公路路线方案比选的探讨

公路路线方案比选的探讨

1国防公路的发展新疆哈萨克自治省新源县和尼勒克县位于阿卜拉拉尔山脉的南北两侧。这两座山俯瞰着山脉，有着密切的经济和交通联系。S316线是尼勒克县与新源县经济联系最快捷的交通线,新源县的糖厂、亚麻厂、钢铁厂、水泥厂及著名的伊力特酒厂等全部工业用煤均由尼勒克的71团焦炭厂供应,S316是必经之路;新源县的全部民用煤均通过S316线从尼勒克拉运。S316线是20世纪50、60年代修建的国防公路,经过几十年的养护改建而成,路线线形较差,路基宽度为7.0～8.5m,最大纵坡8%,全线为砂砾路面。此路段地质条件差,泥石流、滑坡、雪害、水毁等病害较多,公路抵御自然灾害的能力很差。2002年7月在该路段13km处突发大规模泥石流并引发大面积山体滑坡,导致K13～K18路段全部被滑坡体掩埋,交通中断达一年之久,给两县经济和人民生活造成重大影响,仅工业用煤一项因绕行拉运就给新源县造成每年约1200万元的直接经济损失。因此本路段的改建将为该区域提供良好的交通运输条件,带动尼勒克县、新源县及周边地区的经济发展;当地政府和相关企业强烈要求尽快修通道路,对本项目的建设给予了极大的关注。根据自治区交通厅2003年6月4日对本项目工程可行性研究的批复意见,本路段设计标准为山岭重丘区三级公路,路线方案采用工程可行性报告中提出的东线、中线、西线方案中的中线方案,即沿原S316线布线的方案。以此批复意见,随即开展本项目的初步设计工作。2影响模式的主要因素2.1山地地貌及地形路线所在区域属天山山脉西部,由西部天山山脉、阿吾拉勒山、博罗科努山、巩乃斯河谷及喀什河谷构成三山夹两沟的河谷地貌,公路自然区划为Ⅵ4b区。路线通过地段为中低山、山间丘陵和河谷地貌,海拔在840～2300m之间,高差约1460m,沿路线方向呈北高南低走势。原S316线的K0～K12+500路段所经过的山谷较开阔,此路段为阿吾拉勒山的山区低山带,两侧山体不高(高程为1560～1700m),地形零乱,地势平缓,基岩露头较少,绝大部分山体表层均为粉质覆盖土,坡面较稳定,地质条件较好,基本无地质病害。K12+500～K19路段为大滑坡发生和掩埋路段,滑坡体在雨水及冲沟水流的作用下形成纵横交错的沟壑。其中K13～K14+800山体被较厚的粉质土所覆盖,坡面较陡,最大倾角达60°,且多处存在不稳定的山体;K14+800～K17路段可见山体基岩出露,此段山谷狭窄,山体陡峭,山高谷深,地形复杂、零乱,地面高差变化达160m。K19～K28+500路段所经过的山谷较开阔,山体粉质土覆盖层不厚,其中K23～K24+100山谷较狭窄,岩石出露;K24+100至终点地形开阔,高差变化不大。在如此复杂的地形上布设路线,其平、纵、横技术指标均受到地形的强烈限制,因此是控制路线布设的主要因素之一。2.2粉质土q路线所经地段地质构造复杂,古生代及其以前的地层广布于西天山的阿吾拉勒山与博罗科努山地,以海相地层为主,其上有多年沉积的较厚的粉质土覆盖层。K0+000～K12+500路段和K24+500～K28+500路段主要为山间丘陵地带,地势较平坦,出露的地层主要是第四系(Q)的粉质土,包括上更新统风成堆积黄土及亚砂土(Q3eol)以及上更新—全新统冲洪积砾石,砂及砂质粘土(Q3-apl4),基本无地质病害。K12+500～K24+400路段主要为中低山及河谷地貌,地形陡峻,山高谷深,沟谷切割强烈。出露的基岩主要有:砂岩、灰绿色闪长岩和肉红色花岗闪长岩(γδ43a)、辉石闪长岩(δ43a)、浅肉红色花岗斑岩(γπ43b)以及安山玢岩和钠长斑岩(C2)。第四系(Q)的粉质土(Q3eol)厚度不大,广布于该路段两侧。天山西部地区因受西天山山脉及阿吾拉勒山的影响,水文地质条件十分复杂,地下水的补给与排泄主要是以本地区丰富的大气降水、降雪渗入,以及巩乃斯河、伊犁河等主要河流的补给而形成,在构造运动被切割的沟谷、平原断裂带中形成丰富的泉水。K13+500处滑坡发生后,在K13+200～K13+600处形成堰塞湖,抬高了该区域的地下水位。2.3k13+400k19+可能本路段不良地质现象主要是滑坡、滑塌、泥石流、软土地基和雪害等。本路段两侧山体坡度较陡,山体覆盖层厚度不一,饱含水份的土体因水的润滑作用及重力的作用沿倾斜的基岩面下滑,在山坡形成许多裂缝。雨季及春融季节雨水沿缝隙下渗加剧了山体覆盖层的滑动,形成规模大小不等的滑坡、滑塌或泥石流。K13+300～K19为大滑坡路段,路线东侧的滑坡体沿滑动面下滑后阻断S316线并沿S316线往下推移,将原S316线淹埋约5km,并在K13+500附近形成坝体,上游形成积水约35×104m3的堰塞湖。目前滑坡体的堆积物已基本稳定,堰塞湖的水通过冲沟下泄,基本达到补给平衡。K12+780～K13+400右侧山体顶部发现30cm宽的裂缝,裂缝长度620多米,该山坡变形体极有发生滑坡的可能,对路线布设形成一定影响,需要采取工程措施进行处理。K17右侧和K20+400～K24+500左侧等路段,出现山体滑坡、滑塌以及泥石流等不良地质情况。在布设路线时,我们尽可能地充分考虑上述不良地质的影响,通过方案比较,来确定线位。3线方案的确定(1)路线布设应满足标准要求和实际运输的需要。本路段主要承担尼勒克至新源的交通运输,同时也是伊宁市、尼勒克、新源的黄金旅游线路,直接承担着71团焦炭厂供应新源县及巩留县工业用煤的交通运输任务。因此,路线方案的选择应在考虑路线平面线型顺适、纵坡平缓、适应重交通运输、保证全天候运输的前提下,选择合理的路线方案。(2)路线应尽可能顺应地形、地物的要求和绕避病害或病害易处理。由于区域内山体地貌较破碎,又被较厚的粉质土所覆盖,在较厚的覆盖层上泉眼密布,在山体裂隙中涌出的泉水和自然降水的长期作用下,使较厚的覆盖层中含水量较大,到处都可见到因水体作用而产生的坡面裂缝和规模不大的滑坡和滑塌。因此,路线要合理地避让地质灾害是选线的关键。冬季较大的降雪对路线纵坡的要求是保证冬季行车的主要因素,因此布线时应满足冬季积雪对路线纵坡的要求,处理好利用地形展线及克服自然落差的问题。(3)路线布设应充分考虑水土保持和环境保护。4路线选线方案针对上述影响路线方案的主要因素和选线原则,并结合路线技术指标、工程量的大小等,通过现场踏勘,提出了三个大的路线方案,以供比选。4.1k0.01，k10.05万余段，k19k8.05万余段该路段主要为山间丘陵地带,地势较平坦,路线可沿老路布设,各项技术指标易满足山岭重丘区三级公路的技术标准要求。4.2改移河沟方案由于受大滑坡的影响,大部分原路线被滑坡体掩埋,需重新选线,其可能的布线方案有:(1)在滑坡体上布线。沿老路至K13处湖边,路线从东岸山坡绕行至滑坡体,然后沿滑坡体首横跨至河谷西侧,沿滑坡体上与西侧山坡的坡脚布线前行,在滑坡体尾部K19处设中桥跨至河谷的东岸,再沿老路到达本路线的终点。该方案线形顺畅,土石方量小,工程对山体的破坏作用小,上边坡较稳定。但也存在一些严重的问题:(1)路线布设在滑坡体上,由于滑坡体土体松软,含水量大,因此改建公路的地基软弱、沉降量大,路基稳定性差;(2)在滑坡体上布线,需局部改移河沟,修建多处涵洞、驳岸和埋设纵向排水管;(3)本路线方案沿坡脚布线,局部路段纵坡较大(10%)。(2)沿堰塞湖及河谷的西岸山坡布设低线位。从K12+500处设一小桥跨沟至西岸,沿湖水面上山坡前行,按5.5%平均纵坡放坡至K14+500处线位高出沟底滑坡体约15m,沿西岸前行至K17处遇横向支沟,此处线位高出滑坡体约30m,需在支沟内回头展线降低高程后跨支沟继续沿河谷西岸山坡坡脚布线前行,至滑坡体尾部K19处设中桥跨沟至东岸老路上,沿老路布线至终点。该方案线形较好,改线长度约6km,基本避开了大滑坡的不良影响,但缺点是:(1)K12+500～K13+800路段西侧山坡泉眼较多,地下水位高,路线穿行于此湿软地基地段,路基水稳定性差,地基处理工程量大,且要处理好冬季在路基上方由泉水引起的涎流冰现象;(2)K14+500～K17+000路段西侧山坡陡峻,坡面零乱不连续、起伏较大,展线困难;(3)路基断面基本为全挖断面,土石方量大;上边坡高度大,边坡稳定性差,边坡防护及支挡工程量加大,且易诱发山体新的滑塌等病害。(3)沿西岸山坡布设高线。从K10+500处设涵洞跨沟至西岸,沿山坡逐渐爬高至山脊顶前行;在K17处,利用支沟降低高程后,仍沿西岸坡脚布线至K19处设桥跨至东岸沿老路前进。此方案线位较高,展线灵活性大,基本避开了滑坡、泉眼等不良地质的影响。但缺点也是明显的:(1)路线在山坡高位展线,路线绕行线路长,改线长度约10km,且纵坡起伏大;(2)施工难度大,且大量的废方处理成本高,若就地处理,覆盖草场坡面,会造成水土流失,破坏环境;(3)路线走高线位,行驶安全性差,需要设置大量的安全防护设施,且养护困难。综上所述,经反复权衡比选,选择第二方案进行路线方案的具体落实。5大滑坡段过水段沿现有老路布设,布线原则是充分利用老路路基,一般在路基的一侧加宽;局部裁弯取直,提高线形指标;少占地,少拆迁。路线平、纵面指标的选定完全满足规范要求,路基稳定,基本上无病害,路基高度适宜,现有S316线可充分利用,可在其上直接进行调坡,铺筑路面,不需做大量的防护工程,只需设置一定的排水设施。路线自起点至终点基本为北南走向。K8+640m附近为垭口,是全线最高点,海拔高度约为1682m,是附近最低垭口,对纵坡设计非常有利。K8+640～K12+500路段高差变化稍大,平均纵坡约为4.5%。在K1+200～K1+400m段由于老路线形指标完全达不到标准要求,进行了裁弯取直,新修路基200m,并需在河滩上改移河道。K13+300～K20km为大滑坡路段。此路段全部为新线,以避开长约5km的滑坡体。新线的布线原则是顺应自然地形,最大限度的避让滑坡、泉水等不良地质地段,尽量减小工程量,降低工程造价。新线在12+660m处设一座跨径8m的小桥,路线由河沟的东侧跨至西侧,在西侧山坡上布线,至K20km滑坡体尾部设一座中桥跨沟至东侧老路,然后利用原S316线布线。K12+700～K14+200路段基本上按低线位布设,此路段山体被较厚的粉质土覆盖,且多处有泉眼分布,拟设盲沟引出路基以外。路基以填方为主,注意控制路基的高度,处理好路基与泉水的关系。K14+200～K18km路段地形自然落差较大,此路段选线主要受地形和纵坡控制。K14+480处地面高程为1459.5m,K16+600处山谷便道标高为1305.3m,自然坡度为7.3%,为满足最大纵坡6%的要求,路线自K14+800m线位逐渐走高,线位布设在山腰的中部,该路段挖、填土方量较大。至K16+600m处,路线被一横向支沟隔断,如设高架桥通过,则桥墩高度和跨径均较大,且跨沟后,路线线位仍然很高,在滑坡体尾部(K20km处)不便与老路相连接,高差克服不了,也无适当地段回头展线降坡。为此,路线利用K16+600～K18km路段的两条支沟设两处回头曲线降坡,克服30m的自然落差,将路线线位降低。在K17+920m处以填路基和设涵洞的方案代替工程可行性报告中的大桥跨越方案。K18～K20km路段山体覆盖层较厚,自然坡面较缓,路线基本上沿现有便道布设,路基宜少挖多填,路基高度为1.5～2.5m。为满足平面线形要求,有些路段不得不布设在滑坡体上,滑坡体厚度约为4m左右,需要进行换填。该路段线形顺适,纵坡适宜,边坡高度不大。在K19+990m处设一座4×20m的预应力空心板桥,跨越河沟,回到老路上。此路段地形较开阔,利用现有S316线进行布设。布线原则是在满足设计标准的前提下,充分利用原有老路,减少拆迁占地,方便群众出行。为设涵排水和调整纵坡需要,部分路段路基高度适当提高。在暴雨季节,部分路段雨水常夹带小股泥石流下泄横穿公路,涵洞孔径宜大不宜小,涵底纵坡应