李其泉

(福建省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，福州 350004)

1 前言

京臺(tái)高速公路(圖1)，起點(diǎn)是北京，終點(diǎn)是臺(tái)北，線路全長(zhǎng)約1932 km， 隨著本項(xiàng)目國(guó)高網(wǎng)京臺(tái)線長(zhǎng)樂(lè)松下至平潭段工程2020 年建成通車，京臺(tái)高速公路在中國(guó)大陸將全線貫通。 該工程設(shè)平潭海峽公鐵兩用大橋跨越海壇海峽，上島進(jìn)入平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)，該工程地質(zhì)、氣象、水文條件復(fù)雜，控制性因素多，為了完善國(guó)家高速公路網(wǎng)布局的需要，貫徹落實(shí)國(guó)務(wù)院、福建省省政府對(duì)臺(tái)先行先試政策，加快平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)建設(shè)的需要，本項(xiàng)目的建設(shè)迫在眉睫，意義重大。 本文介紹該工程總體設(shè)計(jì)思路，為類似大型項(xiàng)目設(shè)計(jì)提供借鑒。

圖1 京臺(tái)高速公路總體路線圖

2 概述

2.1 項(xiàng)目背景

圖2 項(xiàng)目地理位置圖

本項(xiàng)目國(guó)高網(wǎng)京臺(tái)線長(zhǎng)樂(lè)松下至平潭段工程(地理位置圖見(jiàn)圖2)，是國(guó)高網(wǎng)北京至臺(tái)北(G3)高速公路的重要組成部分，也是規(guī)劃的平潭島第二進(jìn)島通道。項(xiàng)目的建設(shè)將使平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)主島北部區(qū)域的快速路、 主干路等城市路網(wǎng)與高速公路聯(lián)系起來(lái)， 對(duì)于加強(qiáng)平潭北部對(duì)外交通聯(lián)系，完善平潭路網(wǎng)骨架，形成便捷通暢的路網(wǎng)系統(tǒng)具有重要作用； 從對(duì)接國(guó)家高速公路網(wǎng)的總體規(guī)劃考慮， 特別是平潭島作為兩岸交流合作先行先試和海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)科學(xué)發(fā)展先行先試的綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)的特殊定位，項(xiàng)目的建設(shè)將充分發(fā)揮平潭航空、港口優(yōu)勢(shì)，對(duì)于徹底改善平潭對(duì)外交通狀況，進(jìn)一步為試驗(yàn)區(qū)挖掘發(fā)展?jié)摿Γ訌?qiáng)和其他地區(qū)的交流創(chuàng)造便利條件， 對(duì)促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到積極作用； 對(duì)進(jìn)一步吸引臺(tái)灣產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移和擴(kuò)大閩臺(tái)合作交流，促進(jìn)兩岸交通運(yùn)輸?shù)膶?duì)接，具有特殊的功能作用和區(qū)位優(yōu)勢(shì)。其建設(shè)是貫徹落實(shí)國(guó)務(wù)院、省政府對(duì)臺(tái)先行先試政策，加快平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)建設(shè)的需要，也是對(duì)福建省省委部署：“完善綜合交通運(yùn)輸體系， 推動(dòng)交通發(fā)展先行，盡快拉開(kāi)路網(wǎng)”的積極響應(yīng)。 本項(xiàng)目跨海壇海峽的平潭跨海公鐵兩用橋， 是我國(guó)第一座跨海峽公鐵兩用大橋，也是世界最長(zhǎng)跨海峽公鐵兩用大橋，該橋建成通車為將來(lái)在平潭島至臺(tái)灣北部之間修建臺(tái)灣海峽跨海大通道(圖3)攻克技術(shù)難題；為實(shí)現(xiàn)海峽兩岸直接陸路交通，實(shí)現(xiàn)祖國(guó)統(tǒng)一大業(yè)奠定基礎(chǔ)。

圖3 臺(tái)灣海峽北部跨海大通道示意圖

2.2 工程概況

本項(xiàng)目起點(diǎn)位于福州長(zhǎng)樂(lè)區(qū)松下鎮(zhèn)大祉村東北側(cè)(起點(diǎn)即為公鐵合建橋梁起點(diǎn))，向東架設(shè)平潭跨海公鐵兩用橋(14.5 km)跨越海壇海峽，經(jīng)人嶼，跨越元洪水道、鼓嶼門水道，過(guò)長(zhǎng)嶼后進(jìn)入小練島，跨大練-小練水道，在大練島舍仁宮村處設(shè)置大練島互通，再跨海壇海峽水道，上島后高速公路與福平鐵路完全分離(即為公鐵合建橋梁終點(diǎn))進(jìn)入平潭島，布設(shè)蘇澳大橋(904 m)跨越蘇澳鎮(zhèn)，在嶺頭頂附近設(shè)二線海關(guān)卡口，之后布設(shè)梧峰分離式大橋(328 m)上跨縣道162，設(shè)置超限超載檢查站(兼服務(wù)區(qū))，經(jīng)麒麟山后設(shè)置平潭互通與蘇平路交叉，終點(diǎn)位于平原鎮(zhèn)江樓村南側(cè)與已建的中山大道(城市快速路)銜接。路線長(zhǎng)19.1 km(圖4)，采用設(shè)計(jì)速度100 km/h(上島段平縱面線形按80 km/h)、雙向六車道、路基寬度33.5 m 的高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。 路線全線位于地震基本烈度為7 度區(qū)。

3 總體設(shè)計(jì)思路

根據(jù)國(guó)家加快平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)建設(shè)發(fā)展戰(zhàn)略， 國(guó)家高速公路網(wǎng)規(guī)劃和海西高速公路網(wǎng)規(guī)劃， 以及平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)總體規(guī)劃，結(jié)合項(xiàng)目地質(zhì)、氣象、水文等建設(shè)條件，以“安全、耐久、節(jié)約、和諧”為設(shè)計(jì)理念，以“功能完善、技術(shù)可行、成本可控”為設(shè)計(jì)目標(biāo)，著重對(duì)本項(xiàng)目平潭跨海公鐵兩用大橋、大練島互通、蘇澳高架橋、海關(guān)卡口、超限超載檢查站(含服務(wù)區(qū))、平潭互通等主要控制性因素，介紹工程總體設(shè)計(jì)思路。

3.1 平潭跨海公鐵兩用大橋

本項(xiàng)目跨海壇海峽的平潭跨海公鐵兩用橋(圖5)，橋長(zhǎng)14.5 km，是我國(guó)第一座跨海峽公鐵兩用大橋，也是世界最長(zhǎng)跨海峽公鐵兩用大橋。該橋所跨越的海壇海峽，與百慕大、好望角并稱世界三大風(fēng)口海域，具有風(fēng)大、浪高、水深、流急、海底巖石堅(jiān)硬異常等特點(diǎn)；每年6 級(jí)以上大風(fēng)超過(guò)300 天，7 級(jí)以上大風(fēng)超過(guò)200 天；海水對(duì)處于Ⅱ類環(huán)境、直接臨水或強(qiáng)透水土層中混凝土有強(qiáng)腐蝕性。該橋建設(shè)條件復(fù)雜， 統(tǒng)籌考慮工程造價(jià)和集約通道資源后總體設(shè)計(jì)思路如下：

圖4 路線平面布置圖

(1)跨越海壇海峽段采用公鐵合建橋梁方案，按照公路在上、鐵路在下分層布置，大橋上層設(shè)計(jì)為時(shí)速100 km的雙向六車道高速公路，下層設(shè)計(jì)為時(shí)速200 km 的雙線I 級(jí)鐵路。該方案通過(guò)國(guó)家發(fā)展與改革委員會(huì)文件發(fā)改基礎(chǔ)【2012】3393 號(hào)《關(guān)于福州至平潭鐵路可行性研究報(bào)告的批復(fù)》批復(fù)。 根據(jù)中國(guó)鐵路總公司鐵總辦函【2013】220號(hào) 《中國(guó)鐵路公司及福建省人民政府關(guān)于新建福州至平潭鐵路項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)的批復(fù)》，鐵路、高速公路各承擔(dān)該橋投資總額的50%， 即投資67.07 億元(全部為靜態(tài)投資)。

圖5 平潭跨海公鐵兩用橋效果圖

(2)該橋處于海洋環(huán)境，風(fēng)大浪高，根據(jù)科研成果設(shè)置橋上透風(fēng)風(fēng)屏障(圖6)，可有效減低30%～40%的風(fēng)力，并確定大風(fēng)限速的警戒值，確保車輛在橋上正常通行。在大橋北東口水道通航孔橋采用了高性能混凝土結(jié)構(gòu)， 抗腐蝕性能可持續(xù)近百年， 將大大降低通車運(yùn)營(yíng)后的維護(hù)成本。 根據(jù)《高速公路監(jiān)控技術(shù)要求》2012 年第3 號(hào)公告，結(jié)合該橋?qū)嶋H情況和特點(diǎn)， 在公鐵大橋上布設(shè)攝像機(jī)、車道指示標(biāo)志、微波車檢器、大型可變信息發(fā)布屏、氣象檢測(cè)器、索塔攝像機(jī)、航道攝像機(jī)等監(jiān)控設(shè)施，并制定完善的應(yīng)急預(yù)案，從源頭上為運(yùn)營(yíng)期間交通安全提供有效保證。

圖6 公鐵兩用橋風(fēng)屏障

(3)為了確保平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)供電、供水安全，統(tǒng)籌考慮工程造價(jià)和集約通道資源，經(jīng)相關(guān)部門多次溝通協(xié)調(diào)，設(shè)置220 kV 高壓電力電纜和2 根Φ75 源水管(預(yù)留)從長(zhǎng)樂(lè)端搭載在平潭跨海公鐵兩用橋上過(guò)海壇海峽(圖7)，沿本項(xiàng)目進(jìn)入平潭主島接入市政綜合管廊。

圖7 公鐵兩用斜拉橋段橫斷面圖

(4)該橋高速公路部分的交安、機(jī)電、監(jiān)控設(shè)施和橋梁夜景照明的用電，以及220 kV 高壓電力維護(hù)監(jiān)管通道的用電，在大橋上統(tǒng)籌共建、共享、共擔(dān)，并考慮利用平潭天然富有的風(fēng)能這一清潔、可再生的能源，在大練島上建風(fēng)力發(fā)電并入國(guó)家電網(wǎng)一起供電。

3.2 大練島互通

在平潭大練鄉(xiāng)舍仁宮村設(shè)置大練島互通(圖8)，互通采用A 型單喇叭形式， 連接鎮(zhèn)鎮(zhèn)有干線大練鄉(xiāng)支線(ZX1606)，是進(jìn)出大練島的唯一陸路通道，為大練島的居民出行提供極大方便， 將促進(jìn)大練島旅游業(yè)的開(kāi)發(fā)與發(fā)展。 該互通總體設(shè)計(jì)思路如下。

圖8 大練島互通效果圖

(1)該互通主線橋?yàn)楣F共建大橋，主線橋由鐵路部門先行實(shí)施，已為高速公路互通匝道預(yù)留開(kāi)口。由于該互通所處地形條件較困難， 互通匝道設(shè)計(jì)時(shí)平縱面線形應(yīng)根據(jù)開(kāi)口預(yù)留情況及鐵路橋橋下凈空要求， 在滿足相關(guān)規(guī)范要求的前提下選用均衡合理的匝道技術(shù)指標(biāo)， 以減小匝道橋橋墩高度，降低橋梁施工難度，并有效縮減互通規(guī)模。

(2)在該互通區(qū)靠海邊可以遠(yuǎn)眺平潭海峽公鐵兩用大橋的有利地形建立高速公路養(yǎng)護(hù)工區(qū)， 結(jié)合養(yǎng)護(hù)工區(qū)設(shè)置平潭海峽公鐵兩用大橋博物館， 以紀(jì)念大橋的建設(shè)歷程。

3.3 蘇澳高架橋

蘇澳高架橋(圖9)起點(diǎn)與鐵路部門先行實(shí)施的公鐵兩用橋上島分離后的高速公路蘇澳上島橋銜接， 上跨蘇澳鎮(zhèn)，終點(diǎn)與海關(guān)卡口連接，橋梁總長(zhǎng)904 m。 該橋總體設(shè)計(jì)思路如下。

圖9 蘇澳高架橋效果圖

(1) 蘇澳高架橋與蘇澳上島橋銜接處交接墩的設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)兩座橋的上部箱梁橫斷面不同尺寸進(jìn)行交接墩下部結(jié)構(gòu)的調(diào)整，包括設(shè)置高低蓋梁、調(diào)整橋墩偏置等。

(2)蘇澳高架橋起點(diǎn)1～4 號(hào)橋墩承臺(tái)及樁基均落在公鐵分離后的鐵路路基邊坡上， 橋梁承臺(tái)方案和高程須結(jié)合鐵路路基邊坡橫向地面線及地質(zhì)合理設(shè)置， 并做好基坑防護(hù)，以確保鐵路路基穩(wěn)定安全。

(3)出于集約通道資源結(jié)合橋梁外形美觀、便于電力通道搭設(shè)維護(hù)等綜合考慮，蘇澳高架橋由原設(shè)計(jì)23×40 m跨徑預(yù)制小箱梁改為18×50 m 跨徑現(xiàn)澆大箱梁(采用移動(dòng)模架施工工藝確保工期)，220 kV 電力電纜通道設(shè)于該橋右幅箱梁內(nèi)通過(guò)， 并做好電力電纜通道到橋梁終點(diǎn)后與沿高速公路路基右側(cè)埋設(shè)的市政綜合管廊銜接設(shè)計(jì)。

(4) 結(jié)合蘇澳高架橋箱梁結(jié)構(gòu)和220 kV 電力電纜通道預(yù)埋件要求，做好220 kV 電力電纜通道主體工程和光纖測(cè)溫系統(tǒng)、人員定位、廣播系統(tǒng)、無(wú)線通信、消防系統(tǒng)及視頻監(jiān)控系統(tǒng)等預(yù)留預(yù)埋設(shè)計(jì)； 并做好橋面進(jìn)入箱梁內(nèi)的檢修梯設(shè)計(jì)，以確保運(yùn)營(yíng)期維養(yǎng)需要。

3.4 海關(guān)卡口

根據(jù)國(guó)務(wù)院批復(fù)的 《平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)總體發(fā)展規(guī)劃》，按照既有利于平潭開(kāi)發(fā)和人員、貨物、交通運(yùn)輸工具進(jìn)出方便，又有利于加強(qiáng)查驗(yàn)監(jiān)管的原則，實(shí)施“一線”放寬、“二線”管住、人貨分離、分類管理的管理模式。京臺(tái)高速公路(海峽二橋)二線海關(guān)卡口(圖10)是連通平潭實(shí)驗(yàn)區(qū)與內(nèi)地的重要跨界基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)施特別管制，承擔(dān)客運(yùn)與貨運(yùn)監(jiān)管的任務(wù)，是客貨并舉的綜合性二線通道，是京臺(tái)高速公路通車的必要條件，是實(shí)施分線管理，促進(jìn)兩岸經(jīng)濟(jì)社會(huì)融合的需要。 本項(xiàng)目在海關(guān)卡口路段總體設(shè)計(jì)思路如下。

圖10 海關(guān)卡口效果圖

(1)從政策法規(guī)、實(shí)施難易、城市規(guī)劃、交通組織和工程造價(jià)等方面綜合比較，從20 幾個(gè)選址比選方案中確定二線海關(guān)卡口選址在蘇澳鎮(zhèn)嶺頭頂附近， 包括出入?yún)^(qū)綜合樓、現(xiàn)場(chǎng)查驗(yàn)倉(cāng)庫(kù)、客貨檢場(chǎng)地、生活樓、市政管網(wǎng)等工程。根據(jù)海關(guān)卡口功能要求結(jié)合京臺(tái)高速公路統(tǒng)籌布設(shè)，高速公路和海關(guān)卡口的項(xiàng)目業(yè)主、 設(shè)計(jì)單位通過(guò)緊密溝通、協(xié)調(diào)，確保兩項(xiàng)目合理布設(shè)、同步實(shí)施，避免重復(fù)建設(shè)，節(jié)約工程造價(jià)。

(2)海關(guān)卡口查驗(yàn)區(qū)段要做特殊減速處理，在車輛行駛至距離卡口150 m 處要確保減速至50 km/h 以下，場(chǎng)地內(nèi)按20 km/h 設(shè)計(jì)車速行駛。 結(jié)合海關(guān)卡口平縱面和橫坡的技術(shù)指標(biāo)要求，由于節(jié)點(diǎn)間距離近，控制因素多，綜合考慮平潭上島段(圖11)的公鐵分離端、蘇澳高架橋、大富田水庫(kù)水源保護(hù)區(qū)、歷史文物分布、超限超載檢查站(含服務(wù)區(qū))、平潭互通等節(jié)點(diǎn)控制因素，本項(xiàng)目在平潭上島段平縱面線形指標(biāo)按80 km/h 標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)籌合理布設(shè)各節(jié)點(diǎn)。

圖11 京臺(tái)高速公路平潭上島段效果圖

3.5 超限超載檢查站(含服務(wù)區(qū))

根據(jù)地形和《平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)總體發(fā)展規(guī)劃》及沿線節(jié)點(diǎn)布設(shè)情況， 在平原鎮(zhèn)梧鳳樓村設(shè)置超限超載檢查站(含服務(wù)區(qū))(圖12)，總體設(shè)計(jì)思路如下。

圖12 超限超載檢查站效果圖

(1)超限超載檢查站的主要功能是用于檢測(cè)貨車是否超限超載，在高速公路上設(shè)置卡口對(duì)主線車輛進(jìn)行分流，引導(dǎo)可疑超限超載車輛駛?cè)霗z查站； 在檢查站內(nèi)對(duì)貨車進(jìn)行精確檢測(cè)，如確實(shí)超限超載，接收處理到儲(chǔ)存庫(kù)卸貨后進(jìn)入復(fù)檢車道，確認(rèn)無(wú)超限超載方可駛離檢測(cè)站；站內(nèi)合理設(shè)計(jì)交通流線，并設(shè)計(jì)若干標(biāo)志、標(biāo)線，對(duì)進(jìn)出車輛進(jìn)行引導(dǎo)。

(2)服務(wù)區(qū)的加油站與超限超載檢查站結(jié)合建設(shè)，主要提供來(lái)往車輛加油。為了能與地方共用加油站，把加油站設(shè)于縣道162 線旁，并在加油站旁設(shè)后通道，方便地方小車上高速和違規(guī)貨車勸還駛出高速公路。

(3)根據(jù)平潭景觀風(fēng)貌分區(qū)規(guī)劃，該站(含服務(wù)區(qū))建筑造型外觀方面的主導(dǎo)思想是將現(xiàn)代建筑與當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)土人情相結(jié)合， 使整個(gè)建筑富有濃郁的當(dāng)?shù)仫L(fēng)格且包含著現(xiàn)代氣質(zhì)。

3.6 平潭互通

平潭互通位于平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)北部平原鎮(zhèn)， 是京臺(tái)高速公路與平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)“一環(huán)兩縱三橫”城市主干路網(wǎng)(圖13)中的“縱一線”中山大道(快速路)和“橫一線”蘇平路(主干路)銜接的重要交通節(jié)點(diǎn))，平潭互通除服務(wù)于平潭島內(nèi)交通流上下京臺(tái)高速公路與島外溝通聯(lián)系外，還承擔(dān)著平潭島內(nèi)交通通過(guò)本互通實(shí)現(xiàn)交通流的快速轉(zhuǎn)換，是平潭的北部門戶，地位十分重要。 平潭互通總體設(shè)計(jì)思路如下。

圖13 平潭城市主干路網(wǎng)圖

圖14 平潭互通效果圖

(1)根據(jù)交通適配性，綜合考慮平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)規(guī)劃及遠(yuǎn)景交通的需求，該互通采用十字混合型(對(duì)稱雙環(huán)式)互通立交(圖14)。 M 為京臺(tái)高速主線，S 為蘇平路，新建A、B、C、D、E、F、G、H 八條匝道及一條集散道(J 匝道)實(shí)現(xiàn)主線與被交路各個(gè)方向的交通快速轉(zhuǎn)換。 并新建I、L、P、N、U、V 輔道，Q、R 匝道及底層O 環(huán)島， 實(shí)現(xiàn)輔道系統(tǒng)各個(gè)方向的交通轉(zhuǎn)換，為滿足非機(jī)動(dòng)車及行人通行，沿輔道或匝道設(shè)置T1、T2、T3、T4、T5、T6 非機(jī)動(dòng)車道，并通過(guò)匝道通道及互通底層橋下空間實(shí)現(xiàn)非機(jī)動(dòng)車及人行系統(tǒng)的各向貫通，更好地服務(wù)于周邊群眾，為平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)北部的城市開(kāi)發(fā)打好基礎(chǔ)。

(2)該互通兼具公路互通與市政互通的功能，依據(jù)《平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)控制性詳細(xì)規(guī)劃》，道路中除了布設(shè)公路需求的機(jī)動(dòng)車道外，還需布設(shè)人行道、非機(jī)動(dòng)車道和公交車站，并設(shè)路燈、行道樹(shù)和分隔帶的景觀綠化，以及需要敷設(shè)電力、通信、給水、污水、中水、燃?xì)獾仁姓芫€。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外大中型城市都逐步加大了地下空間綜合開(kāi)發(fā)利用的力度， 市政設(shè)施的一體化布置是地下空間利用的一大亮點(diǎn)， 綜合管廊的建設(shè)成為市政管線一體化布置的主要趨勢(shì)。

圖15 平潭互通綜合管廊布置圖

根據(jù)相關(guān)規(guī)劃設(shè)平潭互通綜合管廊(圖15)，斷面內(nèi)尺寸為(2.0 m+2.6 m)×3.4 m(寬×高)的雙艙綜合管廊，高壓艙內(nèi)敷設(shè)有高壓電纜，綜合艙內(nèi)敷設(shè)中壓電纜及通信光纜等。 該綜合管廊南向銜接中山大道已建的(4.9 m+2.2 m)×3.2 m 綜合管廊，北接沿本項(xiàng)目路側(cè)布設(shè)的(2.6 m+3.3 m)×3 m 京臺(tái)線平潭段綜合管廊，東接3.5 m×2 m 蘇平路電力廊溝。 設(shè)計(jì)內(nèi)容主要分為管廊總體、工藝結(jié)構(gòu)、基坑支護(hù)、照明與供配電、火災(zāi)報(bào)警、自控、通風(fēng)、消防及排水等幾個(gè)部分。

4 結(jié)語(yǔ)

總結(jié)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，繼承亮點(diǎn)，針對(duì)國(guó)高網(wǎng)京臺(tái)線長(zhǎng)樂(lè)松下至平潭段工程的項(xiàng)目特點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)舉總體設(shè)計(jì)之綱，統(tǒng)籌考慮各項(xiàng)受控因素，尋找綜合效益最佳方案；張分項(xiàng)工程之目，以總體設(shè)計(jì)的思想指導(dǎo)各專業(yè)間的協(xié)調(diào)性；與其他道路、鐵路、電力、經(jīng)濟(jì)設(shè)施等有機(jī)協(xié)調(diào)，合理共享走廊帶資源，少占耕地，少拆遷，合理匹配地形，降低工程造價(jià)和運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)成本，從而提高整體路網(wǎng)效益，促進(jìn)平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。