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从盆地至高原的跨越:“云端天梯”诞生记
2013-12-13 
中国桥梁网(记者 郑爱婷)时值七月,我们驱车于雅泸高速,从丛林雾绕的荥经,飞驰到大渡河畔石棉。从成都平原开始,一望无际的平坦地势,逐渐变成了惊心动魄的高山丘壑。夜幕降临,石棉县城的灯火渐次点亮,大渡河水自我们身边轰鸣而过,从石棉县城一路奔流而出。

雅泸高速俯瞰
 
  如果说雅泸高速就是从四川盆地的边缘,向云贵高原的横断山脉爬行的“天梯”,那么雅泸高速石棉到菩萨岗段,就是这段“天梯”最为险峻、最深入云端的部分。这里,集中了世界首创的双螺旋高速公路隧道(干海子和铁寨子双螺旋隧道)、国内首座钢管桁架连续梁桥(干海子特大桥)、世界第一座下穿高原湿地的高速公路隧道(拖乌山隧道)……

  选线:在复杂的地质地形中艰难展线

  雅泸高速石棉至泸沽段地形地貌地质条件非常复杂,地质灾害严重。其中,双螺旋隧道项目处于我国大西南地质灾害频发的深山峡谷,沟壑纵横,大相岭泥巴山、拖乌山横亘线路中部,不良地质分布广、规模大,有滑坡、泥石流,潜在不稳定边坡、易滑昔格达地层随处可见,强卸荷裂隙带岩体的失稳、崩塌等现象也遍布沿线。

  同行的湖南省设计院的彭立总工,指着双螺旋隧道的山体,向我们描述当年选线的艰辛。沿线每一座山头,都要摸清地质结构,是否适合展线?是否会有落石影响高速安全?双螺旋隧道原拟于另一座山头穿行,勘察结果发现山体不够稳定,只好另找山头。这条路承载了太多人的艰辛和回忆。同行的工程处李大主任,笑称当年为这条路简直吃够了苦头。除了地形复杂、地质恶劣,这里还是两条地质断层交汇之处。

  雅泸高速石棉至菩萨岗位于我国西南地区两条主要地震活动带——安宁河地震带和鲜水河地震带之间,但道路的选线却巧妙地避开了这两条地震带,在崇山峻岭与悬崖峭壁之间,蜿蜒出一条安全而高速的道路。“512”汶川地震与雅安芦山地震,都未能撼动这条高速公路。

  今天看来,这样的选线无疑是明智而有先见之明的;但在七年前,“512”大地震还未发生,人们还不曾直面地动山摇、摧枯拉朽的地震之威,这样的选线方案引发了不少争议:这样的选线是否过于保守?是否会大幅度增加预算?

  负责地质勘测的胡惠华副总工解释道:“对待地震活动断层,我们有一个原则:回顾一万年,展望一百年。”如果往前推一万年,活动断层已然彻底沉睡,那么这个断层基本可以判定为安全。但是地质报告显示,在50年内这个断层曾经震动,并造成地表错位1米多,在百年之内,如果再次发生地震,地表错位可能超过3米。

  “本着为子孙后代负责的精神,我们不能冒这个险。”胡惠华说。按照原有的选线方案,必须以高架桥跨越安宁河断裂带,一旦发生地震,地表错位若超过3米,桥梁将被生生撕裂。
  
  三种选线方案对比 
  在选线之前,要确定断裂带延伸的范围究竟有多广,全靠勘察人员的艰苦工作。湖南省院的地质勘察人员,跑遍了断裂带方圆几十公里,跨越千米高差,跑遍了山谷和丘壑,一直爬到了拖乌山上。

  巴蜀山道,险峻如天路。在悬崖峭壁,在原始森林深处,他们或攀缘而上,或穿崖走壁,或手足并用,勘测出雅泸高速最初展线的雏形,为举世闻名的双螺旋隧道找到了安稳托身的山体。

  除此之外,雅泸路沿线有大小58个水电站,且这些水电站大多海拔低于线路位置。在施工的过程中,稍不小心会对位于线路下方的水电站造成影响。水电站和其他的建筑物不同,如果遭到破坏,那么会对沿线居民的生活带来很多困难。在合理展线的同时避开这么多水电站,也是一个亟需解决的难题。

  地质勘测人员为此而绞尽了脑汁。为了把勘测工作做得细致到位,避免工程开工之后再因为勘测数据的不准确而造成的修改方案,工程停工等一系列问题。湖南省院的初勘人员,把每个位置都定点研究,把沿线有大小58座水电站一一勘测,结合地质、地形,最终确定了最优展线方案。“对不良地质路段首先绕避,不可绕避时则避重就轻,并因地制宜的选用跨、导、截、治等综合措施。”湖南省院的同志们向我们介绍。

  有人说,选线的最高境界,是线路的每一个点都是不可挪动的。湖南省院的工程师们,为了追求这一境界,设计过程中以安全、经济为主线,坚持“地形选线、地质选线、环保选线、安全选线”,反复进行优化。

  为了规避不良地质、减少连续纵坡,他们创造性地设计了著名的双螺旋隧道,完美解决了线路爬升及避开地质不良地段的难题,对今后隧道设计理念及隧道功能的拓展将产生积极的影响

  彭立总工告诉我们,双螺旋隧道采用半径600米的圆曲线以隧道形式螺旋展线的方式优化线形指标,解决了平面长度不足的矛盾,在线路上避开了铁寨子─曹古地震断裂带和栗子坪自然保护区,实现了在4公里长的“V”形峡谷范围内连续爬升450米,有效地减少了纵坡(平均纵坡2.94%)和对栗子坪自然生态保护区的干扰,提高了季节冰冻积雪地区的运营安全。

  我们可以想象这一过程的种种艰难。正如李大主任所说,他们一遍遍地向彭建国院长、胡建华大师等院领导汇报,一次次地与业主沟通,反复交流;但难题仿佛层出不穷,永远也解决不完。湖南院里苦中作乐的小伙儿们,在座位上贴出“珍爱生命,远离雅泸”的标语,然后头悬梁、锥刺股地继续奋战。

  彭建国院长,仿佛早已预料到这项工程的艰险。在承接这项工程之初,他说:“路总是要修的。我们不解决难题,别人也要解决。难度越大,越有挑战性,我们越要争取。难度能激发我们的创新能力,更能锻炼和培养人。”

  现实也正如彭院长所说。这条云端天梯之路,锻炼了湖南院的设计队伍,使他们在实践中迸发出攻坚克难、敢为人先的创新精神,取得了一项项丰硕的科研成果。

  环保:尊重生态融入自然

  当我们驱车在雅泸高速上,不能不惊叹这条路向我们展现出百变的风情。我们曾站在悬崖边上,看着高速公路贴着悬崖边上逶迤而过,感叹着线路规划者的细腻;我们曾站在干海子特大桥桥墩之下,仰头望去,桥墩高耸入云,望不见云雾深处的桥身;我们也曾站在铁寨子螺旋隧道的入口处,试图一览举世闻名的双螺旋隧道的全貌,但我们举目远眺,只见隧道藏于拖乌山脉之中,深深融为一体,在云雾中若隐若现,如巨幅的水墨山水,在天地间铺展……

  雅泸高速沿线,有雾气迷茫的青山与村落,也有孟获古城的遗迹。我们一路走来,高山湖泊、高山草甸、高山湿地如次第向我们展开的画卷,壮阔而宏美,令人惊叹。

  美好的行车风景感受的背后,是这条道路设计者的匠心独运。从自然景观来看,这条路的线型顺势布设,与山川、湖泊、湿地、草地相呼应,以曲线适应地形,运用“保护性、恢复性、乡土化、自然性和文化性”的设计手法,将沿线特色生态(大栗子坪自然保护区、菩萨岗高山湿地、高山湖泊)、地区文化(彝海结盟、彝族文化、康巴文化),以高速公路相串联,路随景出、景由路生,使这条路真正成为美好生态景观的一部分。

  融入自然的前提,是保护自然、尊重生态。栗子坪自然保护区是大熊猫动物保护之地。为了研究珍稀动物的繁衍、活动规律,更好地规划动物通道,设计者们啃了一本又一本厚厚的当地动物保护研究报告,详细咨询过动物保护的各方专家。于是,即便雅泸高速穿行山间,也不曾将它们的求偶、繁衍、迁徙之路隔绝。

  高原湿地具有生态蓄水、水源补给、气候调节等重要的生态功能,项目附近的拖乌山湿地,对菩萨岗地区的气候、生态环境也起着重要的调节作用。为了工程需要,一条隧道从拖乌山湿地下贯穿而过。在湿地下打隧道,是否会造成湿地枯竭?是否会造成水位下降?为了最大程度地保护湿地,关于山区公路腹水隧道设计与施工关键技术的研究应运而生,并对高原湿地生态系统进行密切监测。由于隧道采用了先进的防渗水技术,并没有对湿地的地下水位造成大的影响。拖乌山湿地,由于设计者的细心呵护,而保持了绿草如茵、落英缤纷的原貌。

  此外,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。

  安全:不能妥协的前提

  雅泸高速公路是典型的西部山区高海拔高速公路,先后穿越海拔2300米以上的大相岭和拖乌山,高差极大。设计者们为了保障行车安全,尽最大努力缩短连续纵坡长度,减小平均纵坡,减小速度差;按照“无缝防护”的设计理念,加强路基、路面、隧道和护栏等的针对性、有效性设计;开发了网索避险车道、新型防撞护栏及路侧强制减速带等新型交通安全设施;研究确定了路段典型车型,并采用货车刹车毂温度预测模型进行交通安全评价,提出货车在连续下坡路段的安全区、相对危险区和危险区,据此设置避险车道、停车区(休息区)或强制停车区,为车辆在坡顶、中途提供停车检修、休息、冷却刹车装置、加水、救援等服务。这些精心的设计有效地减少了长大纵坡行车安全事故,延长了连续纵坡路面使用寿命,具有巨大的社会和经济效益。

  前期严苛的造价,使得设计者如同“戴着镣铐舞蹈”。在有限的造价下,如何最大限度地既能节约成本、又能保护环境、保障行车安全,成为设计者殚精竭虑的问题。

  彭立总工告诉我们,他们在设计过程中,安全是第一考虑要素。为了行车安全,在他们的建议之下,许多高架桥改成了隧道,由此躲过了地震的冲击。

  “山区高速公路超长连续纵坡行车安全关键技术研究”、“山区高速公路超长连续纵坡线形质量参数化评价与优化技术”、“山区高速公路超长连续纵坡路段安全评价关键技术研究”、“基于行车安全的超长连续纵坡路段的沥青路面新技术研究”、“高速公路螺旋型小半径曲线隧道风险预测与行车安全技术研究”、“山区高速公路超长连续纵坡路段的新型交通安全设施研发”……为了解决雅泸高速的安全难题,湖南省院的工程师们开展了一系列与安全有关的课题研究,并取得了丰硕的成果。

  我们的车辆行驶在雅泸高速的时候,我们常常惊叹于路边的美景,却总忘了这条路的危险与忐忑。同行的湖南院的同志笑说:不识雅泸真险峻,只缘身在此路中。这从另一个侧面反映出雅泸高速的安全和顺畅。

  2012年8月,原交通运输部部长李盛霖同志到雅西高速考察时,当了解到雅西高速公路沿线气候复杂多变、不良地质灾害频发,了解到条件异常艰苦的情况下10公里长的大相岭泥巴山隧道、180多米高桥墩的连续钢构腊八斤特大桥,以及干海子、铁寨子双螺旋小半径曲线型隧道等控制性工程按期完工,并取得多项世界第一时,李部长不住地称赞:“这条路线型很好、环境保护也做得好,这么好的一条高速公路,不来看要后悔了呀!这是我看到过的最好的一条高速公路,后人会表扬你们!”“这个双螺旋小半径曲线型隧道欧洲人没修过,美国人没修过,就是要让他们看看,这条路大大地提升了我们国家的交通科技形象!”

  诚如李部长所赞叹的,后人将永远铭记这条高速公路的建设者所付出的心血。是湖南省院的设计者们夜以继日、殚精竭虑,是他们怀揣着热忱而高度负责的心,才将这条看上去艰难万分的云中天梯延展成了气势恢宏的逆天之路。

  
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