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解密“雅康”高速 让驾驶更安全景观更入眼

2017/04/24 | 作者:高速网 | 浏览量:2874 | 评论:0
 

2012年4月28日,雅西高速通车。今年年底,雅康高速雅安到泸定段将通车。这两条进州景观高速路格外受到关注。

日前,成都商报记者采访了雅康高速公路的设计团队——四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院(以下简称“四川省公路设计院”)多名工程师,解读雅康高速如何在雅西高速基础上优化设计,让驾驶更安全,让景观更入眼。

天堑变通途 解密“雅康”高速 让驾驶更安全景观更入眼

▲雅康高速公路二郎山隧道效果图 胡栋才供图

从盆地的边缘向横断山区上爬,跨越青衣江、大渡河、安宁河和12条地震断裂带,四川在崇山峻岭之间,修出一条 “天梯高速”——雅西高速。

2012年4月28日,雅西高速正式全线通车。距今,刚好是5周年。与此同时,另一条地形、地质类似,艰险度更高的雅康高速也在加速修建。起于雅安,止于康定,全长135公里,设计时速80公里的雅康高速公路明年建成通车。届时,成都到康定仅需4小时。而雅康高速雅安至泸定段今年即可通车。

天堑变通途 解密“雅康”高速 让驾驶更安全景观更入眼

▲雅康高速公路折多山隧道效果图 雅康高速公司供图

泥石流、滑坡如何应对?

“避重就轻”方式提升抗灾能力

一说起“三高”,四川省公路设计院的多名工程师都笑了起来:熟悉,熟悉得很。

平均年龄在50岁左右的他们口中的“三高”,不是高血脂、高血压、高血糖,而是他们的耗费大量心血的雅康高速。“处于高山、高海拔、高烈度地震带。”

四川省公路设计院副院长柯勇介绍,雅康高速公路位于四川盆地与青藏高原的过渡地带、四川三大断裂带的Y 字形构造交汇部位,由海拔500 多米的雅安抬升至海拔2500 多米的康定,自波状丘陵进入高耸山区,穿越深山峡谷的横断山区,地形狭窄陡峻、沟壑纵横,全线几乎“脚不沾地”,具有工程施工极其困难、地形条件极其复杂、地质条件极其复杂、气候条件极其恶劣、生态环境极其脆弱等“五个极其”的鲜明特点,是目前全国在建桥隧比最高、施工难度最大的高速公路之一,也是该院作为集中攻坚的重点项目之一。

“从一开始,我们以安全为灵魂,通过合理纵坡设计、安全性评价、完善安全设施等手段,确保公路运营安全;以抗灾为主线,增强地质排查与预判,加强地质勘察,采取‘避重就轻’方式、完善不良地质处治和结构设计措施,提升工程的抗灾能力。”四川省公路设计院副总工程师余明说。

天堑变通途 解密“雅康”高速 让驾驶更安全景观更入眼

▲雅康高速公路设计团队在雅康高速野外作业勘测 胡栋才供图

何为避重就轻?如何减少山洪、泥石流带来的影响?

“通俗地说,就是在雅康高速的红线范围内,能避开地质灾害隐患点的就避开,实在不能避开的增设隧道、桥梁等跨越或治理等。”余明介绍,山洪和泥石流主要分布在二郎山东侧多雨的天全境内,在设计时,除了加强区域地质分析、判识,绕避大型不良地质体外,设计团队还优化了路线布置,让雅康高速远离陡斜坡面,增设隧道、大跨桥梁跨越,避免山洪、泥石流危害。此外,设计团队还加强地质排查、水文分析计算,完善排导、防撞设施,避免或减少气象灾害对高速公路建设和营运的影响。

鉴于此,四川省公路设计院在对雅康高速公路的设计中,抽调了全院所有技术骨干进行技术攻坚,“投入的人力和物力是前所未有的”。初步设计,专家们就花了3年的时间。“让血压升高”的经历,很多人都有过。

四川省公路设计院勘察设计四分院总工程师刘家顺在勘察“日地沟”(小地名)的路线时,就请当地村民砍路进山,地上泥泞一片,一开始,大家还小心翼翼地踩在石头上,后来,无处下脚,只能在河里前行,快到目的地时,石头夹杂着水从悬崖上下来,形成小型泥石流,发出轰隆隆的声响,就像余震一样。

天堑变通途 解密“雅康”高速 让驾驶更安全景观更入眼

▲雅康高速公路设计团队在雅康高速野外作业勘测 胡栋才供图

此时的刘家顺等人,连带刺的植物划破皮肤也顾不上了,到了目的地一查看完就马上及时撤了出来。4公里长无人区,走路就走了4个小时。刘家顺说,那情况,容易让人血压升高。

余明说,这条路的地质条件很差,这就决定了设计团队只能解决红线范围内或高速公路两侧一定范围内的问题,道路两边的山上千米高,上面可能还有泥石流、滑坡,需要国土、水利等部门全力配合,也就是所谓的“治山治水修路,三者缺一不可。”

天堑变通途 解密“雅康”高速 让驾驶更安全景观更入眼

▲雅康高速公路对岩立交效果图 雅康高速公司供图

13公里二郎山隧道如何应急?

设交通转换带,洞顶可见蓝天

全长135公里的雅康高速,长纵坡,海拔高,更是由于所处地质地形复杂、气候恶劣、生态环境脆弱,被公认是目前全国在建施工难度最大的高速公路之一,海拔落差达1750米,桥隧比高达82%,高速路的一半都是隧道。

余明坦言,雅西高速是四川省近期建设完成的盆周山区高速公路代表工程,在四川省乃至全国具有典型的示范作用。在地形、地质等方面雅康高速都与已经通车五年的雅西高速类似。所以雅康高速在规划设计时,在很多方面都借鉴了雅西高速包括国内外其他高速的设计、建设中的成功经验。在雅康高速中,长13.4公里的二郎山特长隧道更是全国第三长的隧道,也是全线的控制性工程。

“二郎山特长隧道在设计时,就借鉴了雅西高速的大相岭隧道。”余明介绍,两座隧道的地形、地质、环境条件相近,都为双线分离式隧道,采用双向四车道高速公路标准建设,设计时速80公里, 750米处就设一处紧急通道等。

和雅西高速大相岭隧道一样,考虑到通风和逃生等,雅康高速二郎山特长隧道也设计了两个“鼻孔”——斜竖井,斜竖井的底端装有大功率风机,可以不断为隧道里输送新鲜空气,以作“呼吸”之用。

不过,更为先进和人性化的是,二郎山特长隧道中左右线均设计有一条交通转换带,该路段宽于平常的两三倍,配有人造景观,开车至此,隧洞顶上蓝天白云,旁边大熊猫嬉闹,再配上点音乐,驾乘人员在隧洞内压抑的心情也会得到有效的舒缓。

雅康高速全线海拔高差达1900米,二郎山特长隧道内,也存在长达几公里的上下坡,在这种情况下,货车容易出现刹车疲劳,可能发生交通事故。交通转换带的出现,方便救援和后期隧道维修,假如某一段出了交通事故,救援人员可以通过交通转换带,走另一条隧道进去救援。假如隧道某一段需要维修,也可以借助横行通道,把车流引导到对向隧道,尽量降低施工给隧道通行带来的影响。

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▲雅康高速公路泸定立交效果图 雅康高速公司供图

海拔高、冰雪多怎么破?

避过“雪线”,减少长纵坡

雅西高速通车后,每到冬春季节,受冰雪极端天气影响,拖乌山路段就要进行冬季交通管制。

今年2月,拖乌山部分路段路面上降雪甚至超过50厘米,该路段一度中断40小时以上,让许多来往人员苦不堪言。

雅康高速位于四川盆地与青藏高原的过渡地带、四川三大断裂带的Y 字形构造交汇部位,由海拔500 多米的雅安抬升至海拔2500 多米的康定,自波状丘陵进入高耸山区,从亚热带湿润季风气候的 “雨城”迈入亚温带高原湿润气候的 “雪域”,前后气候差异明显,气温差异大,具有垂直变化的山地气候特征。

在高山中穿梭的雅康高速公路,始终比国道318线四川段“高一头”,却有一处低于国道318线的地方,那就是新二郎山隧道。

四川省公路设计院勘察设计三分院总工程师张官福等人在前期设计时发现,雅康高速冬春季节降雪主要分布在二郎山东侧海拔1500 米 以上及泸定以后海拔2000米以上路段。

“最初的大渡河桥方案要比现在的设计标高要低110米左右,二郎山隧道的标高比现在设计的要高230米左右。”张官福说,“在考虑到雅西高速的情况后,我们大胆调整了二郎山隧道隧址位置和大渡河桥标高,把二郎山隧道的标高降低到雪线以下,把大渡河大桥的标高往上升,过了泸定又沿大渡河西岸山腰展线升坡,采取约30公里长的隧道群的方式,这样一来,不但减小了泸定至康定纵坡的长度,避免了双螺旋隧道,还最大化程度地避免了路面暴露在外,减小了冰雪灾害对路面的影响。因此雅康高速的这一路段不容易出现冬管限行的情况。”

雅西高速最大长纵坡为石棉至拖乌山隧道段,坡长约51 公里,平均纵坡2. 97%,是目前我国高速公路长纵坡的典型路段,有双螺旋 (最小平曲线半径600 米) 隧道、钢管桁架连续梁轻型结构桥梁特殊工程,加之特殊的气候条件,在运营中根据需要采取了一定的管理措施。

一切都基于安全为主,这是雅康高速在设计之初的理念。余明坦言,雅康高速虽有借鉴雅西高速,但运营安全的保障程度,不能重复雅西高速。

余明介绍,雅康高速最大长纵坡位于泸定至康定段,坡长约31 公里,通过提升大渡河大桥的标高,使得泸定至康定段的平均纵坡2.44%。相比之下,坡长较短、坡度较缓,气候条件相对较好,运营情况会更好。

天堑变通途 解密“雅康”高速 让驾驶更安全景观更入眼

▲雅康高速公路大渡河特大桥效果图 胡栋才供图

如何穿越大熊猫栖息地保护区?

“截弯取直” 钻洞,为大熊猫让路

雅康高速路线穿越二郎山,跨越大渡河,途径天全河珍稀鱼类保护区、二郎山风景区、世界自然遗产大熊猫栖息地保护区等,使得雅康高速在设计上,除了以安全为灵魂,还处处体现环保意识。

二郎山隧道方案前期采取的是绕行大熊猫栖息地保护区建设的方案。具体来说,原来的二郎山隧道建设方案是从天全县新沟村往西南方向继续修道路,然后在老二郎山隧道附近再建设一条新的隧道达到泸定县境内。

“但这个方案存在高速公路新建里程长、积雪冰冻严重,对大熊猫保护区有影响,为了重新优化路线,光论证就花了一年半的时间。”余明说,为了给大熊猫让路,四川省公路设计院的方案采取“截弯取直”的模式,从新沟处提前钻洞,通过13.4公里的二郎山隧道与泸定县相连,二郎山特长隧道的进出口,均设置在保护区外。隧道上方的大山,就是为大熊猫栖息繁衍留下的绿色通道。

但这样一来,所有的专项评价都要重新做,路线也重新做,就连隧道的风机房都不能建设在里面。

经过四川省世界遗产办公室的评估,最终选择了四川省公路设计院设计的新方案。新的方案在二郎山大熊猫保护区外围减少了近8公里的道路里程,也就减少了对大熊猫栖息地的破坏,为大熊猫活动范围的扩大产生积极影响。

除了给大熊猫让路,雅康高速在设计时,还先后为茶马古道、跑马山等让路。在新沟段,原方案是雅康高速通过桥,跨越四百米的茶马古道,但修桥必将对茶马古道产生影响,后来为了减小对茶马古道的破坏等,也改用了隧道。

桥隧比94﹪的康定过境段怎么建?

两隧道穿跑马山,起点处可俯瞰康定城

康定过境试验段也和雅康高速设计思路一脉相承,该段全长约18 公里,起、止点分别设置一处互通式立交,另外设两座特长隧道穿越跑马山,总长约16.2 公里,桥隧比高达94﹪。

负责该项目的四川省公路设计院勘察设计五分院总工程师文丽娜称,这段隧道比高、地震烈度高、建设条件复杂,是目前省内在建(包括设计中) 高速公路中桥隧比最高的项目,也是一个试验段,有很多创新,后续想解决的问题也想做一些尝试,为以后积累经验。

在设计过程中,文丽娜等人引入了BIM(建筑信息模型或者建筑信息管理,是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础,建立起三维的建筑模型,通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。)模型,完全三维化、立体化展示道路工程设计成果,他们把几十个方案里筛选出的10个方案通过三维展示一一呈现,选择起来非常直观。

“尤其起点的康定互通服务区综合体,康定城很小,要在狭窄的空间内合理布置匝道及场坪,实现互通及服务区的功能,同时达到规模最省,这很难。但我们相信这个互通和服务区综合体建成后,可俯瞰康定城,将成为康定城一道亮丽的风景。”文丽娜说,“在路线方案选择中,我们进行了大量的论证和海选,把康定城附近所有能作为隧道洞口的位置都找了出来,为了做到更优,路线上设一个、两个、三个隧道方案,甚至连螺旋隧道方案都考虑过,最后我们选择了技术、经济指标均最优的方案作为推荐方案。”

创新不止于此,考虑到康定过境段中海拔早已超过了2000米雪线以上,桥隧比占94%,而在这94%中的97%是隧道,为全国最高。为了减少安全隐患,在隧道相连的明线段也将采用防雪棚和路面主动融雪措施等方式,让驾驶人员有更多的安全保障。

雅西高速地质灾害点多,坡度长,纵坡大,在当初设计时,为何没采取更好的方案来解决?

四川省交通运输厅相关人员表示,雅西高速坡度长,纵坡大,积雪冰雪容易叠加在一起,有先天不足,这是硬件方面的原因。在软件方面,也有管理方面的原因。所以在雅康高速安全的保障程度,就不能重复雅西路。 “雅西高速如果当时在石棉就把海拔升上去的话,纵坡就会小一点,可能安全隐患就没有那么大了;如双螺旋隧道曲径半径过小,干海子大桥露出来了容易被冻。”这位人员表示,在雅康高速上,就避免了这些,在海拔高的地方,尽可能采用隧道的方式通过。 对于当初为何不采取这样的方式?他坦言,这是运营高速公路的经验教训。在全国的高速公路的设计上,都是一个不断总结,不断完善的过程。“如果雅康高速运营两三年后,再来处理最难的康定至新都桥段的话,我们有更多的经验,有可能处理得更好。


 

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