经典项目
京昆高速公路山西平定至阳曲段第SZ1合同段
来源:    日期:2016/10/26 16:34:52    点击:

 

1、项目概况

京昆高速公路山西平定至阳曲段,是石家庄和太原之间的第二条高速通道,实现晋冀两省间京昆高速和青银高速的分离,解决京昆和青银在该路段的交通瓶颈问题,同时解决近年山西省内太原以北多条高速建成对太原东环及该共线段的交通流冲击,对完善国家高速公路网具有重要意义。

本合同段路线全长80.667公里,设特大桥1402米/1座,大桥13536.3米/35座,中桥231米/2座,涵洞78道;设隧道34390米/10座(单洞);设互通式立交5处,分离式立交4处,通道51座,天桥9座;设服务区1处,主线收费站1处。

2、技术标准

本项目全线采用双向六车道高速公路标准建设,设计速度采用100公里/小时,路基宽度为33.5m。桥涵设计荷载等级为公路-Ⅰ级,特大桥设计洪水频率为1/300,路基、大、中桥、小桥涵设计洪水频率为1/100,其余技术标准按照交通部颁发实施的《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)执行。

3、项目特点

1)地形条件差,线位优化工作量非常大。

本合同段沟壑纵横,沟壁陡峭,冲沟切割剧烈,线位走廊带狭窄,地形高差变化大,最低点位于起点平定县杨树庄村河谷,海拔630m,最高点位于终点太行山脉的西部边缘的南老阴洼尖,海拔1670m,最大相对高差为1040m。加之本项目为双向六车道高速公路,技术标准要求高,线位优化工作量非常大。

2)桥隧比例高,桥隧设计复杂度高。

本合同段桥隧长度为33933米,占全线比例为43%。桥梁墩高跨大,结构复杂,墩高一般在60以上;全线桥高最高为K25+500处的温河大桥,桥高达88米,主桥为65+2x120+65米连续刚构。长隧道多且断面大,最长隧道为大南山隧道,长度为5500米。桥隧设计复杂度高。

3)沿线煤炭等矿产资源分布广,资源保护难度大。

本合同段区内矿产资源十分丰富,其中煤炭、铝矾土、硫铁矿三种矿产分布广泛,犬牙交错,有的连成一片,给路线走廊带布设造成了极大困难。走廊带共涉及各类煤矿共计75个,公路选线时,尽最大可能避免压占矿产资源。

4)地质条件差,不良地质处理难度大。

本合同段的不良地质现象有滑坡、采空区、岩溶、湿陷性黄土、膨胀土、人工矸石堆等。尤其煤矿、铝土矿在走廊带周围形成了面积广大的采空区,压线煤矿采空区长10.21公里,压线铝土开采区约7公里,分布和开采较散乱,且地表堆积大量松散弃渣,勘察与处治设计复杂。

5)沿线山区植被发育,环境保护要求高。

路线穿越平定药林寺自然保护区、盂县国营林场、阳泉矿务区林业处林场;路线还穿越娘子关泉域和兰村泉域保护区,均需进行环保专业设计,达到防火、防灰尘、防隧道施工对地下水的破坏等要求。

6)沿线地面建筑物和管线设施密集,协调难度大。

K43+000K49+000段村庄分布密集;路线多次与500KV超高压电力线路、天然气管线(陕京二线和地方支线阳盂线)和石太高速铁路交叉,协调难度大。

4、技术创新

1)采用数字地面模型和成熟的计算机软件进行选线,使设计最优化。

平阳高速作为山西省第一条标准双向六车道高速公路,针对山区地形复杂的情况,我院采用“公路数字地面模型系统HDTM1.0”程序建立数字地面模型,以快速地进行多方案比选,通过三维仿真透视图对互通立交设计效果进行较为直观的判断。应用“纬地三维道路CAD系统HintCAD V5.853”设计软件在三维地模上进行路线平、纵、横设计,使路线设计最优化。

2)对桥梁尤其高墩连续刚构桥设计、施工及监控关键技术研究取得突破。

桥梁设计充分考虑施工便利,尽量采用标准化的先简支后连续预应力砼T梁、箱梁结构,同时适当提高支座高度并在桥台处加设踏步,便于后期管养。

K25+500温河大桥是主跨120m、墩高88m的高墩连续刚构桥。桥梁跨越温河,采用双薄壁桥墩,变截面主梁,桥梁造型与周围整体景观配合协调。本项目对高墩连续刚构桥梁的设计和结构分析方法,进行了数据监控及成桥荷载试验。对高墩连续刚构桥梁的受力特点和温度变化作用进行了深入研究,通过箱梁悬臂施工各“T”不均衡、箱梁合拢等待及预应力施加后结构变形迟滞等,确定了合拢顺序,对同类桥梁工程的设计和施工具有指导意义。

3)对处于采空区上的桥梁设计和施工关键技术研究取得突破。

K30+255东村2号大桥、K39+888招山河大桥、K43+803秀水河大桥均位于采空区上,对桥梁设计和施工都是一个难题。设计原则上桥梁施工在采空区处治完成之后,桥梁上部采用简支结构,项目成功解决了桩基施工过程中出现的漏浆、塌孔等难题,并结合实际进行技术总结,对同类桥梁工程的设计和施工具有指导意义

4)对大断面隧道设计和施工关键技术研究取得突破。

平阳高速隧道在山西省第一次采用三车道断面。三车道隧道存在着设计难、施工方案和施工工序多的特点。设计中采用MIDAS结构设计软件对隧道不同施工工序中的不同类别围岩力学特性、支护参数进行了专项研究,保证了工程安全,全线未发生因隧道围岩引发的重大安全事故,并结合施工监控量测数据进行验证,对大断面隧道设计和施工具有指导意义。

5)成功解决了大南山特长隧道的偏压技术难题。

平阳高速大南山隧道全长5500米,属特长隧道。我院利用有限元数值模拟的方法,对大南山隧道偏压区域施工过程的围岩、支护结构稳定性进行评价,提出对黄土浅埋地表进行注浆处治,并按计算结果进行支护结构设计和施工工艺说明,成功解决了大南山隧道存在的偏压技术难题。

6)推广采空区处治成功经验和成熟技术。

根据我院编制的公路工程行业行业推荐性标准《采空区公路设计与施工技术细则》,准确选择采空区各种计算参数,评价采空区对公路工程的危害程度,对不同类型采空区和不同结构物,选用多种处治方案和不同浆液配合比进行综合处治。

7)成功解决岩溶区桥隧设计和施工技术难题

项目区K0+000K30+200K46+600K69+800段位于岩溶区,总长度约53.8km,占线路长度的66%,全线位于岩溶区的桥梁有35座,占桥梁总数的70%;全线10座隧道均在岩溶区。设计原则上桥梁宜采用摩擦桩并加大桩长,隧道需加强超前支护和衬砌等级;并根据岩溶区不同的发育强度、洞径大小、充填状况分别提出相应的处治措施,对施工工艺提出正确指导,保证了结构安全。

8)推广设计新理念,最大限度保护环境,节约用地。

沿线山区植被发育,森林覆盖率高,路线以秋林特长隧道和秋林特大桥穿越平定药林寺自然保护区、以大南山隧道穿越盂县国营林场,最大限度地保护了自然环境,同时节约了用地。

9)我省第一次对挖方高边坡防护采用SNS网,既安全又美观。

SNS柔性主动防护系统是用以钢丝绳网为主的各类柔性网覆盖在需防护的边坡上,以限制坡面岩土体的风化剥落或破坏,具有①高韧性、高防护强度、高寿命;②安装程序标准化系统化,施工简捷;③坡面便于人工绿化,有利环保等优点。平阳高速在设计中对石质挖方路段高边坡采用SNS柔性主动防护系统,既安全又美观,这在我省高速公路建设史上是第一次。

10)推广应用了高速公路重载交通路面设计及修筑技术。

平阳高速公路为了解决重载交通下高温、高寒山区高速公路沥青路面的高温车辙、低温裂缝问题,同时为了提高平阳高速公路路面使用性能,延长路面寿命和路段的运营水平,全线采用双改性路面结构,上面层采用SBS改性沥青混凝土,中(下)面层采用在沥青混合料中掺入抗车辙剂进行改性,

5、获奖情况

项目获2012年度山西省优秀设计一等奖、2014年度省优秀工程勘察二等奖、山西省第十届太行杯土木工程大奖。