高原复杂环境下营地选址可视化分析

雷 波 吴二楞 刘振奇 王 刚 黄纪祥

（中国建筑土木建设有限公司，北京 100070）

随着经济的全面发展及人民生活水平的不断提高，我国越来越重视对高原藏区高速铁路的开发建设，提高藏区综合交通运输能力及战略投送能力，推动藏区经济社会跨越式发展，增强民族团结，逐步完善进出藏区的高速铁路通道，改善区域铁路路网布局，加快藏区改革开放步伐，提升藏区发展能力，提高沿线各族人民生活水平，提高国家安全及维护领土完整意义重大。

高原山地具有复杂的气候。气温随海拔增加而增加，大气压随海拔增加而降低，湿度随海拔增加而降低，降水量及降水天数随海拔增加而增加，风速随海拔升高而增大，气候干燥、氧气稀薄、冬季较长，且当地居民以藏族为主，具有独特的民族信仰、文化习俗及建筑形式。高原藏区政府对环水保、边坡防护要求极高，同时，也是我国重点鼠疫控制地区之一。

传统的营地选址方式受地形限制大、效率低、安全性差、准确性不高，难以满足勘察、设计要求。而无人机航测受地形限制小、效率高、安全性好、数据精确；再结合Revit2018三维建模提高营地选址的效率和精度。由于高原山岭重丘密布，隧道工点与营地距离较远且交通不便，为保障工期及施工质量，需在两隧道之间选址建设营地；营地包括生活区、办公区、钢筋加工厂、信息化室及清污分流区等，保障隧道正常施工，而隧道多位于山区，水电不通，交通不便，地形地貌复杂。在建设完营地后，保障了隧道施工正常运转。因此，对工程施工营地选址进行分析是非常有必要的，如果没有进行良好的营地选址分析，在一定程度上会阻碍工程建设的发展。

1 无人机航测

1.1 航线规划

在航测前，需对无人机飞行航线进行规划。由于高原山地山岭重丘密布、风速较大，在进行航线规划时，需充分考虑航测高度、精度、续航时间及信号传输是否受影响等问题，同时注意绕避山岭、高压线，保证无人机航向重叠度、旁向重叠度。

为高效精准策划，无人机预选用飞马D2000，分别搭载5 倍摄像头和单倍摄像头对营地周围进行无人机航测，共航测10 架次。航测结束后，利用无人机航测获取的实地模型与Revit2018 建立的营地结构物参数模型进行融合，建立营地三维模型，快速获取地貌、地物及影像等空间信息。将航测结果和三维模型导入营地总体图中，可以准确确定关键线路，如既有道路连接、营地周围地形地貌，结合Revit2018 三维模型，还可以确定营地周围地形信息，如高程信息、水文信息、交通信息等，有利于营地规划。

1.2 选址初步评估

通过无人机航测对营地周围及隧道工点的地形地貌、水流情况、交通条件及生态环境进行航空摄影测量，结合航测数据利用Revit2018 进行三维建模。再结合现场实际对当地的降水量及降水周期统计，水流最高水位情况，既有国道、省道的交通现状，当地藏族建筑风格形式及牧区基本情况等进行考察，最后对营地选址位置进行初步评估。

2 选址重要性

2.1 现状

平均海拔3500m 的高原藏区多年冻土区，高寒低压，气候干旱，氧气稀薄，每年6—9月为降雨期，每年11月—次年2月为冻结期；多风且风力较强，生态环境极其脆弱。处于高原高海拔地带，水电不通，交通不便，主要是既有国道、省道。当地藏族信仰佛教，建筑以红顶为主，具有鲜明的民族特色；且以放牧为主，同时高原藏区存在较多自然保护区，对环境保护、森林防火都有极高要求，在营地选址时应充分考虑营地对牧区及自然保护区的影响；营地对当地藏族居民是否造成影响。营地建设还应与周边环境相融合、营地建设全环保、营地使用零排放（施工及生活废弃物），工程结束后营地还应复垦全恢复。而隧道工点远离人员居住地，水电不通，交通不便，地形复杂，对隧道施工造成严重影响，因此在隧道选址建设营地是非常有必要的。

高原高海拔复杂环境下营地选址具有以下难点：①工程沿线海拔高，线路海拔在3500～3750m，是目前开工建设的某重点铁路海拔最高的路段，属典型高原地貌，具有高寒低压、大温差、强紫外线、氧气稀薄、气候干燥等高原环境特点；②生态环保要求高，工程位于贡嘎山国家级风景名胜区内（三级保护区），生态系统独特、敏感而又脆弱，且当地政府对环水保要求非常高；③施工安全风险高，工程位于高原河谷区，沿线有滑坡、泥石流、岩堆、季节性冻土等地质灾害，种类多、风险高。

2.2 影响

海拔在3500m 左右的高原藏区常年处于冬季，土质包含冻土。冻土具有在冬季冻结、在夏季或人为活动影响时融化的特性，对地面建筑的影响主要是冻土的冻胀与融沉。气候环境复杂多样，高寒、低压、干燥、多风、多雨等气候特征，要求营地设计对平面布置、结构形式、材料选取、施工时间等有较高的针对性，生态环境极其脆弱。当地政府对于水土及周边环境保护要求极高，且存在自然保护区及牧区，营地选址建设时，需充分考虑营地周围的水土及周边环境保护。高原藏区也是我国重点鼠疫控制地区之一，因此，对这一地段营地的环保及卫生要求显得格外突出，要求营地的设计必须采取一定的特殊措施，才能保障人员的生命安全和野生动物的自然生存不受干扰。

2.3 重要性

高原藏区营地选址对于工程建设具有非常重要的意义，特别是对国家重点工程，工期要求10年以上的。①为工程建设提供有利的办公条件；②为员工提供舒适的办公环境；③为工程建设提供保障；④为高原藏区建设打下坚实基础，对增强民族团结，国家领土完整具有重要意义；⑤为隧道施工提供保障，保障隧道施工有序进行。

3 选址分析

结合无人机航测数据、Revit2018 三维营地模型及实地勘探选择一处远离山体，地势平坦，临近当地既有国道、省道、工程建设工点，且有水源的位置作为营地。

（1）远离山体主要原因是：高原藏区雨季降水量大，且气候干燥，植被稀少起不到固土作用，在降水量较大时易发生山体滑坡、泥石流等自然灾害，不利于营地建设，存在一定危险因素。受气候影响，高原藏区水流变化非常大；营地选址临近水流应充分考虑当地水流近20 的最高水位，营地选址应在最高水位之上，同时，在选址时还需要考虑营地污水处理，达到清污分流的效果。高原冬季长达5～6 个月，在营地选址时，还应考虑冻土影响，营地选址时，对土质进行试验检测，确保其地基承载力满足规范要求，营地基础、建筑材料、雪载等应充分考虑。营地选址禁止在表1所示区域。

表1 营地选址禁止区域

（2）当地交通主要以国道、省道为主，在营地选址时应考虑建筑材料的运输便利，营地选址应临近既有道路。高原藏区建筑以红色为代表，具有独特风格，在营地建设时应遵循当地习俗，建筑物以红色为主，且规划牧区、营地选址时，还需考虑营地是否对牧区造成影响。营地选址时，营地的最佳位置是位于起止里程中点，且应在主线500m 范围内。

（3）隧道工点营地选址结合无人机航测数据、Revit2018三维营地模型及实地勘探选择临近隧道工点，地势平坦，且有水源的位置作为营地。

（4）由于高原地区山岭重丘密布，因此铁路建设主要是隧道、桥梁为主。为保障隧道工期，需在隧道口建设隧道工点营地，而隧道多存在陡峭边坡，营地选址时不可避免的需要开挖边坡以达到营地建设的目的，高原藏区对边坡要求零刷坡，在一定程度上给营地选址造成了困难，同时对隧道污水处理要求达到零污染排放。因此在营地选址时还需要考虑污水处理站建设。在选址时同样采用无人机航测、Revit 三维建模技术结合实地勘探对营地周围的地形信息、水文信息及交通条件等进行分析，提高营地选址的效率及准确性。在不可避免的前提下，对边坡进行开挖，开挖后采用阶梯型挡土墙防护，在一定程度上既满足了零刷坡要求，还保障了营地不受边坡的影响。同时，隧道工点处于无人区，高原气压较低，营地选址则为两山之间地势平坦位置，雨季降水量较大时，该位置水流较大，因此选址、营地平面规划时，还需要考虑水流的影响，同时做好营地四周防护，避免野生动物的影响。而拌合站、实验室、钢筋加工场等营地的选址还需要考虑大型机械设备的正常运转，高海拔地区机械易受气压、冻土影响。

（5）由于高原冬季时间较长，因此在选址及营地建造时，还需要考虑雪载对结构的影响，选取建筑材料时要求其具有保温功能。选址时应远离动物迁徙通道，选择在自然保护区的核心区外，地表土植被覆盖，以减少对高原生态环境的影响，尽量选择废弃的施工场地或建筑场地。营地建设时，基础采用架空设计，室内使用石墨烯导热，保证室内热量不向下传导，营地选址处于地势平坦地带，水电不通，前期可采用太阳能、风能以供办公区现场供电，采用打井取水方式以供营地使用。在生活区、办公区拟采用弥漫供氧系统，密闭空间海拔可等效2600m，可以减轻高原反应对人体的伤害，同时在隧道拟配置移动氧吧车，以保障隧道发生突发事故时，能为工友提供救援。

4 结语

本文结合无人机航测、BIM 三维建模技术及实地勘探对国家某重点工程营地选址的地理环境、交通条件、水流情况、高程信息及生态环境等进行综合分析。在充分考虑高原藏区的文化习俗、宗教信仰及建筑风格的基础上，对营地的地形地貌、平面布置、功能分区、建筑形式等进行Revit 三维建模，在营地未建设之前，对营地选址进行可视化模拟，使得营地选址高效快捷。