示范工程之一，“绿色公路”的理念贯穿在首都高速路建设过程中。“为保护生态环境，将已经做好的线位方案推倒重来，这是延崇高速公路北京段打造绿色公路的真实做法。”刘晓亮坦言。延崇高速公路北京段最初按照工程技术和成本造价选择的设计线路要穿越松山国家级自然保护区的核心区，这无疑会惊扰到当地生态环境。但经过反复论证及调研，项目最终调整为在自然保护区外设置入口和立交，将线位整体向山体外侧平移约250米，绕开自然保护区的核心区并已全隧道形式穿越缓冲区（隧道出入口在缓冲区外），最大限度减少对保护区的干扰。
线位调整工作虽然复杂、繁重，却也坚定了首发集团建设者保卫青山绿水的决心，他们将关注点落在保护区内的每一棵树、每一只动物上。“项目办公室都常备一本《北京松山常见物种资源图谱》，常翻常新，在施工现场遇到的受保护动植物大家也能叫上名字。”刘晓亮介绍，在加强生态环境保护宣传教育的同时，首发集团对沿线动植物保护提出具体施工要求。
松山国家级自然保护区内栖息6种国家级重点保护鸟类，其中长尾林鸮和红角鸮为夜行性猛禽，灯光会对其夜间觅食有影响。为此，项目要求施工现场夜间施工照明设置灯罩，光线仅照射施工场地内部，点焊等施工时，要采取挡光措施，避免弧光外泄。同时，项目要求对红线范围内的油松植物进行移植，冬季要为油松细苗涂白防寒，保护油松幼苗安全越冬。
路与自然和谐共生
延崇高速北京段需要跨越延庆的母亲河——妫水河，为了不破坏景观，首发集团采取下穿隧道方式过河取代常见的桥梁架设。“这不仅在北京是首次，在整个北方地区也算是罕见的工程。”刘晓亮介绍，“由于需要将高速公路主路双方向和辅路双方向同时下穿，断面大，而妫水河主河道又宽达400米，且不宜使用盾构机施工，只能截断河流，明挖隧道，增大了施工难度。”
在道路建设过程中，这样的例子还有很多。“我们要保护环境，要守卫生态平衡，也要和谐统一。”刘晓亮说，在做好环保工作的同时，更要求项目与项目周边环境“美美与共”，要打造一条生态文明之路。
位于山谷间的温泉大桥的4号桥墩墩体较大，为了打造人工构筑物融入自然的视觉效果，项目建设者专门设计了桥墩与道路间设置挡墙、桥墩外侧设置假山石、桥墩外侧放坡至路边侧三种处理方案。不仅仅是在温泉大桥，为与项目周围环境保持一致，首发集团要求对全线桥梁承台开挖采用“一台一景”的方式进行生态恢复，做到与原有的植被景观相融合。“每个承台的地势地形、地质条件不同，造成各个承台的高程与边坡开挖高度也有很大差异，项目会针对每个具体情况作出比选方案，甄选出最佳的防护及绿化处理措施。”首发建设公司延崇项目处专业工程师翁伟介绍。
此外，项目全线采取“集宿”模式，节约土地70亩；在京新国道110组合立交设置雨水收集回用系统，收集雨水用于绿化浇洒；对立交桥区进行湿地改造，积极利用隧道开挖的废弃石料、土方……从实处发力，向深处扎根，一系列环保举措为沿线生态环境系上保险绳。
冲破低温考验
零下18℃道路不结冰
2019年11月，初雪已至，在白雪给整个北京市裹上一层白色“外衣”时，延崇高速温泉特大桥-松山隧道各段及松闫立交匝道这里有着不一样的景象。道路周边银装素裹，但这段路面上却丝毫不见雪的痕迹。“这是因为我们在路面沥青中添加了我们自主研发的‘奥科抑雪’牌有机颗粒型主动融雪抑冰剂。”首发奥科瑞公司副总经理张方方自豪地说。
低温天气是建设高速公路的一大考验。完美应对低温天气不仅事关“用户体验”，更是对“生命安全”负责。从给沥青路面下铺设发热电缆，到用石墨、炭黑替代矿粉制成的导电沥青混凝土让路面自发热，首发集团不断探索创新路面除雪融冰方式。2017年年初，奥科瑞公司针对延崇高速的绿色道路建设需求，及冬季切实存在的路面凝冰问题，开始进行路面融冰雪技术研究。“为了找到适合北京地区的路面融冰雪方式，我带领研发团队在实验室尝试了目前世界主流的各种路面融冰雪技术实验。”张方方说。
据了解，主动型抗凝冰沥青路面作为近年来沥青路面技术的研究热点，其采用具有降低冰点的无机盐类为主剂，通过添加缓释剂、粘结剂等复合造粒，形成颗粒状、粉状添加剂产品，添加至沥青混合料中拌合、碾压、成型后，随降水、交通荷载缓慢释放，达到低温环境下抑制路面凝冰的应用目的。但目前市场上，主要是以无机氯盐类物质为主剂的抗凝冰添加剂，存在腐蚀道路结构物配筋、损伤道路周边植被的缺陷。
首发集团尝试以有机盐添加剂替代。“我们研发的颗粒型添加剂之前没有先例，所以如何从不同类别的有机盐中，寻找出合适做抗凝冰添加剂的有机盐，这工作量不亚于一次大海捞针。”想起当时的研发过程，张方方依旧感慨万千。“我们要求有机盐，既要可以满足180℃左右的生产加工温度，同时又必须能降低路面凝冰点到-18℃以下，所以通过几百次筛选、对比，我们最终花费了好几个月，终于找到了添加剂的主剂基础原材料。”
找到基础原材料，仅是添加剂研发中的第一步，据了解，抗凝冰添加剂原材除有机盐类外，还有需要粘合剂、硬化剂、成球结晶剂、崩解剂等辅助添加剂。“别看就使用4种辅助添加剂，但经过初筛后，仅粘合剂我们就有6种备选产品，硬化剂又有5种备选方案，我们需要从中寻找出最佳的组合方式和配比。”张方方介绍说。为了能寻找出最佳方案，张方方又带领研发团队对所有备选产品开始了长达数月的60组不同方案的交叉筛选实验。
功夫不负苦心人，“奥科抑雪”沥青路面抗凝冰添加剂抗住了延庆的低温考验。“目前，我们的路面抗凝冰添加剂在掺量5%条件下，可有效抗凝冰温度达-18℃，其缓释性能优于国外同类产品，并且绿色环保。”张方方说。
制药工艺引入添加剂研发
虽然添加剂只有混合、成型、烘干裹覆四步工艺，但为了能使其适宜于道路工程沥青混合料的直投式工艺应用，并对所形成造粒颗粒物采用憎水剂包膜，使其具备适宜的缓释性能，所以如何找到合适的加工工艺成为后期张方方研发团队的最大难题。“当时在寻找制作工艺时，我不管看到什么都想能不能用在添加剂加工上，从摇元宵的大蜜丸生产工艺，到大白兔奶糖的胶态变固态成型法，全想过。”张方方笑着说。
研发团队实验后发现，颗粒状的添加剂是最符合实际北京道路铺装需求，但如何加工成型，如何确保添加剂外层包裹厚度符合释放要求，此时成为每个研发人员最亟待解决的问题。“大蜜丸的摇元宵式的包覆方式强度不够，道路在重载车辆在碾压后，会导致添加剂直接变成粉末而失效。而采用挤塑工艺，又存在后期使用添加剂过多的问题，会导致添加剂中有效成分发生变化。”张方方与研发团队人员一起，逐一实验所有可能的工艺，经过一圈对比，最终选定了板蓝根的制作法——沸腾造粒法，这是首次将制药工艺引入道路添加剂研发。
“本以为实验完成后，我们可以松一口气，可谁也没想到，在真正投入生产时，我们派驻生产厂家的研发人员溜溜从夏天改进到初冬。”张方方回忆起去年最艰难时的情景。在进行烘干加工时，让研发团队没想到的是新型添加剂会对含水量格外敏感，加工出来的竟然是类似珍珠奶茶中珍珠那种胶冻的产品，完全不是成型的固态颗粒。“后来我们发现，当时的添加剂颗粒含水量高达6%至8%，而想要成颗粒，则必须将含水量控制在1%之内，为此我们又进行了长达2个月的工艺改进，终于将添加剂制成2mm左右的颗粒。”张方方说。
艰苦环境守住一流标准
北京延庆地区的气温素有“过山车”之称，要接受低温考验的不仅是道路，还有人。最低零下30摄氏度的施工环境，不足三年的建设周期，细致严格的质量标准……面对种种困难，首发集团建设者遇难解难、见招拆招。
隧道施工一直是高速公路建设的重点、难点，而延崇高速公路北京段位于北京西北的群山之中，地质构造复杂，不良地质及特殊岩土发育且种类多，如此恶劣的施工环境让工作难上加难。“这里全线桥隧相连，山区段高达95%的桥隧比刷新了北京市高速公路纪录，建设难度可想而知。”刘晓亮说，“不过，项目建设哪有不难的呢，只是各有各的难处。”
延崇高速公路北京段6标段的玉渡山隧道围岩条件不好，多是破碎角砾岩，稍有施工扰动，隧道顶部的碎石就混着泥土“流”下来，而9标段松山隧道涌水大，高峰期日涌水量达3万多立方米，相当于30多个标准游泳池的出水量，各类情况都为项目施工增加了难度。
“玉渡山隧道地质条件复杂，隧道穿越了浅埋破碎段、断层破碎段、富水空洞区、铁矿采空区等不良地质路段。” 首发建设公司延崇项目处专业工程师耿联法介绍，由于围岩极差，为确保安全快速施工，施工人员结合岩层特点，利用地质雷达提前对掘进前方30米范围内的山体性质进行探测，提前采取措施防范突发情况的发生。松山隧道涌水大，施工人员则在洞内安装大直径排水钢管，架设抽水用电专线，增加大功率水泵，分级接力抽水。同时，在洞外设置多级沉淀池和专用净水装置，确保隧道排水水质达标。
在确保施工进度的同时，首发集团更要求确保质量和安全。“项目上使用的安全帽内部植入了定位芯片，能够实时定位工人位置，为工人施工提供切实的安全保障。”耿联法说。因为隧道施工安全风险系数高，在安全保障上不敢有丝毫懈怠。同时，隧道施工过程中三臂凿岩台车、三臂拱架安装台车、自行式液压仰拱栈桥、拱墙衬砌养护台车等先进机械设备的积极应用，极大地提高了作业效率，从本质上降低了安全风险，也形成了机械化施工的隧道作业新模式。“施工环境恶劣，我们在隧道洞内增设取暖设施；施工周期短，就多上机械多上人，把重要节点往前赶；质量标准要求高，就严格项目标准化管理。心思都在项目上，办法总比困难多”。
插上智慧翅膀
信息化助力精细管理
延崇高速公路北京段是交通运输部智慧公路试点项目，开建之前就与科技、信息化结下了不解之缘。“由于延崇高速公路北京段项目本身的独特社会属性，注定我们建设标准要更加严格，管理更加精细。”刘晓亮说，信息化管理手段贯穿项目全过程。
“为优化项目管理手段，我们专门研发了移动端监控APP，现在都是手机移动端线上办公。” 首发建设公司延崇项目处安全环保部部长白鹏飞打开手机上名为“即时监控”的APP介绍，APP中的巡视记录显示“隧道内施工人员未按要求穿戴反光背心，标段需加强对施工人员安全教育，监理加强现场巡视”，受检方已经确认，整改状态为已整改，处理时间为4小时，并配有整改前后现场照片。
据白鹏飞介绍，管理人员发现问题后需及时拍摄现场照片，填写问题描述、责任单位、责任人等信息并发送至云端，项目负责人和问题责任人都会收到消息提醒，整改完毕后再以文字、图片形式上报整改情况，最终形成闭环，实现“反馈意见都清零，整改任务全见底”的管理要求。
此外，实时监控系统、妫水河隧道扬尘与噪音监控系统、隧道安全管理系统、隧道施工视频监控等先进信息化管理手段，全面提升了工程管理信息化水平，让项目建设管理方式实现从粗放型向精细化的转变。
通过信息化手段加强质量控制的同时，项目实行首件验收认可制度及样板引路制度，组织一线作业人员进行技术交流及推广，强化技术交底，有效保证工程建设质量。“我们在设计阶段就要求设计单位做到设计交底及时到位，并留存交底记录。”白鹏飞介绍，因施工方案要与实际情况相匹配，项目要求设计代表常驻现场，以便根据实际地质情况及时调整施工方案。
智慧唤醒守护出行安全
玉渡山隧道单线全长4.6公里，是延崇高速北京段的最长隧道。据了解，公路特长隧道提供给驾驶员的行驶环境条件与一般隧道相比风险更大，隧道内较长的中间段行车环境单调、环境封闭、线形及交通量条件单一，加上照明度低、空气质量差等因素的影响，驾驶员在驾车过程中，思维判断及手脚操作量小，导致驾驶员大脑接收的刺激少，容易使驾驶员产生驾驶疲劳、行车压抑感，导致反应迟钝、知觉减弱、意识水平下降，出现困倦现象，引发驾驶紧张、产生逃逸超速等行为，给特长隧道行车安全带来隐患。首发集团在延崇高速北京段特长隧道中应用了智慧照明及疲劳唤醒技术，缓解隐患，玉渡山隧道就是应用之一。行走在玉渡山隧道里，可以看到唤醒灯带，这些灯带是用于防止司机犯困、走神的唤醒装置。
“首发智慧”不仅体现在一系列人性化设施上。在延崇高速北京段建设过程中，首发集团不拘泥于过往经验，注重创新，以质量为本，以信息技术应用为核心，大胆采用新技术、新工艺，一系列创新让致力于品质工程建设的延崇高速北京段更具创造力，将BIM技术应用于项目的设计、建造、运营维护全生命周期正是对此的具体实践。
延崇高速北京段项目复杂，交流时常常会遇到问题，例如要求架体结构设置5层平台，各层平台板都采用50毫米花岗岩跳板。“这样和施工人员交流，大家很难理解所要求的架体具体结构是什么样子。”耿联法说，“现在，我们直接看架体结构模型，每一层结构、材料、施工流程都很明确。”通过BIM技术，利用视频动画、3D模型等方式，可以更直观、动态地表达方案要点，同时还可实现项目施工过程的可视化，明确施工工序。此外，BIM技术还可以模拟桥梁、隧道施工难点，对设计、施工方案及施工工艺进行校验复核，减少项目建设过程中的“错、漏、碰”。
技术创新触摸“未来公路”
“打造智慧公路为当前与未来提供了对接点。”首发集团科技和规划设计部部长张骐说，当前科学信息技术的应用助力于提升工程品质，在做细做精上发力，将来基于人工智能的数据挖掘分析方法将会为匹配交通资源和用户需求提供客观分析依据，信息化手段将为延崇高速公路北京段的运营服务提供保障。未来，首发集团建设者还将利用BIM技术，形成延崇高速公路北京段三维数字化成果，构建公路设施资产动态管理系统，为智慧高速发展奠定数据基础。
在延崇高速北京段建设中，首发集团建立了一个全面感知系统，高精度的数字化系统在实现车路协同和自动驾驶方面的实地应用实现突破。隧道内高清监控设备形成了车辆精准监测系统，随时掌握每一个隧道内、每一个瞬间通过的车辆数量，还可通过手机信令掌握隧道里的大概人数，为突发事件处置提供依据。全线每10公里安装一套气象综合感知设备，对风速，空气，尤其对路面的湿度和路面的结冰、落雪的情况及时反映，气象感知系统随时将掌握的天气状况、能见度等数据，送达给车辆。整个公路变成了一个动态的智慧管理平台。
据了解，去年年底，延崇高速公路车路协同与自动驾驶演示活动顺利结束，其中面向自动驾驶的车路协同设备已实现延崇高速公路北京段部分路段的部署。“ ‘车+路’才能释放自动驾驶的最大动能。”张骐说，“车路协同是利用基站与无线通信技术进行人、车、路之间的协同感应，这把云计算与无线通讯技术与车路协同联系到了一起，而5G的加入则让车路协同有了更广阔的技术想象空间。”
在延崇高速公路北京段，自动驾驶、车路协同主要应用范围是山区段18公里，从服务区一直到赛场，每500米将布置一套车路协同设备，每200米预留通信光纤接口。路侧车路协同设备将带来大量数据，再借助5G网络和强大的边缘计算能力，进而实现适合于车路协同自动驾驶需求的应用优化和资源编排。
像这样的智慧公路能否实现全天候通行高速，或许仍有许多问题需要解决，但是首发集团在延崇高速北京段的勇敢试水，打开了触摸“未来公路”的窗口。魏昕悦
延崇高速北京段里的新技术
快速融雪
“奥科抑雪”牌沥青路面抗凝冰剂
该添加剂是以有机盐类为主要成分的主动型沥青路面抗凝冰添加剂，使用绿色无毒无害的有机盐类为主剂，添加有机缓释剂、粘合剂，采用制药工艺加工造粒，对生态环境、动植物无负面影响，同时其颗粒强度优于国外产品。该产品在延崇高速温泉特大桥-松山隧道各段及松闫立交匝道进行首次应用，并取得良好示范效果。
检错能手
BIM技术应用
延崇高速引入BIM技术，建立了桥梁和隧道BIM模型，开展了施工模拟。在跨大秦铁路转体桥施工，利用BIM技术对施工图纸进行了精确校核，发现图纸问题达106项，避免了工期延迟，并减少部分成本。
模拟未来
车路协同自动驾驶技术
延崇高速实现了国内首次高速公路车辆自动驾驶测试。测试在高速公路封闭路段进行了时速80公里每小时的L4级自动驾驶演示，无需驾驶员干预，车辆便可自动识别交通标识，并进行相应的车速调整，还可完成变道超车、自动减速以及紧急停车等动作。同时，在延崇高速还完成了基于C-V2X的车路协同演示，包括限速提示、事故预警、变道辅助以及紧急制动预警等十余个使用场景，迈出了全国智慧高速落地的关键一步。
车过无痕
“路洁”不粘轮改性乳化沥青
首发奥科瑞公司开发了“路洁”不粘轮改性乳化沥青产品，制定了相关企业标准。延崇高速全线应用了“路洁”不粘轮改性乳化沥青，固化后对车辆轮胎不粘附，避免出现常见的施工车辆对粘结层的破坏现象，取得了良好示范效果。
今年年底，建设近三年的延崇高速（北京段）完工，北京到崇礼的车程由3小时缩短为1.5小时，京冀两地高速公路网、京津冀协同发展以及保障北京冬奥会交通运输网更加完善。延崇高速公路北京段由北京市首都公路发展集团有限公司（简称首发集团）负责建设，全长约33.2公里，全线设置互通式立交5座、桥梁10座、隧道6座，并设置一个服务区。据了解，延崇高速是京津冀一体化交通网络的重要组成部分。通车后，不仅是北京至张家口东北部的旅游便捷通道，也是连接北京六环和张承高速公路的又一高速通道。从2016年12月29日开工建设至今，首发集团始终坚守工匠精神，精心打造了一条生态之路、品质之路以及智慧之路。
守住生态底色
选线绕行“生态敏感区”
2016年12月29日，伴随着挖掘机的轰鸣声，延崇高速公路北京段主体工程正式开建。从北京市延庆区八达岭镇大浮坨村到京冀界，33.2公里的建设里程要经过野鸭湖自然保护区、玉渡山自然保护区、松山国家级自然保护区等生态环境敏感区，挖掘机抬起、落下看似简单，背后的故事却不简单。
路要修，绿水青山也要守护。“对我们来说，打造绿色公路已经不是建设理念，而是硬性要求。”首发建设公司延崇项目处副总经理刘晓亮说。因为施工标准高、环保压力大，项目在建设之初就提出要在公路规划、设计、建设、运营和养护全生命周期里，最大限度节约资源、提高能效、控制排放、保护环境，打造与自然和谐共生、可持续发展的公路工程。
延崇高速北京段一大亮点就是全国首批8个绿色公路示范工程之一，“绿色公路”的理念贯穿在首都高速路建设过程中。“为保护生态环境，将已经做好的线位方案推倒重来，这是延崇高速公路北京段打造绿色公路的真实做法。”刘晓亮坦言。延崇高速公路北京段最初按照工程技术和成本造价选择的设计线路要穿越松山国家级自然保护区的核心区，这无疑会惊扰到当地生态环境。但经过反复论证及调研，项目最终调整为在自然保护区外设置入口和立交，将线位整体向山体外侧平移约250米，绕开自然保护区的核心区并已全隧道形式穿越缓冲区（隧道出入口在缓冲区外），最大限度减少对保护区的干扰。
线位调整工作虽然复杂、繁重，却也坚定了首发集团建设者保卫青山绿水的决心，他们将关注点落在保护区内的每一棵树、每一只动物上。“项目办公室都常备一本《北京松山常见物种资源图谱》，常翻常新，在施工现场遇到的受保护动植物大家也能叫上名字。”刘晓亮介绍，在加强生态环境保护宣传教育的同时，首发集团对沿线动植物保护提出具体施工要求。
松山国家级自然保护区内栖息6种国家级重点保护鸟类，其中长尾林鸮和红角鸮为夜行性猛禽，灯光会对其夜间觅食有影响。为此，项目要求施工现场夜间施工照明设置灯罩，光线仅照射施工场地内部，点焊等施工时，要采取挡光措施，避免弧光外泄。同时，项目要求对红线范围内的油松植物进行移植，冬季要为油松细苗涂白防寒，保护油松幼苗安全越冬。
路与自然和谐共生
延崇高速北京段需要跨越延庆的母亲河——妫水河，为了不破坏景观，首发集团采取下穿隧道方式过河取代常见的桥梁架设。“这不仅在北京是首次，在整个北方地区也算是罕见的工程。”刘晓亮介绍，“由于需要将高速公路主路双方向和辅路双方向同时下穿，断面大，而妫水河主河道又宽达400米，且不宜使用盾构机施工，只能截断河流，明挖隧道，增大了施工难度。”
在道路建设过程中，这样的例子还有很多。“我们要保护环境，要守卫生态平衡，也要和谐统一。”刘晓亮说，在做好环保工作的同时，更要求项目与项目周边环境“美美与共”，要打造一条生态文明之路。
位于山谷间的温泉大桥的4号桥墩墩体较大，为了打造人工构筑物融入自然的视觉效果，项目建设者专门设计了桥墩与道路间设置挡墙、桥墩外侧设置假山石、桥墩外侧放坡至路边侧三种处理方案。不仅仅是在温泉大桥，为与项目周围环境保持一致，首发集团要求对全线桥梁承台开挖采用“一台一景”的方式进行生态恢复，做到与原有的植被景观相融合。“每个承台的地势地形、地质条件不同，造成各个承台的高程与边坡开挖高度也有很大差异，项目会针对每个具体情况作出比选方案，甄选出最佳的防护及绿化处理措施。”首发建设公司延崇项目处专业工程师翁伟介绍。
此外，项目全线采取“集宿”模式，节约土地70亩；在京新国道110组合立交设置雨水收集回用系统，收集雨水用于绿化浇洒；对立交桥区进行湿地改造，积极利用隧道开挖的废弃石料、土方……从实处发力，向深处扎根，一系列环保举措为沿线生态环境系上保险绳。
冲破低温考验
零下18℃道路不结冰
2019年11月，初雪已至，在白雪给整个北京市裹上一层白色“外衣”时，延崇高速温泉特大桥-松山隧道各段及松闫立交匝道这里有着不一样的景象。道路周边银装素裹，但这段路面上却丝毫不见雪的痕迹。“这是因为我们在路面沥青中添加了我们自主研发的‘奥科抑雪’牌有机颗粒型主动融雪抑冰剂。”首发奥科瑞公司副总经理张方方自豪地说。
低温天气是建设高速公路的一大考验。完美应对低温天气不仅事关“用户体验”，更是对“生命安全”负责。从给沥青路面下铺设发热电缆，到用石墨、炭黑替代矿粉制成的导电沥青混凝土让路面自发热，首发集团不断探索创新路面除雪融冰方式。2017年年初，奥科瑞公司针对延崇高速的绿色道路建设需求，及冬季切实存在的路面凝冰问题，开始进行路面融冰雪技术研究。“为了找到适合北京地区的路面融冰雪方式，我带领研发团队在实验室尝试了目前世界主流的各种路面融冰雪技术实验。”张方方说。
据了解，主动型抗凝冰沥青路面作为近年来沥青路面技术的研究热点，其采用具有降低冰点的无机盐类为主剂，通过添加缓释剂、粘结剂等复合造粒，形成颗粒状、粉状添加剂产品，添加至沥青混合料中拌合、碾压、成型后，随降水、交通荷载缓慢释放，达到低温环境下抑制路面凝冰的应用目的。但目前市场上，主要是以无机氯盐类物质为主剂的抗凝冰添加剂，存在腐蚀道路结构物配筋、损伤道路周边植被的缺陷。
首发集团尝试以有机盐添加剂替代。“我们研发的颗粒型添加剂之前没有先例，所以如何从不同类别的有机盐中，寻找出合适做抗凝冰添加剂的有机盐，这工作量不亚于一次大海捞针。”想起当时的研发过程，张方方依旧感慨万千。“我们要求有机盐，既要可以满足180℃左右的生产加工温度，同时又必须能降低路面凝冰点到-18℃以下，所以通过几百次筛选、对比，我们最终花费了好几个月，终于找到了添加剂的主剂基础原材料。”
找到基础原材料，仅是添加剂研发中的第一步，据了解，抗凝冰添加剂原材除有机盐类外，还有需要粘合剂、硬化剂、成球结晶剂、崩解剂等辅助添加剂。“别看就使用4种辅助添加剂，但经过初筛后，仅粘合剂我们就有6种备选产品，硬化剂又有5种备选方案，我们需要从中寻找出最佳的组合方式和配比。”张方方介绍说。为了能寻找出最佳方案，张方方又带领研发团队对所有备选产品开始了长达数月的60组不同方案的交叉筛选实验。
功夫不负苦心人，“奥科抑雪”沥青路面抗凝冰添加剂抗住了延庆的低温考验。“目前，我们的路面抗凝冰添加剂在掺量5%条件下，可有效抗凝冰温度达-18℃，其缓释性能优于国外同类产品，并且绿色环保。”张方方说。
制药工艺引入添加剂研发
虽然添加剂只有混合、成型、烘干裹覆四步工艺，但为了能使其适宜于道路工程沥青混合料的直投式工艺应用，并对所形成造粒颗粒物采用憎水剂包膜，使其具备适宜的缓释性能，所以如何找到合适的加工工艺成为后期张方方研发团队的最大难题。“当时在寻找制作工艺时，我不管看到什么都想能不能用在添加剂加工上，从摇元宵的大蜜丸生产工艺，到大白兔奶糖的胶态变固态成型法，全想过。”张方方笑着说。
研发团队实验后发现，颗粒状的添加剂是最符合实际北京道路铺装需求，但如何加工成型，如何确保添加剂外层包裹厚度符合释放要求，此时成为每个研发人员最亟待解决的问题。“大蜜丸的摇元宵式的包覆方式强度不够，道路在重载车辆在碾压后，会导致添加剂直接变成粉末而失效。而采用挤塑工艺，又存在后期使用添加剂过多的问题，会导致添加剂中有效成分发生变化。”张方方与研发团队人员一起，逐一实验所有可能的工艺，经过一圈对比，最终选定了板蓝根的制作法——沸腾造粒法，这是首次将制药工艺引入道路添加剂研发。
“本以为实验完成后，我们可以松一口气，可谁也没想到，在真正投入生产时，我们派驻生产厂家的研发人员溜溜从夏天改进到初冬。”张方方回忆起去年最艰难时的情景。在进行烘干加工时，让研发团队没想到的是新型添加剂会对含水量格外敏感，加工出来的竟然是类似珍珠奶茶中珍珠那种胶冻的产品，完全不是成型的固态颗粒。“后来我们发现，当时的添加剂颗粒含水量高达6%至8%，而想要成颗粒，则必须将含水量控制在1%之内，为此我们又进行了长达2个月的工艺改进，终于将添加剂制成2mm左右的颗粒。”张方方说。
艰苦环境守住一流标准
北京延庆地区的气温素有“过山车”之称，要接受低温考验的不仅是道路，还有人。最低零下30摄氏度的施工环境，不足三年的建设周期，细致严格的质量标准……面对种种困难，首发集团建设者遇难解难、见招拆招。
隧道施工一直是高速公路建设的重点、难点，而延崇高速公路北京段位于北京西北的群山之中，地质构造复杂，不良地质及特殊岩土发育且种类多，如此恶劣的施工环境让工作难上加难。“这里全线桥隧相连，山区段高达95%的桥隧比刷新了北京市高速公路纪录，建设难度可想而知。”刘晓亮说，“不过，项目建设哪有不难的呢，只是各有各的难处。”
延崇高速公路北京段6标段的玉渡山隧道围岩条件不好，多是破碎角砾岩，稍有施工扰动，隧道顶部的碎石就混着泥土“流”下来，而9标段松山隧道涌水大，高峰期日涌水量达3万多立方米，相当于30多个标准游泳池的出水量，各类情况都为项目施工增加了难度。
“玉渡山隧道地质条件复杂，隧道穿越了浅埋破碎段、断层破碎段、富水空洞区、铁矿采空区等不良地质路段。” 首发建设公司延崇项目处专业工程师耿联法介绍，由于围岩极差，为确保安全快速施工，施工人员结合岩层特点，利用地质雷达提前对掘进前方30米范围内的山体性质进行探测，提前采取措施防范突发情况的发生。松山隧道涌水大，施工人员则在洞内安装大直径排水钢管，架设抽水用电专线，增加大功率水泵，分级接力抽水。同时，在洞外设置多级沉淀池和专用净水装置，确保隧道排水水质达标。
在确保施工进度的同时，首发集团更要求确保质量和安全。“项目上使用的安全帽内部植入了定位芯片，能够实时定位工人位置，为工人施工提供切实的安全保障。”耿联法说。因为隧道施工安全风险系数高，在安全保障上不敢有丝毫懈怠。同时，隧道施工过程中三臂凿岩台车、三臂拱架安装台车、自行式液压仰拱栈桥、拱墙衬砌养护台车等先进机械设备的积极应用，极大地提高了作业效率，从本质上降低了安全风险，也形成了机械化施工的隧道作业新模式。“施工环境恶劣，我们在隧道洞内增设取暖设施；施工周期短，就多上机械多上人，把重要节点往前赶；质量标准要求高，就严格项目标准化管理。心思都在项目上，办法总比困难多”。
插上智慧翅膀
信息化助力精细管理
延崇高速公路北京段是交通运输部智慧公路试点项目，开建之前就与科技、信息化结下了不解之缘。“由于延崇高速公路北京段项目本身的独特社会属性，注定我们建设标准要更加严格，管理更加精细。”刘晓亮说，信息化管理手段贯穿项目全过程。
“为优化项目管理手段，我们专门研发了移动端监控APP，现在都是手机移动端线上办公。” 首发建设公司延崇项目处安全环保部部长白鹏飞打开手机上名为“即时监控”的APP介绍，APP中的巡视记录显示“隧道内施工人员未按要求穿戴反光背心，标段需加强对施工人员安全教育，监理加强现场巡视”，受检方已经确认，整改状态为已整改，处理时间为4小时，并配有整改前后现场照片。
据白鹏飞介绍，管理人员发现问题后需及时拍摄现场照片，填写问题描述、责任单位、责任人等信息并发送至云端，项目负责人和问题责任人都会收到消息提醒，整改完毕后再以文字、图片形式上报整改情况，最终形成闭环，实现“反馈意见都清零，整改任务全见底”的管理要求。
此外，实时监控系统、妫水河隧道扬尘与噪音监控系统、隧道安全管理系统、隧道施工视频监控等先进信息化管理手段，全面提升了工程管理信息化水平，让项目建设管理方式实现从粗放型向精细化的转变。
通过信息化手段加强质量控制的同时，项目实行首件验收认可制度及样板引路制度，组织一线作业人员进行技术交流及推广，强化技术交底，有效保证工程建设质量。“我们在设计阶段就要求设计单位做到设计交底及时到位，并留存交底记录。”白鹏飞介绍，因施工方案要与实际情况相匹配，项目要求设计代表常驻现场，以便根据实际地质情况及时调整施工方案。
智慧唤醒守护出行安全
玉渡山隧道单线全长4.6公里，是延崇高速北京段的最长隧道。据了解，公路特长隧道提供给驾驶员的行驶环境条件与一般隧道相比风险更大，隧道内较长的中间段行车环境单调、环境封闭、线形及交通量条件单一，加上照明度低、空气质量差等因素的影响，驾驶员在驾车过程中，思维判断及手脚操作量小，导致驾驶员大脑接收的刺激少，容易使驾驶员产生驾驶疲劳、行车压抑感，导致反应迟钝、知觉减弱、意识水平下降，出现困倦现象，引发驾驶紧张、产生逃逸超速等行为，给特长隧道行车安全带来隐患。首发集团在延崇高速北京段特长隧道中应用了智慧照明及疲劳唤醒技术，缓解隐患，玉渡山隧道就是应用之一。行走在玉渡山隧道里，可以看到唤醒灯带，这些灯带是用于防止司机犯困、走神的唤醒装置。
“首发智慧”不仅体现在一系列人性化设施上。在延崇高速北京段建设过程中，首发集团不拘泥于过往经验，注重创新，以质量为本，以信息技术应用为核心，大胆采用新技术、新工艺，一系列创新让致力于品质工程建设的延崇高速北京段更具创造力，将BIM技术应用于项目的设计、建造、运营维护全生命周期正是对此的具体实践。
延崇高速北京段项目复杂，交流时常常会遇到问题，例如要求架体结构设置5层平台，各层平台板都采用50毫米花岗岩跳板。“这样和施工人员交流，大家很难理解所要求的架体具体结构是什么样子。”耿联法说，“现在，我们直接看架体结构模型，每一层结构、材料、施工流程都很明确。”通过BIM技术，利用视频动画、3D模型等方式，可以更直观、动态地表达方案要点，同时还可实现项目施工过程的可视化，明确施工工序。此外，BIM技术还可以模拟桥梁、隧道施工难点，对设计、施工方案及施工工艺进行校验复核，减少项目建设过程中的“错、漏、碰”。
技术创新触摸“未来公路”
“打造智慧公路为当前与未来提供了对接点。”首发集团科技和规划设计部部长张骐说，当前科学信息技术的应用助力于提升工程品质，在做细做精上发力，将来基于人工智能的数据挖掘分析方法将会为匹配交通资源和用户需求提供客观分析依据，信息化手段将为延崇高速公路北京段的运营服务提供保障。未来，首发集团建设者还将利用BIM技术，形成延崇高速公路北京段三维数字化成果，构建公路设施资产动态管理系统，为智慧高速发展奠定数据基础。
在延崇高速北京段建设中，首发集团建立了一个全面感知系统，高精度的数字化系统在实现车路协同和自动驾驶方面的实地应用实现突破。隧道内高清监控设备形成了车辆精准监测系统，随时掌握每一个隧道内、每一个瞬间通过的车辆数量，还可通过手机信令掌握隧道里的大概人数，为突发事件处置提供依据。全线每10公里安装一套气象综合感知设备，对风速，空气，尤其对路面的湿度和路面的结冰、落雪的情况及时反映，气象感知系统随时将掌握的天气状况、能见度等数据，送达给车辆。整个公路变成了一个动态的智慧管理平台。
据了解，去年年底，延崇高速公路车路协同与自动驾驶演示活动顺利结束，其中面向自动驾驶的车路协同设备已实现延崇高速公路北京段部分路段的部署。“ ‘车+路’才能释放自动驾驶的最大动能。”张骐说，“车路协同是利用基站与无线通信技术进行人、车、路之间的协同感应，这把云计算与无线通讯技术与车路协同联系到了一起，而5G的加入则让车路协同有了更广阔的技术想象空间。”
在延崇高速公路北京段，自动驾驶、车路协同主要应用范围是山区段18公里，从服务区一直到赛场，每500米将布置一套车路协同设备，每200米预留通信光纤接口。路侧车路协同设备将带来大量数据，再借助5G网络和强大的边缘计算能力，进而实现适合于车路协同自动驾驶需求的应用优化和资源编排。
像这样的智慧公路能否实现全天候通行高速，或许仍有许多问题需要解决，但是首发集团在延崇高速北京段的勇敢试水，打开了触摸“未来公路”的窗口。魏昕悦
延崇高速北京段里的新技术
快速融雪
“奥科抑雪”牌沥青路面抗凝冰剂
该添加剂是以有机盐类为主要成分的主动型沥青路面抗凝冰添加剂，使用绿色无毒无害的有机盐类为主剂，添加有机缓释剂、粘合剂，采用制药工艺加工造粒，对生态环境、动植物无负面影响，同时其颗粒强度优于国外产品。该产品在延崇高速温泉特大桥-松山隧道各段及松闫立交匝道进行首次应用，并取得良好示范效果。
检错能手
BIM技术应用
延崇高速引入BIM技术，建立了桥梁和隧道BIM模型，开展了施工模拟。在跨大秦铁路转体桥施工，利用BIM技术对施工图纸进行了精确校核，发现图纸问题达106项，避免了工期延迟，并减少部分成本。
模拟未来
车路协同自动驾驶技术
延崇高速实现了国内首次高速公路车辆自动驾驶测试。测试在高速公路封闭路段进行了时速80公里每小时的L4级自动驾驶演示，无需驾驶员干预，车辆便可自动识别交通标识，并进行相应的车速调整，还可完成变道超车、自动减速以及紧急停车等动作。同时，在延崇高速还完成了基于C-V2X的车路协同演示，包括限速提示、事故预警、变道辅助以及紧急制动预警等十余个使用场景，迈出了全国智慧高速落地的关键一步。
车过无痕
“路洁”不粘轮改性乳化沥青
首发奥科瑞公司开发了“路洁”不粘轮改性乳化沥青产品，制定了相关企业标准。延崇高速全线应用了“路洁”不粘轮改性乳化沥青，固化后对车辆轮胎不粘附，避免出现常见的施工车辆对粘结层的破坏现象，取得了良好示范效果。
