S11芜湖至黄山高速公路
S11芜湖至黄山高速公路是安徽省“十三五”高速公路网中“纵二”徐州至福州高速公路的重要组成部分。项目的建设为推动长江经济带、促进皖江城市带和皖南旅游区等国家和安徽省区域战略发展的实施提供了便利的交通支撑条件,是加快区域高速公路衔接成网,充分发挥高速公路及过江通道规模效益的重要举措,也是响应省委、省政府“县县通高速”的目标,填补沿线部分地区高速公路空白,促进沿线社会经济发展的需要。
项目区域历史悠久,人文荟萃,有以扬子鳄为代表的自然资源文化,以云岭、茂林为代表的红色文化,以宣纸、宣笔和宣砚为代表的书画文化,以朱旺、江村为代表的古建筑文化,以水西寺、静隐寺为代表的佛教文化,以李白、敬亭山为代表的诗歌文化,以石涛、梅青为代表的黄山画派文化,以绩溪菜为代表的徽菜文化。
项目北承长江秀水之灵气,南接黄山山峰之精华,西应九华神韵,枕徽襟池,缘江带河,要冲宝地,连接一山二水。项目区域自然条件得天独厚、物产丰富,分布有安徽扬子鳄国家级自然保护区、徽水河特有鱼类国家级水产种质资源保护区、安徽水西国家森林公园、宣城平垣市级湿地公园、以及世界文化与自然双重遗产、世界地质公园黄山景区等,区内青弋江、徽水河一路青山绿水,白帆游弋。项目区域还分布有众多金、锡等丰富矿产资源。
本项目沿线山川毓秀,自然人文景观众多,项目区域内分布有马其仁国家森林公园、五华山静隐禅寺、小格里森林公园、宝胜禅寺、丫山风景区、江南头部漂、桃花潭、查济古民居、江村景区、四季花海、朱旺景区、旌歙古道景区、谭家桥国际旅游小镇、黄山东大门等。江村景区位于旌德县白地镇,是中国历史文化名村,国家4A级景区,全国红色旅游经典景区,爱国主义教育基地。白地镇入选住房城乡建设部于2016年10月14日公布的头部批共127个中国特色小镇名单,也是安徽省上榜的5个小镇之一。
朱旺景区位于旌德县蔡家桥镇,国家3A级旅游景区,距今已有1300多年历史。村内明清古建筑保存完好,十三座麻石桥搭成的石桥和九口形状各异的水井,成为一道独特的风景线,是皖南古村落中绝无仅有的。“井水不犯河水”的典故就是出自该村落中。
旌歙(隋唐)古道风景区位于旌德县白地镇,距黄山风景区20公里,是目前保护蕞好、蕞长的一条徽州古道历史风貌,也是中国十大徒步古道之一。
(1)路线里程长、控制因素多,工程造价高
本项目途径三市五县(区),路线公里,区域内群山环抱、河流纵横,物产丰富,地形地质条件差异较大。所经各县建制久远,人文荟萃、文物古迹分布广泛,环境控制因素众多,路线布设需综合考虑对各方影响,工程造价高。
(2)项目走廊带山地多而耕地少,土地资源珍贵
地形较为起伏,居民区密集,耕地稀少,素有七山一水一分田,一分道路和庄园之说。沿线土地开发程度高,基本农田分布广。荒地、河滩地、山涧地可供开发补充为耕地的用地较少,土地资源珍贵。设计中需采取路基和路桥、深路堑和隧道比选等技术措施大力节约土地。
(3)沿线山川毓秀,人文景观众多,规划的保护区多,环保要求高
本项目位于皖南地区,生态环境好,气象条件温和,年降雨量大,森林覆盖率高,旅游资源丰富,人文景观及厂矿众多。沿线分布有安徽扬子鳄国家级自然保护区、安徽水西国家森林公园、徽水河国家级特有鱼类种质资源保护区,平垣湿地公园、牛岭水库,以及家发镇、朱旺村等多处饮用水源保护区,文物有龙包土墩墓群等。项目建设需与资源保护相结合,应重视环境保护与水土保持,避免或减少公路工程建设对自然及社会资源的破坏。
(4)项目区域地形起伏较大,地质条件较为复杂,桥隧比例高,施工难度大
本项目路线大部分经过山区,山势较为陡峻,地形、地质条件复杂,分布有岩溶、滑坡、崩塌、山间软土、红黏土、花岗岩残积土等不良地质。本项目桥涵、隧道、交叉构造物数量众多,桥隧比例高,施工技术难度高,工程造价高。
(5)沿线水系发达,跨越漳河、孤峰河、青弋江、徽水河、青弋江灌渠、榔桥河、麻川河等通航河流较多。
沿线水系发达,跨越漳河、孤峰河、青弋江、徽水河、青弋江灌渠、榔桥河、麻川河等通航河流,均为非通航河流。设计中充分考虑防洪对路线走向和桥梁布跨的影响,合理选择桥位和桥梁结构形式,由于桥梁规模大,设计中将充分考虑标准化设计,工厂化生产,同时结合交通运输部公布《关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见》,在充分论证基础上并结合以前科研成果,对地形条件适合位置,上部结构采用装配式密肋T梁、小箱梁、钢结构桥梁。
另外,在设计中,跨水域段桥梁将结合环评报告内容,对环境敏感区域采用雨水收集,集中排放,设置油水分离池和事故应急池。
(6)与高铁、高速、国省道等重要干线及高压走廊多次交叉
本项目与合福高铁、南沿江高速、铜南宣高速、合铜黄高速、S216、S320、G318、S322、G205、S217等重要铁路、公路以及高压走廊多次交叉,县乡道、生产道路纵横密布。合理选择上跨或下穿的工程方案将直接关系到公路的行车安全、工程造价、占地和农业生产的影响。勘察设计过程中着重调查各铁路、公路的功能及规划情况,注重施工期对现状道路保通影响。
(7)区域内城镇、产业园区规划多
项目区域分布南陵开发区、泾县县城、旌德县城、三里镇、黄村镇、榔桥镇、蔡家桥、白地镇、谭家桥镇等,影响工程方案。路线布设时,在服从路线总体走向的前提下,充分考虑总体规划、各乡镇规划及产业园区规划等的衔接协调,合理布设互通立交、带动地方经济发展。
(8)隧道比重大,开挖弃渣多,重视弃渣处置与环保协调
本项目途径山岭重丘区地形,隧道比例高,隧道、边坡开挖弃方渣工程量大,项目区域耕地资源珍贵,林地覆盖率高,可供选择的弃渣场少。如何减少弃渣并合理弃渣,是本项目的设计重点及难点之一。设计需要充分重视对弃渣的利用,蕞大限度的消耗弃渣,同时根据“绿色公路”设计理念,注重对弃渣的综合利用,做好防护、绿化措施,防止水土流失,保护环境。
(9)沿线地形较复杂,施工场地及便道布设较困难
项目沿线多以山地为主,施工场地狭窄,尤其是泾县黄村镇段,路线沿徽水河岸坡地布线,以隧道群形式穿过,施工便道布设困难。隧道设计时,应重视对进场道路施工组织的设计。
项目区域物产丰富、历史悠久、人文荟萃、特点鲜明。区域内群山环抱、河流纵横、森林覆盖率高,自然景观好,素有七山一水一分田,一分道路和庄园之说;所经各县建制久远,人才辈出、徽派古建筑保存完好;宣纸宣笔宣砚工艺精湛、闻名遐迩;作为南方革命老区,也因为“新四军”和“皖南事变”的影响,使项目沿线多处成为红色旅游教育基地。
通过对项目区域自然条件、人文条件、历史条件的理解与归纳,贯彻交通部“综合交通、智慧交通、绿色交通、平安交通”及“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念,结合交通部《绿色公路指导意见》,通过深入分析本项目工程建设特点,提出本项目以“绿、灰、红、墨”四色为景观设计基调,以“大美高速、多彩芜黄”为设计主题,以“标准化工地示范路、绿色公路示范路”为设计目标,以“建设期低碳、运营期高效”为原则,精心打造本项目成为“一条通衢画新绿,百转阡陌舞故红;千载流年承宣墨,万里江山书徽容”的生态路、文化路、传承路、精品路。
(1)绿色公路、品质工程理念在芜黄高速公路中的设计实践
S11芜黄高速项目区域物产丰富、历史悠久、人文荟萃、特点鲜明。区域内群山环抱、河流纵横、森林覆盖率高,自然景观好,素有七山一水一分田,一分道路和庄园之说;所经各县建制久远,人才辈出、徽派古建筑保存完好;宣纸宣笔宣砚工艺精湛、闻名遐迩;作为南方革命老区,也因为“新四军”和“皖南事变”的影响,使项目沿线多处成为红色旅游教育基地。
结合交通部《绿色公路指导意见》,通过深入分析本项目工程建设特点,提出本项目以“大美高速、多彩芜黄”为设计主题,以“绿色、品质”为设计目标定位,以“建设期低碳、运营期高效”为原则,并以“绿、灰、红、墨”四字为设计内涵,精心打造本项目成为“一条通衢画新绿,百转阡陌舞故红;千载流年承宣墨,万里江山书徽容”的生态路、文化路、传承路、品质路。在设计工程中形成了《S11芜湖至黄山高速公路贯彻绿色公路理念的提纲》及《S11芜黄高速创建绿色公路实施方案》,并对照落实到设计文件中,具体如下表。
S11芜黄高速对“绿色公路”的落实情况汇总表
一、统筹资源利用 ,实现集约节约
1、统筹规划、合理布局、集约高效。
与南陵、旌德县城关系布局;与南陵、泾县高铁站交通量快速转换。
2、鼓励公铁、高速与普通公路公用线位。
3、科学合理选线、布线,避让基本农田,禁止超占、减少分割土地。
相较于工可线位,本项目征农用地面积减少约900亩。
4、推进取弃土场与改地、造地、复垦综合措施,高效利用土地。
5、因地制宜采用低路堤、浅路堑保护土地资源。
前30公里地势起伏相对较小,以低路堤、浅路堑为主。
6、统筹施工临时便道、驻地、预制场、拌合站等,充分利用,减少重复建设。
大临工程位置的选取结合原京福高铁施工厂区,废弃混凝土拌合站等。
7、推广应用供配电系统节能技术、照明智能系统。
供配电系统采用节能技术,隧道照明采用智能控制系统。
10、加快淘汰高能耗、高排放的老旧工程机械。
11、积极应用节水、节材施工工艺,实现资源高效利用。
①服务区中水回用技术;②花岗岩残积土;③红砂岩利用;④洞渣利用至水稳材料。
二、加强生态保护,注重自然和谐。
12、加强生态选线、依法避绕自然保护区、水源地保护区等生态环境敏感区。
路线避让多出饮用水源保护区、水西森林公园等。
13、生态防护技术,重点加强对自然地貌、原生植被、地表资源、湿地生态、野生动物等方面保护。
采用以生态防护为主的防护系统设计。
14、增强公路排水系统对路面和桥面径流的消纳与净化功能。
15、加强施工过程中植被与地表资源保护和利用,落实环保、水保要求,做好临时用地生态恢复。
①弃渣场防护、排水措施设计;②水西森林公园以隧道形式穿过,避免对其破坏。
16、强化穿越敏感水体路段的径流收集处置。
17、突出全寿命,强化结构设计与养护设施统一。
①预应力砼密肋式简;②钢混组合梁;③波形梁板防腐处;④推广采用集束管。
18、推进钢结构桥梁应用,发乎全寿命期成本比较优势。
19、实现工地标准化、工艺标准化和管理标准化。
20、鼓励工程构件生产工厂化,现场施工装配化,注重工程质量,提高耐久性,实现品质全面提升。
①路基路面小型构件标准化;②装配式涵洞、通道。
21、注重公路设计与建设前瞻性,统筹考虑养护管理功能性需要。
养护工区布设位置、规模充分结合即有养护工区。
22、合理设置检修通道,做到可达、可检、可修、可换,提高日常监测维修便利与安全
①桥头检修台阶;②路堤段急流槽兼做检修通道。
23、大力开展绿色公路关键技术研发,加快研究湿地保护、动植物通道设置、能源高效利用及节能减排、路域生态防护与修复、公路碳汇建设等新技术。
①花岗岩残积土和红砂岩风化土填料的改良处理和路基填筑技术研究;②高填方路堤边坡稳定性分析及其加筋技术应用研究;⑤基于G5高填深挖路基稳定性分析及工程支护研究。
24、逐步建立智能联网联控公路建设信息化管理系统,推进质量检测数据实时共享,促进信息技术公路建设管理化水平。
全线信号监控纳入芜湖管理中心联网联控管理。
25、结合社会发展和消费升级,充分利用养护工区、站场等用地,科学设置服务区、停车场,探索设置景观台、汽车露营地、旅游服务站等特色设施,为多元化个性服务提供便利。
①庙首服务区结合四季花海景区实现旅游功能;②黄村服务区结合桂花墩生态农庄体验农家乐风情。
26、继续推进高速公路不停车收费系统与服务系统建设(ETC),扩大施工范围,提高通行能力。
扩大ETC车道数量,未来可实现支付宝、微信付费。
①经过细致的优化平纵线型和边坡坡率,实现隧道外主线零弃方,少借方。②隧道弃渣工程利用率约40%。
项目北接长江、南至黄山,旅游资源众多,通过本项目实现串联。
S11芜湖至黄山高速公路为我省十三五规划开工建设的头部批高速公路项目,路线处服务区,途径三市五县(区)十五乡镇三林场,具有工程规模大、协调事宜多、勘察周期紧的特点。
在项目勘察设计之前,分院项目组成员充分分析了项目特点,利用swot分析法,以“绿色公路”、“品质工程”为设计目标,通过对以往类似项目变更情况、以往项目“四新”成果的使用情况,以及对周边高速公路项目管理处需求的调研情况,开展本项目策划,丰富了我公司项目策划的外延。主要创新点如下:
项目策划即制定“S11芜湖至黄山高速公路绿色公路理念实施方案”,将绿色公路理念在策划前期即进行宣贯,将绿色公路的各项指标全面运用于本项目,用于指导后续的设计进程,项目策划理念较以往传统项目策划有大的提升。
项目策划中即制定“以往建设及运营过程中出现的问题分析、经验总结及对策措施”,在项目前期即大大降低了设计人员重复犯错的几率。
分院成立了“1+6”模式的项目组,分管院长总揽项目全局,6个专业组长负责具体工作。外业期间随工作进展形成《每日工作例会记录》及《项目负责人工作日志》,外业现场每天进行研究讨论,解决当天问题,并留下文字记录,外业结束即满足内业工作开始的条件,节约了设计周期,提高了管理效益。
本项目经过以上种种管理措施,使施工图内业设计在一个半月内完成,并实现了集团年初“保六争三”的目标中今年年内唯一一个开工的项目。
(3)高填方路堤边坡稳定性分析及其加筋技术应用研究
主要研究内容:建立高填方路堤边坡稳定分析方法,揭示填料强度劣化、水位变化、地震对高填方路堤边坡稳定性和破坏模式的影响规律。开展土工格栅加筋花岗岩残积土和红砂岩风化土的拉拔试验,揭示其格栅加筋作用机理,通过不同参数条件的试验揭示界面强度影响规律,建立花岗岩残积土和红砂岩风化土的格栅筋土界面摩擦强度模型,考虑筋材拔出破坏建立花岗岩残积土和红砂岩风化土加筋边坡稳定性分析方法。提出加筋边坡稳定所需的加筋抗拉强度、加筋长度的计算方法,形成高填方加筋路堤边坡稳定性设计方法。结合依托工程-芜黄高速,选取典型高填方加筋路堤工程进行设计,通过现场监测进行验证。
创新点:建立高填方路堤边坡稳定性评价方法;揭示土工格栅加筋花岗岩残积土/红砂岩风化土的筋土界面特性;建立高填方加筋路堤边坡稳定性设计方法。
技术水平:本项目研究成果填补了国内外在公路建设中花岗岩残积土和红砂岩风化土作为填料的加筋路堤边坡稳定性分析忽略了填料的强度劣化特性和筋土界面特性,为这方面工程建设提供了理论科学依据和设计指导。
技术产品的主要用途及应用范围:本项目研究成果已用于格栅加筋花岗岩残积土/红砂岩风化土路堤边坡稳定性设计中。
(4)花岗岩残积土和红砂岩风化土填料的改良处理和路基填筑技术研究
本项目通过开展室内试验研究芜黄公路建设中花岗岩残积土和红砂岩风化土的基本特性,掺入稳定材料对其进行改良,研究改良填料的基本物理力学特性,重点研究其崩解性、压实性,评价其路用性能,揭示填料的改良机理并提出改良工艺,形成对应的价格-改良效果参照表,为工程中改良方案的选取提供指导。结合依托工程开展现场试验,验证花岗岩残积土和红砂岩风化土的改良处理的可行性,并进行优化。
创新点:提出花岗岩残积土填料的改良技术(掺入材料配方以及掺入工艺),揭示并揭示其改良机理,并形成对应的价格-改良效果参照表,为指导工程中改良方案的选取提供指导;提出红砂岩风化土填料的改良技术(掺入材料配方以及掺入工艺),揭示并揭示其改良机理,并形成对应的价格-改良效果参照表,为指导工程中改良方案的选取提供指导。
技术水平:本项目研究所提出的花岗岩残积土和红砂岩风化土填料的改良技术考虑了填料的崩解性、压实性等筑路材料的重要指标,显著提高了改良填料的路用性能,揭示掺入材料的改良机理,为现场改良材料配方及工艺的选择提供了重要依据。
技术产品的主要用途及应用范围:本项目研究成果已用于芜湖至黄山高速公路建设中的路基填筑工程,解决了花岗岩残积土和红砂岩风化土的工程应用问题。通过本项目依托工程应用,可以被广泛推广到省内及国内范围的花岗岩残积土和红砂岩风化土在公路中的应用中,具有广阔的应用前景。
景观设计充分结合沿线地形、地物、气候及当地的人文景观等因素,对沿线典型景观特点进行挖掘与归类,“造景”与“借景”相结合,使公路人工景观与视野内自然景观相融合。通过对沿线景观因素的总结,本项目景观共划分为以下五个特色区。
自然条件:山、江、河、溪流、峡谷、森林;沃野、水库、古建筑;薄雾。
历史文化:红色文化、书画文化、古建筑文化、佛教文化、诗歌文化、民俗文化等。
旅游资源:黄山、宝胜禅寺、丫山风景区、江南头部漂、桃花潭、查济古民居、江村景区、四季花海、朱旺景区、旌歙古道景区、白地特色小镇、谭家桥国际旅游小镇等。
产业条件:宣纸、宣笔、宣砚、茶叶、木梳等。
①K0~K32段:田园景观特色区
该段为沿江平原向皖南丘陵过渡地带,地势开阔,是通往两山一湖的重要门户,交通发达,景观特点为沃野、田园、水库、城市。该段景观设计主题为“一顷沃野、田园风光”。
该段绿化景观较好,在景观设计时以增加绿化覆盖率为原则。中央分隔带绿化采用常绿灌木蜀桧和观叶灌木红叶石楠为防眩树,再搭配观赏性植物紫薇、木芙蓉;道路两侧栽植观花观叶观果类植物栾树、紫叶李、花石榴等,绿化路基的同时对沿线的自然风景不会造成遮挡,方便司乘人员尽情的观赏该区域内自然风貌。
②K32~K56段:山地景观特色区
该段为山地地貌,森林覆盖率高,景观特点为高山、绿树、红色文化。
该段景观设计主题为“浮翠流丹、陶然沁芳”。
本段落景观设计结合周围以绿色为主自然植被景观,同时为突出皖南地区的红色文化,在植物的选择时尽量减少绿色植物,而是选择观花、观叶的红色、紫红色植被,如:红花檵木、紫叶小檗、红叶石楠、红花夹竹桃、红枫、山樱花、山杜鹃等,并利用上跨桥、边坡防护砌筑“红色”浮雕,突出地域特色。
③K56~K80段:山谷溪流景观特色区
该段为山地地貌,路线沿徽水河及其支流展布,景观特点为江、河、峡谷、溪流。该段景观设计主题为“雨雾苍苍、忘情山水”。
本段落内的桥隧比例较高,设计过程中将“结合自然、利用自然”和“不破坏就是蕞大的保护”作为基本设计原则,利用结构物结合自然地貌进行布设。在隧道洞口的景观设计,遵循“安全、自然、简单、实用”的原则,洞门形式积极与地形、环境相协调,体现当地文化特色和地域风貌。
④K80~K102段:原生态景观特色区
该段为低山地貌,路线位于保护区内,原生态保存好,景观特点为原生态、古建筑、薄雾。该段景观设计主题为“古韵新风、人居天堂”。
该段落景观设计以借景为主,其中庙首服务区毗邻四季花海景区,利用服务区设置观景休息区,为乘务人员提供休息、观景的平台。绿化植被以当地适宜的物种为主,不引入外来物种,保护原生态。
⑤K102~K116段:特色小镇景观特色区
该段为山岭地貌,为黄山景区外缘,景观特点为白地、谭家桥特色小镇,区内麻川河及其支流为青弋江上游。该段景观设计主题为“小镇特色、弋江正源”。
结合白地、谭家桥小镇规划,通过植物色彩搭配、景观小品等元素的使用,营造节奏明快、繁花似锦的景象。
通过S11芜湖至黄山高速公路的设计,提出以下几点设计体会:
头部:对项目影响区域进行细致的调研,包含文化历史、旅游资源及自然资源等。
第二:根据项目影响区域的调研,充分提炼项目的需求,进而提出总体设计目标。
第三:交通部正大力推广绿色公路建设理念,绿色公路涵义很广,具体措施众多,在项目设计时,应自设计之初就牢固树立绿色公路理念,充分挖掘项目特点,力求蕞大限度的践行绿色公路发展理念。
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