中国桥梁网（记者 晨阳）雅泸高速公路在世界高速公路史上首次采用双螺旋隧道展线方案达到克服高差的目的，同时攻克了超长连续纵坡路段行车安全关键技术、公路隧道穿越高原湿地技术、高地震烈度地区选线及桥隧建设技术等世界性难题，在全国乃至世界高速公路建设领域都具有特殊性和典型性，被交通运输部确定为勘察设计典型示范、科技示范项目。
双螺旋隧道突破固有思维，创造性地在拖乌山上以两个小半径螺旋的方式爬升，在短短46公里，连续爬升2000多公里，克服了高落差、高海拔、高地震等诸多困难，创造了工程史上的奇迹。日前，记者随双螺旋隧道的设计者——湖南省交通勘测设计院的设计人员前往雅泸高速公路，体验这座匠心独运的“天梯”，沿途追寻勘测人员的脚步，聆听设计者们回顾双螺旋隧道的酝酿、诞生、完善过程，似乎和他们一起又回到了那些夜以继日、殚精竭虑的难忘岁月，令人不禁感叹这条云端高速的来之不易！
雅泸高速公路因其及其险峻的地形条件、复杂的地质结构、多变的气候条件及脆弱的生态环境，被誉为国内乃至全世界自然环境最恶劣、工程难度最大、科技含量最高的山区高速公路之一。其中，双螺旋隧道地处石棉县至菩萨岗湿地之间，是四川盆地与青藏高原交界的地带，地形程连续阶梯状抬升。湖南省交通规划勘察设计院的设计人员为克服工程所在地的一系列复杂问题，开创性地创造了双螺旋隧道的方案。作为一种前所未有的设计方案和思路，方案几乎没有可以借鉴的先例，每一步都需要不断的研究与试验，从设计雏形到付诸实施，历经了无数次的完善，回忆起当时的情形，设计者们至今仍唏嘘不已，感慨万千。
为什么不采用盘旋路直接爬升，而要在山体里开通隧道？
为什么要采用双螺旋隧道，而不是扩大半径，单螺旋爬升？
为什么展线选择在这里而不选择在别的地方？
除了这种方案，真的没有其他选择吗？
……
双螺旋隧道方案一经提出，便面临着无数的问题，都等待着设计者们去一一解答和解决。
从盘山路到螺旋隧道
从石棉县到菩萨岗，项目连续爬坡段最低点设计标高为931m，最高点设计标高为2445m，在51km的路线长度范围内完成升坡1514m，平均纵坡为2.97%，是迄今为止国内连续爬坡路段最长的高速公路，被称为“中国最长的连续陡坡高速公路”。按照公路设计规范，为保证行驶安全，高速公路的纵坡不能超过3%，40公里最多能爬1200米，按照常规，这几乎是不能完成的任务。如何解决高落差下的线路爬升问题，是摆在设计人员面前最为重要的命题。一直以来，国内外高速公路长大纵坡带来的安全隐患都非常多。美国的洛基山脉的高落差高速公路只设有两个车道，且行驶速度严格控制在40-60公里/小时，却也是事故频发；在国内，交通事故多发路段一半以上都是长大纵坡，最具代表性的北京八达岭高速、湖南韶关高速、福建九漳高速公路，而这几条线路在运营几年以后都被迫改线。
勘察初始，设计者们考虑的是最常规的盘山道方案。但随着对环境的进一步了解、研究的进一步深入，设计者们发现，无论如何展线，盘山路都无法在这么短的距离内成功爬升，加之拖乌山高海拔带来的季节性积雪、季节性冰冻，冬季道路结冰，也将为行车安全带来巨大的隐患，同时，多处高地震带、动植物自然保护区、水电站的问题也无法解决。
据湖南省院总工、双螺旋隧道设计负责人彭立回忆：在第一次方案汇报会上，他越汇报越发觉需要考虑的问题太多，环境太复杂，当前的方案实在无法解决存在的问题，便毅然在汇报进行到一半时提出休会并重新完善方案。这一举动相当于在业主和众多专家面前对自己的否定，需要极大的勇气和决心。彭立会后立即召集了院里的各位专家“闭关修炼”，开始了长达半个月的方案讨论会。
就是在这时，彭立第一次提出了螺旋隧道方案。螺旋隧道的想法在讨论会上一经提出，便引起了很多的担忧。当时就有人提出了一个很常见也很难的问题：通风问题如何解决？
要知道，直隧道的通风尚且是个复杂的难题，何况是螺旋隧道，在360度的螺旋隧道里，风如何流动？为此，设计团队首先进行了理论测算，认为通风问题是可以解决的，随后，又与西南交通大学进行了联合试验，做了一个1:5的模型试验，通过试验再进行理论修正，从而确保了螺旋隧道通风问题的可行性。为此而做的课题获得了2013年公路学会的科技进步一等奖。
峰回路转：汶川地震助推双螺旋隧道方案
然而，双螺旋隧道方案的产生远没有那么顺利，因为双螺旋隧道方案并无先例，设计奇异，诸多考虑因素并未引起重视，前期并未得到业主和专家的认可。直到汶川地震，湖南设计院的创新“隧道”方案重新被审视。2008年5月12日14时28分04秒，四川汶川、北川发生8.0级地震。巨大的灾难让业主和专家们悲痛之余又提高了对地震的重视和研究，并再次重新审视双螺旋隧道方案。
三条地震带分布图
项目处于我国大西南地址灾害频发的深山峡谷。石棉至菩萨岗路段北临龙门山断裂带、南接安宁河断裂带，共12条断裂带，地震烈度高达9度。地震部门的研究结果表明，鲜水河断裂南东段、安宁河断裂北段具备发生7.5级左右大震的构造背景，大凉山断裂具有发生7级左右强震的构造条件，地面的位错可达到4.6米，而这是整个四川盆地通到云贵高原、青藏高原的大通道，项目必须从横断上面经过。除日本之外，全世界范围内几乎没有此先例，而日本采取的对策是修建纯钢桥。纯钢结构的造价之高，雅泸高速公路规模之大，是不现实的。
设计团队先后请了两家地震研究机构做了大量细致的研究工作，用来指导设计方案。同时，邀请了同济大学和湖南大学与设计院做平行试验，更是请来了我国唯一的地质工程院士李萍做评审。经过研究和讨论，专家们一致认为在这样的地质条件下，太多的高架桥很难抵御地震的破坏，并通过了桥改隧的方案。在地震发生后的第二天，双螺旋隧道方案终于通过了各级领导的审查，在汶川地震之后正式敲定！
设计者们反复选线、反复考量，不断地往返于勘察现场和会场之间，经过了无数次的修改，最终成功避开了断裂带。2012年，四川再次发生7级地震，其中，受灾最为严重的就是雅安，院里及时与四川业主单位联络，了解到项目完全未受损，还成为救援通道，为抗震救灾发挥了巨大的作用。
扫除“行车视距”障碍
据了解，双螺旋隧道方案起初并未得到业主和专家的认可，行车视距问题难以解决便是主要原因之一。
行车视距是指驾驶员在驾驶过程中的通视距离，可分为停车视距、会车视距和超车视距。对于隧道而言，停车视距、超车视距对安全行车的影响更为重要，隧道因光线较暗、具有弧度，且车辆始终处于爬坡或下坡状态，因此极易发生车辆追尾事故。据湖南省院隧道总工张进华介绍，行车视距，尤其是上下行停车视距是影响隧道行车安全的关键因素，它对隧道平曲线最小半径，即隧道半径的确定起决定作用。双螺旋隧道的半径最初设计为600米，无法满足停车视距的要求。而相关规范还没有类似的参考值，只能结合双螺旋隧道的特点进行摸索和研究。
设计者们首先想到了扩大隧道半径至800米，增加驾驶员在隧道内的视野范围。但扩大半径势必要将原有的线路向外扩展，隧道出口处的高架桥桥墩至少提升20米，隧道总长度随之增加，如此一来，就要增加1个多亿的造价。同时，提升桥墩后还存在隧道出口陡坡稳定性的问题，无法满足公路设计标准。综合了安全、经济等多方因素，为了节约成本、行驶安全、合理爬坡，设计者们放弃了扩大半径的方案，修改为小半径的双螺旋方案。经过研究和比对，决定通过加宽内轮廓的方法满足视距要求，保留原有的最小半径600米，内侧加宽17厘米，外侧加宽37厘米，既满足了停车视距要求，又节约了资金。
由于长大纵坡安全隐患比较大，除了停车视距，驾驶员生理因素也是影响行车安全的因素，在这方面，设计者们也进行了大量非常细致的研究工作。设计者专门制作了与高仿真的室内隧道模拟驾驶室，通过仪器测量、记录和分析驾驶员在各个路段的心跳、血压、刹车位置、刹车频率、视线方向、视点移动等生理特征的变化，得出规律，有针对性地进行相应处理。例如在隧道入口，因光线突然变暗且处于螺旋爬升处，容易造成驾驶员的不适，设计者在入口增加摩擦系数，通过降低行驶速度保证行车安全。同时，调亮隧道口照明亮度，进入隧道后逐渐暗下来，既克服了驾驶员的心理恐慌，也达到了节能的要求。
通过大量的试验研究，设计者们成功解决了隧道内视距、照明、排水、行车烟雾排放、标志标线的合理设置、隧道内外路面湿度差别、以及隧道防灾救援等一系列问题，并获得了“高速公路小半径螺旋隧道内停车视距确定方法及断面加宽方法”的发明专利和“中国公路学会科学技术奖”。
以人为本 与自然和谐统一
在设计过程中，湖南省院始终坚持以人为本，与自然和谐的设计原则。
项目沿线大小共58座水电站。与项目平行的南桠河、孟获水是大渡河中游的支流，正进行“一库六级”的阶梯电站建设，自上而下已建6个大型梯级电站，另有54个小水电站沿南桠河零星分布。8条高压输电线与路线并行，极大地限制路线的布设。尤其是G108线与项目多次交叉、近距离平行，在布线时合理选择交叉位置，只要一点点的不小心就会对水电站有影响。保持G108的畅通是控制路线的一个重要的因素，也是设计的一个难点。最终，通过对线位的反复调整，全段未拆迁一座水电站，实现了多行业和谐共同发展。
菩萨岗湿地
项目所在地是绿尾虹雉、白腰文鸟等众多野兽的繁衍、过冬之地，同时还有栗子坪红杉树自然保护区，拖乌山海拔2500米的位置是菩萨岗湿地。尤其是原有的大熊猫的群体间联系走廊的保留对其繁衍具有重要意义，项目必须考虑为其保留两条动物通道，这一切都决定了隧道方案无疑是造成影响最小的选择，对环境保护发挥了很好的作用。也对选线提出了严苛的要求。
“公路作为公共设施，既要满足车辆通行的基本要求，又要与自然环境和谐统一，尽最大努力地减少对自然环境的破坏。”正在遵循着这一原则，设计者们反复前往现场，收集翔实地质、自然保护区、环水保资料，采取以植物防护为主的设计思想，合理选择取、弃土场和施工场地，减少施工期污水、废料、噪音污染，且同步实施环境保护工程，达到线路与沿线复杂多变的地形地貌有机融合的目的。
路线设计在充分考虑减少对自然环境、基本农田、居民村落及学校、名胜古迹等环境敏感点影响的基础上，强调更好地为道路使用者服务，以及方便沿线居民生产和生活。当地是彝族聚集地，有着游牧民族特殊的文化和生活习性。为了真正了解当地彝族百姓的需求，项目勘察前期曾挨家挨户对彝族百姓做调研，充分尊重他们意愿的基础上进行选线，并将很多便道保留为永久便道，为他们的出行带来了很多便利。对不良地质路段首先绕避，不可绕避时避重就轻，并因地制宜的选用跨、导、截、治等综合措施。同时注重道路视觉与沿途气候、地形、地貌、生态特征及民俗风情、社会环境等自然景观相结合，充分尊重地区特性，使公路与沿线的自然景观协调一致。
“综合各种因素，双螺旋隧道是最佳选择”
双螺旋隧道方案作为一种全新的设计理念，其诞生被设计者们戏称为“逼上梁山”。地质、地形、气候环境和生态环境相交错，每个问题单独来讲都很困难，当集中在一起时，难度可想而知。之所以说隧道方案是最佳选择，正是因为设计者们几乎穷尽所有可能的方案，每面临一个问题，设计者们都综合比较各种可能的设计方案，并在比较中选择最佳解决方案，而双螺旋隧道，无疑是在全面综合所有因素中，能兼顾和解决所有问题的唯一选择。双螺旋隧道就是在不断的解决每一个问题，不断地完善过程中形成的。
项目所在地环境空前复杂，又要兼顾安全、环保、造价等，从盘山路到单螺旋隧道，到最后的双螺旋隧道，在设计过程中，湖南省院以安全、经济为主线，坚持“地形选线、地质选线、环保选线、安全选线”，结合自然环境、行车安全、经济、与环境和谐等反复进行优化。在几乎没有任何先例可以借鉴的情况下，每一步都是在摸索着前行。
为了隧道改建方案，项目组一次次地和院里以及全国各地的专家一起讨论、修改方案。而每一次，隧道方案都会被这样那样的“不可行”的原因而否定。为了得到最详实、最准确的现场信息，为了选线的精准，勘察人员们一次又一次地前往现场，用心记下每一个勘察数据，详细比较实际勘测数据与之前拟定数据的不同，通过细致严谨的调查，得出确切的结论。
雅泸高速公路作为交通部“双示范”工程，为复杂地区修建高速公路提供了一系列突破性的新思想、新技术,同时，也为湖南省院在设计理念上取得了突破，积累了宝贵的经验。在双螺旋隧道方案勘察设计过程中，设计人员所表现出的严谨、细致、坚持、客观及团队合作等精神是湖南设计院企业文化的深入体现。正是因为有了这样一群一丝不苟的工作态度、细致严谨的工作作风、干脆直爽的性格、乐观无畏的交通人，靠着这种无私无畏的精神和勇往直前的信念，怀着“让世界更畅通、让我们更优秀”的企业使命，才有了今天这堪称奇迹的“云端上的高速公路”！
