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(chē)。今年年底，雅康高速雅安到瀘定段將通車(chē)。這兩條進(jìn)州景觀(guān)高速路格外受到關(guān)注。
日前，成都商報記者采訪(fǎng)了雅康高速公路的設計團隊——四川省交通運輸廳公路規劃勘察設計研究院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“四川省公路設計院”）多名工程師，解讀雅康高速如何在雅西高速基礎上優(yōu)化設計，讓駕駛更安全，讓景觀(guān)更入眼。
從盆地的邊緣向橫斷山區上爬，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(xiàn)通車(chē)。距今，剛好是5周年。與此同時(shí)，另一條地形、地質(zhì)類(lèi)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(cháng)135公里，設計時(shí)速80公里的雅康高速公路明年建成通車(chē)。屆時(shí)，成都到康定僅需4小時(shí)。而雅康高速雅安至瀘定段今年即可通車(chē)。
泥石流、滑坡如何應對？
“避重就輕”方式提升抗災能力
一說(shuō)起“三高”，四川省公路設計院的多名工程師都笑了起來(lái)：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。“處于高山、高海拔、高烈度地震帶。”
四川省公路設計院副院長(cháng)柯勇介紹，雅康高速公路位于四川盆地與青藏高原的過(guò)渡地帶、四川三大斷裂帶的Y 字形構造交匯部位，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(jìn)入高聳山區，穿越深山峽谷的橫斷山區，地形狹窄陡峻、溝壑縱橫，全線(xiàn)幾乎“腳不沾地”，具有工程施工極其困難、地形條件極其復雜、地質(zhì)條件極其復雜、氣候條件極其惡劣、生態(tài)環(huán)境極其脆弱等“五個(gè)極其”的鮮明特點(diǎn)，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(diǎn)項目之一。
“從一開(kāi)始，我們以安全為靈魂，通過(guò)合理縱坡設計、安全性評價(jià)、完善安全設施等手段，確保公路運營(yíng)安全；以抗災為主線(xiàn)，增強地質(zhì)排查與預判，加強地質(zhì)勘察，采取‘避重就輕’方式、完善不良地質(zhì)處治和結構設計措施，提升工程的抗災能力。”四川省公路設計院副總工程師余明說(shuō)。
何為避重就輕？如何減少山洪、泥石流帶來(lái)的影響？
“通俗地說(shuō)，就是在雅康高速的紅線(xiàn)范圍內，能避開(kāi)地質(zhì)災害隱患點(diǎn)的就避開(kāi)，實(shí)在不能避開(kāi)的增設隧道、橋梁等跨越或治理等。”余明介紹，山洪和泥石流主要分布在二郎山東側多雨的天全境內，在設計時(shí)，除了加強區域地質(zhì)分析、判識，繞避大型不良地質(zhì)體外，設計團隊還優(yōu)化了路線(xiàn)布置，讓雅康高速遠離陡斜坡面，增設隧道、大跨橋梁跨越，避免山洪、泥石流危害。此外，設計團隊還加強地質(zhì)排查、水文分析計算，完善排導、防撞設施，避免或減少氣象災害對高速公路建設和營(yíng)運的影響。
鑒于此，四川省公路設計院在對雅康高速公路的設計中，抽調了全院所有技術(shù)骨干進(jìn)行技術(shù)攻堅，“投入的人力和物力是前所未有的”。初步設計，專(zhuān)家們就花了3年的時(shí)間。“讓血壓升高”的經(jīng)歷，很多人都有過(guò)。
四川省公路設計院勘察設計四分院總工程師劉家順在勘察“日地溝”（小地名）的路線(xiàn)時(shí)，就請當地村民砍路進(jìn)山，地上泥濘一片，一開(kāi)始，大家還小心翼翼地踩在石頭上，后來(lái)，無(wú)處下腳，只能在河里前行，快到目的地時(shí)，石頭夾雜著(zhù)水從懸崖上下來(lái)，形成小型泥石流，發(fā)出轟隆隆的聲響，就像余震一樣。
此時(shí)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(shí)撤了出來(lái)。4公里長(cháng)無(wú)人區，走路就走了4個(gè)小時(shí)。劉家順說(shuō)，那情況，容易讓人血壓升高。
余明說(shuō)，這條路的地質(zhì)條件很差，這就決定了設計團隊只能解決紅線(xiàn)范圍內或高速公路兩側一定范圍內的問(wèn)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(mén)全力配合，也就是所謂的“治山治水修路，三者缺一不可。”
13公里二郎山隧道如何應急？
設交通轉換帶，洞頂可見(jiàn)藍天
全長(cháng)135公里的雅康高速，長(cháng)縱坡，海拔高，更是由于所處地質(zhì)地形復雜、氣候惡劣、生態(tài)環(huán)境脆弱，被公認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完成的盆周山區高速公路代表工程，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(chē)五年的雅西高速類(lèi)似。所以雅康高速在規劃設計時(shí)，在很多方面都借鑒了雅西高速包括國內外其他高速的設計、建設中的成功經(jīng)驗。在雅康高速中，長(cháng)13.4公里的二郎山特長(cháng)隧道更是全國第三長(cháng)的隧道，也是全線(xiàn)的控制性工程。
“二郎山特長(cháng)隧道在設計時(shí)，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(xiàn)分離式隧道，采用雙向四車(chē)道高速公路標準建設，設計時(shí)速80公里， 750米處就設一處緊急通道等。
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(cháng)隧道也設計了兩個(gè)“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(guò)，更為先進(jìn)和人性化的是，二郎山特長(cháng)隧道中左右線(xiàn)均設計有一條交通轉換帶，該路段寬于平常的兩三倍，配有人造景觀(guān)，開(kāi)車(chē)至此，隧洞頂上藍天白云，旁邊大熊貓嬉鬧，再配上點(diǎn)音樂(lè )，駕乘人員在隧洞內壓抑的心情也會(huì )得到有效的舒緩。
雅康高速全線(xiàn)海拔高差達1900米，二郎山特長(cháng)隧道內，也存在長(cháng)達幾公里的上下坡，在這種情況下，貨車(chē)容易出現剎車(chē)疲勞，可能發(fā)生交通事故。交通轉換帶的出現，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(guò)交通轉換帶，走另一條隧道進(jìn)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(chē)流引導到對向隧道，盡量降低施工給隧道通行帶來(lái)的影響。
海拔高、冰雪多怎么破？
避過(guò)“雪線(xiàn)”，減少長(cháng)縱坡
雅西高速通車(chē)后，每到冬春季節，受冰雪極端天氣影響，拖烏山路段就要進(jìn)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(guò)50厘米，該路段一度中斷40小時(shí)以上，讓許多來(lái)往人員苦不堪言。
雅康高速位于四川盆地與青藏高原的過(guò)渡地帶、四川三大斷裂帶的Y 字形構造交匯部位，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(jìn)入高聳山區，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(xiàn)四川段“高一頭”，卻有一處低于國道318線(xiàn)的地方，那就是新二郎山隧道。
四川省公路設計院勘察設計三分院總工程師張官福等人在前期設計時(shí)發(fā)現，雅康高速冬春季節降雪主要分布在二郎山東側海拔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在的設計標高要低110米左右，二郎山隧道的標高比現在設計的要高230米左右。”張官福說(shuō)，“在考慮到雅西高速的情況后，我們大膽調整了二郎山隧道隧址位置和大渡河橋標高，把二郎山隧道的標高降低到雪線(xiàn)以下，把大渡河大橋的標高往上升，過(guò)了瀘定又沿大渡河西岸山腰展線(xiàn)升坡，采取約30公里長(cháng)的隧道群的方式，這樣一來(lái)，不但減小了瀘定至康定縱坡的長(cháng)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，減小了冰雪災害對路面的影響。因此雅康高速的這一路段不容易出現冬管限行的情況。”
雅西高速最大長(cháng)縱坡為石棉至拖烏山隧道段，坡長(cháng)約51 公里，平均縱坡2. 97％，是目前我國高速公路長(cháng)縱坡的典型路段，有雙螺旋 （最小平曲線(xiàn)半徑600 米） 隧道、鋼管桁架連續梁輕型結構橋梁特殊工程，加之特殊的氣候條件，在運營(yíng)中根據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(yíng)安全的保障程度，不能重復雅西高速。
余明介紹，雅康高速最大長(cháng)縱坡位于瀘定至康定段，坡長(cháng)約31 公里，通過(guò)提升大渡河大橋的標高，使得瀘定至康定段的平均縱坡2.44％。相比之下，坡長(cháng)較短、坡度較緩，氣候條件相對較好，運營(yíng)情況會(huì )更好。
如何穿越大熊貓棲息地保護區？
“截彎取直” 鉆洞，為大熊貓讓路
雅康高速路線(xiàn)穿越二郎山，跨越大渡河，途徑天全河珍稀魚(yú)類(lèi)保護區、二郎山風(fēng)景區、世界自然遺產(chǎn)大熊貓棲息地保護區等，使得雅康高速在設計上，除了以安全為靈魂，還處處體現環(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建設的方案。具體來(lái)說(shuō)，原來(lái)的二郎山隧道建設方案是從天全縣新溝村往西南方向繼續修道路，然后在老二郎山隧道附近再建設一條新的隧道達到瀘定縣境內。
“但這個(gè)方案存在高速公路新建里程長(cháng)、積雪冰凍嚴重，對大熊貓保護區有影響，為了重新優(yōu)化路線(xiàn)，光論證就花了一年半的時(shí)間。”余明說(shuō)，為了給大熊貓讓路，四川省公路設計院的方案采取“截彎取直”的模式，從新溝處提前鉆洞，通過(guò)13.4公里的二郎山隧道與瀘定縣相連，二郎山特長(cháng)隧道的進(jìn)出口，均設置在保護區外。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(lái)，所有的專(zhuān)項評價(jià)都要重新做，路線(xiàn)也重新做，就連隧道的風(fēng)機房都不能建設在里面。
經(jīng)過(guò)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計院設計的新方案。新的方案在二郎山大熊貓保護區外圍減少了近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(dòng)范圍的擴大產(chǎn)生積極影響。
除了給大熊貓讓路，雅康高速在設計時(shí)，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(guò)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(lái)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(guò)境段怎么建？
兩隧道穿跑馬山，起點(diǎn)處可俯瞰康定城
康定過(guò)境試驗段也和雅康高速設計思路一脈相承，該段全長(cháng)約18 公里，起、止點(diǎn)分別設置一處互通式立交，另外設兩座特長(cháng)隧道穿越跑馬山，總長(cháng)約16.2 公里，橋隧比高達94﹪。
負責該項目的四川省公路設計院勘察設計五分院總工程師文麗娜稱(chēng)，這段隧道比高、地震烈度高、建設條件復雜，是目前省內在建（包括設計中） 高速公路中橋隧比最高的項目，也是一個(gè)試驗段，有很多創(chuàng )新，后續想解決的問(wèn)題也想做一些嘗試，為以后積累經(jīng)驗。
在設計過(guò)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)信息數據作為基礎，建立起三維的建筑模型，通過(guò)數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。）模型，完全三維化、立體化展示道路工程設計成果，他們把幾十個(gè)方案里篩選出的10個(gè)方案通過(guò)三維展示一一呈現，選擇起來(lái)非常直觀(guān)。
“尤其起點(diǎn)的康定互通服務(wù)區綜合體，康定城很小，要在狹窄的空間內合理布置匝道及場(chǎng)坪，實(shí)現互通及服務(wù)區的功能，同時(shí)達到規模最省，這很難。但我們相信這個(gè)互通和服務(wù)區綜合體建成后，可俯瞰康定城，將成為康定城一道亮麗的風(fēng)景。”文麗娜說(shuō)，“在路線(xiàn)方案選擇中，我們進(jìn)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(lái)，為了做到更優(yōu)，路線(xiàn)上設一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)隧道方案，甚至連螺旋隧道方案都考慮過(guò)，最后我們選擇了技術(shù)、經(jīng)濟指標均最優(yōu)的方案作為推薦方案。”
創(chuàng )新不止于此，考慮到康定過(guò)境段中海拔早已超過(guò)了2000米雪線(xiàn)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(xiàn)段也將采用防雪棚和路面主動(dòng)融雪措施等方式，讓駕駛人員有更多的安全保障。
雅西高速地質(zhì)災害點(diǎn)多，坡度長(cháng)，縱坡大，在當初設計時(shí)，為何沒(méi)采取更好的方案來(lái)解決？
四川省交通運輸廳相關(guān)人員表示，雅西高速坡度長(cháng)，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，就不能重復雅西路。 “雅西高速如果當時(shí)在石棉就把海拔升上去的話(huà)，縱坡就會(huì )小一點(diǎn)，可能安全隱患就沒(méi)有那么大了；如雙螺旋隧道曲徑半徑過(guò)小，干海子大橋露出來(lái)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(guò)。 對于當初為何不采取這樣的方式？他坦言，這是運營(yíng)高速公路的經(jīng)驗教訓。在全國的高速公路的設計上，都是一個(gè)不斷總結，不斷完善的過(guò)程。“如果雅康高速運營(yíng)兩三年后，再來(lái)處理最難的康定至新都橋段的話(huà)，我們有更多的經(jīng)驗，有可能處理得更好。”
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