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S21阿勒泰至乌鲁木齐公路建设二期工程(阿勒泰至黄花沟段)

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获奖年度2023

专业分类工业工程设计

获奖等级二等奖

设计单位新疆交通科学研究院有限责任公司

设计人员樊泽、迪力夏提·奥斯曼、郭强、刘强虎、谢涛、陈晓芬、冯小雨、吾斯曼·亚森、欧阳卫锋、吴晓鹏、罗凤玉、丛旭彬、李小祥、刘旭、何亚东、马志明、雷晨、见乃古丽·苏来曼、赵建、王亮

项目简介

一、项目概况

S21阿勒泰至乌鲁木齐公路建设项目二期工程(阿勒泰至黄花沟段)是新疆维吾尔族自治区“十三五”规划“6横、6纵、7枢纽、8通道”骨架路网中的重要组成部分,是自治区省道规划(2016-2030年)“6横6纵6联2环”中的“纵二”,是首府乌鲁木齐与北疆沟通联系最为重要的便捷通道。项目起点接奎阿高速K439处,终点位于黄花沟与一期工程起点相接,全长113.35km按照双向四车道高速公路标准建设,设计速度120km/h,总投资约32.34亿。它的建成直接改变阿勒泰地区目前旅游中转路径,打造首府乌鲁木齐与阿勒泰三个半小时经济圈,比东线G216缩短里程193km,比西线G3014缩短258km,对增加新疆首府中心区与兵团第十师、阿勒泰地区的联系,天山北坡城市群建设促进区域经济社会和交旅融合发展、改善北疆地区投资及发展环境、促进兵地融合发展、加强民族团结具有重要的推动作用。

技术标准

公路等级:双向四车道高速公路,设计速度120km/h;

路基、路面宽度:

①整体式路基宽27m,路面宽22.5m;

②分离式路基宽13.25m,路面宽11.75m;

路面类型:沥青混凝土路面;

路面标准轴载:BZ-100;

桥涵荷载等级:公路-Ⅰ级;

桥涵宽度:桥梁、涵洞均与路基同宽;

设计洪水频率:1/100;

不良地质情况:沙害27.7km,风吹雪13km,盐渍土70.5km。

、主要工艺

1、以“探索交旅融合新业态、提供出行服务新体验”为引领,深入挖掘沿线旅游景点,实现公路功能性服务向综合旅游型服务的转变,打造交旅深度融合示范高速公路

2、秉承绿色公路建设理念,首次在干旱荒漠区高速公路大规模利用改良弱膨胀性泥岩填筑路基

3、科研与生产相结合,针对项目区大温差环境特点,开展新疆公路沥青路面倒装典型结构创新研究

4、首次引入装配式桥涵结构在高地震烈度区的应用

5、开展项目区风雪灾害专项调研,搭建区域风雪分布数据库,建立了风雪灾害防治设计体系,促进了科研成果转化落地。

6、采用先进勘察方法,极大提升勘察效率、设计精度。

关键技术及创新

1、以“探索交旅融合新业态、提供出行服务新体验”为引领,深入挖掘沿线旅游景点,实现公路功能性服务向综合旅游型服务的转变,打造交旅深度融合示范高速公路

充分利用项目中轴优势,在总体设计中加强规划工作做好项目顶层设计探索以制约公路建设的沙漠环境向开发沙漠旅游资源提升公路服务功能价值,实现交旅融合新业态为出行者提供快进漫游新体验。以服务区为载体,串联沿途自然风光,辐射展现阿勒泰地区千里画廊风景道,构建相融相盛的全域旅游模式。对途经的服务区进行独特地域风情的全方位设计:在吉力湖服务区感受渔猎冬捕文化,在黄花沟服务区感受绿色生态的温馨,在克拉美丽服务区领略沙漠绿洲的独特风情。

2、秉承绿色公路建设理念,首次在干旱荒漠区高速公路大规模利用改良弱膨胀性泥岩填筑路基

依托本项目k67-k85挖方段(挖方土为弱膨胀性泥岩),开展了弱膨胀性泥岩应用技术研究。研究表明采用不同比例的砾类土与泥岩进行掺配后,再掺加少量土壤固化酶作为路基填筑土,同时采用塑膜包裹隔水措施,可有效提高改良泥岩路基土的CBR、E0、劈裂强度等物理力学性能指标。在设计中成功运用改良弱膨胀性泥岩填筑路基技术,合理利用了挖方80万方弱膨胀性泥岩,节约工程造价约6000万元,经济效益明显。

3科研与生产相结合,针对项目区大温差环境特点,开展新疆公路沥青路面倒装典型结构创新研究

针对项目干旱荒漠区的极寒、极热交替循环,降水稀少、蒸发强烈的严酷环境,普遍存在大量的路面反射裂缝这一痛点问题,开展了大温差区沥青路面倒装典型结构研究,旨在减少和延缓半刚性基层沥青路面反射裂缝的产生,提升公路使用性能、减少公路养护成本。依托本项目福海连接线工程,铺筑三处试验段,提出三种典型沥青路面倒装结构并分别在沥青层、级配碎石层、水稳层埋设温度、应力、应变传感器,监测各层位力学性能参数变化,揭示新疆地区大温差环境及荷载作用下,沥青路面倒装结构动力响应规律。

4、首次引入装配式桥涵结构在高地震烈度区的应用

解决公路桥涵工程建设经常面临复杂多变的地形、水文、地质条件和多种多样的结构形式,施工时的质量风险和安全风险很高等问题,首次探索装配式桥涵结构在新疆高地震烈度区的应用。依托本项目桥涵工程,对新疆地区高速公路装配化桥涵进行研究,得出适用于新疆地区的装配化桥梁与涵洞结构型式。确定了桥梁上部结构采用钢板组合梁、下部结构采用预制混凝土装配式桥墩,涵洞及通道采用节段预制、现场实体拼装的设计方案,充分发挥了桥涵预制构件标准化、工厂化生产优势,解决了现场浇筑施工周期长、质量差异大、干旱荒漠区养生困难等问题。

5、开展项目区风雪灾害专项调研,搭建区域风雪分布数据库,建立了风雪灾害防治设计体系,促进了科研成果转化落地

在项目勘察设计过程中,项目组从区域气象环境特点入手,结合区域地形条件,开展风雪灾害专项调研,同时在典型地段埋设风速、风向、雪量观测仪,收集风雪相关数据,形成区域风雪分布数据库,为日后解决区域公路养护及应急救援提供数据支撑。在风雪灾害防治设计中,将我公司成熟科研成果缆索式护栏、防雪栅栏、视线诱导标、积雪标杆、积雪平台、圆弧形坡脚设计等成功运用于工程中,建立了完整的风雪灾害防治体系,较好实现了产研结合。

6、采用先进勘察方法,极大提升勘察效率、设计精度

本项目沿线分布有盐渍土、膨胀性土、季节性冻土等,分布零散、影响路段长,为提高勘察效率及精度,勘察过程中采用传统挖探、钻探手段与面波、地质雷达等先进物探手段相结合的综合勘察方法。同时开展了针对季节性冻土布设地温观测孔进行冻融循环监测,对砾类土材料盐渍化快速测定及结构层强度动态检测评价等研究。

本项目是所在区域地质构造复杂,矿产资源及草场较为丰富,风吹雪灾害极为严重,社会矛盾突出。结合科研成果和以往经验,在风雪灾害防治设计中,将我公司成熟科研成果缆索式护栏、防雪栅栏、视线诱导标、积雪标杆、积雪平台、圆弧形坡脚设计等成功运用于工程中,建立了完整的风雪灾害防治体系,较好实现了产研结合,生产促进科研成果转化落地,实施效果良好。达到了国内领先水平

秉承绿色公路建设理念,首次在干旱荒漠区高速公路大规模利用改良弱膨胀性泥岩填筑路基在设计中成功运用改良弱膨胀性泥岩填筑路基技术,合理利用了挖方80万方弱膨胀性泥岩,节约工程造价约6000万元,经济效益明显

科研与生产相结合,针对项目区大温差环境特点,开展新疆公路沥青路面倒装典型结构创新研究,上述研究成果在本项目得以应用,减缓了裂缝类病害的产生,实施效果良好,为沥青路面倒装典型结构创新技术在新疆大温差环境区的推广应用奠定基础。

本项目首次引入装配式桥涵结构在新疆高地震烈度区的应用,从建成运营情况来看,该结构较好适应了本项目高地震烈度区环境,使用状况良好,为装配式桥涵结构在高地震烈度区的大规模推广应用提供工程实践和技术支撑。