国道(G111)黑龙江省内设计及说明书

李小林,孟鑫,周凯

(黑龙江省公路勘察设计院)

1 概 述

1.1 任务依据

国道G111线北京至加格达奇公路(以下简称京加公路)贯穿北京、辽宁、吉林、黑龙江、内蒙古三省一市一区,其中在塔子城和大杨树之间分东西两条G111线,即内蒙境内G111西线和黑龙江境内G111东线。G111东线从南向北纵穿黑龙江省西部的齐齐哈尔和黑河两个地区,南接内蒙古自治区的东南部和吉林省西部地区,北通大兴安岭地区首府加格达奇市,周边沟通省内十县(市)和内蒙古自治区四旗,是黑龙江省公路网的六条纵线之一(纵1线),是我国东北部和黑龙江省西部地区的主要经济干线。讷河至嫩江段是G111东线的一部分,目前仍为砂石路面的三级公路,严重制约了沿线经济的发展,该项目的建设将对讷河市、嫩江县的经济发展起到不可估量的作用。

该段工程可行性研究报告于2005年7月编制完成,并报请有关部门审批;2005年10月,黑龙江省发改委以【黑发改交通(2005)896号】对该项目工程可行性研究报告予以批复;项目法人(黑龙江省龙齐公路建设有限责任公司)根据黑龙江省发改委对该项目工程可行性研究批复的要求,经邀请招标确定黑龙江省公路勘察设计院承担京加公路讷河至嫩江段的测设任务,我院根据专家对工可研评审意见进行初步设计。

1.2 设计标准

根据《公路工程技术标准》(JTGB01—2003)、工可研报告及批复意见,本项目采用平原微丘区二级干线公路标准(起点互通区采用一级公路标准)建设,设计标准如下:

设计速度80km/h

路基宽度12m(互通区24.5m)

行车道宽度2×3.75m(互通区4×3.75m)

硬路肩宽度2×1.5m(互通区2×2.5m)

土路肩宽度2×0.75m

桥面宽度净11.0m+(2×0.5m)

视距—停车视距110m、会车视距220m、超车视距550m

平曲线一般最小半径400m

最大纵坡3.98％

设计洪水频率中桥1/100,小桥、涵洞、路基:1/50

汽车荷载等级公路Ⅰ级

1.3 对可行性研究报告批复意见的执行情况

按工可研推荐方案,本项目以利用旧路为主,尽量减少占地。初步设计在可行性研究确定的路线推荐方案基础上,按照协调、经济、环保的原则对路线进一步优化,主要在改善路线平纵面线型、减少填挖数量,改善路线跨河、跨铁路、跨公路交角,优化互通立交方案等方面做了深入细致的工作。

在工可研编制中,讷河互通为扁苜蓿叶型,且未考虑讷河支线。本次设计根据讷河市规划、地方政府意见及实地考察、论证,讷河互通推荐采用半苜蓿叶型主线下穿方案,增设讷河支线。其他设计与可研批复意见一致。

1.4 测设简况、旧路概况、设计方案拟定及推荐方案的确定

(1)测设简况

京加公路讷河至嫩江段初步设计测设任务,由黑龙江省公路勘察设计院设计三处承担,外业勘测工作于2005年12月结束。路线方案依据京加公路讷河至嫩江段工程可行性研究报告中确定的方案执行,并经实地踏察,结合沿线原有构造物、地形、地质、水文等条件综合确定合理的线位,尽量利用现有旧路以减少占地。

全线均采用全球卫星定位仪(GPS)进行控制测量,共布设GPS控制点16对。坐标系采用3度带北京54坐标系,中央子午线126°。

高程控制测量采用水准测量,布设水准点83个,位于路中线两侧50～300m范围之内,间距1～1.5km。全线分四段与国家点(1985国家高程基准)联测,均满足允许闭合差精度要求(允许闭合差=±30L)。

地形图采用矢量化1∶2000地形图,测绘宽度为路线中线两侧各300m,基本等高距1.0m。矢量化所用原图为1∶1万地形图(1985年7月调绘、1988年出版,采用1954年北京坐标系、1956年黄海高程系统)。在外业测量过程中,用GPS实时动态差分定位法对其进行补充与更正。

测设过程中按照国家颁发的有关《规范》、《规程》对沿线的地质、水文、拆迁、筑路材料等进行了大量细致的调查。

(2)旧路概况

京加公路讷河至嫩江段推荐方案路线全长88.810km,其中利用旧路54.3km,占路线总长度的61％。讷河至嫩江段旧路为省道齐黑公路的一段,起点于讷河市,平行于齐加铁路布线,经老莱镇、前进镇至嫩江县城。

旧路与齐加铁路并行,平面线形较好,纵面指标较高,但局部路段需在原有线形上进行优化,以满足二级干线公路技术指标的要求。旧路在老莱镇、前进镇已街道化,其境内交通混乱、拥挤,作为干线公路应采用绕越的方案。

旧路为三级公路标准,系大车道改建而成,路基宽8.5m,路面宽7.0m。讷河境内为砂土路面,嫩江境内为泥结碎石路面。路基填高在0.3～1.0m,路基基底未经处理,路基整体强度不足。路基两侧边沟因养护时临时取土造成沟底高低不平,部分路段边沟常年积水,对路基形成一定的侵害。加上近年重型载重车辆增多,致使翻浆路段较多,主要表现在局部坑槽、鼓包、车辙较深,翻浆严重路段的路基严重变形、局部冒泥、陷车甚至中断交通。通过挖探、钻探及养护资料的收集,旧路翻浆严重路段共19.88km。

旧路利用段现有中桥1座、小桥7座、涵洞29道。除山湾小桥、小桥子中桥,全线小桥及涵洞大部修建历史较久,存在设计荷载标准低、设计孔径不足、宽度不够、破坏严重或路基填土高度不足等问题,均需拆除重建。

山湾小桥于2005年建成,交角90°,结构型式为2～10m现浇钢筋混凝土空心板桥。由于此桥位于曲线内,曲线半径过小,不满足路线设计指标。因此,该处改线后旧桥无法利用。

小桥子中桥于2003年建成,交角100°,结构型式为3～13m现浇钢筋混凝土空心板桥。经水文计算,旧桥孔径不足,加之旧桥处旧路线形较差,因此旧桥不考虑利用。

(3)设计方案拟定及推荐方案的确定

初测前,我院组织院内各专业的专家和设计处有关人员,对讷河至嫩江段路线方案进行了实地踏察。在“工可研”拟定的路线方案基础上,对各方案作了进一步的比较,实测中尽量利用现有旧路以减少占地。本项目采用平原微丘区二级公路标准修建,路线测量中心线为旧路中心。根据旧路利用情况和工程造价,路面推荐沥青混凝土结构;全段中、小桥和涵洞均采用标准跨径。

本次初步设计,对工可研中的讷河互通方案做了详细的调查与比较,并提出半苜蓿叶型互通方案作为本次初步设计推荐方案。

1.5 路线起迄点、中间控制点、全长、所经主要河流及城镇等

路线起点于在建项目齐齐哈尔至讷河段终点,向西北方向穿过齐加铁路后接旧路,经城北村、三座房、永丰屯、太平山,沿旧路行走至肖家窝棚北侧,辟新线折向西北从老莱镇西侧绕越老莱镇至前四排一东侧接回旧路;继续沿旧路行走至前进镇南1.1Km辟新线折向东北,在前进镇、新荒地村、四座房、庙屯东侧布线,经长福乡西侧向北行走,路线终点于嫩江县良种场东侧鹤嫩公路。路线基本走向是由南向北,行政区划属齐齐哈尔地区和黑河地区,路线全长88.810Km,其中利用旧路54.3Km,占路线总长度的61％。

路线控制点为讷河市、老莱镇、前进镇、嫩江县。

所经河流均为嫩江支流。

1.6 占用土地及拆迁情况

全线永久性占用土地3516129m2,征地总数量2462254m2。其中:旧路1053875m2,旱田2222196m2,菜地35185m2,林地37495m2,村屯37495m2,宅基地7317m2,荒地210m2,鱼池1400m2,铁路用地2900m2。

全线临时占用土地864623m2。

全线共拆迁建筑物3339m2,拆迁电讯线杆48根,电力线杆54根,铁塔1座,光缆线长2060m。

1.7 新技术采用及计算机应用情况

路线控制测量采用全球卫星定位仪(GPS)进行坐标联测。

本段所用地形图为矢量化1∶2000地形图。

文件编制全部采用计算机绘图、制表。路线平面、纵断面、横断面及绘图采用路线综合设计程序CARD1设计。桥梁上下部采用相应程序进行计算设计。桥涵图纸均采用CAD绘制,路面结构计算采用路面设计规范规定的专用设计程序进行计算。计算机出图率达100％。

为了控制新旧路基不均匀沉降,旧路边坡全部切除,并在其上铺设土工格栅以控制和减缓路基不均匀沉降。

1.8 下一阶段需要进行试验研究的项目

下一阶段设计中,应对以下项目进行试验研究:

(1)当地玄武岩用作路面面层碎石的试验。

(2)调查研究寒区浆砌片石矩形盖板边沟的使用效果。

1.9 有关部门对重大问题的意见,当地人民群众的要求和采纳情况

本项目多沿旧路行走,故与沿线居民区及地面、地下设施干扰相对较少。对于讷河市、老莱镇、前进镇、嫩江县绕行方案与当地政府充分征求了地方政府意见。另外还对土地部门、水利部门、铁路部门、文物部门、九三农垦总局进行了走访调查,搜集了与本项目建设有关的资料,并充分征求上述部门对公路建设的意见。

1.10 需要说明的其他事项

考虑旧路利用及与一级公路衔接,主线、支线设计线均为路中心线。

2 沿线自然地理概况

2.1 地形、地貌

本项目处于小兴安岭西麓丘陵地带及松嫩平原,其地理位置在东经124°55′31″～125°20′02″,北纬48°36′40″～49°12′20″之间,公路自然区划为Ⅱ2、Ⅰ2区,即东北中部山前平原重冻区和北部岛状多年冻土区。其中讷河至老莱段,处于松嫩平原西北部及小兴安岭山前高平原向松嫩低平原过渡地带,平均海拔高度在193～274m之间,公路自然区划为Ⅱ2区,地势略有起伏,地表多为农田,有讷谟尔河及老莱河河谷湿地。老莱至嫩江段,处于松嫩平原西北部及小兴安岭西麓余脉丘陵地带,平均海拔高度在232～343m之间,公路自然区划为Ⅰ2区,该段属微丘地形,地势略有起伏,漫岗连绵,地表多为农田。路线布设主要以合理利用地形为控制。

2.2 区域地质稳定性评价

沿线地处松辽平原西北边缘。中生代时,该段为浅海,经过第二纪(即侏罗纪)时的火山活动,地壳变化,白垩纪以后的地面抬升,沉积了砂、粒岩等物质。到第四纪时,由双山到拉哈一带形成一个北东向的狭长湖盆,沉积了石英砂、黄粘土和灰粘土,后沉积了砂粒岩。该区域主要分布有白垩系地层、第三纪砂粒层、第四纪早期粘土,讷谟尔河以北的丘陵地带主要沉积有新生代和中生代的泥岩、砂岩和砂粒岩等。

沿线没有影响路基稳定的不良地质构造,区域地质稳定。

2.3 不良地质路段情况及设计方案

路线所经地带冬季受极地大陆气团控制,严寒干燥;夏季受副热带海洋气团的影响,气候炎热多雨;春秋两季因受冬、夏季风交替影响,气候多变,春季多大风,降水少蒸发快,易发生干旱;秋季多寒潮侵袭,降温急剧,易发生冻害。由于冬季降温较快,水分易积聚形成聚冰带,春季升温缓慢,水分不易下渗,致使公路易发生冻胀、翻浆,对路基、路面的强度和稳定性产生不利影响。为此,应选择冻胀小的路基填料,并保证路基的填土高度,防止冬季地下水的聚冰冻胀,保证路基抗冻要求,防止路面出现冻胀、开裂、渗水等病害。

本段不良地质主要为旧路翻浆及路侧边沟积水。旧路翻浆深度一般在0.8～1.0m,边沟软土层深度一般在0.5～1.0m。针对旧路翻浆、边沟软土层深度,采取不同程度清基、回填砂类土的处理方法。

2.4 工程地质评价

沿线区域地质主要有新生代和中生代沉积的泥岩、砂岩和砂粒岩。地表表层一般为0～10m的低液限粘土,以下为砂砾石松散沉积物,层厚10～100m不等。路基基底承载力较好。桥位处地质上层主要为粘性土、亚粘土,下部土层多为砂性土、砾石、中粗砂,密度均为中等密实状态,承载力一般在200～350kPa之间。

2.5 水文地质评价

沿线所经地区地质构造简单,多为第四纪松散沉积物,为地下水的形成和储存提供了良好的条件。地下水主要以潜水和上层滞水为主,沿线未发现裂隙水和承压水。除局部路段低洼、地下水位较高、地表易于积水,大部分路段路基水文地质条件良好。

2.6 地震

根据《中国地震动参数区划图》,确定本项目所经地区讷河至前进镇路段范围内地震动峰值加速度为0.05g,前进镇以北地区地震动峰值加速度小于0.05g。历史上嫩江县发生过几次地震,但震级均在Ⅰ～Ⅲ度,对工程建设影响不大,按交通部颁发的《公路工程抗震设计规范》的规定,不进行特殊抗震设计,但对桥涵构造物采用构造上的防震措施。

2.7 气象

拟建项目位于黑龙江省的西北地区,连接讷河市与嫩江县。路线所经地区属中温带大陆性季风气候,其主要特点是:春季干旱多风,夏季高温多雨,秋季多风温差大且早霜,冬季寒冷多雪,气温由南向北逐渐降低。路线所经地区年平均气温1～4℃之间;最低气温在1月份,平均气温-25.5～-17.6℃之间;极端最低气温-47.3～-35.2℃;极端最高气温37.4～41.6℃。年平均降水量在226.8～743.8mm之间,夏季降水量占全年降水量的73.6％;最大冻深在2.3～2.5m之间;最大积雪厚度为35～53cm。全年无霜期为94～148d之间;冻融时间为10月13日至翌年4月14日。冬季主导风向为西北风,最大风速为35m/s。