乐西高速公路创品质工程总体设计探讨

乐西高速公路创品质工程总体设计探讨

[摘要]乐山至西昌高速公路纵贯大小凉山腹地,是重要的扶贫通道。项目区地形崎岖,地貌多样,地质构造复杂,地震烈度为Ⅶ~Ⅷ度,建设条件极其困难。坚持“安全选线、地质选线、地形选线、环保选线”的原则,严格贯彻执行有关绿色公路建设的指导思想,实现了总体方案的优化提升,为项目的安全、绿色、经济、创新、高效施工和运营提供了一系列保障。

[关键词]高速公路;品质工程;纵面设计

1项目概况

项目起于乐山市马边彝族自治县东侧的民建镇,顺接仁沐新高速公路马边支线止点,止于昭觉县以南的新城镇,与规划的西昌至昭通高速公路相接,初设路线全长152.48km。项目的建设对于完善四川省高速公路网,强化成都经济区对攀西经济区的辐射带动,对凉山腹地地区脱贫攻坚具有重要意义。

2建设环境复杂

2.1地形地貌

乐山至西昌高速公路项目地处四川盆地向西南山地过渡地带,位于川西南横断山系的东北缘,介于四川盆地和云贵高原之间,地势南高北低,路线设计高程由马边(约600m)至大风顶海拔逐渐升高,至大风顶最高达2070m,由大风顶至昭觉(1680~1730m)段海拔逐渐降低。勘察区内地形崎岖、起伏大、峰峦重叠、气势雄伟。

2.2地质结构

项目区位于喜马拉雅—地中海地震带上—南北地震带上中部地区的中轴地震带,属青藏高原地震区。四川南部主要受扬子克拉通、筠连—叙永叠加褶皱带及康滇前陆隆起带控制。西部是高山、高原,海拔多处于4000m以上,属于青藏大高原的东南翼;东部属山地与盆地,处于我国地势的第二台阶上,海拔1000~3000m。工程区区域位于扬子准地台西部的二级构造单元上扬子台褶带西北侧,西邻康滇地轴,东接四川台坳,构造类型以NE向和NS向的断裂、褶皱为主,褶皱及断裂构造均较为发育。

2.3地震断裂

本区的新构造运动以大面积整体性、间歇性抬升为主,并具有抬升幅度西部大于东部的掀斜性和沿边界断裂的差异性运动的特点,主要表现为河流下切形成多级阶地。第三纪末期以来,由于本区剧烈抬升,形成金沙江水系强烈下切的峡谷地形,山势陡峭,冲沟短而坡降大,崩塌、滑坡较为发育的地形地貌特征。根据GB18306—2015《中国地震动参数区划图》标定,工程区地震动峰值加速度为0.15~0.20g,对应地震基本烈度为Ⅶ~Ⅷ度,地震动反应谱特征周期为0.40~0.45s。

3路线设计方案

3.1平面指标

平面设计中采用了基本型、卵形、S形3种平面线形进行设计。其中,基本型曲线为“直线–圆曲线–直线”和“直线–缓和曲线–圆曲线–缓和曲线–直线”2种线形相连。同向曲线间的直线长度一般路段不小于6v,困难路段的直线长度可取满足不小于4v;卵形曲线为相邻两同向圆曲线以一回旋线相连,小圆与大圆的半径比取(R2/R1)=0.2~0.8,回旋线参数满足R2/2≤A≤R2;反向曲线间的直线长度不小于2v;S形曲线为两反向圆曲线以两回旋线径向连接,大圆与小圆的回旋参数比(A1/A2)不大于1.5、半径比(R1/R2)不大于2。基本型平曲线回旋线参数须满足R/3<A<R,原则上控制缓和曲线与圆曲线长度之比为1∶2∶1。

3.2纵面设计

根据沿河路堤设计水位、跨越溪沟的最大洪水位、各被交叉道路位置及所需最小净高,以及岩质、土质路基边坡的最大安全高度、路基填挖工程量与取弃土场场址,结合沿线地形、地物、地质条件进行纵断面设计。设计洪水频率采用的是百年一遇(1%);被交叉道路的净高满足:主线上跨一、二级公路时的桥下净高不小于5.0m(一般按5.5m控制),上跨三、四级公路时的桥下净高不小于4.5m;汽车通道净高应不小于3.5m,当通道为邻近厂矿等重型车辆通行使用时,通道净高须不小于5.0m,畜力车及拖拉机通道净高应不小于2.7m,人行通道净高应不小于2.2m;主线下穿35~110kV、220kV、500kV、800kV架空高压输电线最小垂直距离分别满足不小于7.0m、8.0m、14.0m、21.5m;主线下穿支线或人行天桥、渡槽时应满足净高不小于5.0m。为避免纵坡零碎、优化平纵组合,对部分分离式立交和通道进行了移位或原地适当降坡的设计,尽量避免高填深挖,减少工程建设数量的同时,做到与沿线地形相适应。

3.3平纵组合设计

路线设计应将平、纵、横作为一个整体来考虑。依照平面流畅、纵面均衡、配合得当的原则开展线形设计,以保障车辆行驶的安全性和驾乘人员视觉的连续性。平面线形设计时,选取了与地形、地物相适应的技术指标,并优化前后曲线以及直线之间的搭配,保障设计线形流畅;纵面线形设计采用合适的指标,竖曲线半径满足视觉要求,实现了兼顾安全美观与经济合理的目标。在直线上、平曲线内结合具体情况设置变坡点,以使平纵组合合理;隧址平纵面线形满足“洞口内外各3s设计速度行程长度范围的平纵面线形应一致”的规范规定。竖曲线半径多取平曲线半径的10~20倍,保障线形连续、顺适、圆滑、流畅,以与周围环境相协调、与沿线地形相适应,同时利于车辆安全、高速行驶。本项目的平纵线形均衡、连续、无突变感。

4创建品质工程的总体设计情况

4.1选线原则

(1)选定平纵指标符合部颁标准、规范规定和运行速度要求,以确保公路运营安全。处理好增加建设里程与降低运营成本、减缓平均纵坡提高运营安全和扩大桥隧工程规模的矛盾,同时保证线形指标的均衡与连续,以提高道路的通行能力和服务水平。(2)避让沿线大型不良地质,以提高公路安全抗灾能力。测区按生态红线预留的走廊带狭窄、地形切割深、不良地质较发育,设计按照“避重就轻、避大治小”原则,避让了大中型滑坡(特别是顺层滑坡)、大中型堆积体等不良地质,如起点张油坊滑坡、大池山滑坡、苏坝乡滑坡等。(3)避免产生高填深挖路基。路线布设顺“势”而为,以曲线去拟合、适应地形和地物,达到公路与景观的相互协调,设计力求平面分合有序,纵面错落有致,避免深切长路堑、高填,保持线形连续、均衡、协调,与周围环境和自然景观相协调。(4)珍惜土地资源、远离环境敏感点。项目沿线土地资源匮乏、环境敏感点较多,路线布设时尽量不占或少占、分割大片规整的高产良田和经济果园,尽量远离自然保护区、水源保护区等,以及村镇居民点、敬老院、学校、医院。(5)与路网水系的协调。沿线各类通道的布设应方便沿线群众的生活和生产需要,同时在保证净空标准的前提下,尽量降低填挖高度,以减少工程量。路线设计保障了河流、排洪排灌渠道的畅通,选择较为理想的跨越位置及交叉角度,避免了过多的改移影响原有沟渠功能的现象。

4.2因地制宜布局服务设施场平位置

(1)将大风顶互通主线标高降低38.630m,布设与主线同高的服务区基本功能区,避免设置多个回头弯道下坡至引出式服务区场平,提高了过境载重大货车行车的安全性。(2)雷马坪隧道进口K50+315至大风顶隧道出口K70+712段,路线长20.397km,共设置6座隧道,其中特长隧道有银厂沟隧道(4240.5m)、桂花隧道(4912.5m)、大风顶隧道(5691.5m),为隧道占比达89.4%的隧道群,需重点考虑隧道应急救援问题。因此,结合地形条件,于银厂沟隧道出口至桂花隧道进口路基两侧设置桂花停车区(场平面积10000m2),平时停靠养护车辆,灾情发生时,停靠救援车辆。

4.3隧道洞碴的综合利用

为利于环境保护和水土保持,根据全段隧道出渣量、出渣岩土性质和强度、所需材料数量,结合场区地形、地质、气候条件,充分考虑利用洞碴。隧道施工产生的洞碴就近用于路堤填筑,其中部分玄武岩、灰岩洞碴用于结构物骨料和路面骨料。

4.4充分利用乡村道路、专项规划施工便道,达到互利共赢

(1)充分利用沿线既有道路作为永临结合便道,尽量减小便道规模、节约临时占地;前期用于施工的便道,后期交付地方管理和使用,达到项目和地方双赢的目的。(2)结合沿线既有道路组成及特点、项目施工进场及弃渣需要,将便道分为国省道公路、县道公路、改建乡村道路、临时施工便道等4类。(3)完全利用国省道公路不计列任何数量;利用县道公路主要为双车道6.5m四级公路,按原路路面结构计列路面恢复数量。(4)改建机耕道一般按双车道6.5m路基宽度进行改建和加宽,特殊困难时,按4.5m路基宽度,并每300m长度内增设错车道,完善安全设施设计,提高行车安全性,改善沿线出行条件;按混凝土路面计列恢复路面数量,改建和加宽占地归于临时占地。(5)根据工段划分、施工组织及施工场地、弃土场的布设情况,合理确定临时施工便道、纵向施工便道、横向施工便道。

4.5安全设计措施

顺应地势,充分利用沿线沟谷地形选取路线线位,通过合理运用技术指标,保障路线线形的连续性、均匀性和流畅性;充分考虑复杂地形、地质及气候条件,通过采取主动防护措施确保公路运营安全,加强对结构物的安全性检验等,解决公路设计的安全问题。充分考虑施工因素,采用成熟的施工工艺、超前预报探测和应急预案措施,并在施工中加强交通管制和防护措施解决公路施工的安全问题。在桥隧等特殊路段,对轮廓标进行加密处理;对于隧道口的路面,采用彩色薄层铺装的方式,增大路面的摩擦力,有利于行车安全;对气候条件差、桥隧平面指标相对较低等特殊路段,进行全程监控以便及时掌握路况信息;在部分路段以及长大隧道入口处均设置可变信息板。所有隧道内设置可变限速标志,以便驾驶人员及时掌握路况信息,保证行车安全。

5结束语

乐西高速公路设计坚持“安全选线、地质选线、地形选线、环保选线”的原则,严格贯彻执行交通运输部绿色公路建设的指导思想,克服了艰险的地形条件、复杂的地质构造、多样化的生态需求,实现了总体方案的优化提升,为项目的安全、绿色、经济、创新、高效实施和运营提供了一系列保障。

作者:余强 刘蕾蕾 邱毅 周海波 王东 单位:四川省公路规划勘察设计研究院有限公司