道路规划设计_现场执行情况报告(20161102)

中山站至内陆队出发基地道路规划设计摘要：中山站至内陆队出发基地道路是我国内陆考察队每年必经之路，该条道路没有经过一定的标准建设，局部路段有道路纵坡较大、路幅较窄等现象，为了改善内陆车队通行条件，增加行车安全性，需对该线路进行规划设计。根据站区的整体规划需选择新的区域重新建设直升飞机停机坪及连接道路。一、项目背景随着内陆考察站昆仑站的建成，大量的科考物质及机械设备需从中山站运送至该考察站，在这条1300km的道路上，其中有一段约5.6km,位于拉斯曼丘陵的协和半岛上，即中山站至内陆队出发基地，度夏期间道路上的积雪基本融化，岩石裸露，道路崎岖不平，局部路段纵坡高达32，远远大于国内公路最高10的规范要求。该陡坡路段位于俄罗斯进步2站附近，即俗称的“俄罗斯大坡”，高差约45m，给经过该路段的车辆带来比较大的困难，特别是雪地车拖带货物经过下坡路段时，必须采用钢丝绳在后面拉住。虽然如此，每年该路段的危险时常发生。这条道路也是俄罗斯进步2站到内陆站的必经之路，是中俄两国内陆考察的生命线。另外中、俄两国度夏或越冬期间饮用水也需通过该路段到进步湖取用，特别时越冬期间，道路积雪较厚，该路段在背风区域还会产生雪坝现象，对雪地车的通行带来非常大的困难。本条道路的其它路段目前也崎岖不平，虽然个别路段采用砂石铺设，铺设的范围也比较小，厚度比较薄，给雪地车带来比较大的伤害，道路上大的块石在局部路段也比较多，还有道路宽度不够，道路转弯半径较小等现象。为了改善道路通行条件，增加行车安全性，需对该线路进行规划设计。目前中山站区的两处直升飞机坪，离莫愁湖较近，直升飞机所用航空煤油对其污染比较严重；另外在度夏后期，直升飞机起飞、降落时，产生沙尘暴现象，为了改善以上状况，需选择合适的位置，新建直升飞机停机坪。二、实施过程和完成情况度夏期间，利用能够进行野外作业的天气，争时间抢速度，圆满地完成了预定的计划，共完成以下考察任务：（1）中山站至内陆队出发基地道路的现场选线、测量；（2）、拟建直升飞机停机坪卧龙滩区域的地形测量与调研；（3）、连接道路即直升飞机停机坪至站区道路的现场调研、地形测量；（4）、拟建码头丹凤岛区域水深测量与调研；完成以上科考任务的同时还积极参与其它队友的科考项目，共参与以下项目：（1）、中山站至内陆队出发基地道路沿线的地质情况的雷达探测及踏勘，莫愁湖水深测量、莫愁湖淤泥厚度的雷达探测；中山站站区地温数据的实地测量；莫愁湖水坝的地形测量；内陆队出发基地至冰盖出发地的冰情情况的地质雷达探测等；（2）、中山站站区GPS联测；（3）、综合库货架的安装；（4）、中山站站区部分旧建筑物及新建建筑物角点坐标、高程的测量;1中山站至内陆队出发基地道路规划设计（1）气象南极洲是地球上最冷的大陆，南极洲的风也是独具个性的。冷空气从大陆高原上沿着大陆冰盖的斜坡急剧下滑，形成近地表的高速风，风向不变的下降风将冰面吹蚀成波状起伏的沟槽。中山站位于东南极的拉斯曼丘陵，根据其气候特点，一年分为冬季和夏季，每年的12月次年的2月为常规意义上的夏季，其余时间均为冬季。以下为中山站2009年12月2011年1月（共13个月）气象资料，相应气象要素如下表: 气象要素表 表一日期（月）2009/12123456月平均气压(hpa)985.3992990.3986986.9984.9976.9月最低气压(hpa)968.9975.7970957.2965.2967.8952月平均气温(0C)-0.91.8-2.6-7.5-15.4-14.7-13.6月最高气温(0C)5.57.22.91.5-3-5.5-3.3月最低气温(0C)-6.4-3-9.6-15.7-32-24.4-22.4月平均相对湿度56%50%53%54%57%46%56%降雪日数(天)116111417617大风日数(天)589821610暴风雪日数(天)0022035月平均风速(米/秒)4.65.76.675.28.97.6极大风速(米/秒)2022.422.919.82226.334.3极大风速风向ESEESEEESEESEESEESE月最多风向 ENEEEEEEE月最多风向频率30%44%44%51%37%69%52%气象要素表 续表二日期(月)7891011122011/1月平均气压(hpa)975.3977979.2980.8983.2989.4991.1月最低气压(hpa)956947.8946.5960.4966.3961.7969.4月平均气温(0C)-20.3-19.7-11.2-12.9-6.9-1.10.4月最高气温(0C)-8.5-5.9-2.3-4.3-0.565.7月最低气温(0C)-36.7-37.5-28.2-28.1-18.4-14.8-4.2月平均相对湿度49%58%60%55%52%62%62%降雪日数(天)101817125157大风日数(天)107125665暴风雪日数(天)1384021月平均风速(米/秒)6.95.77.94.94.74.74.3极大风速(米/秒)2733.431.725.431.523.127.2极大风速风向ENEESEENEESENEE月最多风向EEEEEENEE月最多风向频率56%40%39%27%24%25%31%（2）地震中山站所处的位置没有地震资料,根据第27次南极考察队中山站越冬队员白磊（中科院测量与地球物理研究所）提供的信息，中山湾冰山崩塌时产生的能量相当于3级地震。（3）道路选线中山站至内陆队出发基地道路的起点位于中山站站区管线桥的桥台处，终点位于鹰嘴岩附近的冰盖边缘，道路全长约5.6km，该条道路沿线经过团结湖、俄罗斯进步2站，进步湖等。道路沿线的地貌比较简单，均为裸露的岩石。在冰盖边缘处至度夏结束时，还被冰雪覆盖。本条道路的技术关键点是“俄罗斯大坡”的改善方案，根据现场实测资料，道路中心线处上坡路段的最大纵坡处为30，下坡路段最大纵坡为32，远远大于国内设计规范（国内公路的最大纵坡为10）。大坡坡顶的高程约为+52.07m, 上坡路段的长度约为230m；下坡路段长度约为150m。为了解决以上问题，首先考虑的路线方案是：能否重新选择一条道路绕过“俄罗斯大坡”，根据这条道路周边的地形、地貌特点，布设以下绕行路线方案，如图1所示。绕行方案一绕行方案二俄罗斯大坡图1 “俄罗斯大坡”绕行方案图绕行方案一：为从团结湖的西南方向穿越协和半岛的山谷处，沿内拉湾山脚处展线，整个度夏期间，协和半岛的西南方向的山坡坡面均有积雪，而且地形陡峭，山坡坡面的倾斜角度约为450，局部路段山坡坡面的倾斜角度更大，另外该段山体岩石风化严重，在山脚下有从山顶滚落的块石。现场情况详见图2。从现场数次踏勘的情况分析，路线绕行方案一施工比较困难，工程量大。绕行方案二：从俄罗斯进步2号站笔直向海豹湾方向前行，沿海豹湾的山体绕行半周，道路线形沿山脚处布设，和方案一相似，该段山体的坡面的倾角也较大，无法布线。现场情况详见图3。线路2走向线路1走向 图2 内拉湾山体坡面图 图3 海豹湾山体坡面图根据以上现场踏勘的情况，并与俄罗斯进步站站长及有关技术人员针对该现象进行研讨，得知俄方在最近几年也在寻求绕行路线，结论与我方观点一样，大坡处无绕行的可能，该位置是必经之地。（4）道路路线设计根据现场的实际情况，以及踏勘选线的结果，中山站至内陆队出发基地道路线形走向基本上与原道路一致，但在进步2站西侧有一条通过山顶的道路，经现场踏勘得知是俄罗斯绕行上坡路段的第二条道路，该条道路没有经过爆破及平整，虽局部区域有中粗砂铺设，但大部分路段还是凹凸不平的块石，对雪地车的通行带来较大的危害，但是该条道路全线纵坡较小，没有积雪，经过简单的爆破整平后，可作为推荐上山路线。中山站至内陆队出发基地目前路线走向经拟合详见图5，道路测量拟合后路线长度约为5.6km；其中中山站至“俄罗斯大坡”段的路线长度约为1.75km；“俄罗斯大坡段的路线长度约为0.38km；大坡至内陆队出发基地的路线长度约为2.63km；出发基地至冰盖边缘的路线长度约为1.0km（该段道路至度夏结束时还有积雪覆盖）。根据测量数据对该条道路纵断面进行拟合，全线有72个变坡点。其中“俄罗斯大坡”段的道路纵断面详见下表：俄罗斯大坡段道路纵断面一览表序号桩号坡长坡度角度（度）备注261750.479 39.230 20.55%11.61大坡的上坡路段长约230m，最大纵坡为30271782.360 31.881 30.17%16.79281837.670 55.310 24.05%13.52291885.952 48.282 21.64%12.21301940.208 54.256 15.46%8.79311980.590 40.382 -11.26%-6.42大坡的下坡路段,长约150m，最大纵坡为32321998.694 18.104 -25.10%-14.09332062.304 63.610 -32.33%-17.91342087.177 24.873 -8.55%-4.89为了减少施工难度，降低施工风险、节省工程投资、缩短施工工期，并接合南极中山站站区的实际情况，路线方案二作为初步推荐方案（图5所示）。路线方案一路线方案二图5 中山站至内陆队出发基地道路路线图（5）工程测量a测量系统坐标系统：WGS-72坐标系 (3带，中央子午线L0=76，Y轴加常数200km)高程系统：中山高程系统b控制测量利用中山站GPS常年跟踪站作为起算点，在测区布设R01、R02、R03、R04四个GPS点作为待定点，并建立一个GPS控制网作为本次测量的首级控制。GPS点均选在设计道路范围之外，并埋设固定标志。外业观测时采用静态测量模式，使用的仪器是中海达 GPS接收机和徕卡GPS接收机，四个点与GPS跟踪站同步联测一个时段，公共时段长180分钟，卫星高度截止角为15度，有效卫星观测总数不小于4颗。观测数据在TGO软件中进行基线解算和网平差。基线处理结果：闭合环的环闭合差在0.007m以下。测设的GPS点点位精度优于0.004m，满足该地区道路测量的精度要求。将平差结果直接进行高斯投影，得到WGS-84平面坐标（通过换算得到WGS-72坐标）。将椭球高进行高程异常改正得到海拔高。c实时动态差分GPS测量以R01、R02、R03、R04四个点分别作为基准站，架设中海达GPS设备（含内置数据发送电台）、天线等。流动站则在对中杆上架设中海达GPS设备、天线、电子手簿等。采取RTK作业模式，共采集3100多个点位信息。RTK技术的点位测量平面精度可以达到厘米级，高程精度可达到分米甚至厘米级。采集完成后，cad成图，测量面积约为17万平方米。因“俄罗斯大坡”附近地形起伏较大，电台信号的发射和接收受影响，野外作业时既无法利用R01基准站，也无法利用R02基准站获得所测点位的坐标值。因此在“俄罗斯大坡”附近山头上（R02点附近）又增设了一个图根点，应用GPS接收机以RTK模式测定图根点的三维坐标，观测5次求平均；参考站设在本次所测的GPS点上，测量时保持测杆的气泡居中，作业开始前在已知点R02上进行了复核。在此图根点上架设基准站，完成坡底部分地区的坐标信息采集。 图6 布设GPS控制点 图7 道路测量（6）工程地质目前路面材料以风化后的粗砂士为主，局部区域为裸露岩面。详细资料详见“地质勘察报告”。2直升飞机停机坪调研（1）现状中山站目前有2个直升飞机停机坪，位于站区的西南方向，在停机坪的西侧有莫愁湖，距离约为30m；东侧为老建筑主楼，距离约为28m；北侧有气象观测栋，距离约为25m，南侧有宿舍楼，距离约为23m；基本位于中山站广场的中心地带。两停机平的距离约为25m。南侧的停机坪直径约为14m，混凝土面层，其厚度约为10cm（从破损断面处估计），因建设年代较久，停机坪边缘混凝土已经破坏，另外边缘处的山皮石也被冰雪融化后的水冲刷的比较严重，局部高差约为30cm。停机坪面层上的图案已经模糊不清，无法辨认，面层裂缝比较多。北侧的停机坪直径约为20m，钢筋混凝土面层，其厚度约为515cm，停机坪是第24次南极考察队在度夏末期（2008年1月）建成。据有关人员介绍，该停机坪混凝土浇筑完成后，气温骤降。目前停机坪表面凹凸不平，浇筑时留下的脚印随处可见，混凝土面层上的裂缝也很多。停机坪上没有按规范刷上标准的图案。现场情况详见图8（2）目前停机坪的不足之处a航空煤油桶存放在停机坪附近，对莫愁湖的污染比较严重；b噪音对站区的影响比较大；c直升飞机每次起飞及降落时，产生较大的灰尘；详见图9d与站区整体规划不相符，离新建及待建的综合楼、办公楼、宿舍楼、车库、综合库较远；e现有停机坪的尺寸不能满足ka32飞机起飞及降落的规范要求。 图8 已建直升飞机停机坪 图9 直升飞机起飞、降落时的灰尘（3）新建直升飞机停机坪的必要性目前雪龙船配备了2架直升机，分别是ka32和直9，因南极气候变化较大，雪龙船的卸货方式也有所不同，特别是本次考察，雪龙船的卸货及人员的上下全部采用直升飞机来完成，为了给直升飞机提供安全的起飞、降落场地、提高科考队员的工作及休息环境、杜绝航空煤油对莫愁湖的污染，新建直升飞机停机坪是必要的。（4）直升飞机停机坪的选址根据中山站站区的总体规划及现场的实际情况，拟建直升飞机停机坪选择在卧龙滩区域，优点如下：a、该位置地势相对比较平坦，周边也没有较高的建筑物或山体；对直升飞机的起降比较安全；b、卧龙滩区域的岩石岩性较好，均为微风化岩石，基础处理相对比较简单；c、新建停机坪位置离新建的综合库、车库相对较近，方便货物的吊运；d、新位置离莫愁湖及中山站旧生活区相对有段距离，以上的不足之处也能较好的改善；平面位置详见图9。 拟建直升飞机停机坪平面位置图9 拟建直升飞机停机坪平面位置（较早效果图）（5）停机坪方案设计度夏期间实地调研了俄罗斯进步2站站区直升飞机停机坪的尺寸及建筑材料，同时又调研了雪龙船后甲板上的直升飞机停机坪，收集了澳大利亚戴维斯站直升飞机停机坪的现场照片；在澳大利亚劳基地附近目睹了没有停机坪的情况下，直升飞机的起飞及降落的情况；为直升飞机停机坪的设计提供了新的思路。有关新建直升飞机停机坪的尺寸大小、建筑材料、防尘处理、开山方量、回填方量、停机坪至站区道路的连接等方面的设计，详见后续的调研报告。3丹凤岛码头区域调研丹凤岛位于中山站的东偏北方向，为协和半岛东北端向达尔克布科塔海湾的突出部，丹凤岛与已建熊猫码头之间的距离约为100m.根据多次来南极的考察队友介绍，不管是东南风还是西北风，理论上不会在丹凤岛区域的海面上淤滞海冰。进入冬季后这一带海面基本无浮冰区，小冰山只在远处零星几座。但是本次考察就与往年不同，中山湾的海冰没有飘走，周边全是冰山，故熊猫码头今年也无法使用，从中可以得出南极考察复杂性及多变性。丹凤岛码头的平面位置见图10。图10 拟建码头平面位置（1）必要性制约中山站发展的瓶颈口就是海域运输，历次队都因“谈卸货而变色”，历史上曾经有过离中山站只有几公里而大批物资无法运抵中山站而返回国内，曾经海冰上卸货雪地车坠入几百米深的海中，小艇运输被海冰围困是家常便饭的事，最长达30多小时，各种卸货险情数不胜数。因卸货而造成直接及间接损失都很巨大，并且消耗大量时间，安全隐患无处不在，同时投入巨大人力物力，运输成本极高。对此迫切建设码头十分必要，未来发展意义重大。（2）现状经过2124次队努力在中山站鸳鸯群岛新建的熊猫码头和通往站区道路，目前码头已经投入使用，具备停靠驳船80吨左右，效果十分明显，25次及26次队在该码头卸下了大量的科考物资，为南极考察立下了汗马功劳。（3）目标在原有的基础上