樂西高速公路創品質工程總體設計探討

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樂西高速公路創品質工程總體設計探討

[摘要]樂山至西昌高速公路縱貫大小涼山腹地,是重要的扶貧通道。項目區地形崎嶇,地貌多樣,地質構造復雜,地震烈度為Ⅶ~Ⅷ度,建設條件極其困難。堅持“安全選線、地質選線、地形選線、環保選線”的原則,嚴格貫徹執行有關綠色公路建設的指導思想,實現了總體方案的優化提升,為項目的安全、綠色、經濟、創新、高效施工和運營提供了一系列保障。

[關鍵詞]高速公路;品質工程;縱面設計

1項目概況

項目起于樂山市馬邊彝族自治縣東側的民建鎮,順接仁沐新高速公路馬邊支線止點,止于昭覺縣以南的新城鎮,與規劃的西昌至昭通高速公路相接,初設路線全長152.48km。項目的建設對于完善四川省高速公路網,強化成都經濟區對攀西經濟區的輻射帶動,對涼山腹地地區脫貧攻堅具有重要意義。

2建設環境復雜

2.1地形地貌

樂山至西昌高速公路項目地處四川盆地向西南山地過渡地帶,位于川西南橫斷山系的東北緣,介于四川盆地和云貴高原之間,地勢南高北低,路線設計高程由馬邊(約600m)至大風頂海拔逐漸升高,至大風頂最高達2070m,由大風頂至昭覺(1680~1730m)段海拔逐漸降低??辈靺^內地形崎嶇、起伏大、峰巒重疊、氣勢雄偉。

2.2地質結構

項目區位于喜馬拉雅—地中海地震帶上—南北地震帶上中部地區的中軸地震帶,屬青藏高原地震區。四川南部主要受揚子克拉通、筠連—敘永疊加褶皺帶及康滇前陸隆起帶控制。西部是高山、高原,海拔多處于4000m以上,屬于青藏大高原的東南翼;東部屬山地與盆地,處于我國地勢的第二臺階上,海拔1000~3000m。工程區區域位于揚子準地臺西部的二級構造單元上揚子臺褶帶西北側,西鄰康滇地軸,東接四川臺坳,構造類型以NE向和NS向的斷裂、褶皺為主,褶皺及斷裂構造均較為發育。

2.3地震斷裂

本區的新構造運動以大面積整體性、間歇性抬升為主,并具有抬升幅度西部大于東部的掀斜性和沿邊界斷裂的差異性運動的特點,主要表現為河流下切形成多級階地。第三紀末期以來,由于本區劇烈抬升,形成金沙江水系強烈下切的峽谷地形,山勢陡峭,沖溝短而坡降大,崩塌、滑坡較為發育的地形地貌特征。根據GB18306—2015《中國地震動參數區劃圖》標定,工程區地震動峰值加速度為0.15~0.20g,對應地震基本烈度為Ⅶ~Ⅷ度,地震動反應譜特征周期為0.40~0.45s。

3路線設計方案

3.1平面指標

平面設計中采用了基本型、卵形、S形3種平面線形進行設計。其中,基本型曲線為“直線–圓曲線–直線”和“直線–緩和曲線–圓曲線–緩和曲線–直線”2種線形相連。同向曲線間的直線長度一般路段不小于6v,困難路段的直線長度可取滿足不小于4v;卵形曲線為相鄰兩同向圓曲線以一回旋線相連,小圓與大圓的半徑比?。≧2/R1)=0.2~0.8,回旋線參數滿足R2/2≤A≤R2;反向曲線間的直線長度不小于2v;S形曲線為兩反向圓曲線以兩回旋線徑向連接,大圓與小圓的回旋參數比(A1/A2)不大于1.5、半徑比(R1/R2)不大于2?;拘推角€回旋線參數須滿足R/3<A<R,原則上控制緩和曲線與圓曲線長度之比為1∶2∶1。

3.2縱面設計

根據沿河路堤設計水位、跨越溪溝的最大洪水位、各被交叉道路位置及所需最小凈高,以及巖質、土質路基邊坡的最大安全高度、路基填挖工程量與取棄土場場址,結合沿線地形、地物、地質條件進行縱斷面設計。設計洪水頻率采用的是百年一遇(1%);被交叉道路的凈高滿足:主線上跨一、二級公路時的橋下凈高不小于5.0m(一般按5.5m控制),上跨三、四級公路時的橋下凈高不小于4.5m;汽車通道凈高應不小于3.5m,當通道為鄰近廠礦等重型車輛通行使用時,通道凈高須不小于5.0m,畜力車及拖拉機通道凈高應不小于2.7m,人行通道凈高應不小于2.2m;主線下穿35~110kV、220kV、500kV、800kV架空高壓輸電線最小垂直距離分別滿足不小于7.0m、8.0m、14.0m、21.5m;主線下穿支線或人行天橋、渡槽時應滿足凈高不小于5.0m。為避免縱坡零碎、優化平縱組合,對部分分離式立交和通道進行了移位或原地適當降坡的設計,盡量避免高填深挖,減少工程建設數量的同時,做到與沿線地形相適應。

3.3平縱組合設計

路線設計應將平、縱、橫作為一個整體來考慮。依照平面流暢、縱面均衡、配合得當的原則開展線形設計,以保障車輛行駛的安全性和駕乘人員視覺的連續性。平面線形設計時,選取了與地形、地物相適應的技術指標,并優化前后曲線以及直線之間的搭配,保障設計線形流暢;縱面線形設計采用合適的指標,豎曲線半徑滿足視覺要求,實現了兼顧安全美觀與經濟合理的目標。在直線上、平曲線內結合具體情況設置變坡點,以使平縱組合合理;隧址平縱面線形滿足“洞口內外各3s設計速度行程長度范圍的平縱面線形應一致”的規范規定。豎曲線半徑多取平曲線半徑的10~20倍,保障線形連續、順適、圓滑、流暢,以與周圍環境相協調、與沿線地形相適應,同時利于車輛安全、高速行駛。本項目的平縱線形均衡、連續、無突變感。

4創建品質工程的總體設計情況

4.1選線原則

(1)選定平縱指標符合部頒標準、規范規定和運行速度要求,以確保公路運營安全。處理好增加建設里程與降低運營成本、減緩平均縱坡提高運營安全和擴大橋隧工程規模的矛盾,同時保證線形指標的均衡與連續,以提高道路的通行能力和服務水平。(2)避讓沿線大型不良地質,以提高公路安全抗災能力。測區按生態紅線預留的走廊帶狹窄、地形切割深、不良地質較發育,設計按照“避重就輕、避大治小”原則,避讓了大中型滑坡(特別是順層滑坡)、大中型堆積體等不良地質,如起點張油坊滑坡、大池山滑坡、蘇壩鄉滑坡等。(3)避免產生高填深挖路基。路線布設順“勢”而為,以曲線去擬合、適應地形和地物,達到公路與景觀的相互協調,設計力求平面分合有序,縱面錯落有致,避免深切長路塹、高填,保持線形連續、均衡、協調,與周圍環境和自然景觀相協調。(4)珍惜土地資源、遠離環境敏感點。項目沿線土地資源匱乏、環境敏感點較多,路線布設時盡量不占或少占、分割大片規整的高產良田和經濟果園,盡量遠離自然保護區、水源保護區等,以及村鎮居民點、敬老院、學校、醫院。(5)與路網水系的協調。沿線各類通道的布設應方便沿線群眾的生活和生產需要,同時在保證凈空標準的前提下,盡量降低填挖高度,以減少工程量。路線設計保障了河流、排洪排灌渠道的暢通,選擇較為理想的跨越位置及交叉角度,避免了過多的改移影響原有溝渠功能的現象。

4.2因地制宜布局服務設施場平位置

(1)將大風頂互通主線標高降低38.630m,布設與主線同高的服務區基本功能區,避免設置多個回頭彎道下坡至引出式服務區場平,提高了過境載重大貨車行車的安全性。(2)雷馬坪隧道進口K50+315至大風頂隧道出口K70+712段,路線長20.397km,共設置6座隧道,其中特長隧道有銀廠溝隧道(4240.5m)、桂花隧道(4912.5m)、大風頂隧道(5691.5m),為隧道占比達89.4%的隧道群,需重點考慮隧道應急救援問題。因此,結合地形條件,于銀廠溝隧道出口至桂花隧道進口路基兩側設置桂花停車區(場平面積10000m2),平時??筐B護車輛,災情發生時,??烤仍囕v。

4.3隧道洞碴的綜合利用

為利于環境保護和水土保持,根據全段隧道出渣量、出渣巖土性質和強度、所需材料數量,結合場區地形、地質、氣候條件,充分考慮利用洞碴。隧道施工產生的洞碴就近用于路堤填筑,其中部分玄武巖、灰巖洞碴用于結構物骨料和路面骨料。

4.4充分利用鄉村道路、專項規劃施工便道,達到互利共贏

(1)充分利用沿線既有道路作為永臨結合便道,盡量減小便道規模、節約臨時占地;前期用于施工的便道,后期交付地方管理和使用,達到項目和地方雙贏的目的。(2)結合沿線既有道路組成及特點、項目施工進場及棄渣需要,將便道分為國省道公路、縣道公路、改建鄉村道路、臨時施工便道等4類。(3)完全利用國省道公路不計列任何數量;利用縣道公路主要為雙車道6.5m四級公路,按原路路面結構計列路面恢復數量。(4)改建機耕道一般按雙車道6.5m路基寬度進行改建和加寬,特殊困難時,按4.5m路基寬度,并每300m長度內增設錯車道,完善安全設施設計,提高行車安全性,改善沿線出行條件;按混凝土路面計列恢復路面數量,改建和加寬占地歸于臨時占地。(5)根據工段劃分、施工組織及施工場地、棄土場的布設情況,合理確定臨時施工便道、縱向施工便道、橫向施工便道。

4.5安全設計措施

順應地勢,充分利用沿線溝谷地形選取路線線位,通過合理運用技術指標,保障路線線形的連續性、均勻性和流暢性;充分考慮復雜地形、地質及氣候條件,通過采取主動防護措施確保公路運營安全,加強對結構物的安全性檢驗等,解決公路設計的安全問題。充分考慮施工因素,采用成熟的施工工藝、超前預報探測和應急預案措施,并在施工中加強交通管制和防護措施解決公路施工的安全問題。在橋隧等特殊路段,對輪廓標進行加密處理;對于隧道口的路面,采用彩色薄層鋪裝的方式,增大路面的摩擦力,有利于行車安全;對氣候條件差、橋隧平面指標相對較低等特殊路段,進行全程監控以便及時掌握路況信息;在部分路段以及長大隧道入口處均設置可變信息板。所有隧道內設置可變限速標志,以便駕駛人員及時掌握路況信息,保證行車安全。

5結束語

樂西高速公路設計堅持“安全選線、地質選線、地形選線、環保選線”的原則,嚴格貫徹執行交通運輸部綠色公路建設的指導思想,克服了艱險的地形條件、復雜的地質構造、多樣化的生態需求,實現了總體方案的優化提升,為項目的安全、綠色、經濟、創新、高效實施和運營提供了一系列保障。

作者:余強 劉蕾蕾 邱毅 周海波 王東 單位:四川省公路規劃勘察設計研究院有限公司

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