打造“热带雨林绿色交通长廊” 小磨高速改扩建工程勘测侧记

原标题:打造“热带雨林绿色交通长廊” 小磨高速改扩建工程勘测侧记

昆明信息港 实习记者刁凤云自2017年9月28日小磨高速公路正式通车,这一年,无数的汽车驰骋在高速上,一路穿越雨林,享受到了高速公路的交通便利之余,也领略到最美绿色公路的魅力。从无到有,背后的勘测人员记忆犹新。经过改扩建前的两个半月实地勘测,云南省交通规划设计研究院有限公司勘测人员体会到了雨林天气的“喜怒无常”、蛇蚁毒虫的“威力”,攻克了GPS信号弱工作推进难度大、征地难、下坡路段多扩建存在难度等各种难关。同时,充分考虑当地的情况,将“绿色”和民族理念贯穿至该项目中,打造出一条突出民族特色的“美丽绿色”公路。

连接南亚东南亚的交通要道

小磨高速公路改扩建工程位于云南省西双版纳州景洪市、勐腊县境内,是国家“一带一路”大通道建设的重要组成部分,“亚洲公路网规划”中AH3线的一部分,也是国家高速公路网G85(“7918”网中南北向纵9)重庆—昆明公路的联络线G8511昆明—磨憨(口岸)的末段,还是云南省“七出省、四出境”公路主通道之一,是连接我国西南部及通向南亚、东南亚各国的公路通道。

原小磨二级公路系2005年1月1日开工建设,2008年7月20日建成通车。2013年4月现场调查后发现,该路全线平均日交通量达4889辆小客车/日,其中小勐养至勐腊段达6771辆小客车/日,临近饱和状态。随着我国东南亚国际大通道的建成,与东南亚各国经贸往来的日益频繁,加之我国向西南开放“桥头堡战略”的不断推进,小勐养至磨憨段公路服务水平已不能满足日益增长的交通需求。而且原有的175公里小磨公路为二级公路标准,处于高速公路“断头路”状态,与昆曼国际大通道路网地位极不协调,制约了云南省、西双版纳州经济与边境贸易的发展。所以,省委省政府决定,对小磨二级公路进行改扩建。

小磨高速公路改扩建工程为利用既有二级公路进行改造,经公开招投标,云南省交通规划设计研究院有限公司(以下简称“设计院公司”)承担土建SJ-1标段(小勐养至龙林)勘察设计工作,长约108公里,按四车道高速公路标准建设,设计速度80公里/小时,路基宽24.5米。

项目区域内自然条件复杂、保护区分布广、环境敏感点多、动植物资源丰富,沿线多民族文化交融、旅游资源丰富,二级公路改扩建为高速公路工程方案复杂、影响因素众多。设计院公司接受任务后,组织了经验丰富的勘察设计团队,经充分研究,合理确定勘察设计理念及指导思想,勘察设计中通过“两控三新七辫九分十拓”的措施,用“心”设计,精“心”打磨,最大限度利用老路资源、保护生态环境的同时,确保了新建幅与沿用幅指标连续、均衡、统一,力争将小磨高速打造成为热带雨林区高速公路改扩建示范工程。

外业勘察:充满酸甜苦辣的回忆

小磨高速公路所过之处山高谷深,地形复杂,项目区域为“三高三低”,三高是海拔1150米的莱阳河垭口、1360米的藤蔑山、1150米的南贡山,三低是海拔790米的小勐养坝子、540米的勐仑坝子、640米的勐腊坝子。

地质条件复杂,项目所在区域地质构造发育,新构造运动强烈,地震频繁,不稳定软土、膨胀土、红粘土等分布较广。项目区域内遍布热带雨林,气候独特,属于“常夏无冬,一雨成秋”的热带、亚热带雨林气候。

自然环境特点给前期勘察带来了重重困难,“因为原始森林里根本没路,我们在野外勘察时经常迷路,进入森林后走在前面的同事要用长棒开路,把蛇、虫赶走,大家开玩笑说这里有"三多",蛇多、蚊虫多、蚂蟥多,一个由10人组成的勘察小组在林子里工作一天,基本个个都被虫子咬,蚂蟥叮,大家浑身红疙瘩,天气又热,身上又痒又疼,起码一个星期才能好。”回忆起野外勘察时的工程师段峰华感慨颇多。

段峰华说:“那边的天气就像小孩子的脸,说变就变,前一分钟还艳阳高照,一会儿就大雨倾盆,就好像一打盆水直接从头上浇下来,雨衣都来不及穿,浑身就已经湿透了。”

工程师温瑞霖想起外业勘察的日子时说:“虽然工作很辛苦,但过程中也有甜,在遇到少数民族同胞时,他们对我们都很热情,有个村长还给我们送过茶叶,还有的邀请我们参加他们的节日庆典。我们在雨林里还能采到野生小米辣、木瓜、番茄,把野果也才凉拌来吃味道好得很。”

面对这样恶劣的自然环境,勘察小组没有一个人退缩。小磨高速全程100多公里,工程师们分成4个组,每个组负责勘察30公里左右,每组10人,20、30多公斤的设备都是工程师们背着走,一个组有4个流动站,一天每组最多能推进2公里,有时候深入雨林GPS信号不好,一个小组就只能推进7、800米的距离。

除了雨林区域,小磨高速还有一部分路段是在原有的公路上改造,工程师们在老路上勘察时高速行驶的车辆在他们身旁驶过,稍有不慎就会发生交通事故。工程师们每天工作10多个小时,周末不休,终于在2个半月完成了外业勘察。

小磨高速沿线区域内居住着傣、哈尼、布朗、基诺、拉祜、佤、瑶等十几个民族,高速公路的设计及走向需要考虑到少数民族的村寨及习俗。项目区域内旅游资源丰富,旅游景点众多,比较著名的旅游景点包括原始森林公园、勐仑植物园、野象谷、傣族园、橄榄坝、民族风情园、基诺山寨等。小勐养至莱阳河段其中有勐养农场六队、七队的水源地,设施方案结合实际调查情况对路线进行了优化调整,绕开了水源地,相比初设方案,里程缩短了813米,隧道减短767米。 阿克老寨段里有哈尼族阿克人墓地,初步设计顺既有二级公路右侧拼宽征占阿克人墓地,村民反应强烈,协调难度较大,因此设计院公司调整为顺二级公路左侧拼宽,避开了墓地,充分尊重了当地的信仰。工程师们在设计前期认真研究高速公路对野生动物的影响,调查野生动物的活动路线和活动规律,据此设置相关的动物通道。针对亚洲象群经常往返横穿公路的主要段落,采用桥梁作为迁徙通道。在选线过程中,路线减少5次跨河、避让1处大学校区、远离4处生态保护区、避免砍伐森林19.7公顷、降低对周围205户居民的影响。

千雕万琢出精品

小磨高速公路改扩建项目区地形以起伏的中低山地形为主,局部零星分布山间盆地和长条形的宽缓河谷。项目位于西双版纳州境内,地处北回归线以南,山岭纵横,区域热带、亚热带、温带等几种气候兼备,气候总体呈现终年温暖,区域年平均气温18°C,最高气温38.7°C,项目区域雨量充沛,年降雨量1291.2~1943.9mm。因为上述不可控因素,为设计工作增加了许多难度,再加上该路段存在既有半幅部分段落指标不能满足新设计理念要求,部分段落属长大下坡路段等问题,扩建难度相当大。如何在保证行车安全的前提下充分利用现有老路进行改扩建成为了工程师们改建本项目的重点。

项目桥隧工程规模大,施工场地狭窄,受地形条件以及原有半幅公路线位的制约,工点分散;雨季期较长,施工工期受气象影响较大,材料的运输和保存均存在一定的困难,成为制约本项目建设进度的关键因素。

项目新建半幅与既有半幅的指标协调连续性;新建路基与既有路基的不均匀沉降控制、拼宽段中央分隔带排水处理、桥梁拼宽利用等均是本项目的设计及建设难点。

这一系列问题,成为了横亘在工程师们面前的“天堑”。为准确掌握既有小磨二级公路继续沿用路段当前技术状况,使继续沿用的原路段改建工程具备详细、完整的数据资料,设计院公司对全线路线、路基、路面、桥涵、隧道等技术状况进行了全面、系统、规范的检查。通过反复查看地形图,比对设计方案,创新提出“两控三新七辫九分十拓”的设计方法,实现该项目充分利用老路资源,做到新建幅与沿用幅指标达到连续、均衡、统一。

“两控”指两个控制性工程:藤篾山隧道和南贡山隧道两座特长隧道。三新是指有三个路段采用整幅新建。采用“七次编辫子、九段分离式、十段拓宽改造”手法,新建下坡幅,有效控制长大下坡的平均纵坡。七辫是指K11+464.083——K12+002.271等7段采用“编辫子”方式,沿用小磨公路作为上坡幅,新建下坡幅。九分是指K13+364.399——K23+020等9段采用分离式新建半幅。十拓是指K8+840——K11+464.083等10段,拓宽左幅或右幅,或两侧拓宽。

在确保工程安全、尽量利用老路资源、保护生态环境的基础上,新老两幅路线将犹如两条巨龙蜿蜒穿越崇山峻岭。

工程师们以坚定实干的精神、改革创新的思维、勤奋执着的工作和热情优质的服务,圆满完成了设计任务。

攻克难关,精心设计的“两控”

小磨高速公路是改扩建工程,所以项目既有幅指标低、扩建难度大、影响因素众多、工程方案复杂、施工难度大。藤篾山隧道、南贡山隧道两座特长隧道是全线的两个控制性工程,工程师们为设计好这两座隧道花费了大量的时间及精力,最终他们交出了令人满意的答卷。

新建藤篾山隧道为一座单洞隧道,全长3385m。隧道区海拔高程介于934.60~1412.50m之间,相对高差477.90m,地形起伏大。该隧道为穿越小磨高速公路区域内最高山峰——藤篾山山脉而设,山脉近南北走向,是澜沧江两条一级支流南班河与南腊河的分水岭。

藤篾山隧道进口段位于藤篾山新寨断裂影响带内,岩体相当破碎,风化强烈,对隧道围岩稳定性不利;洞身段岩层揉皱、挠曲发育,产状变化较大,岩石破碎,裂隙发育,地下水丰富,对隧道围岩稳定性不利;隧道出口段有藤篾山老寨正断层通过,受其影响,隧道出洞口段岩体也很破碎,对隧道围岩稳定性不利,隧道不稳定因素较多,存在变形或是坍塌的风险。

藤篾山隧道测区属准热带气候型,四季无冬,年降水量较大,且历年自五月份降水量突然增加,七、八月份达到高峰,整个雨季降雨集中了全年降水量的85%以上。隧址区降雨充沛,植被茂密,地表水系较发育,地下水丰富。

隧道施工过程中曾遇突泥涌水、路面渗涌水、初期支护结构大变形等病害情况,最后均逐一攻克。

藤蔑山隧道有一段在既有老小磨二级公路下方改穿过,下穿交叉点上方既有公路的主要构筑物为边坡(一侧为一级,另一侧为四级)、路堑(挖方路基),隧道施工至该下穿段时除对衬砌支护进行加强外,还创新采用“无室管棚”辅助施工技术:常规的洞内管棚施工一般需要扩挖隧道,设工作室。藤蔑山隧道本段施工中,为了降低隧道开挖断面扩大引起的施工难度加大、支护加强等影响,采用了不设工作室的管棚施工技术,借助该技术,隧道安全地下穿通过既有二级公路。

新建南贡山隧道也是一座单洞隧道,全长3730m。隧道区海拔高程介878.06~1409.21m之间,相对高差531.15m,地形起伏大。有公路从隧道进出口附近通行,交通较便利。

隧道测区属准热带气候型,四季无冬,年降水量较大,且特征为:历年自五月份降水量突然增加,七、八月份达到高峰,整个雨季降雨集中了全年降水量的85%以上。隧址区降雨充沛,植被茂密,地表水系较发育, 地下水丰富。在隧道施工过程中同样遇到了突泥涌水、路面渗涌水等病害情况,最后终被工程师们均逐一攻克。

工程中诞生的发明专利

“在桥隧设计过程中,我们遇到了许多难题,同事们白+黑,5+2的加班,一一啃下了这些"硬骨头",因为小磨高速是改扩建工程,其中包括既有隧道和新建隧道,新、老隧道间救援通道怎样设置便成为一个大难题,在既无现有规范条文的明确规定,也无相似工程经验可供参考,但却必须满足防灾救援的相关要求的情况下,大家绞尽脑汁,多次讨论分析,最后攻克了这个技术难题。” 隧道交通工程分院工程师白国权骄傲地说。

公路隧道的人行、车行横通道是在隧道双洞间设置的紧急情况下供人员逃生、救援人员或救援车辆出入的通道。小磨改扩建项目共设新建隧道33座,其中长度大于500m的有16座,都需要考虑设置逃生通道。对于双幅新建的隧道,两幅的线位近平行,高差也较小,设置人行、车行横通道较为简单。但对于新增一幅的单洞隧道,限于新、老路两幅在平面线位上不是完全平行、甚至相距较远,两幅可能存在较大的高差等因素,救援通道难以全参照分离式、双幅新建的隧道情况进行布设,但又不可不布设,怎样布设便是一个难题;特别对于在既有幅隧道基础上新增一幅隧道的情况下,救援横通道设置于新建和既有隧道间,新、老隧道的横向连接及匹配问题又是另一难点。

根据小磨改扩建项目及隧道本身布设的特点,在设计过程中,设计师们创新性地提出了一种新型的公路隧道逃生救援横通道设置方法。该横通道包括主洞交叉口、通道洞身段和地面出口,通道洞身段按纵坡情况可设为爬坡型、平坡型、下坡型;根据地面出口地貌及构筑物情况,地面出口连接有交通设施或平整场地,且出口设置隔离栅栏围护。该新型通道适用于公路隧道长度大于500m的独立单洞或不具备设置横向连接通道的双洞隧道。与常规分离式隧道双洞间设置横通道及单洞隧道设置紧急停车带或平导、避难室等防灾救援方案相比,这种新型隧道逃生救援横通道具有因地制宜、设置灵活、隧道内受困人员能迅速通过横通道逃生或被营救至洞外安全地带等优点。

结合小磨高速改扩建工程,这种公路隧道逃生救援横通道设置方法于2018年3月获国家知识产权局授权,成为公司隧道工程专业的一项创新知识产权。

打造“热带雨林绿色交通长廊”

根据生态保护区高速公路的特点,结合项目区域内特殊的自然环境、丰富的旅游资源和深厚的民族文化底蕴,设计过程贯彻最大限度保护自然生态环境,促进区内旅游资源开发,弘扬民族文化,展现民族风貌的原则,设计院公司欲将小磨高速改扩建工程打造成“热带雨林绿色交通长廊”。所以,项目在总体设计上遵循了安全性、服务型、尊重地区特性、整体协调一致性和自然性5个原则。

小磨区域热带雨林分布广泛,为了避开自然保护区,结合区域内地形条件,对G213线老路、现有二级公路和澜沧江三个走廊带进行了研究。通过对比,现有二级公路走廊带队热带雨林及各个自然保护区干扰小,不存在再次产生新的自然保护区分割、破坏,有利于边境保护,且建设里程短,运输效益显著,建设环境及施工条件好,工程量较小,工程造价低,所以设计时就推荐采用现有二级公路走廊带。

为达到保护热带雨林珍稀植物的目的,在勘察设计外业调查中,设计人员对沿线珍稀植物进行了详细调查,最后提出能保留的尽量保留,不能保留的则进行移植的方案。初步设计方案中,路线经过地区勐宽立交附近正好穿过几棵古树,为此,在施工图设计阶段,工程师们对局部路段线路进行了调整,以避免破坏这些古树,使其在原生地继续生长,同时成为沿线的一道风景。工程师段峰华回想起保护古树的场景时说道:“我们勘察小组在勐宽勘察时,原设计路线上正好有一棵芒果树王,当地人说这棵树王是周围所有芒果树的祖宗,千万动不得,为了尊重当地人的信仰,我们调整了路线,芒果树王得以在原生地继续生长。”

为把“绿色”真正贯彻落实到该项目中,设计时突出“保护沿线植被,人与自然和谐共生”的设计理念,工程师们根据沿线地形情况,在布设线路时,充分利用地形,随弯就弯,将公路轻轻地放到雨林中,让桥梁缓缓地从大地生长出来。在隧道开挖过程中,把隧道洞渣变废为宝,对隧道弃渣进行再利用,优质碎石用于隧道衬砌混凝土骨料,次级碎石用于路基加强层,剩余残渣用于路堤填筑。在减排控污方面,对跨越菜阳河、南醒河、罗梭江、南远河、南腊河、南木窝河上的桥梁修建了桥面径流收集系统,有效防止桥面污染及避免桥下环境遭受污染,同时也对桥下道路的行车安全起到一定程度的保护作用。在新能源利用方面做到了服务区设置充电桩、重点区域100%LED节能灯覆盖、隧道智能通风、太阳能供热、监控系统太阳能供电。结合热带雨林自然保护区的特点,在最大限度保存原有走廊带景观生态完整性的同时,设计人员还对新建的全幅或扩建的半幅走廊带进行绿化生态的恢复及景观的打造,同时对原有半幅走廊带进行景观绿化的提升,使新扩建半幅走廊带与原有走廊带协调、统一。这些措施既达到了降低工程造价、减少环境破坏、节约能源、控制污染的目的,又使小磨高速公路真正融入周围自然环境中,达到人与环境的和谐。

整条高速的设计在突出民族特色上也下足了功夫。服务区、景观台、休息站等,设计时提取沿线人文历史文化元素,结合傣族特色建筑元素,绿化设计以“贝叶诗篇”为主题,以“漫步山水画廊,品味一路民族风情”为主线,对景色良好的路段采用特色绿化的形式,按照“嘉则收之,俗则屏之”的原则展现沿线风景,通过人文景观雕塑小品、隧道洞门人文景观构筑等手法,层层推进,突出沿线丰富的历史人文景观资源,将沿线优美的热带雨林自然景观、独特的民族风情、悠久绵长的历史文化与现代化水乳交融的美好图画展现在世人面前,使小磨公路成为传承当地乡土建筑文化的、具有当地地域特色的、能够示范和推广的现代公路建筑。

第四分院院长张坤说:“设计人员对生态保护区公路的总体设计进行了深入研究,充分考虑了环保因素,科学选取技术指标、合理选择路线走廊、保护古树、废物利用、减排控污、沿线设施突出民族特色,真的想设计一条"美丽绿色"公路,让行车人员既安全行驶,又能大饱眼福!” 返回搜狐,查看更多

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