获奖年度2023

专业分类工业工程设计

获奖等级三等奖

设计单位新疆交通科学研究院有限责任公司

设计人员张璟、石建疆、黄利博、李钰、何新红、付晓、贾吾兰、杨静、张娇、杨永生、关波、吕博楠、王江、迪力夏提·艾力喀木、皮尔凯提、刘金修、迪丽萨尔·迪力夏提

项目简介

一、项目概况、主要工艺

一、项目概况

项目位于昌吉州境内,是S327的重要组成部分，同时也是昌吉州干线公路网规划“六横十纵十二连两环”主骨架网“横二、连九”的重要组成部分。是连通昌吉州东、西两区块的重要干线，也是连接G216线、S239、S240、S228线和规划S246线东西向交通主干道，是准东区域内部东西向联系的最重要的交通干道。

该项目路线全长120.106公里，建设总里程96.75公里。路线起点K0+000-K27+600为完全利用既有二级公路中修罩面，短链122.901米，路线长27.477公里。K27+600-K28+120段因K28+120平交渠化设计设置加减速车道对老路拓宽改造，路线长0.52公里。K28+120-K96+864.069段二级公路改扩建一级公路，长链：8.937米，路线长68.753公里，采用一级公路标准建设，设计速度100km/h，利用左幅做分离路基宽12米，新建右幅分离路基宽13米。利用一级公路23.385公里(K96+864.069-K120+280)。桥涵汽车荷裁等级为公路-I级。

项目建成后，将在昌吉州北部形成东西方向产业、物资快速通道，优化区域公路路网格局，且能够承担项目区域内的中长距离运输，为沿线经济社会发展提供安全、舒适、高效的运输服务。近期可将准东煤电煤化工产业带与昌吉州西部各产业园有效地衔接在一起，从而进一步促进沿线经济发展和资源开发，带动昌吉州整体发展，推动天山北坡经济带的进程，同时可为新疆北部矿产资源开发和油气开采加工提供重要支持；远期作为昌吉州干线公路网规划中的“横二、连九”线，大幅提升昌吉州东、西两区块间联系程度，且项目与G216、S11（五大高速）、S239、S240、S228、S246共同构成纵横路网，建成后将较好提升昌吉州路网整体稳定程度，同时本项目也是昌吉州国家能源化工基地运输通道的组成部分，该运输通道自西向东贯彻昌吉州北部各县市，并横贯准东国家经济技术开发区，西起克拉玛依，向东可至哈密地区。

二、主要工艺

    路线设计——精细选线、方案最优：平衡好公路与周边城镇、自然保护区及旅游景区的关系，尽量满足需求的情况下减少造价，避免高填深挖的出现；充分考虑区域地质灾害及不良地质特点，贯彻“地形选线，地质先行”的原则，提高公路安全性，减少工程规模；充分考虑拓宽道路对周边环境及生态保护区的影响，尽可能的优化路线平衡工程建设与生态环境间的关系； 充分考虑区域地形特征，几何设计中合理的选择平纵指标，达到线型均衡，尽量避免小半径平曲线、平纵组合不佳、视距不良等问题出现；

    路面结构设计——方案适度、结构合理：加强本项目气候环境、交通组成、土基回弹模量等影响路面结构方案因素的调查与分析；工可阶段交通量预测以大货车为主，设计中加强对载货车辆通行情况、车型的调查，做好轴载谱分析比对，为路面结构提供参考依据；本合同段处于沥青路面气候区划中的水稳及冻稳区、低温抗裂区，设计以考虑沥青路面抗裂性能为重点；同时加强地基与路基填料的强度指标的试验，合理确定土基回弹模量；由于项目位于低温抗裂区高温抗车辙区，冬季气温低，降水量小，设计中将充分考虑沥青路面抗冻性和高温稳定性的要求。结合区域气候特点，将改性沥青纳入到路面面层材料方案比选中，并进一步进行类型与性能指标比选。初设推荐中粒式沥青C型，施工图勘察设计阶段结合现场气候条件，从避免水损坏的角度再次进行适应性比选。我公司对新疆路面基层使用性能的调查分析及相关研究成果显示，大温差区域大部分路段当水泥稳定基层水泥剂量小于4.5%、且为骨架空隙型级配类型时，相应的温缩及干缩系数较小，能有效的减少路面病害的发生，延长使用寿命。因此勘察设计阶段将结合对材料的试验，对降低基层水泥剂量、减薄水稳基层厚度、选择合理的级配类型做进一步的优化，以使路面性能更优，造价更趋经济合理。

   地质勘察——手段多样、数据详实：严格执行《公路工程地质勘察规范》及新疆地方规范指南，有针对性的进行更全面的勘察；勘察手段采用地质资料收集、工程地质调绘、遥感工程地质解译、钻（井）探、原位测试和室内试验的综合勘察方法，积极采用成熟可靠的新技术、新方法；勘察重点为不良地质、特殊性岩土、桥梁、防护等构筑物场址区；加强雪害、断裂等地质灾害的分布范围、规模、程度等调查，为设计方案制定提供详实的基础资料；查明盐渍土的分布范围、含盐特征、水文地质等情况，评价盐渍土地基的承载力、盐胀性、溶陷性和表聚性，对于可能的重盐渍土区、盐渍化软弱地基加大勘察深度，加大勘察频率。为设计方案的确定提供详实的基础资料；查明膨胀岩的分布范围、水文地质等情况，评价膨胀岩的承载力、膨胀性，加大勘察深度与勘察频率，确保基础资料的准确性；充分考虑项目区地质复杂的特点，加强对料场储量范围的勘察，合理选择料场。同时还需防止由于选址不当导致的山区次生灾害。

二、关键技术及创新

1、既有公路资源利用-综合评定、充分利用

本项目在既有公路基础上进行扩建，在设计中需采用有效措施，合理运用指标，提高既有公路资源的利用率，降低工程造价。

（1）总体路线设计：既有公路设计速度80km/h，本次改扩建工程采用80km/h和100km/h设计速度，既有公路路线平、纵面线性指标基本满足改扩建需求。为充分利用既有公路线位资源，最大限度的挖掘既有公路价值，项目路线基本沿既有公路布设，选择适宜的加宽方式。同时对路线平、纵面指标进行评价，合理优化公路线性指标，如适当增大弯道处圆曲线半径、调整竖曲线半径满足视觉要求等，进行路线精细化设计，保证公路安全通畅。

（2）既有路基拼宽利用：首先利用综合检测设备对既有公路路基压实度和路基填料进行实验检测，确保其满足改扩建需求。对压实度不足、存在非适用土的既有路基，采取冲击碾压和换填措施。新旧路基拼接采用挖台阶处理方式，从既有公路加宽侧路面边缘开挖土质台阶，台阶宽度不小于1.0m，并做成向内倾斜4%的横坡度。当路线距离构造物或房屋安全距离外的路段，在加宽侧底部清除0.3m厚表土回填砾类土至原地面后，对加宽侧路基基底采用冲击碾压压实，以消除新旧路基之间的沉降差异；当路线距离构造物或房屋安全距离内的路段，在加宽侧底部采用超挖换填砾类土并压实。在新旧路基衔接处增设土工格栅，考虑本项目基本全线都分布有盐渍土，本次土工格栅采用高密度聚乙烯土工格栅，具有整体性和耐久性好、强度高、变形小、耐腐蚀性好、耐低温性能好的优点，增强了防止路基不均匀沉降的作用。项目运行至今，新旧路基拼接处未发现不均匀沉降导致的路面开裂等病害，处治效果优良。

（3）既有路面病害处治及利用：采用人工调查、综合检测车、钻芯和室内试验相结合的方式，准确把握既有公路路面病害产生的原因和发展趋势。本项目既有公路路面技术状况总体较好，设计中采用保留既有公路路面结构，进行加铺补强设计的方案；对局部既有路面状况不能满足改扩建使用标准和要求的，针对病害位置进行既有路面结构的特殊处理后，再进行补强设计。

2、路面结构设计——高温抗车辙、绿色耐久

?本项目区域气候条件为极干旱炎热沙漠区，夏季炎热，冬季寒冷，昼夜温差大，多风沙，因此沥青面层应具有良好的抗滑、耐疲劳性能及抗高温变形、抗低温开裂的温度稳定性。充分考虑地区特定的自然气候环境，结合当地交通状况、沿线筑路材料、施工条件等因素，根据道路设计等级合理论证选取路面结构形式，确保方案可行、经济合理的前提下充分发挥各结构层最大效能，降低工程规模，提高沙漠地区道路的使用寿命。考虑上面层功能性特点，推荐上面层采用SBS/胶粉复合改性沥青，具有较好的高温稳定性，降低温度对沥青混合料的影响，进一步改善沥青路面的抗车辙及抗疲劳能力。

创新：1、先进的盐渍土治理技术

本项目盐渍土段落有56.3km，盐性以氯及亚硫酸盐中盐渍土为主，对路基稳定性和结构耐久性有一定影响。我公司主持研究过多项重大盐渍土方面的科研课题，其中主持研究研究的《盐渍土地区公路建设成套技术及工程应用》在本项目中得到了广泛应用，根据此技术对盐渍土地基勘察、盐渍土地基处治方案进行了指导，根据地下水深度、地表盐性、盐渍化程度并结合其他环境条件，细化了路基隔断设计，对水文条件较好的弱盐渍土、路基超过隔断临界高度的中盐渍土路段不设置土工布隔断，有效节约了工程造价。

2、因地制宜的路床填料

本项目处于古尔班通古特沙漠西南部荒漠戈壁微丘陵地带，气候干旱，植被稀疏。根据地质勘察结果，项目区大范围内没有不含盐的自采料场，我公司根据本项目的特殊情况，对路床调料进行研究，创新性地提出允许在该项目路床范围内使用含有弱盐的砂砾土填筑，保证含有弱盐的砂砾土中粒径小于0.075mm的土质量不大于15%，施工中严格控制此项要求，提高料场易溶盐检测的频次。此项方案有效降低了路床填筑的成本，且公路建成后质量良好，本方案为项目的顺利实施提供了保障。

本项目路线线型指标较高，路基断面形式选择合理，特殊路基处治彻底，防护设计系统全面，路面结构合理，在风沙处治方面结合我公司以往科研成果和设计经验，较为成功的处置了风沙病害，达到了疆内领先的技术水平。本项目建成后改善周边区域交通环境，提高路网的整体功效，提升旅游产业开发，促进当地经济社会发展。

三、项目的主要优缺点及社会经济环境效益

本项目为准东煤电煤化工产业带创造便利的交通条件，有利于促进资源优势向经济优势的转化，使得企业能源、原材料得以及时输入，销售产品能够及时输出，为企业降低了流通成本，创造了利润。拟建项目的实施为构造高效的物流创造条件，从而提高沿线企业的市场竞争能力。高速公路为高新技术产业创造良好的区位条件，能很好的促进高新技术的发展，也相对缩短人员交往和商品流通的时空距离，为人与物的流动创造条件，从而促进商业、旅游业等第三产业的发展。同时拟建项目远期可与铁路运输网构成综合运输体系，共同推动准东煤电煤化工产业带开发，实施优势资源转换战略。

项目验收、评审过程中各方对设计质量评价较高。建设过程中未发生勘察设计质量事故和重大设计变更。通车运营以来，沿线居民、地方政府及养护单位对公路运营状况较为满意。