克塔高速克拉玛依至铁厂沟段路线方案研究

唐登科 曾 炜

1 概述

克拉玛依至塔城高速公路(以下简称“本项目”)位于新疆维吾尔自治区北部的克拉玛依市和伊犁哈萨克自治州的塔城地区，地处亚欧大陆中心。本文研究路段起于克拉玛依市白碱滩(接克拉玛依至乌尔禾高速公路)，终于托里县铁厂沟。根据本项目工可报告的结论，本项目按四车道高速公路标准修建，设计车速100 km/h，路基宽度26 m，其他各项技术指标按交通部颁布的JTG B01-2003公路工程技术标准执行。

2 项目特点分析

1)项目所经地区地广人稀，地形起伏较大，耕地贫乏。

本项目所处地区地广人稀，克拉玛依市人口密度为26.8 人/km2，托里县为 4.7 人/km2，远远低于全国平均水平(135.4人/km2)。项目位于加依尔山区，山原高低起伏，凹凸不平，地表植被稀少，农田资源异常紧缺，勘察设计中加强环境保护、水土保持及景观设计等工作。

2)沿线地形地质条件复杂。

本项目总体上呈现“两头低中间高”地势，地形起伏较大，起点地面高为458 m，中间最高处有1 084 m，终点附近为805 m，最大高差达600余米。沿线地质条件复杂，断裂构造发育，有新疆著名的达尔布特活动大断裂，表现出较强的第四纪活动性，活动以左旋走滑为主，垂直活动速率为0.011 mm/年，水平活动速率为0.2 mm/年 ～0.22 mm/年，有两次的明显活动，具有发生强震的构造条件。地质病害主要有盐渍土、风吹雪、构造断裂、风蚀、泥岩等。

3)生态环境脆弱，气象条件复杂。

本项目路线所处区域生态环境脆弱，气候干旱少雨，不利植物生长，因植被稀疏，易产生大风等;同时，年极限温差达80℃，昼夜最大温差达30℃;其次，山口风力大，最大风力将达12级以上，冬天风吹雪灾害严重。

4)少数民族聚集。

项目所经区域内，以哈萨克族、维吾尔族为主体，有着浓厚的民族特色和地方特性。在公路设计中要符合地方特性，设计既要符合地方的气候、环境等自然特点，也要符合地方的人文特点。在小型构造物、景观等各方面的设计中，应尊重少数民族地区人民的生活习惯。

5)洪水期排洪要求高，所需排水涵数量较多。

本项目位于加依尔山山前洪积区，植被稀少，冲积扇内自然冲沟较多，平时干旱无雨，水量较少，洪水期一般来势凶猛，这些段落除设置足够的桥涵外，还应作好拦水坝设计。且坝体迎水面要进行浆砌加固，并且做好与桥涵的衔接。

6)项目所经走廊带矿产资源密布，毗邻煤矿采空区。

项目经过的铁厂沟镇，分布大量的煤炭、金、铬、铁等矿产资源，路线方案应尽量避开采矿区，减少压覆矿产。

7)项目终点路段存在风吹雪灾害。

本项目经过的铁厂沟路段，该区域冬季盛行偏西和偏东大风，存在严重风吹雪灾害，该路段S201每年冬季因风吹雪导致封路达30余次，严重影响地区内交通出行。

8)长下坡路段对工程安全设计要求高。

受地形的控制，路线在起点至达尔布特河路段(K0+200～K28+200)存在长约28 km的连续单向坡，其平均纵坡为1.75%。虽然该路段平均纵坡不大，但连续下坡里程长，本项目采用的设计速度高且重车所占比例较大，尤其是在雨雪冰冻季节，容易导致安全事故，对工程安全设计提出了更高的要求。

9)通道设置需要考虑野生黄羊、牧民放牧的需求。

沿线地广人稀，野生黄羊以及牧民放牧时羊、马、骆驼等动物多，局部路段设置通道要考虑野生动物的迁徙以及牧民游牧、转场的需要，断面尺寸要足够大，预留充分。

3 路线方案比选论证

3.1 成吉思汗山口路段

初测阶段根据地形地势条件，分别在成吉思汗山口冲沟及其东、西侧共布设了K，A2，A3三个方案，与A2，A3方案相比，K线具有以下特点:

1)线位布设于自然冲沟内，连续挖方相对较短，不仅有利于雪灾防治，同时也大大减少了挖方，K线挖方分别较A2，A3线减少约116.9万 m3和81.3万 m3;

2)路线穿越成吉思汗山口路段最大纵坡为2.6%，纵坡相对较缓，有利于积雪冰冻地区的行车安全;

3)施工机械可利用冲沟内现有简易道路直接进场，方便路基、桥梁施工，加快进度。

但K线里程长度较A2线增长244 m，桥梁长度较A2线增长约400 m。

A2，A3线具有以下特点:

A2线的优点是路线里程及桥长较K线稍短，但其劣势则更为突出，主要有以下几方面:

1)线位沿冲沟东侧山岭布设，存在连续长挖方，既不利于雪灾防治，挖方数量也大，造价亦较高;

2)路线穿越成吉思汗山口路段最大纵坡为3.5%，纵面线性较K线差;

3)线位布设于山岭，施工机械进场困难，施工难度较大。

A3线沿冲沟西侧山岭布设线位，不仅建设规模大于K线，且存在A2线同样的缺点。

方案比较:虽K线的路线和桥梁长度要比A2线稍长，但纵面线形好，利于行车安全，且土石方及防护工程数量少，造价与A2线相当。从行车安全、预防风雪害、工程经济等角度比较后，推荐K线方案。

3.2 达尔布特河路段

本路段需跨越达尔布特河以及达尔布特活动断裂带。该区域除存在达尔布特主断裂之外，局部区域次级断裂呈网状分布，制约路线线位的布设和桥位的选择，桥址区地震动峰值加速度为0.10，地震基本烈度为7度。该路段比较的重点在桥位的选择上，路线走向服从桥位选择，在工可方案的基础上，本路段拟定了A1，A5，K三个路线方案，其中A5线为工可的优化方案，存在平面与次级断层交叉点较近，且斜跨主断层，桥位处地质情况差。另外，A5线穿越了冬窝子风景区，对景区的开发及运营影响较大。

K线是充分利用有利的地形地势条件，沿主断裂带克拉玛依侧天然突出的山脊布设，与主断裂带的交角基本正交，且线位从冬窝子风景区边缘经过。由于桥址位于活动断裂带上，且地震设防烈度较高(8级)，因此要求桥梁结构具有构造简单、受力明确、抗震性能好、能够适应较大水平、竖向变位影响的能力。力争做到“小震不坏、大震易修”，同时考虑降低对施工运输和场地的要求、经济合理、工艺成熟、实施方便、使用安全耐久、人文景观协调等原则。

A1线方案是从路线走向更为顺直的角度提出的。A1线较K线里程长度短645.606 m。在平面布设过程中，为了减小达尔布特特大桥的工程规模，同时便于桥梁的设计施工，A1线在A1K29～A1K31段平面采用两反向曲线间插入直线(R-1 350 m—直线—R-2 150 m)的形式，确保以路线直线且正交的方式跨越主断裂带，平面指标较K，A5方案稍低。

方案比较:由于A5线穿越多条断裂带，地质条件最差，不再进行同等深度的研究，本阶段以K线、A1线方案为重点，开展同等深度的路线方案勘察调查，下阶段根据地震场地安全评价的专题报告的建议和结论，结合工程规模提出推荐方案，本阶段暂推荐K线方案。

3.3 铁厂沟路段

本路段拟定了K，A10线方案，其中K线为工可推荐线的裁弯取直方案，A10线为工可的优化方案，与A10线相比K线有以下特点:

1)路线走向顺直，里程较A10线缩短810.4 m;2)纵坡较缓(最大单向坡长4 161 m，平均纵坡2.15%)，有利于行车安全;3)桥梁长度较A10线缩短约394 m，造价较低;4)干扰因素少，便于项目的顺利实施。

但K线铁厂沟互通接省道S201连接线较长，较A10线增长约800 m。

A10线主要缺点有:

1)路线存在绕行，桥梁规模大，社会效益、经济效益较差;2)路线穿越了铁厂沟镇的规划区，对铁厂沟镇的可持续发展不利;3)A10K63+690～A10K70+215段为连续6.525 km的连续长大下坡路段，平均纵坡为2.83%，在风吹雪天气下的适应性、安全性会大大降低。另外，本路段A10K63+690～A10K64+740范围内为连续挖方，特别是A10K64+200～A10K64+740段为山间洼地，平均开挖深度约为6 m，局部达到10 m以上，极易导致路面积雪且不易清除;4)路线压覆托里县石英砂矿，两次与铁厂沟—百口泉220 kV输变高压线交叉，干扰因素多。

A10线的优势是铁厂沟互通离S201比较近，互通工程规模、石方及占地稍小。

方案比较:A10线与对应的K线相比，存在诸多干扰和不利因素，主要是纵面指标差、总体路线绕行，下阶段不再进行同等深度的比选，该路段推荐K线方案。

4 结语

路线多方案研究、论证和比选是合理确定路线方案的前提条件，是公路总体设计的关键。新疆西北地区复杂的地形、地质、水文、生态环境及自然条件严重地制约着路线方案的布设，因此，在路线设计的各个阶段均必须对各个路线方案做深入、细致的研究，在论证比选时，不仅要着眼于路线和工程方案本身，还应将生态环境保护列为重要的比选内容，使得拟定的方案具有安全、畅通、环保、节约、耐久的优点。

［1］ JTG D20-2006，公路路线设计规范［S］.

［2］ 中交第二公路勘察设计研究院有限公司.克拉玛依至塔城高速公路第一合同段初步设计文件［Z］.2010.

［3］ 景积仓.西成客专秦岭山前F1断裂处选线几点认识［J］.山西建筑，2011，37(1):113-114.