宁德至上饶高速公路宁德霞浦至福安段工程总体设计方案探讨

2022-01-25林弼胄

福建交通科技 2021年10期

■林弼胄

（福建省交通规划设计院有限公司，福州 350004）

1 概述

1.1 项目背景

宁德至上饶国家高速公路（G1514）是《国家公路网规划（2013-2030 年）》[1]中北南纵线沈阳至海口国家高速公路（G15）的七条联络线之一，起自福建省宁德市霞浦，经福安、周宁、南平市的政和、建阳、武夷山、至江西铅山，止于江西省上饶市，是福建省东部沿海港口通往闽北和赣、湘等内陆腹地的重要疏港通道。宁上高速公路总里程388 km，其中福建段约335 km，已通车301 km，霞浦至福安段约34 km为本次建设路段。

项目建设对完善福建省境内国家高速公路网，疏通闽赣湘腹地与沿海便捷通道，建设宁德环三都澳湾区港口群集疏运体系，加快滨海旅游资源开发，促进原闽东苏区社会经济发展，提高国防交通综合保障能力等具有重要意义。

项目位于宁德市霞浦、福安，起点在霞浦县下浒镇赤壁村，与在建的联七线相接，路线向东北方向展线，经东安岛、溪南镇、盐田畲族乡，终于福安市溪尾镇下邳村，接入已建成的沈海高速公路，与沈海高速公路共线约4.66 km，于湾坞进入已通车的宁上高速公路。本次设计里程33.831 km。

1.2 技术标准

本项目采用路基宽度26 m、双向四车道、设计时速100 km/h 的高速公路标准建设，主要技术指标见表1[2]。

表1 高速公路主要技术指标

2 总体设计理念

本项目地理条件复杂，地形起伏大。起点位于霞浦东南著名的“两洋三湾四港”的第一洋“东吾洋”，全线跨越多处深水海域，涉及生态敏感点多，桥隧工程量大。工程总体设计时遵循绿色公路、品质工程的要求，认真贯彻“安全、耐久、节约、和谐”的原则，具体从以下6 方面进行研究设计：（1）项目线位在遵循国家公路网规划的基础上，融合当地交通需求。本项目立足“环三都澳湾区经济发展规划”[3]中福宁湾“一湾两半岛”开发，以推进当地港口群发展、溪南半岛的宁德工业区、东冲半岛的“渔乐风情休闲旅游”建设。路线方案满足当地路网规划布局及充分考虑今后发展需求。如起点直接设置于渔乐风情休闲旅游中心带，在下砚互通、溪南互通及下邳互通设计中，直接关联规划集中地并全面考虑了今后发展扩建预留条件，为宁德环三都澳湾区的发展起交通先行的作用。（2）遵照交通运输部“绿色公路”理念。重点对路线廊道集约、整合沿线工业、旅游、海产等交通需求，在综合集约通道资源，将福宁湾、溪南半岛、东冲半岛串联起来的同时，使当地的港区、工业、渔业、旅游等形成无缝衔接。为此，在设计中，充分考虑集约、节约，保护环境，融合生态。除了避开溪南镇区、对接港区规划外，推行生态环保设计和提升防护技术，如部分软基处采用无土桩板式路基等。（3）着重在桥梁隧道等结构物设计中贯彻体现“品质工程”内涵。在跨海工程设计中，桥型选择基于全寿命周期成本等进行比选和设置，以倡导设计创作，追求自然朴实，体现工程与自然人文的和谐。如东吾洋大桥做成海洋特点的景观装饰、关门江水道结合海域特点加大主桥跨径以协调当地景观等。（4）根据沿线地形、地貌、水文、地质等情况对路线平纵横线形进行深入研究。本项目虽地处沿海，但地形起伏仍较大；有浅滩、深水、农田、采石坑等各类地貌；除了以跨海工程为主要设计内容外，需避开众多生态敏感点、规划开发区。设计中结合地形地貌、远离生态红线、避开集镇村落，最大限度减少对海域及海产养殖的干扰、侵占，尽量减少拆迁、征地，为此，在总体方案中，起点位置、溪南半岛选择南线方案。（5）路线与城镇布局规划相结合。充分考虑主要海域作业、养殖分布、风景旅游现状、规划和发展，便捷城镇、港区、工业基地、海洋养殖生产等交通物流出入便捷。（6）根据有序推进钢结构桥梁建设及实施创新驱动思想，在东吾洋大桥深水桥梁上部结构选择90 m 跨径钢混组合箱梁、下邳互通跨线桥等采用钢结构桥梁。将BIM 信息技术等设计工具应用到设计中，为实现项目在设计、建设、运营、维护全寿命周期过程中的信息共享和传递打下良好基础。

3 设计要点

3.1 路线方案确定

本项目路线设计贯彻公路勘察设计典型示范工程[4]的指导思想，坚持以人为本，以“功能完善、技术可行、成本可控”为设计目标。在对区域内自然环境、地形地貌、水文地质等深入研究的基础上，重点结合跨海工程方案研究，对路线走廊带在工可和初步设计阶段进行多次多方案的比选。

图1 路线方案比选示意图

3.1.1 起点至东安岛段（K 线与A 线比选）

本路段为项目起点下浒镇所在的东冲半岛跨越东吾洋海域至东安岛段（图2）。根据工程造价、海域地形地质、施工难易等情况，围绕路线跨越东吾洋海域的合理性进行同深度比较。

图2 比选方案K、A 线示意图

K 线方案路线起于东冲半岛下浒镇赤壁岔村南侧，设平交与联七线相衔接，后建虾山大桥（487 m）至虾山岛，在虾山岛西侧设东吾洋特大桥（2 550 m）跨越东吾洋海域至东安岛，充分借助地形最大程度减小跨东吾洋桥梁长度，在降低工程造价的同时串联了东安岛，更好地发挥本项目便捷地方出行的功能。尔后路线继续向西建半路基半桥梁的弥勒湾1 号大桥（247 m），穿牛梁岗隧道（285 m）至东安村，设东安互通接东安服务区及东安村道，过互通后建弥勒湾2 号大桥（273.5 m）后路线沿岸线向西终于东安岛西南端，路线总长7.745 km。

A 线方案路线起于东冲半岛下浒镇埕坞村南面1 km 的山坳处，与联七线平交衔接，往西设东吾洋特大桥（3 090 m）跨东吾洋海域至东安岛，建郑下垄大桥（247 m）、木斗垄大桥（457 m）、穿东安隧道（955 m）至东安村北面，设东安互通与东安村道连接，过互通后线路沿岸线向西终于东安岛西南端，路线总长7.7 km。

经比选，K 线路线长度长了0.045 km，土石方多76 万多方，但是桥梁长度减少360 m，尤其是东吾洋特大桥短了540 m，隧道长度短657 m，工程造价较A 线节省41 794 万元，同时K 线更符合地方当地规划要求，经济、技术、社会效益均较好，因此推荐K 线方案。

3.1.2 东安至霞塘段（K 线与B 线比选）

本路段为东安岛跨越关门江水道海域至溪南霞塘段，路线从港口带动面、规划干扰和工程投资等方面考虑布设，并进行同深度比较，如图3 所示。

图3 比选方案K、B 线示意图

K 线方案起于霞浦县东安岛的西南端，建关门江水道大桥（860 m）跨关门江水道至溪南镇西安村，设蛇岗隧道（1 121 m）、天岐岭隧道（737.5 m）、甘棠大桥（637 m）、溪南港大桥（663.5 m）过溪南镇，并设溪南互通连接盐溪公路，设下岭脚1 号大桥（247 m）至终点霞塘村，路线长度11.585 km。本方案在下砚预留互通，以便远期衔接溪南港区及规划工业区。

因为师资不足、学生规模较大，思政课教师整天忙于应付课堂教学，而没有时间和精力在课余时间深入到学生中做育人工作。许多学校对思政课教学重视程度不够，缺少鼓励支持思政课教师课余从事育人工作的制度、政策、氛围等环境。这些问题尤其在中西部地区的高职院校较为突出。据相关调查显示，广西高职院校思政课平均师生比为1∶726，其中有近25%的院校师生比低于1∶1 000；思政课专任教师年均承担约407节计划课时，比全国平均水平高出约120多节课时。广西有近40%的高职院校未设立思政课独立的二级机构，有近50%的高校生人均经费未达到15元/生的标准[7]34-35。

B 线方案起于霞浦县东安岛的西南端向东北方向设关门江水道特大桥（1 374 m）跨关门江水道至溪南溪尾村，建后幕大桥（308 m）、岭头岗隧道（827.5 m）、南岸大桥（548 m）、溪南港特大桥（1419.5 m）穿过溪南镇区，设溪南互通连接盐溪公路，终于霞塘村，路线长度10.609 km。

经比选，虽然B 线方案路线里程短、造价略低，路线线形指标较K 线高，但拟建关门水道大桥与水系和地貌斜交，建设规模大，同时方案线路穿越镇区规划区，不利于镇区发展，与地方干扰较多，拆迁量大，因此推荐K 线方案。

3.1.3 虾山至弥勒湾段（K 线与E 线比选）

本路段比选主要是跨东吾洋后采用隧道或绕避方案的比选，如图4 所示。

图4 比选方案K、E 线示意图

方案比选路线均起于虾山岛，K 线方案设东吾洋特大桥（2 550 m）上跨东吾洋至东安岛牛梁岗，尔后设半路基半桥梁的弥勒湾1 号大桥（247 m）与牛梁岗隧道（285 m）至东安村；E 线方案直接设东吾洋特大桥（2 930 m）上跨东吾洋绕避牛梁岗至东安村。

经比选，虽然K 线多了1 座285 m 连拱隧道，土石方及防护数量多，但是东吾洋桥梁长度减少380 m，工程造价较E 线节省7 614.385 万元，拟推荐K 线方案。

3.2 无土桩板式路基

本项目溪尾互通的部分匝道拟试采用“无土桩板式路基” 方案进行处理。该段落路基填高为6～8 m，软土层相对较薄（不大于6.4 m）、上有硬壳层、软土层与卵石层间夹约数米的粘土层。经国内同类型项目的调研考察，该方案一是可以降低工程造价，二是可以减少放坡的用地，三是可以缩短工期，四是可以避免对主线桥产生侧向推力等。此类工程的尝试，对沿海区域浅层软土上的路堤具有较高的应用价值，国内有多个扩建、新建高速公路已成功应用，尤其可应用于公路路基拼宽工程，如图5 所示。

图5 无土桩板式路基与主线桥平面示意图

无土桩板式路基主要由预制板和预制桩组成，两者固结形成框架体系，见图6。其中下部结构采用混合配筋预应力混凝土管柱，基础采用预应力混凝土管桩，即PHC 管桩；施工采用旋挖植桩工法，可以准确控制墩顶标高。上部采用预制板，相邻预制板之间由湿接缝连接。

图6 无土桩板式路基

与桥梁方案相比，本段落采用无土桩板式路基可节省造价约1 133 万元，与路基方案相比，造价略高，但关键是可避免填土挤压主线桥基础，且在占地、环保、通透性、工期等方面有综合优势，方案比较见表2。

表2 路基处理方案比较

3.3 东吾洋特大桥

东吾洋特大桥是本项目跨越东吾洋海域的控制性工程。根据工程所处地理位置、气象水文、通航标准等技术经济比较、研究，对东吾洋特大桥主桥提出了100 m +2×180 m +100 m 预应力混凝土连续刚构、100 m +2×180 m +100 m 预应力混凝土矮塔斜拉桥、80 m +270 m +700 m +270 m +80 m 钢混组合梁斜拉桥3 个方案进行比选，考虑到同跨径连续刚构桥与矮塔斜拉桥的工程造价及全寿命周期成本基本相当，为提升大桥景观效果，推荐采用了预应力混凝土矮塔斜拉桥方案（图7）。

图7 东吾洋特大桥效果图

东吾洋特大桥桥长2 550 m，通航标准为5 000 t海轮。桥梁两岸桥台位于剥蚀海岸上，地面坡度约15°至30°，该海域水深大，最深达63 m，超过48 m水深段长850 m，常年未见海滩出露，最大潮差可超过8 m。桥梁通航孔主桥采用100 m +2×180 m +100 m 的矮塔斜拉桥，深水区非通航孔采用90 m钢混组合梁，浅滩区非通航孔采用50 m 预应力混凝土连续箱梁。主桥索塔采用矩形实心断面，桥面以上塔高33.5 m 布置在中央分隔带上，并与箱梁固结。 3 座索塔分别设置9 对斜拉索，斜拉索为单索面，横桥向呈两排布置,排间距1 m。该桥水文地质极其艰巨，水下工程难度大，有4 m 直径、长度超120 m 的桩基等，施工有难度，但目前的施工能力是可行的。

3.4 互通立交设置

本项目共布设了东安、溪南、溪尾和下邳枢纽等4 座互通。各互通立交的设置充分结合了地形地貌、环境保护、路网规划、交通量预测以及前后服务区设置等因素，在工程方案最优的前提下，能充分发挥本项目的社会经济效益。

3.4.1 下邳枢纽互通

项目终点的下邳枢纽互通为本项目与既有沈海高速公路的衔接节点。由于互通的建设需结合远期沈海高速扩建的可能性，同时匝道还需上跨既有的国省干线纵一线，下穿已建但未开通运营的白马港铁路桥等，所以该互通是本项目的难点之一，如图8 所示。

图8 下邳枢纽互通平面示意图

互通位于下邳村北侧，结合交通量预测及地形条件布置为半直连式T 形互通，两条半直连匝道均采用上跨沈海高速公路建设方案。互通主交通流方向(福州往返东冲)匝道采用较高线形设计标准，设计速度为60 km/h，横断面布置为单向双车道，路基宽度12.5 m；次交通流方向匝道采用40 km/h 设计速度，横断面布置为9 m 单向单车道，局部段落考虑超车需求布置为10.5 m 单向双车道横断面。互通桥梁布设及匝道设计均考虑为沈海高速公路原位扩容预留条件。

3.4.2 溪南互通根据远期规划，溪南互通为今后沈海扩容交叉点，因此，本互通设计考虑了沈海扩容改为枢纽互通立交方案的基本条件（图9）。