新農(nóng)至西中島公路（交流島至通水溝）工程設(shè)計(jì)綜述

齊欽

（天津城建設(shè)計(jì)院有限公司，天津市 300121）

新農(nóng)至西中島公路（交流島至通水溝）工程設(shè)計(jì)綜述

齊欽

（天津城建設(shè)計(jì)院有限公司，天津市 300121）

大連市西中島將建設(shè)成“石化島”，打造成煉化一體化的具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的世界一流石化產(chǎn)業(yè)基地。新農(nóng)至西中島公路（交流島至通水溝）段是進(jìn)出園區(qū)的東西向交通主干線，將承擔(dān)園區(qū)建成初期全部的交通流。路線連接三座島嶼至陸地，是典型的連島公路，規(guī)劃限制條件眾多，地形地貌多變，建設(shè)條件復(fù)雜。從設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想、總體設(shè)計(jì)方案、路基設(shè)計(jì)方案等方面，對(duì)工程設(shè)計(jì)進(jìn)行了論述，有關(guān)經(jīng)驗(yàn)可供相關(guān)專業(yè)人員參考。

西中島；公路；路線；路基；強(qiáng)夯

1　概述

1.1工程地理位置及背景

大連市西中島石化產(chǎn)業(yè)園區(qū)位于渤海灣東部岸線中端的長(zhǎng)興島經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)，規(guī)劃總面積110 km2。南距大連市主城區(qū)110 km，東與沈大高速公路、哈大高速鐵路主干線毗鄰連接。規(guī)劃重點(diǎn)將西中島建成“石化島”，打造成煉化一體化的具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的世界一流石化產(chǎn)業(yè)基地。國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)園的《石化產(chǎn)業(yè)規(guī)劃布局方案》中，將西中島列為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的石化產(chǎn)業(yè)基地，也是東北地區(qū)唯一納入國(guó)家產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的煉化一體化基地。

1.2工程規(guī)模

路線西起西中島，自西向東依次連接駱駝島、交流島和陸地，是西中島園區(qū)一條重要的對(duì)外交通通道，見(jiàn)圖1。路線全長(zhǎng)18 km，其中橋梁10座，總長(zhǎng)度3 469.7 m。預(yù)埋管線箱涵20座，圓管涵8座。

圖1　工程總平面圖

2　總體指導(dǎo)思想［1-4］

（1）未來(lái)西中島是封閉管理的石化產(chǎn)業(yè)島。交流島遠(yuǎn)期規(guī)劃是居住和商業(yè)用地，主要為西中島石化園區(qū)提供生活服務(wù)和后勤保障。駱駝島作為石化產(chǎn)業(yè)區(qū)和生活服務(wù)區(qū)之間的屏障，將只完善其植被，不做開(kāi)發(fā)建設(shè)。因此，西中島石化區(qū)和交流島生活區(qū)為兩大服務(wù)對(duì)象。為西中島提供對(duì)外交通服務(wù)的同時(shí)，應(yīng)重視為交流島生活區(qū)提供服務(wù)。

（2）工程西起西中島石化園區(qū)起步區(qū)最西端的石油西路，東至長(zhǎng)興島與瓦房店交界，向東與既有西靠線相連，形成一條東西向的園區(qū)與外界溝通的交通主干道。路線即要避繞村落和電力電訊管線設(shè)施，盡量減少拆遷，避免施工以及運(yùn)營(yíng)期間的噪音和粉塵污染等對(duì)周圍居民的影響，同時(shí)又有要利于園區(qū)交通快速通過(guò)，并且有利于交流島生活區(qū)未來(lái)城鎮(zhèn)發(fā)展的需要以及區(qū)域交通的快速集散，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

（3）路線走向應(yīng)與港區(qū)鐵路和地下管線走廊帶相結(jié)合，形成相對(duì)集中但不相互干擾的交通運(yùn)輸帶。空間上盡量與其他陸路運(yùn)輸系統(tǒng)集中布置，提高土地利用效率。

（4）充分考慮連島公路的特殊性，避免因公路的修建對(duì)土地資源寶貴的島嶼和人工陸地造成切割。因此在通過(guò)島嶼的路段，路線盡量布設(shè)在靠近規(guī)劃島嶼岸線的邊緣地帶。在滿足園區(qū)規(guī)劃高程以及地下水位、潮水位要求的前提下，盡量降低填方路堤的填土高度。

（5）在不影響路線總體走向、不降低路線指標(biāo)的前提下，路線布設(shè)應(yīng)結(jié)合鐵路設(shè)計(jì)和遠(yuǎn)期吹填海岸線規(guī)劃等條件，充分考慮大型結(jié)構(gòu)物（如公鐵分離式立交、跨海大橋等）設(shè)置的位置，盡可能為其創(chuàng)造有利條件，避免因路線布設(shè)不得當(dāng)而引起結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)困難和工程量的顯著增加。

（6）景觀協(xié)調(diào)性：結(jié)合沿線地形、地貌等條件，路線布設(shè)順勢(shì)而為，線形走向盡可能與地形吻合，接近自然、融入自然，達(dá)到自然景觀與人工建筑的和諧統(tǒng)一。

3　主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［5］

（1）道路等級(jí)：公路一級(jí)。

（2）設(shè)計(jì)速度：設(shè)計(jì)時(shí)速為80 km/h。

（3）道路寬度：路基寬度32 m，雙向六車道。

（4）路基設(shè)計(jì)洪水頻率：1/100。

（5）凈空標(biāo)準(zhǔn)：機(jī)動(dòng)車道5.0 m，鐵路7.96 m。

4　設(shè)計(jì)方案

4.1路線設(shè)計(jì)方案

西中島石化園區(qū)起步區(qū)的詳細(xì)規(guī)劃已經(jīng)出臺(tái)，西中島內(nèi)正在進(jìn)行較大強(qiáng)度的開(kāi)發(fā)建設(shè)，填海造地、園區(qū)內(nèi)部道路、石化管廊、排洪渠和鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)正在進(jìn)行。因此，西中島島內(nèi)，路線走向主要依據(jù)規(guī)劃線位，僅根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行必要的微調(diào)。西中島島外將近10 km路段位于潮間帶的鹽田淺海或駱駝島和交流島上的低丘地段，地形地貌變化較大。全線路線布設(shè)限制條件眾多，只能充分利用有利條件，盡量避讓不利條件，在平面線形滿足規(guī)范指標(biāo)的前提下，顧全園區(qū)規(guī)劃開(kāi)發(fā)的大局，選擇一個(gè)滿足主要功能要求、舒適合理的路線方案。

4.1.1與港區(qū)鐵路專用線立交

在西中島島內(nèi)，地上管廊帶、埋地管廊通道、公路、鐵路和截洪溝等延保留山體集中在山體西側(cè)寬度僅為150 m左右?guī)钭呃葍?nèi)。依據(jù)西中島石化園區(qū)起步區(qū)的詳細(xì)規(guī)劃，公路在港區(qū)鐵路與埋地管廊通道之間，東側(cè)與港區(qū)鐵路專用線距離15 m，西側(cè)距埋地管廊通道13 m。兩條鐵路支線自鐵路專用線引出，向西延伸至港口。路線需要分別跨越兩條支線鐵路，跨越位置在鐵路路線圓曲線上，中心位置交叉角度僅15°～30°。

跨越鐵路若采用連續(xù)梁方式跨越，橋梁跨度將達(dá)到150 m以上。鑒于石化園區(qū)內(nèi)對(duì)橋梁景觀要求較低，本著經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)實(shí)用的原則，實(shí)施方案中，兩處跨越鐵路橋梁，上部結(jié)構(gòu)采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土箱形梁，跨鐵路位置下部結(jié)構(gòu)采用門架墩，引橋下部結(jié)構(gòu)為柱式墩。該方案與連續(xù)梁方案相比，大大降低降低了工程造價(jià)，節(jié)約工程施工周期，見(jiàn)圖2。

4.1.2西中島島外路線走廊的選擇

西中島島外，路線跨越董家口灣后，進(jìn)入駱駝島和交流島，該段路線長(zhǎng)度約6 km。兩座島嶼均為剝蝕低丘地貌，植被良好，地形起伏較大，地形標(biāo)高在6.40～56.84 m之間。島嶼周邊現(xiàn)狀為鹽田淺海。沿山腳布置線位，局部路塹較深，對(duì)山體和植被破壞嚴(yán)重，線位距離規(guī)劃生活商務(wù)區(qū)較遠(yuǎn)，且中間有埋地管廊通道和鐵路，周邊車輛進(jìn)出公路需要跨越鐵路；路線布置在鹽田淺海內(nèi)，避免了對(duì)山體的破壞，但路基處理難度大，施工周期長(zhǎng)，工程造價(jià)高，但便于出行，汽車交通與軌道交通分離。因此，實(shí)施方案中，路線布設(shè)在現(xiàn)狀鹽田淺海內(nèi)。

4.1.3鹽田淺海段最小路基高度

路線有7公里左右路基段，在鹽田淺海段通過(guò)。保證路基安全的前提下，盡可能的降低路基高度，對(duì)本工程有極大的經(jīng)濟(jì)意義。

（1）波浪侵襲高度計(jì)算式中：α為路堤邊坡與水平面的夾角（°）；K0為與邊坡坡面粗糙度和透水性有關(guān)的綜合系數(shù)2h為波浪的總高度（m）。

波浪總高度計(jì)算：

經(jīng)計(jì)算，波浪侵襲高度hz=0.969 m。

（2）濱海路基設(shè)計(jì)高程

依據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》，濱海路基的設(shè)計(jì)高程不應(yīng)低于高潮水位頻率的設(shè)計(jì)潮水位加波浪侵襲高以及0.5 m的安全高度。

本項(xiàng)目為一級(jí)公路，高潮水位頻率為1/100的設(shè)計(jì)潮水位為2.17 m。考慮82 cm路面結(jié)構(gòu)層厚度。因此，本項(xiàng)目鹽田淺海段理論路基最小設(shè)計(jì)高程H=0.969+2.17+0.5+0.82=4.459 m。確定鹽田淺海段路基最小設(shè)計(jì)高度按4.5m控制。

4.1.4一般路基橫斷面

路基寬度為32.0 m，其中：行車道寬2×（3× 3.75）m，硬路肩寬2×2.5 m，中間帶寬3.0 m（中央分隔帶2.0 m，路緣帶寬2×0.5 m），土路肩寬2×0.75 m。行車道及硬路肩正常路拱橫坡采用2%，土路肩橫坡采用4%，見(jiàn)圖3。

圖3　一般路基橫斷面圖（單位：cm）

4.2特殊路基設(shè)計(jì)方案

西中島內(nèi)，由于石化園區(qū)開(kāi)發(fā)的的需要，進(jìn)行開(kāi)山、填海和吹填等場(chǎng)地整治工程，有大量廢棄的優(yōu)質(zhì)開(kāi)山石碴作為建筑材料，因此本工程路基處理方案選擇時(shí)，優(yōu)先采用使用石碴作為建筑材料的路基處理方案。

4.2.1鹽田淺海段路基處理

路線K11+090～～K17+150在鹽田淺海段通過(guò)。該段平均常水位水深2.0 m，場(chǎng)地地層自上而下分別為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土和粉砂，軟弱土層厚度5.0～6.0 m。

鑒于場(chǎng)地軟弱土層不深但完全換填施工難度較大、經(jīng)濟(jì)性差的特點(diǎn)，工程采用先拋石擠淤后強(qiáng)夯的路基處理措施。在路基兩側(cè)坡腳外5 m位置打壩，抽水，清除表面約1 m厚的流塑狀淤泥。回填2 m后開(kāi)山石碴，回填頂面寬度為路基兩側(cè)坡腳外各延伸5 m，以此作為強(qiáng)夯平臺(tái)。整平后進(jìn)行強(qiáng)夯處理。對(duì)路基強(qiáng)夯時(shí)，共進(jìn)行3遍夯擊（兩遍點(diǎn)夯，一遍滿夯），第一遍點(diǎn)夯，夯點(diǎn)間距為5 m，夯擊能2 000 kN·m；然后進(jìn)行第二遍點(diǎn)夯，夯點(diǎn)為第一遍夯點(diǎn)中央，夯點(diǎn)間距為5 m，夯擊能2 000 kN·m；第三遍進(jìn)行滿夯，夯擊能為1 000 kN·m，夯印搭接1/4，要求強(qiáng)夯完成后地基承載力不小于200 kPa。三遍夯點(diǎn)完成后，整平夯坑，其上分層碾壓填筑開(kāi)山石碴至路床頂面，見(jiàn)圖4～圖6。

圖4　鹽田淺海段路基處理設(shè)計(jì)圖

圖5　原狀鹽田淺海

圖6　鹽田淺海段路基強(qiáng)夯

4.2.2鹽田淺海段橋頭路基處理

工程K10+575大橋、K12+863大橋、K13+640和K17+605大橋大橋處于鹽田淺海段，橋頭填土高度8.0～10.0m。為了保證大橋橋頭路基銜接段在運(yùn)營(yíng)期間與構(gòu)造物之間不出現(xiàn)較大沉降差及保證路基填筑時(shí)穩(wěn)定，該段橋頭振沖碎石樁和強(qiáng)夯相結(jié)合的處理方式加固地基。處理段落內(nèi)先在路基兩側(cè)坡腳外10 m位置打壩、抽水、清淤1 m，鋪設(shè)1 m碎石墊層并夯實(shí)，以此做為施工平臺(tái)在其上布點(diǎn)進(jìn)行振沖碎石樁施工。平臺(tái)頂面寬度為路基兩側(cè)坡腳外各延伸5 m。碎石樁設(shè)計(jì)中按照承載力控制計(jì)算樁距，樁徑設(shè)計(jì)為0.8 m，樁間距2.0 m，正三角形布設(shè)，用碎石填筑并夯實(shí)。

振沖樁施工完成后，鋪設(shè)2 m開(kāi)山石碴，整平后進(jìn)行第一遍強(qiáng)夯施工，夯點(diǎn)布置在振沖碎石樁間，等邊三角形布設(shè)，夯點(diǎn)距離與碎石樁間距相同。共進(jìn)行3遍夯擊（兩遍點(diǎn)夯，一遍滿夯），點(diǎn)夯夯擊能為2 000 kN·m，滿夯夯擊能為1 000 kN·m，錘印彼此搭接1/4。其后分層碾壓回填至路床頂面標(biāo)高。

4.2.3吹填段路基處理

本工程K8+450～K9+370段路基處于吹填區(qū)，路基地基表層土為沖填土，厚度5.0-6.1 m，灰褐色，飽和狀態(tài)，主要由淤泥及粉砂吹填而成，淤泥呈流塑-軟塑狀態(tài)，粉砂呈松散狀態(tài)。其下為粉砂，灰褐色，濕-飽和狀態(tài)，稍密，局部混粉質(zhì)粘土，成份主要為石英等，場(chǎng)地內(nèi)均有分布，層厚2.60～3.90 m。

沖填土含砂量較高，沖填土下為粉砂層，排水性較好，適合強(qiáng)夯處理。在原狀沖填土上鋪設(shè)2 m開(kāi)山石碴墊層，墊層頂面寬度為路基兩側(cè)坡腳外各延伸5 m。其上進(jìn)行3遍夯擊（兩遍點(diǎn)夯，一遍滿夯），強(qiáng)夯工藝與鹽田淺海段路基強(qiáng)夯相同。

施工中注意路基兩側(cè)開(kāi)挖臨時(shí)排水溝。鋪設(shè)2 m開(kāi)山石碴時(shí)，橫向間隔10 m設(shè)置臨時(shí)排水溝，兩遍點(diǎn)夯施工后，回填排水溝，整平后進(jìn)行滿夯施工，見(jiàn)圖7、圖8。

圖7　原狀吹填區(qū)

4.2.4施工過(guò)程中路基變形監(jiān)測(cè)

軟弱土及沖填土段路基施工，應(yīng)進(jìn)行路基變形跟蹤觀測(cè)。

圖8　吹填段路基強(qiáng)夯

（1）水平位移檢測(cè)

用于觀測(cè)水平位移的位移標(biāo)點(diǎn)樁、校核基點(diǎn)樁亦同時(shí)用于沉降觀測(cè)，埋設(shè)于坡趾及以外的標(biāo)點(diǎn)邊樁一般兼測(cè)地面沉降。標(biāo)點(diǎn)樁頂上應(yīng)預(yù)埋可由十字線的半圓形測(cè)頭。

（2）沉降檢測(cè)

地表沉降觀測(cè)采用在強(qiáng)夯平臺(tái)上埋設(shè)沉降板進(jìn)行高程觀測(cè)。沉降板埋置于路中心、路肩。最后兩個(gè)月連續(xù)四次沉降觀測(cè)、每次沉降值小于2 mm（每?jī)芍苡^測(cè)一次），路基經(jīng)彎沉值、壓實(shí)度檢驗(yàn)合格，方可施做路面結(jié)構(gòu)。

5　結(jié)語(yǔ)

新農(nóng)至西中島公路（交流島至通水溝）段，即穿越規(guī)劃條件眾多的西中島石化產(chǎn)業(yè)園區(qū)起步區(qū)，又穿越地形地貌條件多變的駱駝島、西中島以及島間海灣和吹填區(qū)，對(duì)工程的設(shè)計(jì)、施工和建設(shè)管理都提出了較高的要求。通過(guò)對(duì)選線和特殊路基處理等關(guān)鍵問(wèn)題分析論述，對(duì)類似工程提供借鑒作用。

［1］鄧滿香.吹砂填海地基強(qiáng)夯加固研究［J］.鐵道工程學(xué)報(bào)，2012（5）: 11-13.

［2］陳子龍.拋石擠淤?gòu)?qiáng)夯法在軟基處理中的應(yīng)用與分析［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2010（7）:11-12.

［3］楊東旭.強(qiáng)夯+振沖碎石樁處理吹填地層的加固效果［J］.西部探礦工程，2011（2）:43-46.

［4］林澤波.填海路基強(qiáng)夯加固設(shè)計(jì) ［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2008（8）: 37-38.

U412.38

B

1009-7716（2016）06-0028-04

2016-04-13

齊欽（1982-），男，河北唐山人，工程師，從事道路橋梁設(shè)計(jì)工作。