经典项目
离石至军渡高速公路
来源:    日期:2016/10/26 16:36:19    点击:

1、项目概况

离石至军渡高速公路是国家公路网“五纵七横”中青岛至银川国道主干线途径山西的重要路段,也是山西省高速公路主骨架“3纵11横11环”的第七横,它西联我国中西部重点开发地区,东连京津山东等发达地区,是我国东西运输的主要大动脉之一,具有极其重要的政治、经济、军事战略位置。

离军高速公路起点接山西省汾阳至离石高速公路,终点接陕西省吴堡至子洲高速公路,全长38.55公里。共有特大桥4485.5米/4座,大桥8239米/30座,中桥96.3米/1座,小桥49.0米/4座,隧道7355.5米/8座,桥隧比例为52.47%;互通式立体交叉2处。批复概算为283949.0412万元,平均每公里造价7365.7339万元。

2、技术标准

采用双向四车道高速公路标准,设计速度80公里/小时,整体式路基宽度24.5米;受地形所限,全线共有5段采用分离式路基,分离式路基宽度12.25米,长15.458公里,占全线40.1%。

3、项目特点

(1)地形环境复杂:离军高速公路是一条典型的山岭区高速公路,沿线崇山峻岭、沟壑纵横,一般谷岭高差300~500米。穿越大小沟谷126道,山脊或山峰109个。路线沿三川河河岸布设,沿河段有17公里。

(2)建设环境复杂:全线与已建成G307并行,交叉9次。与孝柳铁路并行25公里,交叉1次。5公里路线紧邻柳林县城,途经19个村庄,8公里路线与厂矿、村镇相邻,地方居民生产生活与施工的相互干扰严重。跨三川河9次。因沿线高差极大,修筑施工便道异常困难,便道坡陡弯急。

(3)地质环境复杂:沿线分布有煤矿采空区10处,共6公里;溶洞及溶蚀分布长度6.84公里;滑坡共4处,计约1.1公里。不良地质分布广,路线选线以及工程建设期制约因素多。

(4)黄土湿陷严重:沿线地表覆盖Q3、Q2黄土,黄土厚度90-100米,湿陷等级为Ⅰ级、Ⅱ级非自重湿陷、Ⅱ级、Ⅲ级自重湿陷;黄土丘陵区18.95公里,约占路线50%;河谷阶地区13.4公里,约占路线35%。是山岭区高速公路少见的黄土湿陷“重灾”区。

(5)设计难度极大:构造物连续集中,桥隧比例高达52.47%。4座隧道2座大桥座落在煤炭采空区上,下伏采空区桥隧设计难度为国内居首;5.21公里采空区需要处治;受地形、地层、河流、铁路、拆迁等众多因素制约,路基设计采用了分台、加筋等多种形式。尤其是王家会隧道与已有汾柳铁路毗邻,安全要求高;路线穿越湿陷性黄土30.083公里,其中黄土隧道7座,长3245.5米,是工程设计重点之一;为了适应沟谷地形,桥墩型式多样,结构复杂。

(6)最大限度减少煤炭压覆:路线避绕减少压煤360万吨,节约资源价值约35亿元。采用桥梁、隧道跨越,避免华晋焦煤煤矿等大型拆迁,节约费用2500万元。

(7)特重交通特点显著:项目周边吕梁市和晋中是煤炭资源丰富,项目主要是运煤重载交通,对里面要求极高。据统计2008至2011年间日交通量达18310量,80%为运煤重型卡车。

4、科技创新

离军高速公路设计以解决下伏采空区桥梁隧道结构安全和采空区处治为重点,坚持科研、设计、施工相结合,开展了多项课题研究,取得采空区勘察设计处治和高填拱涵共8项科技成果达国际领先水平、2项科技成果达国内领先水平。

l  开展了公路采空区处治成套技术研究,成果达到国际领先水平,依据研

究成果编制了我国首部《采空区公路设计与施工技术细则》。

本项目走廊带内,煤矿资源丰富,新老采空区多且复杂。项目选线考虑减少矿产资源压覆、绕避采空区,减少拆迁、减少与既有国道307和孝柳铁路的交叉,避让三川河等众多因素,进行了多走廊带和多方案的比选确定。但仍有4个煤矿采空区要穿越,约5.21公里长采空区必须进行处治。以本项目为依托,开展了公路采空区处治成套技术研究。不仅对公路建设起到了很大的作用,对矿区周边棚户区改造等建设也有很大的作用。研究成果具有很强的实用性、突出的创新性,经济效益和社会效益显著,推广应用前景广阔《公路采空区成套技术研究》成果应用于我国首部《采空区公路设计与施工技术细则》,该课题获得2011年度中国公路学会科技一等奖。

l  桥隧下伏采空区处治关键技术获得突破,成果达到国际领先水平,并纳

入了《采空区公路设计与施工技术细则》

在本项目中同时集中“4隧2桥”下伏采空区是罕见的。有大雨亮隧道、闫家条隧道、师婆沟隧道、庙梁隧道、矾水沟大桥、康家沟大桥共4隧2桥建于采空区上。本项目重点抓住这一控制性工程,“产、学、研”相结合,成功研发了桥隧下伏采空区处治关键技术,为类似研究和工程提供了极宝贵的理论基础与工程经验,形成了桥隧下伏采空区处治的评价体系与评价标准,其成果纳入了《采空区公路设计与施工技术细则》。

l  高填土拱涵采用聚笨乙烯泡沫板减荷技术达到国内领先水平。

以本项目K1+637处高填土拱涵为实验工点,通过现场测试、有限元分析,在涵顶和涵侧铺设EPS板(即可发性聚笨乙烯泡沫板)作为减荷措施,对高填土拱涵的减荷措施及受力情况、沉降情况进行了深入研究,改善了涵洞的纵向不均匀沉降,降低了涵洞对地基承载力的要求,避免了高填土涵洞因土压力过大导致的开裂病害,增加了结构的安全性和耐久性,减荷技术研究成果达到国内领先水平。

l  在山西省成功自行设计了第一座特长公路隧道——八盘山隧道,示范作用显著

本项目穿越八盘山,隧道方案与路基绕避方案相比具有路线线形舒适、缩短公路里程、节约运行时间、提高运营效益、节省耕地、保护生态等优势。八盘山隧道为分离式隧道,两洞体大致平行,隧道左线长4110米,右线长4109米,最大埋深195.67米。八盘山隧道的建成,提高了山西省的公路隧道的修建水平。

l  成功设计了我国第二座黄土连拱隧道——王家会隧道,成功解决了相邻隧道偏压影响

由于受地形和纵坡高度的控制,且山体内侧已修有铁路隧道,王家会隧道无法设置为上下分离式型式,只能采用连拱隧道。王家会隧道出口40米与铁路隧道间距仅为27米,隧道总长203米,为了避免隧道偏压严重,并减少对铁路隧道的影响。根据本隧道地质和铁路隧道在岩石中的特点,将公路隧道放在黄土中通过,通过地质错位减少对铁路隧道影响,取得了较好的效果。隧道顺利施工,并且没有影响铁路隧道的运营。

l  采用棚式明洞和钢筋混凝土明洞通过隧道洞身中间短距离出露段,保证了行车安全

本项目在雅沟隧道和八盘山隧道中,受纵坡限制线位无法降低,均存在隧道洞身中间段出露地表情况,为了避免造成的行车眩光和黑洞效应。考虑安全、运营、造价等因素,确定了对出露段封闭的方案。八盘山隧道采用了棚式明洞通过,雅沟隧道采用修建钢筋混凝土明洞通过。建成至今隧道运营良好。

l  成功解决了重载交通路面车辙,提高了路面寿命

在重车方向大规模采用了沥青碎石柔性基层技术等新技术, 确保了路面耐久新、平整度,提高了抗车辙能力,延长了路面寿命,解决了重载难题。全线沥青混凝土上面层采用了SBS改性沥青新材料,有效地提高了路面的高温稳定、低温抗裂和耐磨阻性。据统计2008至2011年间日交通量达18310量,80%为运煤重型卡车。

l  成功解决了黄土高边坡稳定技术难题,为类似工程起到示范借鉴作用

本项目地面横坡较陡,自然坡度基本都在50°以上。在路线中心挖深不大,但不可避免路基靠近山体侧边坡较高。全线挖方边坡高度超过30米的段落共42处,累计长度为2430米,最大挖方高度66米,其中大于60米的2处,大于40米的18处。根据边坡高度不同,边坡采用不同的台阶高度、边坡坡率、平台宽度,进行植草防护。建成至今黄土边坡稳定,为黄土高路堑边坡处治提供了借鉴经验。

l  合理运用加筋路堤,经济和社会效益显著

本项目多处路段由于受地形、地物限制,如按正常边坡填筑,路堤边坡将侵占原有路、农田、村庄,对社会环境和自然环境都不利,局部坡脚还会受到流水冲刷,影响路基边坡的稳定性。虽然进行了平面线型调整、桥梁方案跨越等多种形式比选,均因受各种因素限制,无法实施。在保证路堤稳定性和压实度的前提下,灵活采用了加筋陡边坡路堤,减少填土方量5万多立方米和拆迁量300多万元,减少征用耕地20多亩,经济和社会效益显著。

l  成功处理了填挖交界、基底素填土、湿陷性黄土等特殊路基

成功采用加筋处理减少了路堤沉降,增强了路堤的稳定性,避免填挖交界处

差异沉降的产生。土质路基填挖交界处及零填方段采取超挖回填措施。因地方修建虚填土达20余米厚填平冲沟,采灰土挤密桩处理素填土路基。湿陷性黄土段落采用重夯处理措施。CBR值不满足要求的填方路段路基顶面30厘米厚的范围内,填料掺入6%的白灰处理。公路运营至今无明显沉降。

l  灵活运用桥梁结构和墩台型式,结构安全、经济、美观、便于施工

本项目多处桥隧相连,与孝柳铁路、三川河,307国道共19次交叉,紧邻柳林县城、大型厂矿、村镇,有采空区、溶洞溶蚀不良地质。根据地形、地质、周边环境条件,采用了采用了空心桥台、倒T形台等多种桥台型式,上部结构以标准装配式的25m箱梁、30m箱梁、40米T梁为主,下部以圆柱墩和薄壁墩为主。靠近城区采用了高墩大跨径结构,罗河大桥主桥为55+2x90+55米连续钢构结构,最大桥高65米;锄沟大桥主桥为55+4x90+55米连续钢构结构,最大桥高60米。灵活运用桥梁灵活运用桥梁结构和墩台型式,达到了安全、经济、美观、便于施工的目的。

5、获奖情况

项目获2012年度公路交通优秀设计二等奖、2012年度山西省优秀设计二等奖、全省工程勘察行业优秀勘察设计三等奖。