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三、翻山越岭的高速公路

如前所述,中国地势由西向东大致形成三个向下的阶梯,分布着十列山脉、四大盆地、三大平原。所谓逢山开路,中国高速公路建设必然要有翻山越岭的壮丽篇章。或许,我们把翻山越岭的高速公路视为从第三级阶梯登上第二级阶梯的努力。从华北大致向西到黄土高原和内蒙古高原;从长江中下游平原和东南丘陵大致向西到云贵高原和四川盆地。这就需要越过崇山峻岭,当然也包括大致由南向北翻越秦岭和南岭。我们挑一些典型工程来叙述。

(一)从华北平原出发

20世纪60年代的北京至原平公路是一个典型。这条公路1964年上马,是集设计、科研、施工、教学为一体的大型工程,是新中国成立以来一次性投资最多、国内技术标准最高、通过能力最大的国防公路干线,全长511公里,皆为沥青路面。公路从北京向西翻越太行山进入山西高原,穿越燕山、太行山、五台山等山脉,跨越永定河等大河。勘察设计团队共勘察近2700公里,从中优选511公里。最终路线所经之处,地形仍然复杂,山势陡峭,峡谷纵横,全线包括总长约1000米的隧道5座、总长约25000米的大中小桥梁近2000座。有的地段人烟稀少,缺水少粮,又无便道可通过,工程遵照“安全畅通隐蔽”原则,路线大部分走山坡阴面。这样一个艰巨的工程,生产手段相对落后,石方开挖基本靠人工打眼放炮,土石方运输主要靠人推肩扛,施工机具简陋而缺乏。尽管如此,老一辈公路建设者艰苦奋斗、日夜奋战,经过5年零8个月的顽强拼搏,京原公路于1969年9月完成了主体工程。

石家庄至太原高速公路是中国第一条山区高等级公路。这条高速公路及时连接河北、山西两省省会,也是山西煤炭外运的大动脉。随着车流量的增加,石家庄至太原高速公路拥堵日益严重,有时堵车长达20小时。因此,建设高速公路非常迫切。不过这条高速公路需要横贯太行山,沿线山峦起伏、沟谷纵横、地质复杂。石家庄至太原高速公路1989年开始勘察设计,1996年部分路段建成。这条高速公路经过一些煤炭、矿石采空区,为了掌握采空区范围和深度,勘察设计中采用了无线电、电磁等新的物探手段,在建设中采取灌注等方式来处理采空区地基。这些技术都是国内首次采用。

太原至旧关高速公路是中国第一条一次设计完成、一次建成通车的典型的山区高速公路。这条全长141公里的高速公路,经山西黄土高原与太行山脉两大地貌地带,横跨地势平缓的汾河河谷平原,穿越冲沟发育、切割严重的重丘区,进入山势陡峻、高差悬殊的山岭区,沿线地形极为复杂,工程条件十分困难。这条路1996年建成,创下了当时三项全国之最:工期最短、造价最低、质量最优,为中国山区高速公路建设积累了宝贵的经验。

从北京城区往西北方向即进入太行山脉,第一个关口是形势险要的居庸关。北京至西藏高速公路经过此地向西北进入内蒙古高原,这也是北京至西藏高速公路的起始段,这段道路也被大家称为“八达岭高速”。一方面是因为这条路是从北京到八达岭长城的最快通道,另一方面也是因为这段路最艰难的建设路段就在八达岭。它于1996年开始建设,2001年全线建成通车,后来一直延伸到张家口乃至西藏。建成之后,这条高速公路成为西北方向进出京的要道,也由于道路连续坡道行车危险,这条路也迅速成为最拥堵的高速公路之一。2017年一条大致与之平行的高速公路建成,这就是北京至新疆高速公路的起始段。这样,从北京出发有两条高速公路爬上内蒙古高原,往西分别通往新疆和西藏。

(二)迈上黄土高原

就地理环境而言,中国高速公路建设整体上是先易后难。2000年以后,大规模公路建设真正进入到“崇山峻岭、雪域高原、黄土高坡、大漠戈壁”等复杂地质区域,公路建设者们面对前所未有的新技术突破和施工挑战。

黄土高原是一种独特的地质环境。由于黄土本身土质疏松,作为路基就要加固处理。但是这并不是难点,黄土最重要的特点是,在干燥状态下强度较高且不容易压缩,但是遇到水之后,就会崩解崩塌。这是因为黄土在被水浸湿浸泡后,其结构会迅速破坏,自身不仅没有承载力,而且因为自身重量反而会成为下沉力,这就是所谓的湿陷性黄土。在这种基础上建设高速公路,就可能出现不同程度的工后沉降。陕西、山西一些高速公路在运营过程中,反复修补沉陷病害。因此,黄土地区的路基要特别注意防冲、防渗和保持水土,尤其要排除路基附近的地面水和地下水,并对排水构造物做好必要的防护与加固,防止地基湿陷对道路产生危害。因此,陕西、山西的高速公路建设一直把黄土路基的设计和施工作为重点研究课题。

在黄土路基的建设中,一个看似不起眼的问题却是关键,这就是对黄土的判断认识。黄土由于颗粒矿物成分、生成年代、环境以及成岩作用的原因和程度不同,有湿陷性和非湿陷性之别。陕西禹门口至阎良高速公路提出的新黄土地基承载力表、黄土路基水分入渗规律及湿陷评价等关键技术,提出了物美价廉的湿陷性黄土处理办法,实现了公路施工技术领域的一大突破。这条路被列入北京至昆明高速公路(G5)。

营盘水至双塔高速公路 (于维闯 雒枭 摄)

而且,黄土隧道和公路边坡建设都有一些需要特别关注的地方。简单来说,就是黄土支撑力不够,可能会出现掉渣掉块甚至塌陷。这就要有针对性的解决方案。

一般认为,黄土高原上的渭河带着泥沙穿过西秦岭顺流而下,冲积形成了关中平原,古称“八百里秦川”,几千年来曾有十多个王朝在这里建都。关中平原西端是宝鸡,宝鸡往西则是中国真正的大西北。因此,宝鸡至天水高速公路是连接西北和关中平原的最重要通道,它需要翻越西秦岭,沿途山峰陡峭,是典型的高山峡谷地貌。不过就地质状况而言,这里底层较为单一,地质构造简单,花岗岩为高速公路提供了良好稳定的基础,关键就是要有“啃得动”花岗岩的硬本领。作为交通部山区高速公路典型示范工程之一,这条高速公路力求和山川河流的“势”相吻合,不强拉直线、硬切山梁,因此采取了多种路基方式。当然,这条路自然少不了长大隧道。这条高速公路大体上沿着渭河,可谓是从登上黄土高原这个阶梯前往大西北的重要通道。这条路2009年建成,从交通运输来看,用高速公路贯通连接了东至海滨的连云港和西至边境的霍尔果斯(G30),被称为欧亚大陆桥。

(三)从中部到云贵高原

近年来中国大西南山区高速公路建设成就蔚为壮观。这些公路所在区域在地理上包括云贵高原大部、四川盆地边缘以及青藏高原东南部。云南高原和贵州高原的海拔分别为2000米以上和1000米以上,而青藏高原东缘的海拔基本在3500米以上,区域内各种地貌形态分布广泛均衡。就公路建设而言,需要打通中国西部和中部、东部的连接瓶颈。我们可以把这些努力视为从东部平原向第二级阶梯甚至向第一级阶梯爬升。

其中,上海至昆明高速公路(G60)、上海至重庆高速公路(G50)、杭州到瑞丽高速公路(G56)比较典型。它们的西段要翻越崇山峻岭,因此,在贵州、云南建设了一大批“网红”桥梁,包括杭州到瑞丽高速公路(G56)上的北盘江第一桥(原称北盘江大桥)、抵母河大桥、龙江特大桥,上海至昆明高速公路(G60)上的金沙江特大桥。

上海至重庆高速公路湖北西部段曾经是一个瓶颈,建设过程中被称为沪蓉西高速公路,是湖北工程最为艰巨、地质最为复杂、建设周期最长的高速公路建设工程,也是全国建设难度最大的高速公路项目之一。专家总结了这一项目的五大特点:地形地质特殊、工程技术复杂、施工条件艰难、建设工期紧迫、人文环境和自然资源独特。2004年沪蓉西高速公路开工建设。这条路处于云贵高原东北部的鄂西高原,山高坡陡,地形起伏频繁,“集地质病害之大成”;由于公路穿越高原,因此桥梁和隧道占了整个工程线路总长的67%。其中,四渡河特大桥跨度900米,桥面距谷底高度为531米;野三河特大桥两个桥墩深扎于连山羊都立不住的“V”字形绝壁上,一切从在70度以上的石坡上开凿羊肠小道开始,项目部花了4个多月的时间才修建成1300米的施工便道。野三关隧道穿越溶洞、暗河等复杂地质,清江大桥施工时竟然找不到一个平坦的地方来设置预制梁场。这些关键性工程几乎都处在“无人区”,面临着“无路”“无水”“无电”的困境,搞工程要从修路、找水、拉电开始,材料普遍要靠工人牵着骡马运输。钢筋是一根一根抬到工地,水泥、黄沙是用人力从山顶沿着专门开凿的小道盘旋搬运。稍大一点的设备甚至要先拆散搬到合适位置、再组装才能投入使用。2008年,沪蓉西高速公路全面建成。时任交通运输部总工程师周海涛表示,沪蓉西高速公路建设攻克了一批中国山区高速公路建设技术难题,探索出了一套复杂山区高速公路建设管理经验。

四川广元至陕西高速公路沙河镇特大桥(罗林章 摄 )

上海至瑞丽高速公路湖北境内邵阳至怀化段,提出了山区高速公路标准化设计概念。这条路2003年完成设计,2007年建成通车。这段路既需要高填深挖、高桥高坡,又要积极保护沿线生态环境。

可以说,这几条路都是努力登上第二级阶梯——云贵高原的高速公路。

(四)云贵高原之上

贵州高速公路建设整体上是从2008年启动,而且是以更宏大的气势推进高速公路建设,主要特点是建设一大批大跨度的桥梁。贵州地貌属于中国西部高原山地,境内地势西高东低,自中部向北、东、南三面倾斜,平均海拔在1100米左右。贵州高原山地居多,素有“八山一水一分田”,全省基本没有平原,被绵延不绝的大山阻隔,交通一直被视为全省经济社会发展的重要瓶颈。境内山高谷深、沟壑纵横。特殊的地质、地形条件给交通基础设施的建设提出了巨大的挑战。但贵州通过引入大型中央企业以PPP方式解决了资金来源,并发挥大型建筑企业集团的技术和建设管理优势,通过大跨径桥梁让“高原变平原”。2019年,贵州高速公路通车总里程突破7000公里大关,高速路网综合密度排名全国第一。在高速公路建设中,贵州建设了一批引以为傲的世界级桥梁。除了桥梁以外,贵州特殊的自然环境和地质条件,也让公路建设者在各个环节强化技术创新,包括复杂地质条件下的隧道建设、边坡防治、沥青路面、环境保护等关键技术。恰恰是贵州土地的金贵,才让建设者努力采用桥梁群、隧道群等方式;也由于较为充足的财力支持,让这里的高速公路通达各方。而贵州高速公路建设的模式也让云南、重庆、广西等省区市借鉴创新,由此形成了中国大西南翻山越岭高速公路建设的系列成就。

链接 PPP模式

PPP是Public-Private Partnership的英文首字母缩写,指在公共服务领域,政府采取竞争性方式选择具有投资、运营管理能力的社会资本,双方按照平等协商原则订立合同,由社会资本提供公共服务,政府依据公共服务绩效评价结果向社会资本支付对价。通常模式是由社会资本承担设计、建设、运营、维护基础设施的大部分工作,并通过“使用者付费”及必要的“政府付费”获得合理的投资回报;政府部门负责基础设施及公共服务价格和质量监管,以保证公共利益最大化。

贵州高速公路建设的一个重要特点是和中央企业全面合作。从2007年起,贵州开始和中央企业开始合作。例如,贵州和中国交通建设集团从早期的“建设运营移交+设计施工采购一体化(BOT+EPC)”开始,推出“贵州模式”并不断升级,包括BOT+EPC+政府补助+建设期补贴+运营期补贴+交通量保底+配套土地收益等。

2007年,贵阳至都匀高速公路开工。这是贵州第一个采用BOT形式进行建设的项目,也可能是中国第一个完整意义上的以BOT形式进行建设的高速公路。贵州和中国交通建设集团都极为重视。从设计到建设,都选择了较好的线型设计,确定了山岭重丘双向四车道高速公路中最宽的路基标准,配套了完善的交通安全设施。2011年公路投入使用,贵阳至都匀的交通时间缩短至1个小时,成为贵阳到广州和西南出海通道的最快捷通道,并为沿线带来便捷的交通。这条公路也成为国家公路网中厦门到成都高速公路(G76)的一部分。

贵阳至都匀高速公路岔河高架桥(刘叶琳 摄)

2015年底,贵阳至瓮安高速公路全线通车,由此,贵州高速公路通车里程超过5100公里,成为西部地区第一个县县通高速的省份。这条路是国家高速公路网规划中银川至百色高速公路(G69)在贵州境内的重要路段。贵阳至瓮安是中央企业投资贵州建设高速公路的一个典型,也是这一时期中国采取PPP模式建设高速公路的一个典型。贵州至瓮安高速公路全长71公里,构成了贵阳市东北方向的出省大通道。根据建设计划,这条路的控制性工程清水河大桥于2016年底建成通车,其他工程于2015年底建成通车,这就出现了错配。为此,建设者创造一切有利条件,对清水河大桥先行设计、先行评审、先行征地、分阶段提供施工图纸,确保清水河大桥先行开工,最终大桥于2015年12月31日正式通车。这一工程贯彻了全寿命周期理念,从设计之初就提出确保路面工程10年不大修,降低运营期养护成本。这条路沿线岩溶、顺层、软土、高液限土等地质情况复杂,在建设中采用先进设计理念和技术创新,节约用地、保护环境、恢复生态,始终坚持可持续发展原则,寻求与环境的和谐统一。高速公路通车后,贵阳到瓮安的时间从以前的4个半小时缩短至1个小时。2018年,德国柏林召开的国际咨询工程师联合会上,贵阳至瓮安高速公路被评为特别优秀奖(全球共2项)。

在PPP 模式下,贵州还和投资者努力探索绿色低碳、环境友好型的高速公路建设。道真至瓮安高速全线共有隧道33座,共计出渣689万立方米,全线26个土建标段全部实现对隧道弃渣的利用。此外,由于引进温拌沥青技术,与热拌沥青混合料相比,道安高速节约天然气量为36万立方米,减少二氧化碳排放量1034吨。投资方以打造贵州绿色生态旅游为契机,将最美高速、绿色高速融入贵州的美丽生态环境中,营造一种“车在路中走、人在画中游”的出行环境。道安项目也因此被列入交通运输部2014年节能减排资金专项支持项目,成为贵州首条绿色循环低碳示范性公路。

高速公路改变了当地的发展环境。贵州瓮安是一个偏居一隅的小县城,去一趟省会贵阳要4个半小时车程。以前从瓮安出去,只有一条路,大矿车很多,经常堵车。石阡县到附近的江口县共125公里,有400多个“拐拐”(弯道)。贵州至瓮安高速公路开通,架设跨越峡谷的清水河大桥,从瓮安到贵阳和都匀的车程都缩短至一个小时。江口至瓮高速通车后,江口到瓮安只需一个半小时,石阡成了两条高速交会的中心。高速公路改变了这里人们长期的生活习惯,也带来了更多的投资。瓮安拥有中国最大的磷矿,磷矿储量位居亚洲第一。高速公路开通后,这里的投资持续升温。

贵阳至黔西高速公路(刘叶琳 摄)

贵州高速公路建设并没有止步。2016年,贵阳至黔西高速公路建成通车,78公里的高速公路像一条蜿蜒腾飞的巨龙,穿山越水,将黔西至贵阳的行车时间从2小时缩短至50分钟。这条高速公路也是贵阳至成都之间最快捷的高速通道的一部分。在贵黔高速公路的建设过程中,建设团队超前策划,优化资源配置,开展了全方位的创新。2019年,铜仁至怀化高速公路铜仁段正式建成通车。铜怀高速铜仁段穿越在群山之间,全线高地质条件复杂,风险点121处。建设者基于近年来高速公路建设的经验,全面推广新技术、新工艺、新材料、新设备,并按照“机械化换人、自动化减人”的建设理念,先后引进钢筋加工数控设备、二氧化碳保护焊、等离子切割机、电缆槽边沟台车等新设备。

蒙自至文山至砚山高速公路(张洪科 摄)

云南也处在云贵高原上,其境内8成以上都是山地,与贵州不同的是,几条大河劈开重峦叠嶂从境内穿过,最大落差高达数千米。和贵州一样,它也希望快速改变交通状况。

2014年,云南和中央企业以特许合作方式一次性合作建设曲靖至宣威、蒙山至文山等3条近300公里的高速公路。这三条路既有云南昆明、宣威、曲靖等重要城市之间的连接线,也有针对蒙自、文山、砚山等贫困地区的“致富路”。这些公路中,有些需要经过喀斯特地貌,岩溶结构多、围岩稳定性差,给隧道和桥梁桩基施工带来了严峻的挑战。不过,只用了3年左右的时间,这些公路都基本实现了通车。由此,当地的石榴、三七、枇杷、辣椒、石斛等农特产品开始迅速走向全国。

云雾中的蒙自至文山至砚山高速公路(张洪科 摄)

华坪至丽江高速公路是上海至昆明高速公路(G60)在云南境内的一部分,也是云贵高原上的重要通道。是云南和中央企业以PPP模式建设的第一条国家高速公路项目。这条公路处在云贵高原与青藏高原衔接区域,深山峡谷,沟壑纵横,地形地貌情况异常复杂,150公里的高速公路中,桥梁和隧道超过110公里,很多地方是桥隧相连。许多桥梁墩柱均位于陡壁悬崖之上,很多隧道的洞口不具备施工条件,只能采取支洞进洞方式进行隧道掘进。工程地质复杂多变,公路基础不稳定,甚至在建设过程中就出现路基滑移、山体滑坡的情况,部分路段又处在类似沼泽的地段。跨越金沙江的大桥是这个工程的一个重点。当地傈僳族人早已习惯了这种崇山峻岭的生活方式,经过公路建设工程师的培训,他们发挥了一种独特的高空作业能力,成为高速公路建设新的补充力量。而且,发挥一技之长,也增加了收入,改善了他们的生活状况,成为“精准扶贫”的一个成功案例。

(五)青藏高原的边缘

从四川雅安出发的两条高速公路一度成为“网红”。一条是向西的雅安至康定的高速公路,一条是雅安至西昌的高速公路。

从成都平原进入西藏,一直是公路建设探索的方向。四川雅安到康定的高速公路是近年来最为艰难的高速公路之一。从地形看,这里位于四川盆地向青藏高原过渡段内,海拔快速爬升,地貌类型复杂多样,地形狭窄陡峻、沟壑纵横、起伏巨大,地质条件极其复杂。高速公路穿越龙门山断裂带,地震烈度高。二郎山特长隧道穿过13条断裂带,泸定大渡河兴康特大桥处于活动断裂区域,滑坡、泥石流、崩塌等地址多。对公路建设者来说,这是一个异常艰难的任务。其中,泸康段的隧道群穿越高山峡谷,施工便道布设于悬崖峭壁,有的地方需在峡谷陡坡上修建约8公里的施工便道才能到达隧道支洞作业点,其中一条施工便道拐了24道弯。建设者甚至用1年半时间才将施工便道和施工支洞打通,才能展开主线隧道施工。穿过二郎山就是大渡河,这里是一个有着历史深意的地方,壮观的泸定兴康特大桥也已经通车。雅康高速公路和国道318线整体上平行,但局部有多次交汇。新的高速公路比旧公路要高一头,因为今天的高速公路跨越能力更强。所有这些被称为新天路上的新景观。不过初次驾车在这条路上,很多人表示很紧张,甚至有人有恐高的感觉。从很多视频、照片来看,雅康高速的确是一条令人震惊的路。

从雅安往南,是通往西昌以至云南的高速公路,属于北京至昆明高速公路的一部分。这一段的雅西高速公路由四川盆地边缘向横断山区高地爬升,通过大西南地质灾害频发的深山峡谷地区,跨越青衣江、大渡河、安宁河等水系,地形条件极其险峻。另外,这条高速公路还要跨过12条地震断裂带,地质结构极其复杂。雅西高速建设条件极其艰苦,安全营运难度极大,被国内外专家学者公认为国内乃至全世界自然环境最恶劣、工程难度最大、科技含量最高的山区高速公路之一。由于这条公路存在较大落差,路上设置了多达6个避险车道,每隔10公里左右就有一个。这条路有两个特殊的隧道,叫双螺旋小半径曲线型隧道。建这样的隧道是为了在较短距离内实现公路爬升,也就是在4公里的“V”形峡谷范围内连续爬升450米,公路通过隧道在山肚子里盘旋而上,既实现线路爬升,又避开地质不良地段。同样,因为高架桥众多,在这条路上开车,有时会有穿行云中的震撼。

(六)翻越秦岭和南岭

除了由东向西的爬升,中国高速公路南北通道的建设中,需要面对秦岭和南岭两大山脉,因此也形成了翻越崇山峻岭的高速公路。

西安至汉中高速公路是穿越秦岭的一个典型,现在被列入北京至昆明高速公路(G5),是陕西一次性开工建设里程最长、建设投资最多、自然条件最艰苦、施工难度最大的一条山区高速公路项目。它穿越秦岭主山脉,山大沟深,地形条件复杂,桥梁隧道诸多,工程技术要求高,施工难度极大。这条路要尽量减少工程建设对秦岭终南山世界地质公园的影响。因此,公路采取少挖多保护、多还原等措施,尽量保护秦岭地质构造、植被面积和动物栖息等。

北京至香港至澳门高速公路(G4)广州北段是穿越南岭的一个典型。这里地质地形复杂,常年多雨、多雾,因此这条高速公路被世界银行专家称为“中国最具挑战性的公路项目”。这条路2003年建成,在勘察设计中首次大规模采用GPS控制测量、数字摄影测量和数字模型技术,为后来GPS技术在高速公路建设领域的应用提供了支撑,并形成了技术规范。高速公路建成后,在冬季恶劣雨雪天气上路行驶时,仍然需要小心谨慎。 mzegA4U3idrJj0eAC5MMLxttg3AmgwcZkNXRZvVJGkXYrACEMxoHxxmUkJmkavkS

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