青島西海岸名人島連島路工程設(shè)計(jì)與施工

姜洪昌

（青島西海岸發(fā)展（集團(tuán)）有限公司，山東青島 266500）

1 工程概述

青島西海岸經(jīng)濟(jì)新區(qū)中央商務(wù)區(qū)位于黃島開(kāi)發(fā)區(qū)與原膠南市的交界，北靠珠山國(guó)家森林公園，南面黃海，屬膠南黃島連接的咽喉要沖。青島西海岸中央商務(wù)區(qū)是西海岸經(jīng)濟(jì)新區(qū)“一核、兩港、五區(qū)、一帶”的核心部分，是規(guī)劃中未來(lái)西海岸經(jīng)濟(jì)新區(qū)的文化中心、公共活動(dòng)中心、科研創(chuàng)新中心、旅游服務(wù)中心。目前已引進(jìn)萬(wàn)達(dá)東方影都等重要項(xiàng)目，預(yù)計(jì)2015年將舉辦第一屆青島國(guó)際電影節(jié)，年人流量將達(dá)2 000萬(wàn)人次。

該工程是名人島區(qū)域內(nèi)部與外界的主要連接，北起濱海大道，南至名人島，全長(zhǎng)約0.63 km。項(xiàng)目具體內(nèi)容為有工程范圍內(nèi)的海堤及填海工程、連島橋、電力管溝、壓力污水管（過(guò)海段）、通信排管等，為綜合性工程。

2 建設(shè)規(guī)模及主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2.1 建設(shè)規(guī)模確定

連島路為城市主干路，全長(zhǎng)0.63 km，設(shè)計(jì)車(chē)速40 km/h。以2015年為基年，預(yù)測(cè)2 0 3 5年的道路交通運(yùn)行情況如表1所列。

表1 高峰小時(shí)道路交通量、飽和度預(yù)測(cè)表

根據(jù)道路交通量預(yù)測(cè)結(jié)果，連島路按照雙向6車(chē)道的規(guī)模進(jìn)行建設(shè)。同時(shí)，考慮到行人及非機(jī)動(dòng)車(chē)通行需求，機(jī)動(dòng)車(chē)道兩側(cè)設(shè)置機(jī)非混合道。

根據(jù)海域論證，橋梁全長(zhǎng)290 m，橋?qū)?6 m（含裝飾拱范圍）。

根據(jù)管線規(guī)劃，該工程內(nèi)有4回110 kV電纜，采用管溝敷設(shè)過(guò)海，管溝長(zhǎng)約320 m。

海堤及填海工程項(xiàng)目占用海域面積3.23 hm2（其中非透水構(gòu)筑物一占用海域面積1.71 hm2、非透水構(gòu)筑物二占用海域面積0.40 hm2、橋梁工程占用海域面積1.12 hm2），形成陸域面積約2.25 hm2。

2.2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2.2.1 道路工程

（1）道路等級(jí)：主干路；

（2）設(shè)計(jì)車(chē)速：40 km/h；

（3）路面計(jì)算荷載：BZZ-100型標(biāo)準(zhǔn)車(chē)軸載。

2.2.2 橋梁工程

（1）橋梁汽車(chē)荷載等級(jí)：城-A級(jí)；

（2）人群、非機(jī)動(dòng)荷載：按《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ 11—2011）10.0.5、10.0.6條取用；

（3）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：100 a；

（4）設(shè)計(jì)使用年限：100 a；

（5）設(shè)計(jì)安全等級(jí)一級(jí)，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1.1；

（6）耐久性設(shè)計(jì)環(huán)境類(lèi)別：Ⅲ類(lèi)。

2.2.3 管溝工程

（1）結(jié)構(gòu)使用年限為100 a，安全等級(jí)為二級(jí)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)；

（2）裂縫控制等級(jí)為三級(jí)，使用期最大裂縫寬度0.2 mm，施工期最大裂縫寬度0.3 mm；

（3）環(huán)境作用等級(jí)V-C級(jí)，防水等級(jí)二級(jí)。

2.2.4 海堤工程

根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50201—94）、《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL435-2008）中的規(guī)定，該工程海堤堤防的工程等別為Ⅰ等，級(jí)別為1級(jí)，工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)為100 a一遇。

3 主要工程設(shè)計(jì)與施工

3.1 橋梁工程

3.1.1 橋型方案選擇

根據(jù)海域論證要求，連島工程橋梁全長(zhǎng)為290 m。可選擇的橋型一類(lèi)為橋面以上沒(méi)有突出結(jié)構(gòu)的梁式橋，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受力明確，景觀效果通過(guò)外裝飾可以營(yíng)造各種浪漫效果，方案可行性高；另一類(lèi)為懸索橋、斜拉橋、拱橋等橋面以上有突出結(jié)構(gòu)的方案，但由于橋面以上為受力結(jié)構(gòu)，景觀效果的營(yíng)造有較大的局限性。

在工程可行性研究階段，經(jīng)過(guò)多種橋型綜合比選。從滿足景觀要求分析，連續(xù)梁結(jié)構(gòu)本身整體造型簡(jiǎn)約，通過(guò)裝飾效果可以營(yíng)造夢(mèng)幻珊瑚的浪漫效果；從造價(jià)分析，連續(xù)梁+裝飾方案較為經(jīng)濟(jì)；從施工周期分析，連續(xù)梁方案施工方法成熟，施工周期短，鋼結(jié)構(gòu)連續(xù)梁還可以實(shí)現(xiàn)工廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)拼裝，工程質(zhì)量好[1]。綜合橋位處的規(guī)劃、地形、地貌、地質(zhì)、水文等基本條件，同時(shí)充分考慮設(shè)計(jì)方案的功能適用性、技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性、大橋的景觀性與環(huán)境的整體協(xié)調(diào)性、工程實(shí)施的可行性，認(rèn)為連續(xù)梁橋+裝飾拱作為該橋的方案較好，符合適用、安全、耐久、經(jīng)濟(jì)和美觀要求，也易與周?chē)h(huán)境相協(xié)調(diào)，所以該工程推薦為連續(xù)梁橋+上部景觀裝飾方案。

3.1.2 景觀設(shè)計(jì)

青島以秀美的海濱環(huán)境、宜人的氣候聞名于世，因此，創(chuàng)造唯美的海域環(huán)境是該項(xiàng)目設(shè)計(jì)的核心。由于具有特殊的視覺(jué)優(yōu)勢(shì)，橋梁工程對(duì)海域景觀環(huán)境的營(yíng)造至關(guān)重要。該橋梁整體造型設(shè)計(jì)以海洋中獨(dú)具魅力的珊瑚造型為靈感來(lái)源，橋梁整體造型采用珊瑚拱形鋼結(jié)構(gòu)裝飾，將寓意吉祥、智慧、平安、美麗的珊瑚精神植入景觀橋梁的形象特質(zhì)中。鋼結(jié)構(gòu)拱線形流暢，渾然一體，體現(xiàn)了先進(jìn)的橋梁技術(shù)和現(xiàn)代美學(xué)的完美統(tǒng)一。

橋墩設(shè)計(jì)結(jié)合裝飾拱弧形橋身，延續(xù)曲線造型，結(jié)合貝殼扇形元素，形成與橋身相協(xié)調(diào)的橋墩造型（見(jiàn)圖1）。

圖1 連島橋效果圖

3.1.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

采用梁式結(jié)構(gòu)，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁與鋼箱梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合比選。兩種材料的梁式橋可達(dá)到相近的結(jié)構(gòu)造型，且混凝土橋造價(jià)較低，耐久性較好，但其梁高較大，總體造型較笨重，采用懸臂澆筑施工方案，施工周期較長(zhǎng)，施工質(zhì)量受現(xiàn)場(chǎng)條件影響大。鋼連續(xù)梁方案施工周期短，對(duì)海域影響小，形態(tài)優(yōu)美，景觀效果好，與橋位所處名人島規(guī)劃更加協(xié)調(diào)。近年來(lái)，隨著涂層性能、施工技術(shù)的進(jìn)步，鋼結(jié)構(gòu)涂層的防腐效果也越來(lái)越優(yōu)異和持久。通過(guò)精心設(shè)計(jì)、精心施工，鋼結(jié)構(gòu)同樣可以滿足耐久性要求。

綜合該橋的景觀效果、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性、可實(shí)施性要求，主橋采用70 m雙主跨，四跨一聯(lián)的連續(xù)鋼箱梁，跨徑布置（40+70+70+40）m，靠濱海大道側(cè)以（35+35）m連續(xù)鋼箱梁引橋連接主橋。

根據(jù)結(jié)構(gòu)受力需求及總體景觀效果，橋梁主體結(jié)構(gòu)采用等截面鋼箱梁，中心梁高3.0 m，采用Q345qD鋼材。上部景觀裝飾拱采用鋼結(jié)構(gòu)箱形斷面，箱室寬度為1.2 m，不規(guī)則布置。下部結(jié)構(gòu)采用混凝土橋墩+承臺(tái)+鉆孔灌注樁形式。圖2為橋梁橫斷面。

圖2 橋梁橫斷面（單位：m）

3.1.4 耐久性設(shè)計(jì)

該工程位于海濱區(qū)域，耐久性設(shè)計(jì)尤為重要。該橋鋼箱梁采用梁內(nèi)除濕+梁內(nèi)外防腐涂裝的耐久性方案，鋼結(jié)構(gòu)裝飾采用封閉+梁內(nèi)外防腐涂裝的耐久性方案。為保證鋼箱梁內(nèi)除濕效果，所有鋼箱梁板件設(shè)置的對(duì)外孔洞均需進(jìn)行密封處理。涂層保護(hù)年限為長(zhǎng)效型25 a。腐蝕環(huán)境類(lèi)別：C5－M。

該工程混凝土橋墩、橋臺(tái)、承臺(tái)等位于浪濺區(qū)、水位變動(dòng)區(qū)，混凝土外表面進(jìn)行硅烷浸漬處理，同時(shí)提高混凝土保護(hù)層厚度，確保橋梁下部結(jié)構(gòu)具有良好的抗腐蝕性能。

3.1.5 施工方法

下部結(jié)構(gòu)完成鉆孔灌注樁后，承臺(tái)位置放置鋼圍堰，并澆筑封底混凝土，抽水后澆筑承臺(tái)混凝土，施工橋墩、橋臺(tái)。

主橋鋼主梁縱向分3段預(yù)制，分別為75 m+70 m+75 m；每個(gè)縱向節(jié)段在橫向分3段工廠預(yù)制。橋梁施工時(shí)，先分別吊裝兩側(cè)邊中支點(diǎn)75 m鋼箱梁節(jié)段，吊裝到位后臨時(shí)鎖定，箱梁橫向焊接為整幅；在最低溫度時(shí)，吊裝中支點(diǎn)70 m鋼箱梁節(jié)段，吊裝完成后橫向焊接為整幅；在最高溫度時(shí)，同時(shí)焊接中支點(diǎn)兩側(cè)橫向焊縫，完成縱向合攏。引橋吊裝基本同主橋。待橋梁主體結(jié)構(gòu)施工完成后，在橋面設(shè)臨時(shí)支架，吊裝橋面裝飾結(jié)構(gòu)。

3.2 管線工程

3.2.1 管線種類(lèi)

根據(jù)各專業(yè)設(shè)計(jì)方案，連島路規(guī)劃管線種類(lèi)及容量如下：污水為DN600；燃?xì)鉃镈N300；電力為DN3000管溝；通信為1 2孔。

3.2.2 管線敷設(shè)方式

（1）隨橋敷設(shè)管線

根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，上部結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)箱梁，采用單箱多室斷面，雖然有敷設(shè)管線的空間，但管線施工、維護(hù)管理極為不便，因此該工程僅考慮將通信管線敷設(shè)于橋梁箱體內(nèi)，其余管線海底敷設(shè)。

（2）不能隨橋敷設(shè)管線設(shè)計(jì)方案

設(shè)于海底的管線可考慮直埋敷設(shè)及管溝敷設(shè)兩種方式。

燃?xì)夤芫€易燃易爆，綜合國(guó)內(nèi)外工程實(shí)例，一般不將燃?xì)夤芫€納入綜合管溝，燃?xì)夤芫€直埋于海底。

污水管道不宜設(shè)于綜合管溝內(nèi)，采用直埋敷設(shè)。

根據(jù)電力規(guī)劃，電力為4回110 kV電纜，是名人島用電的重要來(lái)源，應(yīng)保證在電纜故障時(shí)能夠在短時(shí)間內(nèi)修復(fù)，因此，過(guò)海段采用管溝敷設(shè)電纜，施工方式為頂管。

3.2.3 電力管溝設(shè)計(jì)與施工

電力管溝的設(shè)計(jì)與其施工方法密切相關(guān)。為盡量減小管溝長(zhǎng)度，降低工程造價(jià)，管溝檢修井結(jié)合道路和海堤工程布置于現(xiàn)狀海域中，統(tǒng)一協(xié)調(diào)實(shí)施。管溝總長(zhǎng)度約320 m，南北兩側(cè)各設(shè)一檢修井，工作井內(nèi)徑尺寸10 m×7.2 m，深度20～22 m。

該工程管溝段結(jié)構(gòu)均位于現(xiàn)狀海床下方，可采用圍堰明挖法、暗挖(礦山)法和頂管法進(jìn)行施工，三種工法比選如表2所示。圖3為頂管施工圖片。

考慮到頂管法在工程風(fēng)險(xiǎn)控制、施工經(jīng)驗(yàn)和施工難度上，對(duì)周邊環(huán)境影響和工程投資方面均有著一定優(yōu)勢(shì)，因此該工程海中管溝段推薦采用頂管法進(jìn)行施工。

管溝橫斷面（見(jiàn)圖4）內(nèi)凈滿足安裝、維護(hù)要求及照明、通風(fēng)、排水、消防等設(shè)施所需空間。該工程為單倉(cāng)電力管溝，管溝內(nèi)徑DN3 000，滿足電力及相關(guān)部門(mén)對(duì)于電纜敷設(shè)的要求。

表2 管溝施工工法比選[2]

圖3 頂管施工照片

圖4 管溝橫斷面（單位：cm）

3.3 海堤工程

3.3.1 海堤斷面設(shè)計(jì)

海堤斷面型式根據(jù)重要性、地質(zhì)條件、水文條件和施工條件等可以選擇斜坡式、直立式和混合式等型式。斜坡式地基適應(yīng)性強(qiáng)，但斷面尺寸大，占用海域較多，工程量大；直立式地基適應(yīng)性差，但斷面尺寸小，占用海域較少，工程量小。

直立式海堤造價(jià)約為2.3萬(wàn)元/m，復(fù)式斜坡海堤造價(jià)約為2.9萬(wàn)元/m。

通過(guò)綜合比選，設(shè)計(jì)采用直立式海堤方案，通過(guò)粗料石鑲面可提高海堤的景觀性，與周?chē)坝^綠化相協(xié)調(diào)；同時(shí)該方案總體布置簡(jiǎn)單、協(xié)調(diào)、自然美觀，用海面積較小，施工工藝較為成熟，施工方便，工期較短，可以滿足工程施工要求。圖5為直立式擋墻橫斷面圖。

圖5 直立式擋墻橫斷面圖

3.3.2 海提工程施工

該工程建設(shè)地點(diǎn)緊臨青島濱海大道，距離原膠南市區(qū)約10 km，距日照市約110 km，青島流亭國(guó)際機(jī)場(chǎng)約55 km，青島市區(qū)約40 km。交通便利，水、電、通信依托條件較好，且附近砂、石料資源豐富，人口密集，勞動(dòng)力充足，均成為該工程的有利條件。附近砂、石料資源豐富，交通便利，來(lái)料方便，勞動(dòng)力充足，除部分開(kāi)山石渣回填及預(yù)制柵欄板需要采用運(yùn)輸?shù)跹b，其余護(hù)岸堤心及回填均可陸上推進(jìn)，施工難度較小。

4 工程投資

工程內(nèi)容包括橋梁工程、排水工程、照明工程、管溝工程、臨時(shí)工程以及附屬工程等。其中橋梁工程造價(jià)約12 254.01萬(wàn)元，管溝工程造價(jià)約2 765.41萬(wàn)元，海堤工程造價(jià)約2 040.16萬(wàn)元。工程建安費(fèi)約18 578.99萬(wàn)元，工程前期費(fèi)用約3 515.59萬(wàn)元，工程總造價(jià)約22 094.58萬(wàn)元。

5 結(jié)語(yǔ)

青島西海岸名人島連島路工程是含多個(gè)分項(xiàng)工程的綜合性工程，包含橋梁工程、海堤工程、綜合管線和電力管溝工程，對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工及管理都提出了較高的要求。通過(guò)綜合分析，該工程主要有以下兩個(gè)特點(diǎn)。

（1）造型優(yōu)美，景觀突出。

充分考慮青島作為海濱城市的特點(diǎn)，以夢(mèng)幻珊瑚為設(shè)計(jì)理念，達(dá)到了一橋一景的效果。

（2）工藝先進(jìn)，節(jié)能環(huán)保。

橋梁主體結(jié)構(gòu)采用節(jié)段拼裝施工，管溝工程采用頂管法施工，工程質(zhì)量可靠，施工工藝先進(jìn)，施工風(fēng)險(xiǎn)小，造價(jià)較低，對(duì)海域基本無(wú)影響。

本文對(duì)項(xiàng)目?jī)?nèi)各個(gè)工程的設(shè)計(jì)方案及施工方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，為國(guó)內(nèi)外類(lèi)似工程的設(shè)計(jì)與施工提供了有益的經(jīng)驗(yàn)。

[1]范立礎(chǔ).橋梁工程[M].北京：人民交通出版社，1996.

[2]卞榮,劉燕平,馮云,等.寧波長(zhǎng)距離電力隧道施工工法比選[J].地下工程與隧道,2014（4）:53-56.