本站原創(chuàng) 2017年04月25日
雅康高速公路二郎山隧道效果圖 胡棟才 供圖
2012年4月28日，雅西高速通車。今年年底，雅康高速雅安到瀘定段將通車。這兩條進州景觀高速路格外受到關(guān)注。
日前，成都商報記者采訪了雅康高速公路的設(shè)計團隊——四川省交通運輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計研究院（以下簡稱“四川省公路設(shè)計院”）多名工程師，解讀雅康高速如何在雅西高速基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)計，讓駕駛更安全，讓景觀更入眼。
從盆地的邊緣向橫斷山區(qū)上爬，跨越青衣江、大渡河、安寧河和12條地震斷裂帶，四川在崇山峻嶺之間，修出一條 “天梯高速”——雅西高速。
2012年4月28日，雅西高速正式全線通車。距今，剛好是5周年。與此同時，另一條地形、地質(zhì)類似，艱險度更高的雅康高速也在加速修建。起于雅安，止于康定，全長135公里，設(shè)計時速80公里的雅康高速公路明年建成通車。屆時，成都到康定僅需4小時。而雅康高速雅安至瀘定段今年即可通車。
泥石流、滑坡如何應(yīng)對？
“避重就輕”方式提升抗災(zāi)能力
一說起“三高”，四川省公路設(shè)計院的多名工程師都笑了起來：熟悉，熟悉得很。
平均年齡在50歲左右的他們口中的“三高”，不是高血脂、高血壓、高血糖，而是他們的耗費大量心血的雅康高速?！疤幱诟呱健⒏吆０?、高烈度地震帶?！?/span>
四川省公路設(shè)計院副院長柯勇介紹，雅康高速公路位于四川盆地與青藏高原的過渡地帶、四川三大斷裂帶的Y 字形構(gòu)造交匯部位，由海拔500 多米的雅安抬升至海拔2500 多米的康定，自波狀丘陵進入高聳山區(qū)，穿越深山峽谷的橫斷山區(qū)，地形狹窄陡峻、溝壑縱橫，全線幾乎“腳不沾地”，具有工程施工極其困難、地形條件極其復(fù)雜、地質(zhì)條件極其復(fù)雜、氣候條件極其惡劣、生態(tài)環(huán)境極其脆弱等“五個極其”的鮮明特點，是目前全國在建橋隧比最高、施工難度最大的高速公路之一，也是該院作為集中攻堅的重點項目之一。
“從一開始，我們以安全為靈魂，通過合理縱坡設(shè)計、安全性評價、完善安全設(shè)施等手段，確保公路運營安全；以抗災(zāi)為主線，增強地質(zhì)排查與預(yù)判，加強地質(zhì)勘察，采取‘避重就輕’方式、完善不良地質(zhì)處治和結(jié)構(gòu)設(shè)計措施，提升工程的抗災(zāi)能力。”四川省公路設(shè)計院副總工程師余明說。
何為避重就輕？如何減少山洪、泥石流帶來的影響？
“通俗地說，就是在雅康高速的紅線范圍內(nèi)，能避開地質(zhì)災(zāi)害隱患點的就避開，實在不能避開的增設(shè)隧道、橋梁等跨越或治理等?！庇嗝鹘榻B，山洪和泥石流主要分布在二郎山東側(cè)多雨的天全境內(nèi)，在設(shè)計時，除了加強區(qū)域地質(zhì)分析、判識，繞避大型不良地質(zhì)體外，設(shè)計團隊還優(yōu)化了路線布置，讓雅康高速遠離陡斜坡面，增設(shè)隧道、大跨橋梁跨越，避免山洪、泥石流危害。此外，設(shè)計團隊還加強地質(zhì)排查、水文分析計算，完善排導(dǎo)、防撞設(shè)施，避免或減少氣象災(zāi)害對高速公路建設(shè)和營運的影響。
鑒于此，四川省公路設(shè)計院在對雅康高速公路的設(shè)計中，抽調(diào)了全院所有技術(shù)骨干進行技術(shù)攻堅，“投入的人力和物力是前所未有的”。初步設(shè)計，專家們就花了3年的時間?！白屟獕荷摺钡慕?jīng)歷，很多人都有過。
四川省公路設(shè)計院勘察設(shè)計四分院總工程師劉家順在勘察“日地溝”（小地名）的路線時，就請當(dāng)?shù)卮迕窨陈愤M山，地上泥濘一片，一開始，大家還小心翼翼地踩在石頭上，后來，無處下腳，只能在河里前行，快到目的地時，石頭夾雜著水從懸崖上下來，形成小型泥石流，發(fā)出轟隆隆的聲響，就像余震一樣。
此時的劉家順等人，連帶刺的植物劃破皮膚也顧不上了，到了目的地一查看完就馬上及時撤了出來。4公里長無人區(qū)，走路就走了4個小時。劉家順說，那情況，容易讓人血壓升高。
余明說，這條路的地質(zhì)條件很差，這就決定了設(shè)計團隊只能解決紅線范圍內(nèi)或高速公路兩側(cè)一定范圍內(nèi)的問題，道路兩邊的山上千米高，上面可能還有泥石流、滑坡，需要國土、水利等部門全力配合，也就是所謂的“治山治水修路，三者缺一不可?！?/span>
13公里二郎山隧道如何應(yīng)急？
設(shè)交通轉(zhuǎn)換帶，洞頂可見藍天
全長135公里的雅康高速，長縱坡，海拔高，更是由于所處地質(zhì)地形復(fù)雜、氣候惡劣、生態(tài)環(huán)境脆弱，被公認(rèn)是目前全國在建施工難度最大的高速公路之一，海拔落差達1750米，橋隧比高達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設(shè)完成的盆周山區(qū)高速公路代表工程，在四川省乃至全國具有典型的示范作用。在地形、地質(zhì)等方面雅康高速都與已經(jīng)通車五年的雅西高速類似。所以雅康高速在規(guī)劃設(shè)計時，在很多方面都借鑒了雅西高速包括國內(nèi)外其他高速的設(shè)計、建設(shè)中的成功經(jīng)驗。在雅康高速中，長13.4公里的二郎山特長隧道更是全國第三長的隧道，也是全線的控制性工程。
“二郎山特長隧道在設(shè)計時，就借鑒了雅西高速的大相嶺隧道。”余明介紹，兩座隧道的地形、地質(zhì)、環(huán)境條件相近，都為雙線分離式隧道，采用雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計時速80公里， 750米處就設(shè)一處緊急通道等。
和雅西高速大相嶺隧道一樣，考慮到通風(fēng)和逃生等，雅康高速二郎山特長隧道也設(shè)計了兩個“鼻孔”——斜豎井，斜豎井的底端裝有大功率風(fēng)機，可以不斷為隧道里輸送新鮮空氣，以作“呼吸”之用。
不過，更為先進和人性化的是，二郎山特長隧道中左右線均設(shè)計有一條交通轉(zhuǎn)換帶，該路段寬于平常的兩三倍，配有人造景觀，開車至此，隧洞頂上藍天白云，旁邊大熊貓嬉鬧，再配上點音樂，駕乘人員在隧洞內(nèi)壓抑的心情也會得到有效的舒緩。
雅康高速全線海拔高差達1900米，二郎山特長隧道內(nèi)，也存在長達幾公里的上下坡，在這種情況下，貨車容易出現(xiàn)剎車疲勞，可能發(fā)生交通事故。交通轉(zhuǎn)換帶的出現(xiàn)，方便救援和后期隧道維修，假如某一段出了交通事故，救援人員可以通過交通轉(zhuǎn)換帶，走另一條隧道進去救援。假如隧道某一段需要維修，也可以借助橫行通道，把車流引導(dǎo)到對向隧道，盡量降低施工給隧道通行帶來的影響。
海拔高、冰雪多怎么破？
避過“雪線”，減少長縱坡
雅西高速通車后，每到冬春季節(jié)，受冰雪極端天氣影響，拖烏山路段就要進行冬季交通管制。
今年2月，拖烏山部分路段路面上降雪甚至超過50厘米，該路段一度中斷40小時以上，讓許多來往人員苦不堪言。
雅康高速位于四川盆地與青藏高原的過渡地帶、四川三大斷裂帶的Y 字形構(gòu)造交匯部位，由海拔500 多米的雅安抬升至海拔2500 多米的康定，自波狀丘陵進入高聳山區(qū)，從亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候的 “雨城”邁入亞溫帶高原濕潤氣候的 “雪域”，前后氣候差異明顯，氣溫差異大，具有垂直變化的山地氣候特征。
在高山中穿梭的雅康高速公路，始終比國道318線四川段“高一頭”，卻有一處低于國道318線的地方，那就是新二郎山隧道。
四川省公路設(shè)計院勘察設(shè)計三分院總工程師張官福等人在前期設(shè)計時發(fā)現(xiàn)，雅康高速冬春季節(jié)降雪主要分布在二郎山東側(cè)海拔1500 米 以上及瀘定以后海拔2000米以上路段。
“最初的大渡河橋方案要比現(xiàn)在的設(shè)計標(biāo)高要低110米左右，二郎山隧道的標(biāo)高比現(xiàn)在設(shè)計的要高230米左右?！睆埞俑Ｕf，“在考慮到雅西高速的情況后，我們大膽調(diào)整了二郎山隧道隧址位置和大渡河橋標(biāo)高，把二郎山隧道的標(biāo)高降低到雪線以下，把大渡河大橋的標(biāo)高往上升，過了瀘定又沿大渡河西岸山腰展線升坡，采取約30公里長的隧道群的方式，這樣一來，不但減小了瀘定至康定縱坡的長度，避免了雙螺旋隧道，還最大化程度地避免了路面暴露在外，減小了冰雪災(zāi)害對路面的影響。因此雅康高速的這一路段不容易出現(xiàn)冬管限行的情況?！?/span>
雅西高速最大長縱坡為石棉至拖烏山隧道段，坡長約51 公里，平均縱坡2. 97％，是目前我國高速公路長縱坡的典型路段，有雙螺旋 （最小平曲線半徑600 米） 隧道、鋼管桁架連續(xù)梁輕型結(jié)構(gòu)橋梁特殊工程，加之特殊的氣候條件，在運營中根據(jù)需要采取了一定的管理措施。
一切都基于安全為主，這是雅康高速在設(shè)計之初的理念。余明坦言，雅康高速雖有借鑒雅西高速，但運營安全的保障程度，不能重復(fù)雅西高速。
余明介紹，雅康高速最大長縱坡位于瀘定至康定段，坡長約31 公里，通過提升大渡河大橋的標(biāo)高，使得瀘定至康定段的平均縱坡2.44％。相比之下，坡長較短、坡度較緩，氣候條件相對較好，運營情況會更好。
如何穿越大熊貓棲息地保護區(qū)？
“截彎取直” 鉆洞，為大熊貓讓路
雅康高速路線穿越二郎山，跨越大渡河，途徑天全河珍稀魚類保護區(qū)、二郎山風(fēng)景區(qū)、世界自然遺產(chǎn)大熊貓棲息地保護區(qū)等，使得雅康高速在設(shè)計上，除了以安全為靈魂，還處處體現(xiàn)環(huán)保意識。
二郎山隧道方案前期采取的是繞行大熊貓棲息地保護區(qū)建設(shè)的方案。具體來說，原來的二郎山隧道建設(shè)方案是從天全縣新溝村往西南方向繼續(xù)修道路，然后在老二郎山隧道附近再建設(shè)一條新的隧道達到瀘定縣境內(nèi)。
“但這個方案存在高速公路新建里程長、積雪冰凍嚴(yán)重，對大熊貓保護區(qū)有影響，為了重新優(yōu)化路線，光論證就花了一年半的時間?！庇嗝髡f，為了給大熊貓讓路，四川省公路設(shè)計院的方案采取“截彎取直”的模式，從新溝處提前鉆洞，通過13.4公里的二郎山隧道與瀘定縣相連，二郎山特長隧道的進出口，均設(shè)置在保護區(qū)外。隧道上方的大山，就是為大熊貓棲息繁衍留下的綠色通道。
但這樣一來，所有的專項評價都要重新做，路線也重新做，就連隧道的風(fēng)機房都不能建設(shè)在里面。
經(jīng)過四川省世界遺產(chǎn)辦公室的評估，最終選擇了四川省公路設(shè)計院設(shè)計的新方案。新的方案在二郎山大熊貓保護區(qū)外圍減少了近8公里的道路里程，也就減少了對大熊貓棲息地的破壞，為大熊貓活動范圍的擴大產(chǎn)生積極影響。
除了給大熊貓讓路，雅康高速在設(shè)計時，還先后為茶馬古道、跑馬山等讓路。在新溝段，原方案是雅康高速通過橋，跨越四百米的茶馬古道，但修橋必將對茶馬古道產(chǎn)生影響，后來為了減小對茶馬古道的破壞等，也改用了隧道。
橋隧比94﹪的康定過境段怎么建？
兩隧道穿跑馬山，起點處可俯瞰康定城
康定過境試驗段也和雅康高速設(shè)計思路一脈相承，該段全長約18 公里，起、止點分別設(shè)置一處互通式立交，另外設(shè)兩座特長隧道穿越跑馬山，總長約16.2 公里，橋隧比高達94﹪。
負責(zé)該項目的四川省公路設(shè)計院勘察設(shè)計五分院總工程師文麗娜稱，這段隧道比高、地震烈度高、建設(shè)條件復(fù)雜，是目前省內(nèi)在建（包括設(shè)計中） 高速公路中橋隧比最高的項目，也是一個試驗段，有很多創(chuàng)新，后續(xù)想解決的問題也想做一些嘗試，為以后積累經(jīng)驗。
在設(shè)計過程中，文麗娜等人引入了BIM（建筑信息模型或者建筑信息管理，是以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，建立起三維的建筑模型，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。）模型，完全三維化、立體化展示道路工程設(shè)計成果，他們把幾十個方案里篩選出的10個方案通過三維展示一一呈現(xiàn)，選擇起來非常直觀。
“尤其起點的康定互通服務(wù)區(qū)綜合體，康定城很小，要在狹窄的空間內(nèi)合理布置匝道及場坪，實現(xiàn)互通及服務(wù)區(qū)的功能，同時達到規(guī)模最省，這很難。但我們相信這個互通和服務(wù)區(qū)綜合體建成后，可俯瞰康定城，將成為康定城一道亮麗的風(fēng)景?！蔽柠惸日f，“在路線方案選擇中，我們進行了大量的論證和海選，把康定城附近所有能作為隧道洞口的位置都找了出來，為了做到更優(yōu)，路線上設(shè)一個、兩個、三個隧道方案，甚至連螺旋隧道方案都考慮過，最后我們選擇了技術(shù)、經(jīng)濟指標(biāo)均最優(yōu)的方案作為推薦方案。”
創(chuàng)新不止于此，考慮到康定過境段中海拔早已超過了2000米雪線以上，橋隧比占94%，而在這94%中的97%是隧道，為全國最高。為了減少安全隱患，在隧道相連的明線段也將采用防雪棚和路面主動融雪措施等方式，讓駕駛?cè)藛T有更多的安全保障。
雅西高速地質(zhì)災(zāi)害點多，坡度長，縱坡大，在當(dāng)初設(shè)計時，為何沒采取更好的方案來解決？
四川省交通運輸廳相關(guān)人員表示，雅西高速坡度長，縱坡大，積雪冰雪容易疊加在一起，有先天不足，這是硬件方面的原因。在軟件方面，也有管理方面的原因。所以在雅康高速安全的保障程度，就不能重復(fù)雅西路。 “雅西高速如果當(dāng)時在石棉就把海拔升上去的話，縱坡就會小一點，可能安全隱患就沒有那么大了；如雙螺旋隧道曲徑半徑過小，干海子大橋露出來了容易被凍。”這位人員表示，在雅康高速上，就避免了這些，在海拔高的地方，盡可能采用隧道的方式通過。 對于當(dāng)初為何不采取這樣的方式？他坦言，這是運營高速公路的經(jīng)驗教訓(xùn)。在全國的高速公路的設(shè)計上，都是一個不斷總結(jié)，不斷完善的過程?！叭绻趴蹈咚龠\營兩三年后，再來處理最難的康定至新都橋段的話，我們有更多的經(jīng)驗，有可能處理得更好。”
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