道路规划方案设计现场执行情况报告.doc

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国内内陆考察队每年必经之路，该条道路没有通过一定原则建设，局部路段有道路纵坡较大、路幅较窄等现象，为了改进内陆车队通行条件，增长行车安全性，需对该线路进行规划设计。
依照站区整体规划需选取新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建成，大量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道路上，其中有一段约5.6km,位于拉斯曼丘陵协和半岛上，即中山站至内陆队出发基地，度夏期间道路上积雪基本融化，岩石裸露，道路崎岖不平，局部路段纵坡高达32％，远远不不大于国内公路最高10％规范规定。该陡坡路段位于俄罗斯进步2站附近，即俗称“俄罗斯大坡”，高差约45m，给通过该路段车辆带来比较大困难，特别是雪地车拖带货品通过下坡路段时，必要采用钢丝绳在背面拉住。虽然如此，每年该路段危险时常发生。这条道路也是俄罗斯进步2站到内陆站必经之路，是中俄两国内陆考察生命线。
此外中、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，对雪地车通行带来非常大困难。
本条道路其他路段当前也崎岖不平，虽然个别路段采用砂石铺设，铺设范畴也比较小，厚度比较薄，给雪地车带来比较大伤害，道路上大块石在局部路段也比较多，尚有道路宽度不够，道路转弯半径较小等现象。为了改进道路通行条件，增长行车安全性，需对该线路进行规划设计。
当前中山站区两处直升飞机坪，离莫愁湖较近，直升飞机所用航空煤油对其污染比较严重；此外在度夏后期，直升飞机起飞、降落时，产生沙尘暴现象，为了改进以上状况，需选取适当位置，新建直升飞机停机坪。

二、实行过程和完毕状况
度夏期间，运用可以进行野外作业天气，争时间抢速度，圆满地完毕了预定筹划，共完毕如下考察任务：
（1）中山站至内陆队出发基地道路现场选线、测量；
（2）、拟建直升飞机停机坪卧龙滩区域地形测量与调研；
（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；
完毕以上科考任务同步还积极参加其他队友科考项目，共参加如下项目：
（1）、中山站至内陆队出发基地道路沿线地质状况雷达探测及踏勘，莫愁湖水深测量、莫愁湖淤泥厚度雷达探测；中山站站区地温数据实地测量；莫愁湖水坝地形测量；内陆队出发基地至冰盖出发地冰情状况地质雷达探测等；
（2）、中山站站区GPS联测；
（3）、综合库货架安装；
（4）、中山站站区某些旧建筑物及新建建筑物角点坐标、高程测量;

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大陆，南极洲风也是独具个性。冷空气从大陆高原上沿着大陆冰盖斜坡急剧下滑，形成近地表高速风，风向不变下降风将冰面吹蚀成波状起伏沟槽。
中山站位于东南极拉斯曼丘陵，依照其气候特点，一年分为冬季和夏季，每年12月～次年2月为常规意义上夏季，别的时间均为冬季。如下为中山站12月～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）
/12
1
2
3
4
5
6
月平均气压(hpa)
985.3
992
990.3
986
986.9
984.9
976.9
月最低气压(hpa)
968.9
975.7
970
957.2
965.2
967.8
952
月平均气温(0C)
-0.9
1.8
-2.6
-7.5
-15.4
-14.7
-13.6
月最高气温(0C)
5.5
7.2
2.9
1.5
-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)
11
6
11
14
17
6
17
大风日数(天)
5
8
9
8
2
16
10
暴风雪日数(天)
0
0
2
2
0
3
5
月平均风速(米/秒)
4.6
5.7
6.6
7
5.2
8.9
7.6
极大风速(米/秒)
20
22.4
22.9
19.8
22
26.3
34.3
极大风速风向
ESE
ESE
E
ESE
ESE
ESE
ESE
月最多风向
ENE
E
E
E
E
E
E
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)
7
8
9
10
11
12
/1
月平均气压(hpa)
975.3
977
979.2
980.8
983.2
989.4
991.1
月最低气压(hpa)
956
947.8
946.5
960.4
966.3
961.7
969.4
月平均气温(0C)
-20.3
-19.7
-11.2
-12.9
-6.9
-1.1
0.4
月最高气温(0C)
-8.5
-5.9
-2.3
-4.3
-0.5
6
5.7
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)
10
18
17
12
5
15
7
大风日数(天)
10
7
12
5
6
6
5
暴风雪日数(天)
1
3
8
4
0
2
1
月平均风速(米/秒)
6.9
5.7
7.9
4.9
4.7
4.7
4.3
极大风速(米/秒)
27
33.4
31.7
25.4
31.5
23.1
27.2
极大风速风向
E
NE
ESE
ENE
ESE
NE
E
月最多风向
E
E
E
E
E
ENE
E
月最多风向频率
56%
40%
39%
27%
24%
25%
31%

（2）地震
中山站所处位置没有地震资料,依照第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）提供信息，中山湾冰山崩塌时产生能量相称于3级地震。

（3）道路选线
中山站至内陆队出发基地道路起点位于中山站站区管线桥桥台处，终点位于鹰嘴岩附近冰盖边沿，道路全长约5.6km，该条道路沿线通过团结湖、俄罗斯进步2站，进步湖等。道路沿线地貌比较简朴，均为裸露岩石。在冰盖边沿处至度夏结束时，还被冰雪覆盖。
本条道路技术核心点是“俄罗斯大坡”改进方案，依照现场实测资料，道路中心线处上坡路段最大纵坡处为30％，下坡路段最大纵坡为32％，远远不不大于国内设计规范（国内公路最大纵坡为10％）。大坡坡顶高程约为+52.07m，上坡路段长度约为230m；下坡路段长度约为150m。
为理解决以上问题，一方面考虑路线方案是：能否重新选取一条道路绕过“俄罗斯大坡”，依照这条道路周边地形、地貌特点，布设如下绕行路线方案，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：为从团结湖西南方向穿越协和半岛山沟处，沿内拉湾山脚处展线，整个度夏期间，协和半岛西南方向山坡坡面均有积雪，并且地形陡峭，山坡坡面倾斜角度约为450，局部路段山坡坡面倾斜角度更大，此外该段山体岩石风化严重，在山脚下有从山顶滚落块石。现场状况详见图2。从现场多次踏勘状况分析，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，该段山体坡面倾角也较大，无法布线。现场状况详见图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
依照以上现场踏勘状况，并与俄罗斯进步站站长及关于技术人员针对该现象进行研讨，得知俄方在近来几年也在谋求绕行路线，结论与我方观点同样，大坡处无绕行也许，该位置是必经之地。
（4）道路路线设计
依照现场实际状况，以及踏勘选线成果，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道路，经现场踏勘得知是俄罗斯绕行上坡路段第二条道路，该条道路没有通过爆破及平整，虽局部区域有中粗砂铺设，但大某些路段还是凹凸不平块石，对雪地车通行带来较大危害，但是该条道路全线纵坡较小，没有积雪，通过简朴爆破整平后，可作为推荐上山路线。
中山站至内陆队出发基地当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”段路线长度约为1.75km；“俄罗斯大坡段路线长度约为0.38km；大坡至内陆队出发基地路线长度约为2.63km；出发基地至冰盖边沿路线长度约为1.0km（该段道路至度夏结束时尚有积雪覆盖）。
依照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
26
1750.479
39.230
20.55%
11.61°
大坡上坡路段长约230m，最大纵坡为30％
27
1782.360
31.881
30.17%
16.79°
28
1837.670
55.310
24.05%
13.52°
29
1885.952
48.282
21.64%
12.21°
30
1940.208
54.256
15.46%
8.79°
31
1980.590
40.382
-11.26%
-6.42°
大坡下坡路段,长约150m，最大纵坡为－32％
32
1998.694
18.104
-25.10%
-14.09°
33
2062.304
63.610
-32.33%
-17.91°
34
2087.177
24.873
-8.55%
-4.89°

为了减少施工难度，减少施工风险、节约工程投资、缩短施工工期，并接合南极中山站站区实际状况，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
运用中山站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，并建立一种GPS控制网作为本次测量首级控制。GPS点均选在设计道路范畴之外，并埋设固定标志。
外业观测时采用静态测量模式，使用仪器是中海达 GPS接受机和徕卡GPS接受机，四个点与GPS跟踪站同步联测一种时段，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不大于4颗。观测数据在TGO软件中进行基线解算和网平差。基线解决成果：闭合环环闭合差在0.007m如下。测设GPS点点位精度优于±0.004m，满足该地区道路测量精度规定。
将平差成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。采用RTK作业模式，共采集3100各种点位信息。RTK技术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。采集完毕后，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，电台信号发射和接受受影响，野外作业时既无法运用R01基准站，也无法运用R02基准站获得所测点位坐标值。因而在“俄罗斯大坡”附近山头上（R02点附近）又增设了一种图根点，应用GPS接受机以RTK模式测定图根点三维坐标，观测5次求平均；参照站设在本次所测GPS点上，测量时保持测杆气泡居中，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，完毕坡底某些地区坐标信息采集。

图6 布设GPS控制点 图7 道路测量

（6）工程地质
当前路面材料以风化后粗砂士为主，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
中山站当前有2个直升飞机停机坪，位于站区西南方向，在停机坪西侧有莫愁湖，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中心地带。两停机平距离约为25m。
南侧停机坪直径约为14m，混凝土面层，其厚度约为10cm（从破损断面处预计），因建设年代较久，停机坪边沿混凝土已经破坏，此外边沿处山皮石也被冰雪融化后水冲刷比较严重，局部高差约为30cm。停机坪面层上图案已经模糊不清，无法辨认，面层裂缝比较多。
北侧停机坪直径约为20m，钢筋混凝土面层，其厚度约为5～15cm，停机坪是第24次南极考察队在度夏末期（1月）建成。据关于人员简介，该停机坪混凝土浇筑完毕后，气温骤降。当前停机坪表面凹凸不平，浇筑时留下脚印随处可见，混凝土面层上裂缝也诸多。停机坪上没有按规范刷上原则图案。现场状况详见图8

（2）当前停机坪局限性之处
a．航空煤油桶存储在停机坪附近，对莫愁湖污染比较严重；
b．噪音对站区影响比较大；
c．直升飞机每次起飞及降落时，产生较大灰尘；详见图9
d．与站区整体规划不相符，离新建及待建综合楼、办公楼、宿舍楼、车库、综合库较远；
e．既有停机坪尺寸不能满足ka－32飞机起飞及降落规范规定。

图8 已建直升飞机停机坪 图9 直升飞机起飞、降落时灰尘

（3）新建直升飞机停机坪必要性
当前雪龙船配备了2架直升机，分别是ka－32和直－9，因南极气候变化较大，雪龙船卸货方式也有所不同，特别是本次考察，雪龙船卸货及人员上下所有采用直升飞机来完毕，为了给直升飞机提供安全起飞、降落场地、提高科考队员工作及休息环境、杜绝航空煤油对莫愁湖污染，新建直升飞机停机坪是必要。

（4）直升飞机停机坪选址
依照中山站站区总体规划及现场实际状况，拟建直升飞机停机坪选取在卧龙滩区域，长处如下：
a、该位置地势相对比较平坦，周边也没有较高建筑物或山体；对直升飞机起降比较安全；
b、卧龙滩区域岩石岩性较好，均为微风化岩石，基本解决相对比较简朴；
c、新建停机坪位置离新建综合库、车库相对较近，以便货品吊运；
d、新位置离莫愁湖及中山站旧生活区相对有段距离，以上局限性之处也能较好改进；
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尺寸及建筑材料，同步又调研了雪龙船后甲板上直升飞机停机坪，收集了澳大利亚戴维斯站直升飞机停机坪现场照片；在澳大利亚劳基地附近目睹了没有停机坪状况下，直升飞机起飞及降落状况；为直升飞机停机坪设计提供了新思路。
关于新建直升飞机停机坪尺寸大小、建筑材料、防尘解决、开山方量、回填方量、停机坪至站区道路连接等方面设计，详见后续调研报告。

3．丹凤岛码头区域调研
丹凤岛位于中山站东偏北方向，为协和半岛东北端向达尔克布科塔海湾突出部，丹凤岛与已建熊猫码头之间距离约为100m.
依照多次来南极考察队友简介，不论是东南风还是西北风，理论上不会在丹凤岛区域海面上淤滞海冰。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
制约中山站发展瓶颈口就是海域运送，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海中，小艇运送被海冰围困是家常便饭事，最长达30多小时，各种卸货险情数不胜数。因卸货而导致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，同步投入巨大人力物力，运送成本极高。对此迫切建设码头十分必要，将来发展意义重大。

（2）现状
通过21～24次队努力在中山站鸳鸯群岛新建熊猫码头和通往站区道路，当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科考物资，为南极考察立下了汗马功劳。

（3）目的
在原有基本上延伸建设丹凤岛码头，为当代极地科学考察破冰船具备自动定位停靠中山站码头创造条件。

（4）效益
a、减少海冰上运送风险，提高装卸货安全。
b、缩短和节约装卸物资时间
c、减轻考察队员装卸货劳动强度
d、减少运送环节，避免物资运送损耗。
e、考察船停泊码头将增强船舶安全性，节约船舶运营成本。
f、破冰考察船可减少船载小艇，甚至条件成熟了可以取消船载小艇，增长物资运送能力。
g、运用站上淡水资源补充船舶用水
h、减少卸运成本明显、运送效率提高明显。

（5）现场踏勘
一方面对丹凤岛现场踏勘，并多方征求熟悉环境和有经验同志意见，向她们理解中山站站区附近岛屿状况及冰情。
丹凤岛区域地形地貌相对比较简朴，为裸露岩石，岩石为微风化。故本次踏勘重要任务是测量，其中水深测量是核心。陆上地形有1：1000地形图资料，可满足初步设计规定。初期冰未解冻，当时筹划等冰化后用充气筏水上测量。南极工作时机需要细致观测，在接下来时间，通过每天观测冰情，择时在冰缝较多时进行水深测量，现场测量采用皮尺法，比较危险，获得初步成功现场测量照片见图12。原筹划等待冰化后用充气筏水上测量方案到度夏结束仍无法实行，因今年中山湾区域海冰没有融化或飘走，该方案无法实行。度夏结束时丹凤岛区域现场照片见图11。
成果：水深测量约17点；工程照片及摄像全面丰富。

图11 丹凤岛平面位置 图12 现场测量丹凤岛区域水深

4．参加项目状况
在完毕以上考察任务同步，积极参加其他队友考察活动，做某些自己力所能及事情。服从考察队领导安排，参加站区各种义务劳动，其中帮厨12天，间接协助了其他队友专心研究其考察任务。此外作为验收小构成员还参加了中山站十五能力建设项目竣工验收。