公路路線方案比選的探討

公路路線方案比選的探討

1國防公路的發(fā)展新疆哈薩克自治省新源縣和尼勒克縣位于阿卜拉拉爾山脈的南北兩側(cè)。這兩座山俯瞰著山脈，有著密切的經(jīng)濟(jì)和交通聯(lián)系。S316線是尼勒克縣與新源縣經(jīng)濟(jì)聯(lián)系最快捷的交通線,新源縣的糖廠、亞麻廠、鋼鐵廠、水泥廠及著名的伊力特酒廠等全部工業(yè)用煤均由尼勒克的71團(tuán)焦炭廠供應(yīng),S316是必經(jīng)之路;新源縣的全部民用煤均通過S316線從尼勒克拉運。S316線是20世紀(jì)50、60年代修建的國防公路,經(jīng)過幾十年的養(yǎng)護(hù)改建而成,路線線形較差,路基寬度為7.0～8.5m,最大縱坡8%,全線為砂礫路面。此路段地質(zhì)條件差,泥石流、滑坡、雪害、水毀等病害較多,公路抵御自然災(zāi)害的能力很差。2002年7月在該路段13km處突發(fā)大規(guī)模泥石流并引發(fā)大面積山體滑坡,導(dǎo)致K13～K18路段全部被滑坡體掩埋,交通中斷達(dá)一年之久,給兩縣經(jīng)濟(jì)和人民生活造成重大影響,僅工業(yè)用煤一項因繞行拉運就給新源縣造成每年約1200萬元的直接經(jīng)濟(jì)損失。因此本路段的改建將為該區(qū)域提供良好的交通運輸條件,帶動尼勒克縣、新源縣及周邊地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展;當(dāng)?shù)卣拖嚓P(guān)企業(yè)強(qiáng)烈要求盡快修通道路,對本項目的建設(shè)給予了極大的關(guān)注。根據(jù)自治區(qū)交通廳2003年6月4日對本項目工程可行性研究的批復(fù)意見,本路段設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為山嶺重丘區(qū)三級公路,路線方案采用工程可行性報告中提出的東線、中線、西線方案中的中線方案,即沿原S316線布線的方案。以此批復(fù)意見,隨即開展本項目的初步設(shè)計工作。2影響模式的主要因素2.1山地地貌及地形路線所在區(qū)域?qū)偬焐缴矫}西部,由西部天山山脈、阿吾拉勒山、博羅科努山、鞏乃斯河谷及喀什河谷構(gòu)成三山夾兩溝的河谷地貌,公路自然區(qū)劃為Ⅵ4b區(qū)。路線通過地段為中低山、山間丘陵和河谷地貌,海拔在840～2300m之間,高差約1460m,沿路線方向呈北高南低走勢。原S316線的K0～K12+500路段所經(jīng)過的山谷較開闊,此路段為阿吾拉勒山的山區(qū)低山帶,兩側(cè)山體不高(高程為1560～1700m),地形零亂,地勢平緩,基巖露頭較少,絕大部分山體表層均為粉質(zhì)覆蓋土,坡面較穩(wěn)定,地質(zhì)條件較好,基本無地質(zhì)病害。K12+500～K19路段為大滑坡發(fā)生和掩埋路段,滑坡體在雨水及沖溝水流的作用下形成縱橫交錯的溝壑。其中K13～K14+800山體被較厚的粉質(zhì)土所覆蓋,坡面較陡,最大傾角達(dá)60°,且多處存在不穩(wěn)定的山體;K14+800～K17路段可見山體基巖出露,此段山谷狹窄,山體陡峭,山高谷深,地形復(fù)雜、零亂,地面高差變化達(dá)160m。K19～K28+500路段所經(jīng)過的山谷較開闊,山體粉質(zhì)土覆蓋層不厚,其中K23～K24+100山谷較狹窄,巖石出露;K24+100至終點地形開闊,高差變化不大。在如此復(fù)雜的地形上布設(shè)路線,其平、縱、橫技術(shù)指標(biāo)均受到地形的強(qiáng)烈限制,因此是控制路線布設(shè)的主要因素之一。2.2粉質(zhì)土q路線所經(jīng)地段地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,古生代及其以前的地層廣布于西天山的阿吾拉勒山與博羅科努山地,以海相地層為主,其上有多年沉積的較厚的粉質(zhì)土覆蓋層。K0+000～K12+500路段和K24+500～K28+500路段主要為山間丘陵地帶,地勢較平坦,出露的地層主要是第四系(Q)的粉質(zhì)土,包括上更新統(tǒng)風(fēng)成堆積黃土及亞砂土(Q3eol)以及上更新—全新統(tǒng)沖洪積礫石,砂及砂質(zhì)粘土(Q3-apl4),基本無地質(zhì)病害。K12+500～K24+400路段主要為中低山及河谷地貌,地形陡峻,山高谷深,溝谷切割強(qiáng)烈。出露的基巖主要有:砂巖、灰綠色閃長巖和肉紅色花崗閃長巖(γδ43a)、輝石閃長巖(δ43a)、淺肉紅色花崗斑巖(γπ43b)以及安山玢巖和鈉長斑巖(C2)。第四系(Q)的粉質(zhì)土(Q3eol)厚度不大,廣布于該路段兩側(cè)。天山西部地區(qū)因受西天山山脈及阿吾拉勒山的影響,水文地質(zhì)條件十分復(fù)雜,地下水的補(bǔ)給與排泄主要是以本地區(qū)豐富的大氣降水、降雪滲入,以及鞏乃斯河、伊犁河等主要河流的補(bǔ)給而形成,在構(gòu)造運動被切割的溝谷、平原斷裂帶中形成豐富的泉水。K13+500處滑坡發(fā)生后,在K13+200～K13+600處形成堰塞湖,抬高了該區(qū)域的地下水位。2.3k13+400k19+可能本路段不良地質(zhì)現(xiàn)象主要是滑坡、滑塌、泥石流、軟土地基和雪害等。本路段兩側(cè)山體坡度較陡,山體覆蓋層厚度不一,飽含水份的土體因水的潤滑作用及重力的作用沿傾斜的基巖面下滑,在山坡形成許多裂縫。雨季及春融季節(jié)雨水沿縫隙下滲加劇了山體覆蓋層的滑動,形成規(guī)模大小不等的滑坡、滑塌或泥石流。K13+300～K19為大滑坡路段,路線東側(cè)的滑坡體沿滑動面下滑后阻斷S316線并沿S316線往下推移,將原S316線淹埋約5km,并在K13+500附近形成壩體,上游形成積水約35×104m3的堰塞湖。目前滑坡體的堆積物已基本穩(wěn)定,堰塞湖的水通過沖溝下泄,基本達(dá)到補(bǔ)給平衡。K12+780～K13+400右側(cè)山體頂部發(fā)現(xiàn)30cm寬的裂縫,裂縫長度620多米,該山坡變形體極有發(fā)生滑坡的可能,對路線布設(shè)形成一定影響,需要采取工程措施進(jìn)行處理。K17右側(cè)和K20+400～K24+500左側(cè)等路段,出現(xiàn)山體滑坡、滑塌以及泥石流等不良地質(zhì)情況。在布設(shè)路線時,我們盡可能地充分考慮上述不良地質(zhì)的影響,通過方案比較,來確定線位。3線方案的確定(1)路線布設(shè)應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求和實際運輸?shù)男枰?。本路段主要承?dān)尼勒克至新源的交通運輸,同時也是伊寧市、尼勒克、新源的黃金旅游線路,直接承擔(dān)著71團(tuán)焦炭廠供應(yīng)新源縣及鞏留縣工業(yè)用煤的交通運輸任務(wù)。因此,路線方案的選擇應(yīng)在考慮路線平面線型順適、縱坡平緩、適應(yīng)重交通運輸、保證全天候運輸?shù)那疤嵯?選擇合理的路線方案。(2)路線應(yīng)盡可能順應(yīng)地形、地物的要求和繞避病害或病害易處理。由于區(qū)域內(nèi)山體地貌較破碎,又被較厚的粉質(zhì)土所覆蓋,在較厚的覆蓋層上泉眼密布,在山體裂隙中涌出的泉水和自然降水的長期作用下,使較厚的覆蓋層中含水量較大,到處都可見到因水體作用而產(chǎn)生的坡面裂縫和規(guī)模不大的滑坡和滑塌。因此,路線要合理地避讓地質(zhì)災(zāi)害是選線的關(guān)鍵。冬季較大的降雪對路線縱坡的要求是保證冬季行車的主要因素,因此布線時應(yīng)滿足冬季積雪對路線縱坡的要求,處理好利用地形展線及克服自然落差的問題。(3)路線布設(shè)應(yīng)充分考慮水土保持和環(huán)境保護(hù)。4路線選線方案針對上述影響路線方案的主要因素和選線原則,并結(jié)合路線技術(shù)指標(biāo)、工程量的大小等,通過現(xiàn)場踏勘,提出了三個大的路線方案,以供比選。4.1k0.01，k10.05萬余段，k19k8.05萬余段該路段主要為山間丘陵地帶,地勢較平坦,路線可沿老路布設(shè),各項技術(shù)指標(biāo)易滿足山嶺重丘區(qū)三級公路的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。4.2改移河溝方案由于受大滑坡的影響,大部分原路線被滑坡體掩埋,需重新選線,其可能的布線方案有:(1)在滑坡體上布線。沿老路至K13處湖邊,路線從東岸山坡繞行至滑坡體,然后沿滑坡體首橫跨至河谷西側(cè),沿滑坡體上與西側(cè)山坡的坡腳布線前行,在滑坡體尾部K19處設(shè)中橋跨至河谷的東岸,再沿老路到達(dá)本路線的終點。該方案線形順暢,土石方量小,工程對山體的破壞作用小,上邊坡較穩(wěn)定。但也存在一些嚴(yán)重的問題:(1)路線布設(shè)在滑坡體上,由于滑坡體土體松軟,含水量大,因此改建公路的地基軟弱、沉降量大,路基穩(wěn)定性差;(2)在滑坡體上布線,需局部改移河溝,修建多處涵洞、駁岸和埋設(shè)縱向排水管;(3)本路線方案沿坡腳布線,局部路段縱坡較大(10%)。(2)沿堰塞湖及河谷的西岸山坡布設(shè)低線位。從K12+500處設(shè)一小橋跨溝至西岸,沿湖水面上山坡前行,按5.5%平均縱坡放坡至K14+500處線位高出溝底滑坡體約15m,沿西岸前行至K17處遇橫向支溝,此處線位高出滑坡體約30m,需在支溝內(nèi)回頭展線降低高程后跨支溝繼續(xù)沿河谷西岸山坡坡腳布線前行,至滑坡體尾部K19處設(shè)中橋跨溝至東岸老路上,沿老路布線至終點。該方案線形較好,改線長度約6km,基本避開了大滑坡的不良影響,但缺點是:(1)K12+500～K13+800路段西側(cè)山坡泉眼較多,地下水位高,路線穿行于此濕軟地基地段,路基水穩(wěn)定性差,地基處理工程量大,且要處理好冬季在路基上方由泉水引起的涎流冰現(xiàn)象;(2)K14+500～K17+000路段西側(cè)山坡陡峻,坡面零亂不連續(xù)、起伏較大,展線困難;(3)路基斷面基本為全挖斷面,土石方量大;上邊坡高度大,邊坡穩(wěn)定性差,邊坡防護(hù)及支擋工程量加大,且易誘發(fā)山體新的滑塌等病害。(3)沿西岸山坡布設(shè)高線。從K10+500處設(shè)涵洞跨溝至西岸,沿山坡逐漸爬高至山脊頂前行;在K17處,利用支溝降低高程后,仍沿西岸坡腳布線至K19處設(shè)橋跨至東岸沿老路前進(jìn)。此方案線位較高,展線靈活性大,基本避開了滑坡、泉眼等不良地質(zhì)的影響。但缺點也是明顯的:(1)路線在山坡高位展線,路線繞行線路長,改線長度約10km,且縱坡起伏大;(2)施工難度大,且大量的廢方處理成本高,若就地處理,覆蓋草場坡面,會造成水土流失,破壞環(huán)境;(3)路線走高線位,行駛安全性差,需要設(shè)置大量的安全防護(hù)設(shè)施,且養(yǎng)護(hù)困難。綜上所述,經(jīng)反復(fù)權(quán)衡比選,選擇第二方案進(jìn)行路線方案的具體落實。5大滑坡段過水段沿現(xiàn)有老路布設(shè),布線原則是充分利用老路路基,一般在路基的一側(cè)加寬;局部裁彎取直,提高線形指標(biāo);少占地,少拆遷。路線平、縱面指標(biāo)的選定完全滿足規(guī)范要求,路基穩(wěn)定,基本上無病害,路基高度適宜,現(xiàn)有S316線可充分利用,可在其上直接進(jìn)行調(diào)坡,鋪筑路面,不需做大量的防護(hù)工程,只需設(shè)置一定的排水設(shè)施。路線自起點至終點基本為北南走向。K8+640m附近為埡口,是全線最高點,海拔高度約為1682m,是附近最低埡口,對縱坡設(shè)計非常有利。K8+640～K12+500路段高差變化稍大,平均縱坡約為4.5%。在K1+200～K1+400m段由于老路線形指標(biāo)完全達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求,進(jìn)行了裁彎取直,新修路基200m,并需在河灘上改移河道。K13+300～K20km為大滑坡路段。此路段全部為新線,以避開長約5km的滑坡體。新線的布線原則是順應(yīng)自然地形,最大限度的避讓滑坡、泉水等不良地質(zhì)地段,盡量減小工程量,降低工程造價。新線在12+660m處設(shè)一座跨徑8m的小橋,路線由河溝的東側(cè)跨至西側(cè),在西側(cè)山坡上布線,至K20km滑坡體尾部設(shè)一座中橋跨溝至東側(cè)老路,然后利用原S316線布線。K12+700～K14+200路段基本上按低線位布設(shè),此路段山體被較厚的粉質(zhì)土覆蓋,且多處有泉眼分布,擬設(shè)盲溝引出路基以外。路基以填方為主,注意控制路基的高度,處理好路基與泉水的關(guān)系。K14+200～K18km路段地形自然落差較大,此路段選線主要受地形和縱坡控制。K14+480處地面高程為1459.5m,K16+600處山谷便道標(biāo)高為1305.3m,自然坡度為7.3%,為滿足最大縱坡6%的要求,路線自K14+800m線位逐漸走高,線位布設(shè)在山腰的中部,該路段挖、填土方量較大。至K16+600m處,路線被一橫向支溝隔斷,如設(shè)高架橋通過,則橋墩高度和跨徑均較大,且跨溝后,路線線位仍然很高,在滑坡體尾部(K20km處)不便與老路相連接,高差克服不了,也無適當(dāng)?shù)囟位仡^展線降坡。為此,路線利用K16+600～K18km路段的兩條支溝設(shè)兩處回頭曲線降坡,克服30m的自然落差,將路線線位降低。在K17+920m處以填路基和設(shè)涵洞的方案代替工程可行性報告中的大橋跨越方案。K18～K20km路段山體覆蓋層較厚,自然坡面較緩,路線基本上沿現(xiàn)有便道布設(shè),路基宜少挖多填,路基高度為1.5～2.5m。為滿足平面線形要求,有些路段不得不布設(shè)在滑坡體上,滑坡體厚度約為4m左右,需要進(jìn)行換填。該路段線形順適,縱坡適宜,邊坡高度不大。在K19+990m處設(shè)一座4×20m的預(yù)應(yīng)力空心板橋,跨越河溝,回到老路上。此路段地形較開闊,利用現(xiàn)有S316線進(jìn)行布設(shè)。布線原則是在滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的前提下,充分利用原有老路,減少拆遷占地,方便群眾出行。為設(shè)涵排水和調(diào)整縱坡需要,部分路段路基高度適當(dāng)提高。在暴雨季節(jié),部分路段雨水常夾帶小股泥石流下泄橫穿公路,涵洞孔徑宜大不宜小,涵底縱坡應(yīng)