穿越“地質(zhì)災害博物館”絕技解析——廳公路設計院S303線映秀至臥龍公路勘察設計紀實
TIME:2017-04-19

  按:《四川交通》2017年3月總第267期專題報道我院設計的S303線映秀至臥龍公路勘察設計亮點,現(xiàn)轉(zhuǎn)載如下,敬請大家關注。

     2016年10月,S303線映秀至臥龍公路建成通車。45公里,二級公路,歷時11年。這條被稱為“地質(zhì)災害博物館”的公路,建設難度之大、時間之長,史無前例。
    映秀至臥龍公路,沿線風景秀美,是通往臥龍大熊貓保護區(qū)最便捷的途徑,是馬爾康、金川的第二條生命通道,是連通小金、黑水、紅原、九寨溝,形成大九寨旅游環(huán)線的重要路段。這項萬眾矚目的工程能夠浴火重生,其勘察設計經(jīng)歷了怎樣的艱難曲折、千難萬險,征服了多少世界級難題?項目設計單位——廳公路設計院自有攻堅克難的絕技妙招。

      難于上青天的生命通道重建
    2005年9月,映臥路啟動建設,四川提出要打造“中國的黃石公園公路”。2008年,就在道路初步建成準備鋪設路面時,“5.12”汶川特大地震突然發(fā)生,映臥路遭受毀滅性的破壞。2009年初,映臥路開始災后重建,2010年百年不遇的“8.14”特大山洪泥石流再次給造成毀滅性破壞。2012年7月,映臥路再一次開工建設。
    大地震造成沿線滑坡、泥石流、坍塌總量數(shù)億立方米,地質(zhì)災害極其發(fā)育,各類崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖災害連續(xù)分布,面廣量大,高位、高危,而震后相當一段時間也是次生災害的高發(fā)期。據(jù)震后現(xiàn)場調(diào)查和遙感解譯,沿線次生地質(zhì)病害點達200多處,災害潛在物源總量達數(shù)億方。特別是映秀至耿達段由于距離震中很近,幾乎全部被掩埋在崩塌堆積體下,在高達千米以上的山坡上,地震震垮、震裂、震松的山體高懸,余震、風吹、鳥飛都會導致崩塌落石,遇雨則爆發(fā)滑坡、泥石流等大型次生災害。沿線震后河道堵塞形成了大大小小10多處堰塞湖,呈串珠狀排列。“地質(zhì)災害博物館”因此得名,公路穿越必須攻克地震烈度高,震后(潛在)次生地質(zhì)災害的判識、評估極其困難,次生地質(zhì)災害極其發(fā)育,選擇安全的線位極其困難,走廊唯一、無可替代通道等諸多極其重大的技術難題。

    生死踏勘+尖端技術:步步深入探明災情
    如何盡快探明道路災情,搶通便道,如何完成全線地災信息的收集和處理的,盡快恢復重建?設計者們?yōu)榇烁冻隽藰O其艱苦的努力,也采用了先進的技術手段。
    三次冒險徒步探路。2008年5-6月,廳公路設計院先后組織3批20多人次的專業(yè)技術突擊隊,冒著生命危險,徒步走通了映秀~耿達段20多公里,這在救災部隊官兵和當?shù)厥転娜罕娍磥硪矌缀醪豢赡茏咄ǖ牡缆?。他們歷經(jīng)生死考驗,克服重重困難,經(jīng)受住了體力、毅力、精神和心理的極限挑戰(zhàn),手足并用一步一步、一段一段爬過,徒步走通全路段,完成了對沿線路基、擋防、橋涵構造物的情況調(diào)查,初步摸清了山體滑坡、崩塌、泥石流、堰塞堆積等病害情況,收集到了詳實的第一手資料,逐段提出了可行的打通技術方案和施工組織計劃,為上級決策部署搶通工作提供了基礎資料和科學依據(jù),他們是交通系統(tǒng)最先徒步走通這段路的探路先鋒。
    高科技先進設備跟進。項目沿線地質(zhì)災害類型多,分布范圍廣,地形條件差,單靠人力進行外業(yè)調(diào)查風險極大、效率極低。為進一步探明有關情況,應用高空間分辨率的Quick Bird圖像與高精度無人機航片,進行了地質(zhì)災害的解譯,結(jié)合外業(yè)現(xiàn)場核實調(diào)查,在短時間內(nèi)就完成了區(qū)域內(nèi)地災識別、災害分類與信息集成,大大提高了調(diào)查廣度和效率,更全面地掌握了地質(zhì)信息,為線位的合理選擇、災害的防治提供了翔實準確的基礎數(shù)據(jù)。在外業(yè)測量中,還創(chuàng)新運用三維激光掃描技術,高效完成了高陡斜坡危巖分布與地形測量,測量速度和精度都得到很大提高,有效解決了常規(guī)測量手段受限的問題。
   持續(xù)跟蹤調(diào)查。從地震發(fā)生后的應急調(diào)查開始,每個雨季之后,每次災害之后,設計人員一直對沿線地質(zhì)災害的發(fā)生、發(fā)展進行跟蹤調(diào)查,對潛在災害進行排查,并對設計方案的安全性進行核查和評估。


    科研成果+技術創(chuàng)新:天路神奇穿越“地質(zhì)災害博物館”
    面對重重困難,唯有通過大力開展科研攻關,不斷創(chuàng)新設計理念、設計技術,才能攻堅克難。
      多個科研課題協(xié)力攻關。結(jié)合本項目的恢復重建工程,開展了4個專項科研課題以提供技術支持。另外還有2個科研課題也是以本項目作為依托工程之一?!兜卣鸬刭|(zhì)災害安全風險評估技術研究》全面收集掌握了災害體地質(zhì)信息,建立了沿線災害信息庫,并合理評價潛在災害體穩(wěn)定性,進行災害體安全風險評估,確定合理的處治策略;《地震地質(zhì)災害預警技術研究》引進全新的災害預警新技術、新方法,建立全線或大型工點的災害預警系統(tǒng),通過全線設置自動雨量計對重要工點觸發(fā)攝像系統(tǒng),進行實時預警;《地震次生地質(zhì)災害綜合防治技術研究》對崩塌滾石和泥石流這兩種主要災害形式提出了針對性的解決辦法,采用鋼結(jié)構棚洞和輕型結(jié)構棚洞防飛石,并設有減震結(jié)構,棚洞頂鋪設EPS吸能材料,對橋墩采用雙層緩沖耗能防撞裝置;《映臥路堆積體上路基修筑技術研究》通過對堆積體的特性研究,采用沖擊碾壓、普夯措施對基礎補強,并提出填筑路基的質(zhì)量檢測指標、試驗方法及評價標準。
    創(chuàng)新設計理念確保安全。經(jīng)反復總結(jié)推敲,項目總體設計理念遵循抗災能力優(yōu)先原則,路線選擇貫徹“地質(zhì)選線”、“安全選線”,在確保路線安全的同時,盡量完善路網(wǎng)安全。“避、讓、治”——合理選擇路、橋、隧通過方式。起點至耿達段為次生地質(zhì)災害集中和嚴重路段,設計主要以隧道、橋梁方式進行繞避。全段設置了南華、盤龍山等6座傍山隧和5座橋梁跨河換岸,橋隧比達76 %。隧道洞口均選擇在相對安全的位置,對主要泥石流溝,通過繞避或拐入山體下穿的方式通過。“寧高勿低”——合理選取路線標高。映臥路面臨的潛在最大威脅是山洪泥石流下泄至主河道中,淤積、抬高河床,掩埋、淹沒道路或隧道。路線高程在高于累次淤高高程的前提下,盡量預留一定的安全高度,特別是橋隧等結(jié)構物。“應急優(yōu)先”——多設置橫洞及應急通道。利用傍山隧道的特點,合理設置橫洞,并設置應急通道將橫洞與加高、加固后的便道相接,有利于緊急情況下逃生使用,提高隧道的應急抗災能力,同時結(jié)合隧道橫洞的設置,增加施工工作面,并通過橫向通風,降低運營費用。
  創(chuàng)新技術提升防災抗震能力。防災抗震是該工程的第一要務,設計上采取了多項技術措施。合理設置支擋結(jié)構。漁子溪河道臨河沖刷嚴重,導致?lián)鯄_刷損毀極多,在恢復重建中,較多采用了樁基承臺擋墻型式,基礎采用樁基承臺,上設擋墻,經(jīng)檢驗起到了良好的效果。部分路段采用橫向約束、墻后承重板減荷等綜合措施,增加支護結(jié)構抗震性能、減小結(jié)構尺寸,增加支護結(jié)構抗震性能。針對坡面塌滑、飛石災害嚴重路段,設計了輕型結(jié)構棚洞,在立柱與梁板節(jié)點設置可更換的金屬耗能器,在梁板頂面設置有EPS吸能墊層,可有效防止坡面飛石和坡面坍塌對道路的影響。三向限位彈塑性型鋼擋塊。地震中橋梁的破壞更易威脅人員安全的是由于上部梁板在縱、橫向地震波的作用下,發(fā)生位移而滑落或被拋出。為此,設計者創(chuàng)新使用了三向限位的彈塑性型鋼擋塊,可防止豎向加速度較大時,近斷層的橋梁支座拋落后,引起橋梁較大損傷或落梁。多級設防分級耗能保護橋梁。設計中對橋梁的防護提出“多級設防,分級耗能”的思想,對災害體和橋梁本身分別采用多級措施防護,將次生災害對橋梁的影響降到最低。如針對邊坡飛石,除對坡面進行排危、設置被動網(wǎng)或攔石墻以外,對橋梁易遭飛石區(qū)采用柔性棚洞進行防護;對易遭落石撞擊的橋墩,采用雙層耗能防撞裝置或?qū)蛄憾罩馓卒摴?、噴涂拜鐵膜處理進行橋墩防護,相當于給橋墩穿上“棉襖”,有效保護橋梁墩柱的安全。地災監(jiān)測和預警新技術。由于強震后山體破碎,地災風險防不勝防,為提高道路的運營安全,在沿線設置自動雨量計,并在關鍵位置設置攝像系統(tǒng),當降雨量達到一定峰值時,就會自動觸發(fā)攝像系統(tǒng),進而實時預警監(jiān)控,有效保證了道路安全運行。

 

 

    項目鏈接:
    省道303線映秀至臥龍公路是九環(huán)線映秀至日隆旅游公路的重要組成部分,是四川九寨黃龍、大草原、四姑娘山構成的“黃金旅游環(huán)線”的重要路段,是通往臥龍大熊貓自然保護區(qū)及“東方圣山”四姑娘山的唯一道路,是省道S303線的一段,也是川西北小金、丹巴等縣與省會成都最便捷的通道,同時也是救災“生命線”。
    項目起于映秀,沿漁子溪一路上行,經(jīng)耿達,止于臥龍。全線采用二級公路技術標準建設,設計速度40公里/小時,路基寬度8.5米。路線全長44.89公里,8次反復跨越漁子溪,跨河橋長1.211公里;設置隧道8座,長16.652公里;橋隧占路線總長的39.8%。其中映秀至耿達段19.7km范圍內(nèi),主要以隧道和橋梁進行繞避,隧道14044米/6座, 6跨漁子溪橋梁995米/6座,該段橋隧比達76.3%,為省內(nèi)二級公路橋隧比最高的路段。(供稿:匡成剛  胡棟才)

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