青岛西海岸名人岛连岛路工程设计与施工

2015-01-08姜洪昌

城市道桥与防洪 2015年6期

姜洪昌

（青岛西海岸发展（集团）有限公司，山东青岛 266500）

1 工程概述

青岛西海岸经济新区中央商务区位于黄岛开发区与原胶南市的交界，北靠珠山国家森林公园，南面黄海，属胶南黄岛连接的咽喉要冲。青岛西海岸中央商务区是西海岸经济新区“一核、两港、五区、一带”的核心部分，是规划中未来西海岸经济新区的文化中心、公共活动中心、科研创新中心、旅游服务中心。目前已引进万达东方影都等重要项目，预计2015年将举办第一届青岛国际电影节，年人流量将达2 000万人次。

该工程是名人岛区域内部与外界的主要连接，北起滨海大道，南至名人岛，全长约0.63 km。项目具体内容为有工程范围内的海堤及填海工程、连岛桥、电力管沟、压力污水管（过海段）、通信排管等，为综合性工程。

2 建设规模及主要技术标准

2.1 建设规模确定

连岛路为城市主干路，全长0.63 km，设计车速40 km/h。以2015年为基年，预测2 0 3 5年的道路交通运行情况如表1所列。

表1 高峰小时道路交通量、饱和度预测表

根据道路交通量预测结果，连岛路按照双向6车道的规模进行建设。同时，考虑到行人及非机动车通行需求，机动车道两侧设置机非混合道。

根据海域论证，桥梁全长290 m，桥宽36 m（含装饰拱范围）。

根据管线规划，该工程内有4回110 kV电缆，采用管沟敷设过海，管沟长约320 m。

海堤及填海工程项目占用海域面积3.23 hm2（其中非透水构筑物一占用海域面积1.71 hm2、非透水构筑物二占用海域面积0.40 hm2、桥梁工程占用海域面积1.12 hm2），形成陆域面积约2.25 hm2。

2.2 主要技术标准

2.2.1 道路工程

（1）道路等级：主干路；

（2）设计车速：40 km/h；

（3）路面计算荷载：BZZ-100型标准车轴载。

2.2.2 桥梁工程

（1）桥梁汽车荷载等级：城-A级；

（2）人群、非机动荷载：按《城市桥梁设计规范》（CJJ 11—2011）10.0.5、10.0.6条取用；

（3）设计基准期：100 a；

（4）设计使用年限：100 a；

（5）设计安全等级一级，结构重要性系数1.1；

（6）耐久性设计环境类别：Ⅲ类。

2.2.3 管沟工程

（1）结构使用年限为100 a，安全等级为二级，地基基础设计等级为甲级；

（2）裂缝控制等级为三级，使用期最大裂缝宽度0.2 mm，施工期最大裂缝宽度0.3 mm；

（3）环境作用等级V-C级，防水等级二级。

2.2.4 海堤工程

根据《防洪标准》（GB 50201—94）、《海堤工程设计规范》（SL435-2008）中的规定，该工程海堤堤防的工程等别为Ⅰ等，级别为1级，工程的防洪标准为100 a一遇。

3 主要工程设计与施工

3.1 桥梁工程

3.1.1 桥型方案选择

根据海域论证要求，连岛工程桥梁全长为290 m。可选择的桥型一类为桥面以上没有突出结构的梁式桥，整体结构简单，受力明确，景观效果通过外装饰可以营造各种浪漫效果，方案可行性高；另一类为悬索桥、斜拉桥、拱桥等桥面以上有突出结构的方案，但由于桥面以上为受力结构，景观效果的营造有较大的局限性。

在工程可行性研究阶段，经过多种桥型综合比选。从满足景观要求分析，连续梁结构本身整体造型简约，通过装饰效果可以营造梦幻珊瑚的浪漫效果；从造价分析，连续梁+装饰方案较为经济；从施工周期分析，连续梁方案施工方法成熟，施工周期短，钢结构连续梁还可以实现工厂预制，现场拼装，工程质量好[1]。综合桥位处的规划、地形、地貌、地质、水文等基本条件，同时充分考虑设计方案的功能适用性、技术可行性、经济合理性、大桥的景观性与环境的整体协调性、工程实施的可行性，认为连续梁桥+装饰拱作为该桥的方案较好，符合适用、安全、耐久、经济和美观要求，也易与周围环境相协调，所以该工程推荐为连续梁桥+上部景观装饰方案。

3.1.2 景观设计

青岛以秀美的海滨环境、宜人的气候闻名于世，因此，创造唯美的海域环境是该项目设计的核心。由于具有特殊的视觉优势，桥梁工程对海域景观环境的营造至关重要。该桥梁整体造型设计以海洋中独具魅力的珊瑚造型为灵感来源，桥梁整体造型采用珊瑚拱形钢结构装饰，将寓意吉祥、智慧、平安、美丽的珊瑚精神植入景观桥梁的形象特质中。钢结构拱线形流畅，浑然一体，体现了先进的桥梁技术和现代美学的完美统一。

桥墩设计结合装饰拱弧形桥身，延续曲线造型，结合贝壳扇形元素，形成与桥身相协调的桥墩造型（见图1）。

图1 连岛桥效果图

3.1.3 结构设计

采用梁式结构，对预应力混凝土变截面连续箱梁与钢箱梁结构进行综合比选。两种材料的梁式桥可达到相近的结构造型，且混凝土桥造价较低，耐久性较好，但其梁高较大，总体造型较笨重，采用悬臂浇筑施工方案，施工周期较长，施工质量受现场条件影响大。钢连续梁方案施工周期短，对海域影响小，形态优美，景观效果好，与桥位所处名人岛规划更加协调。近年来，随着涂层性能、施工技术的进步，钢结构涂层的防腐效果也越来越优异和持久。通过精心设计、精心施工，钢结构同样可以满足耐久性要求。

综合该桥的景观效果、技术经济性、可实施性要求，主桥采用70 m双主跨，四跨一联的连续钢箱梁，跨径布置（40+70+70+40）m，靠滨海大道侧以（35+35）m连续钢箱梁引桥连接主桥。

根据结构受力需求及总体景观效果，桥梁主体结构采用等截面钢箱梁，中心梁高3.0 m，采用Q345qD钢材。上部景观装饰拱采用钢结构箱形断面，箱室宽度为1.2 m，不规则布置。下部结构采用混凝土桥墩+承台+钻孔灌注桩形式。图2为桥梁横断面。

图2 桥梁横断面（单位：m）

3.1.4 耐久性设计

该工程位于海滨区域，耐久性设计尤为重要。该桥钢箱梁采用梁内除湿+梁内外防腐涂装的耐久性方案，钢结构装饰采用封闭+梁内外防腐涂装的耐久性方案。为保证钢箱梁内除湿效果，所有钢箱梁板件设置的对外孔洞均需进行密封处理。涂层保护年限为长效型25 a。腐蚀环境类别：C5－M。

该工程混凝土桥墩、桥台、承台等位于浪溅区、水位变动区，混凝土外表面进行硅烷浸渍处理，同时提高混凝土保护层厚度，确保桥梁下部结构具有良好的抗腐蚀性能。

3.1.5 施工方法

下部结构完成钻孔灌注桩后，承台位置放置钢围堰，并浇筑封底混凝土，抽水后浇筑承台混凝土，施工桥墩、桥台。

主桥钢主梁纵向分3段预制，分别为75 m+70 m+75 m；每个纵向节段在横向分3段工厂预制。桥梁施工时，先分别吊装两侧边中支点75 m钢箱梁节段，吊装到位后临时锁定，箱梁横向焊接为整幅；在最低温度时，吊装中支点70 m钢箱梁节段，吊装完成后横向焊接为整幅；在最高温度时，同时焊接中支点两侧横向焊缝，完成纵向合拢。引桥吊装基本同主桥。待桥梁主体结构施工完成后，在桥面设临时支架，吊装桥面装饰结构。

3.2 管线工程

3.2.1 管线种类

根据各专业设计方案，连岛路规划管线种类及容量如下：污水为DN600；燃气为DN300；电力为DN3000管沟；通信为1 2孔。

3.2.2 管线敷设方式

（1）随桥敷设管线

根据桥梁结构设计，上部结构为钢结构箱梁，采用单箱多室断面，虽然有敷设管线的空间，但管线施工、维护管理极为不便，因此该工程仅考虑将通信管线敷设于桥梁箱体内，其余管线海底敷设。

（2）不能随桥敷设管线设计方案

设于海底的管线可考虑直埋敷设及管沟敷设两种方式。

燃气管线易燃易爆，综合国内外工程实例，一般不将燃气管线纳入综合管沟，燃气管线直埋于海底。

污水管道不宜设于综合管沟内，采用直埋敷设。

根据电力规划，电力为4回110 kV电缆，是名人岛用电的重要来源，应保证在电缆故障时能够在短时间内修复，因此，过海段采用管沟敷设电缆，施工方式为顶管。

3.2.3 电力管沟设计与施工

电力管沟的设计与其施工方法密切相关。为尽量减小管沟长度，降低工程造价，管沟检修井结合道路和海堤工程布置于现状海域中，统一协调实施。管沟总长度约320 m，南北两侧各设一检修井，工作井内径尺寸10 m×7.2 m，深度20～22 m。

该工程管沟段结构均位于现状海床下方，可采用围堰明挖法、暗挖(矿山)法和顶管法进行施工，三种工法比选如表2所示。图3为顶管施工图片。

考虑到顶管法在工程风险控制、施工经验和施工难度上，对周边环境影响和工程投资方面均有着一定优势，因此该工程海中管沟段推荐采用顶管法进行施工。

管沟横断面（见图4）内净满足安装、维护要求及照明、通风、排水、消防等设施所需空间。该工程为单仓电力管沟，管沟内径DN3 000，满足电力及相关部门对于电缆敷设的要求。

表2 管沟施工工法比选[2]

图3 顶管施工照片

图4 管沟横断面（单位：cm）

3.3 海堤工程

3.3.1 海堤断面设计

海堤断面型式根据重要性、地质条件、水文条件和施工条件等可以选择斜坡式、直立式和混合式等型式。斜坡式地基适应性强，但断面尺寸大，占用海域较多，工程量大；直立式地基适应性差，但断面尺寸小，占用海域较少，工程量小。

直立式海堤造价约为2.3万元/m，复式斜坡海堤造价约为2.9万元/m。

通过综合比选，设计采用直立式海堤方案，通过粗料石镶面可提高海堤的景观性，与周围景观绿化相协调；同时该方案总体布置简单、协调、自然美观，用海面积较小，施工工艺较为成熟，施工方便，工期较短，可以满足工程施工要求。图5为直立式挡墙横断面图。

图5 直立式挡墙横断面图

3.3.2 海提工程施工

该工程建设地点紧临青岛滨海大道，距离原胶南市区约10 km，距日照市约110 km，青岛流亭国际机场约55 km，青岛市区约40 km。交通便利，水、电、通信依托条件较好，且附近砂、石料资源丰富，人口密集，劳动力充足，均成为该工程的有利条件。附近砂、石料资源丰富，交通便利，来料方便，劳动力充足，除部分开山石渣回填及预制栅栏板需要采用运输吊装，其余护岸堤心及回填均可陆上推进，施工难度较小。