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创新引领香丽高速突破重重难关——香格里拉至丽江高速公路设计纪实
作者:赵仁蕊/文      来源:-     时间:2017-10-30 11:10     点击数:      分享至:     打印文章

香格里拉——梦中的仙境,吉祥的圣地,阳光沐浴的天堂,在这里,白云、雪山、峡谷、阳光……都在诉说着这片淳朴而宁静的人间净土。丽江——汉唐时代通往西藏和印度等地的南方丝绸之路和茶马古道上的重要集散地,这里有神奇壮丽的国家风景名胜区玉龙雪山,险峻的虎跳峡大峡谷,国家级历史文化名城和世界文化遗产——丽江古城,世界山茶花之王——玉峰寺万朵山茶,神秘而古老的纳西古乐和白沙壁画。如果说,大丽高速让我们踏上寻梦的旅程,丽香高速则带我们步入圆梦之旅,圆每个人心中那个关于日月的梦想。一条高速的连通,让香格里拉和丽江,离大家不再遥远。

香格里拉至丽江高速公路(以下简称“香丽高速”)起于香格里拉县城以南益松村,与香格里拉连接线相接,止于丽江市白汉场,与已建成通车的大理至丽江高速公路衔接,主线全长124.927公里。主线采用四车道高速公路标准建设,设计速度80公里/小时,路基宽度24.5米。云南省交通规划设计研究院(以下简称“云交设计院”)承担了此项目的SJ-1标段、共83公里的勘察设计工作,并作为勘察设计总体协调单位。

应运而生的设计理念

与省内其他已建和在建项目相比,香丽高速呈现出不同的特点和难点,云交设计院设计人员经过两次、耗时14个月的外业调查,将项目的特点和难点归纳为“3211”,即“三高、二复杂、一脆弱、一艰巨”。

“三高”指高地震烈度、高海拔、高差大。全线大部地震基本烈度为Ⅷ度,属于高烈度地震区;路线多位于2200米以上的高海拔地区,最高点海拔3323米,是云南省第一条海拔超过3000米的高速公路;本项目路线标高最低海拔为2034米,最高海拔为3323米,相对高差达1289米,连续升(降)坡路段长。

 


正在建设中的鸿文隧道

“二复杂”指地形复杂、地质复杂。此路线走廊带位于金沙江及其支流冲江河河谷,河谷形态以“V”型谷为主,沟壑纵横,山势陡峻,沟谷狭窄、密度大,工程量比较集中,桥梁、隧道等构造物多,弃土场地难觅,且项目沿线滑坡、崩塌、泥石流、危岩等不良地质现象十分发育。

“一脆弱”指生态环境脆弱。项目处于三江并流世界自然遗产及国家级风景名胜区核心区域,区内有玉龙雪山国家5A级风景名胜区、虎跳峡风景区等环境敏感点,生态环境十分脆弱。

“一艰巨”指工程极为艰巨。项目桥隧比例达到54.73%,全线墩高超过80米的大桥多,投资大、施工难;冲江河路段隧道群集中,弃渣场选择困难;路线多沿山坡布线,地势高、地形陡,互通设置艰难。

面对项目这样特殊的重难点,设计人员认真细致地分析总结后,“2234”的设计理念应运而生,用以指导本项目的设计工作,即二控制、二节约、三匹配、四突出。“二控制”即控制工程投资和特大工程。“二节约”即节约耕地和资源。“三匹配”即与地形地质条件相匹配、与环境承载能力相匹配、与城镇规划相匹配。“四突出”即突出安全、突出地质和气象环境选线、突显民族文化、突出旅游资源进一步提升。

“2234”设计理念的提出,是云交设计人不断学习、不断总结的成果,是“绿色公路、品质工程”的积极践行,是“创新、协调、绿色、开放、共享”精神的集中体现。在此设计理念的指导下,欲把香丽高速建设成为一条民族团结的和谐路、风光优美的观光路、优质服务的文明路、社会进步的安全路、自然协调的生态路、人民群众的致富路、持续发展的节约路。

一次最头疼的选线

“干了将近20年的路线选线工作,香丽高速的选线真是让我头疼!”负责此项目路线选线工作的海宇谷说。

“选线”,在山区公路设计中处于龙头地位。在复杂山区选线需反复优化比选,综合考虑技术可行性、环保最优性、经济合理性以及工程与运营安全性等诸因素。海宇谷头疼的不是别的,就是该项目复杂的地形地质条件。“工可报告批复后,我们路线组就开始在香丽高速沿线的高山、峡谷里寻找最合适的线位走向,因为在前期的地勘工作中发现该项目区内的沟壑较多,地形坡度相对较陡,构造强烈,岩体较为破碎,不良地质现象主要有崩塌、滑坡、泥石流、岩溶、顺层边坡等。所以选择确定了一些重要的控制点后,地质工作人员还得再次深入现场,确定路线是否可行。”路线组组长段与坤说。


香丽高速公路(丽江段)的路基施工现场

在工可报告路线走廊带和主要控制点的基础上,为了不遗漏有价值的路线方案甚至走廊带,云交设计人在初步测量路线布线时,在1:2000、1:10000和1:50000地形图上做了大量的方案比选研究,除该项目冲江河高、中、低线位及K、A、A2、A3、B1、B2、C1、C2、C3、C4方案外,纸上研究踏勘路线长度达40余公里。根据工可报告,结合地形图以及现场踏勘情况,路线组人员发现项目起点与大丽高速相接段、松园桥路段、虎跳峡金沙江大桥路段和冲江河路段是路线方案确定的难点所在。

困难这只拦路虎从来都阻挡不了云交设计人前进的步伐,尽管再难再苦,他们总能在规定时间内交出满意的答卷。针对确定路线遇到的4个难点,路线组人员分别提出各段的方案,最后共进行了13个方案的比选。特别是冲江河段,设计人员拟定了低线位、中线位、高线位及与高线位K对应的C1、C2、C3、C4共7个方案,并由上述方案形成了组合的C1+C2组合方案,以及K作为右幅,C1(或C2或C1+C2)作为右幅的长距离左右分幅方案。反复比选后,最终全线确定采用正线(K+B2+K线)的方案。“选线那段时间,脑子里必须装着这十几个方案,一不小心就会弄混,所以图纸从不离身。”海宇谷回忆说。被问道为什么图纸不离身时,他说:“设计这项工作必须谨慎,不能出半点差错。一个小小的失误可能就会给后续工作带来一系列麻烦,我不想给别人找麻烦!”不想给别人找麻烦———这句朴实的话语不仅是海宇谷生活的写照,更体现出具有工匠精神的设计人员的素养。因为项目的复杂性和艰巨性,海宇谷往返于丽江和香格里拉20多次,根据地勘资料,多次查看线位,不断修改走向,只为让这条高速公路更“安全”。安全在云交设计人的工作中永远是第一位!

金沙江上独一无二的桥

在香丽高速K79+034~K80+051处,有一座独一无二、不同寻常的跨越金沙江的大桥正在紧张施工,它就是“虎跳峡金沙江大桥”。说它独一无二,因为它是目前世界高速公路发展史上唯一一座独塔地锚式悬索桥,也是目前同类型桥梁中跨径最大的。说它不寻常,是因为这座桥是云交设计人独立自主完成设计的第一座大跨径悬索桥,它凝结了云交设计院整个桥梁设计团队的心血,在设计人员心里,它的意义非凡。


金沙江大桥主塔拔地而起

为什么会出现这样一座独一无二的大桥?“在香丽高速选线时就已经确定在金沙江上要架一座桥,至于架什么样的桥,就有很多因素决定,比如地质地形条件、工程造价、环境等。”云交设计院桥梁勘测设计处总工程师马健说。“虎跳峡金沙江大桥两岸由于受旅游公路的保通和安全,环保、景观以及将桥梁结构与环境融合的要求,香格里拉岸地形陡峭,两岸岸坡稳定和断层、不良地质约束,桥隧相连等因素的制约,根据目前国内外的桥梁技术能力及实际经验,可选择的桥型方案只有悬索桥、斜拉桥及部分斜拉桥、拱桥。经过综合考虑技术、经济和可接受的施工风险,以及现有的地勘资料和不良地质情况,在初步设计阶段通过比选选定了悬索桥进行深入研究。”虎跳峡金沙江大桥项目的负责人刘斌解释道。

为什么这座桥只有一个索塔呢?因为经过勘察,发现丽江岸这头,村庄田地右下方的山脊基础为板岩,岩体质量好,抗压强度较高,地基的承载力较好,地质地形条件满足设立索塔的要求,加之考虑桥梁施工需要,所以确定在丽江岸相对较缓较稳定的山脊上设立一个索塔。而香格里拉岸山势陡峻,自然坡度均约50°,无较缓台地,坡面基岩出露,坡崩积覆盖层主要为碎石角砾土,覆盖较薄,索塔要求的地质条件欠缺。加之山脚通行虎跳峡旅游公路,为保证施工安全,避免大桥的修建对旅游公路的不利影响,同时还要避免对景区的自然环境造成破坏,所以,云交设计人大胆的提出直接将主缆通过索鞍支墩和锚碇锚于岩层中,取消索塔的设立。此方案的提出是大桥设计团队经过无数次现场和纸上踏勘、收集相关资料、不断提出方案进行比选后最终确定的,经过反复论证及专家审查,证明了此方案的可行性。

“在如此特殊复杂自然条件下,进行这样特大跨径桥梁结构的设计,确实对我们是个不小的挑战!”桥梁勘测设计处处长汪磊说。“但再难也要挺下去,再难也要按时交付图纸。”凭着这股子倔劲儿,设计人员在规定时间按质按量完成了此次设计任务。“如果说当时龙江大桥的设计,业内人士对云交设计院还持有怀疑和观望的话,我相信虎跳峡金沙江大桥的设计,一定能让大家刮目相看。”汪磊说。


掘进施工中的小中甸隧道

地下互通立交书写崭新篇章

创新从来都不是一蹴而就的,甚至可以说是被逼到崩溃边缘的灵光乍现……“施工图设计过程中,经过进一步对香丽高速公路的地质进行勘察,设计人员发现原虎跳峡地面立交区周围出现一处崩塌体,两处潜在不稳定斜坡,并且附近的昌格洛隧道出口出现大量裂缝,已经不具备地面立交的建设条件。”香丽高速公路项目负责人牟儒回忆说。原先设计的地面立交方案被否定,云交设计人又只能再次细致认真地分析周围地形地质条件。凌乱的地形图和修改了一遍又一遍的设计图纸放得满桌子都是,“当时整个团队就是铆足劲儿地想要把这硬骨头啃下来。”团队人员刘又铭回忆起当时的激烈讨论和加班加点,至今还充满了激情和斗志。

经过团队成员间激烈的思想碰撞,并不断查找相关资料,“地下互通立交”的方案出炉了,“把原先放在地面上的立交放到地下的想法,真是被极度复杂的地形地质条件逼出来的。”团队一位设计人员感叹道。在云南山区高速公路上设置地下互通立交真的可行吗?设计人员在查找资料时发现,国内地下立交的建设多以城市地下立交为主,公路地下立交相对较少,建设经验积累较少,只能借鉴国外经验了。对国外地下立交的建设和运营情况进行挖掘和分析后,香丽高速设计团队提出了设置地下互通立交的三个方案,并邀请全国专家进行了专项评审,与会专家经过踏勘现场,听取汇报并结合各自专业充分讨论后,同意了云交设计院提出的推荐方案:隧道式半互通+调头车道。


香丽高速公路sdj-2工地实验室

精益求精是云交设计人的设计追求和性格,趁热打铁是云交设计人的工作作风和行事风格。在第一次专项评审会后的12天内,设计团队在确定的推荐方案基础上,结合本项目的地形条件、隧道布置、隧道通风、逃生救援、交通疏导、接线条件等因素,进一步优化了地下互通,再次提出七个优化方案,方案一至方案五是对隧道半互通进行优化,调头车道位置不变;方案六为半互通和调头车道互调位置的方案;方案七为综合方案五半互通与方案六半互通的两个半互通组合方案。并于第一次专项评审后的第14天,再次要求全国专家针对虎跳峡地下互通进行了第二次专项评审,七个方案提交评审会后,专家们经过激烈的讨论,最终同意通过方案五:隧道半互通(大桩号)+调头车道(小桩号),因为此方案不仅充分考虑了运营安全,设计施工风险较低,同时两条匝道隧道长度最短,相应工程量最省,造价最低。


香丽高速虎跳峡金沙江特大桥效果图

两次评审,大小十多个方案的比选,香丽高速的设计团队不间断地在此项目的地形地质图上忙碌,又经过一轮地质地形分析,设计人员发现方案五还可以再次优化,在细节调整之后,方案五的两条匝道的隧道长度又缩短了12米。短短12米在山区高速公路上是一段微不足道的距离,但在设计图纸上是却一个不平凡的数字,多少个日日夜夜伏案分析,多少次在高山峡谷穿梭做勘察,才有这12米的变化,它不仅是云交设计人“铸精品、致臻美”的质量观和匠心品质的体现,更是为云南公路建设孜孜奉献的精神品质。

目前,香丽高速的施工正如火如荼地进行中,这条高速公路的建成,将成为云南又一张旅游名片。而云交设计人,将继续穿行于高山峡谷,爬山涉水,一如既往地做好设计,做好服务,保证质量,保证安全,当好云南公路建设的排头兵。

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