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雅西高速,首创双螺旋隧道的“逆天工程”

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发表于 2014-10-8 10:41:59 | 显示全部楼层 |阅读模式
            

在中国高速公路建设史上,雅西高速(四川雅安到凉山彝族自治州首府西昌)被称作“逆天工程”。全长240公里的高速公路,由四川盆地边缘向横断山区爬升,跨越青衣江、大渡河、安宁河等水系和12条地震断裂带,沿途的地质灾害众多。整条高速路线展布在崇山峻岭之间,山峦重叠、地势险恶,公路每向前延伸一公里,平均海拔高程就将上升7.5米,因此,雅西高速又有了“天梯高速”的别称。其中,腊八斤特大桥的“钢管混凝土组合桥墩技术”、甘海子特大桥的“钢管桁架连续梁技术”、拖乌山“螺旋展线坡度优化方案”更是在工程的难度上创造了许多奇迹。

撇开枯燥的工程术语不谈,单从文化和景观角度看,雅西高速都有着非比寻常的意义。高速公路的起点是雅安,在历史上雅安曾是“青衣羌”故地、茶马古道起点、解放前的西康省省会,留下了大量的文化遗迹,而“雅安三绝”——雅女、雅鱼、雅雨更是为这片土地增添了别样的魅力。雅安向南,高速公路将依次穿越荥经、汉源、石棉、冕宁等地,这些地方历来多民族混居,是我国古代西南“汉彝走廊”的重要组成部分,直到现在,当地的尔苏、木雅藏族风情都还令人感到惊艳。

        

  再来看景观,由于雅西高速由北向南穿越了横断山脉,随着海拔的逐渐升高,高速公路沿途的景致也会发生很大变化,从大相岭隧道入口处的原始森林风貌,到汉源境内的大渡河峡谷景观,再到冕宁、西昌地区的高原风光,可以说,雅西高速公路沿途处处皆风景。将这条高速公路比作中国西部一条新的“景观大道”毫不为过。

         

腊八斤特大桥长度并不惊人,只有1106米,但如果要从桥上往下俯瞰,则非要一些胆量不行。腊八斤桥高230米(相当于70层楼房),横跨峡谷,整个桥面由数座钢管砼桥墩撑起。在我们进行拍摄时,缭绕的云雾在桥墩中间飘过,不时又有阵阵大风从谷底呼啸而来,吹得人睁不开眼。此时,桥面上还有些伸缩缝未被注浆填合,透过缝隙窥视谷底,只见雾气涌动,更觉惊心动魄。

        

  两千多年前,汉帝国仅凭借人力在西南群山中打通了南方丝绸之路,迎来了一段不朽的贸易传奇。今天,人类文明产生的力量再一次在这段道路上,奏响了浩大工程的进行曲。

两千年之后,人类再次在西南群山中延续了大山与文明的约会:雅西高速的“西南第一长隧道”从大相岭穿过,将南方丝绸之路与茶马古道的千年传奇背在了肩上,而青杠咀、观音岩和苏村坝3座特大桥,则让大渡河天险成通途,历史成回忆……

         

  不过,当雅西线穿越此地时,却遇到了一个世界性的难题。

湖南省交通规划勘察设计院勘察这段线路时发现,其负责的这段线路,起点在石棉县的川心店,终点在冕宁县的下鲁坝,途经回隆、擦罗、栗子坪、菩萨岗等地,由几个路段组成:石棉至栗子坪,栗子坪至菩萨岗,菩萨岗至下鲁坝。整个线路地处四川盆地与青藏高原的交接地带,地貌大多是高中山峡谷区,高山被河流、沟谷强烈切割,“V”型谷普遍发育,地形则呈连续性阶梯状抬升。从石棉到下鲁坝,直线距离不过60公里,高差却达1500米。按照地形选线的原则,为了有效地克服高差,最好能顺应地形地貌,以适当的坡度,绕山嘴、侧沟来修路,或是选择坡度较缓和地形开阔的山沟、山坳来展线。而且整条线路所在区域,有大凉山、安宁河等几个较大的地震断裂带,地震活动频繁。高速公路在这种高危的地质条件下前行,当真是如履薄冰。

雅西高速石棉县至菩萨岗,位于四川盆地和青藏高原交接地带。石棉位于拖乌山脚,海拔仅640米,而菩萨岗海拔高达3200米。线路要在短短46公里的距离内,从海拔600米攀越至3200米,相对高差达2600米,其长大纵坡在世界范围内堪称之最。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,这几乎是不可能完成的任务。
  

为了减少连续纵坡,也为了规避不良地质和自然保护区,公路史上首座双螺旋隧道诞生了。双螺旋隧道最大的妙处就在于,以长度换取高度。双螺旋隧道采用半径600米的圆曲线,以螺旋展线的方式优化线形指标,完美地解决了线路爬升及避开地质不良地段的难题。“两个螺旋”分别是干海子隧道和铁寨子1号隧道。干海子隧道是爬坡时经过的第一个螺旋,进口海拔1889米;第二个螺旋铁寨子1号隧道,出口海拔2220米。两座隧道相距3735米,总长度约11423米。两个隧道都各有两个洞,限速80km/h,开车在拖乌山肚子里绕两圈,不过花了10分钟,就已上升了331米。

    

起初的几条线路,虽然充分地利用了地形,却始终无法避开安宁河大断裂,工程地质条件并不好。最终,湖南省交通规划勘察设计院的总工程师和他的团队放弃了那些方案。其实,早先的几条线路中并没有螺旋隧道,最后敲定的这条线路,因为没有足够的地面空间来展线,更出于安全和经济的考虑,所以选择修建螺旋隧道来减缓坡度。不过,这条线路虽然从利用地形条件上来说并不算最优,却远离了地质灾害区,从安全性上考虑,是最好的选择。
  

除了解决高落差问题,双螺旋隧道在选线方案上还要避开各种不良地质及自然保护区等:

一、石棉至菩萨岗路段北临龙门山断裂带、南接安宁河断裂带,共有12条断裂带,地震烈度高达9度。此处未来一百年内发生7级以上地震的概率在94%以上,地面的位错可达到4.6米。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。双螺旋隧道通过巧妙的选线避开了这两条地震带。“512”汶川地震与雅安芦山地震,都未能撼动这条高速公路。

二、拖乌山海拔最高点达3200米,高海拔造成了拖乌山的季节性积雪、季节性冰冻。高海拔带来的季节性积雪、季节性冰冻对行车安全提出了巨大的挑战。



三、雅泸高速公路沿线有大小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,稍不小心就会对水电站造成破坏,将会对沿线居民的生活带来很多困难。因此,勘测人员对沿线的水电站一一进行勘测,结合地质、地形,最终确定了最优展线方案。

四、雅西高速公路沿途包含了特色生态(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),都需要去保护和与之融合。而融入自然的前提,是保护自然、尊重生态。

        

  雅西高速公路线型顺势布设,与山川、湖泊、湿地、草地相呼应,以曲线适应地形。栗子坪自然保护区是大熊猫动物保护之地;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;从拖乌山湿地下贯穿而过的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;拖乌山湿地保持了绿草如茵、落英缤纷的原貌。

        

最终伟大的工程师们用一条世界公路史上首创的小半径双螺旋隧道,解决了这一困难。克服了高差,避开了断裂带和季节性冰冻带……据资料显示,这种应用于高速公路设计的目前全世界仅此一举,堪称奇迹。


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