汕頭灣跨江通道工程路線總體設(shè)計(jì)

□文/王洪剛 徐瑩暉

1 工程概況

跨汕頭灣新通道位于汕頭市海灣大橋東側(cè)約4 km處，連接汕頭灣北岸的龍湖區(qū)和南岸的濠江區(qū)，規(guī)劃方案長(zhǎng)約9 km，其中跨海段長(zhǎng)約4 km。見(jiàn)圖1。

圖1 項(xiàng)目地理位置

主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[1～2]：道路等級(jí)一級(jí)，公路兼城市道路；設(shè)計(jì)速度60 km/h；行車(chē)道寬度（2～3）×3.5 m；設(shè)計(jì)荷載為公路-Ⅰ級(jí)；地震基本烈度為8度；航道等級(jí)現(xiàn)狀為1×104t，規(guī)劃5×104t。

2 建設(shè)條件

2.1 交通量預(yù)測(cè)

根據(jù)相關(guān)交通量預(yù)測(cè)結(jié)果，項(xiàng)目主線通車(chē)初年（即2024 年）交通量為13 296 pcu/d，至評(píng)價(jià)末年（即2043年）主線全線平均交通量為47 322 pcu/d。

2.2 水文與海床演變分析

工程線位附近海床泥沙組分中，泥沙條件比較復(fù)雜，需要綜合考慮兩種類型泥沙的海床極限沖刷情況。在工程線位附近河段，各動(dòng)力組合條件作用20 d后，沙質(zhì)海床沖刷區(qū)主要位于外航道右岸邊灘區(qū)，若工程選擇全隧道方案，則線位上的斷面深槽向右岸擺動(dòng)約250 m；泥質(zhì)海床最大沖刷向外航道右岸偏移的幅度較小，斷面深槽位置未發(fā)生擺動(dòng)。300 a 一遇流量組合300 a一遇潮差造成的海床極限沖刷最大。

若工程選擇全隧道方案，在線位上沙質(zhì)海床深槽最大沖刷厚度約4.9 m，深槽內(nèi)最深點(diǎn)底高程約-19.8 m；泥質(zhì)海床深槽最大沖刷厚度約2.3 m，深槽內(nèi)最深點(diǎn)底高程約-17.2 m。縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮泥沙沖刷對(duì)隧道最小覆蓋層的影響。見(jiàn)圖2。

圖2 全隧方案沿線位泥質(zhì)海床斷面變化

2.3 通航尺度論證

汕頭港主航道分為內(nèi)航道和外航道，本工程位于外航道，現(xiàn)狀為1 萬(wàn)噸級(jí)航道，底標(biāo)高-9.5 m、底寬150 m、邊坡1∶7。

根據(jù)《汕頭港總體規(guī)劃（2012—2030年）》，汕頭港外航道規(guī)劃為5 萬(wàn)噸級(jí)，全長(zhǎng)13.2 km，底寬230 m，底標(biāo)高-14.0 m。

按照對(duì)穿越航道建筑物頂部埋深的確定方法計(jì)算出擬建隧道工程航道范圍內(nèi)[3]，滿足規(guī)范要求的隧道頂?shù)淖畲髽?biāo)高。

1）按航道設(shè)計(jì)水深計(jì)算。穿越汕頭灣頂部高程＝最低通航水位-航道規(guī)劃所需航道水深-船舶拋錨入土深度-疏浚允許誤差-極限沖刷值=-0.89-15.1-4-0.7-7.4=-28.09（m）。

2）按隧道處最大自然水深計(jì)算。穿越汕頭灣頂部高程＝最低通航水位-自然最大水深-船舶拋錨入土深度-極限沖刷值=-0.89-9.0-4-7.4=-21.29（m）。

綜上所述，隧道頂標(biāo)高應(yīng)控制在-28.09 m以下。

3 路線方案比選

3.1 起終點(diǎn)論證

項(xiàng)目起點(diǎn)在東海岸新城新津片區(qū)，通過(guò)設(shè)置互通立交與東海岸大道相接，有利于跨海通道與汕頭城區(qū)以及濱海旅游公路澄海方向的交通轉(zhuǎn)換，起點(diǎn)方案唯一。

路線方案比選的重點(diǎn)和難點(diǎn)主要是南岸。受北山灣與東湖片區(qū)規(guī)劃、現(xiàn)狀北山灣浴場(chǎng)、濕地保護(hù)區(qū)、已建居民房、水庫(kù)、規(guī)劃的華師附中、在建的海悅城等因素控制，南岸接線位置基本在北山灣—海悅城范圍，初擬3個(gè)南岸接線方案進(jìn)行比選。見(jiàn)圖3。

圖3 南岸接線方案

1）K 線。對(duì)接?xùn)|湖東路。該方案對(duì)規(guī)劃地塊的分割最小。

2）A線。在南岸娘嶼位置登陸，經(jīng)規(guī)劃華師附中東側(cè)，接回東湖東路。該方案跨海段距離較短，線型指標(biāo)較好，但對(duì)規(guī)劃地塊影響最大。

3）B 線。沿規(guī)劃片區(qū)邊緣布置，然后通過(guò)東湖中心路轉(zhuǎn)向東湖東路，對(duì)規(guī)劃片區(qū)影響較?。坏珵椴挥绊懺诮ǖ暮偝?，東湖中心路至東湖東路僅能通過(guò)平交口轉(zhuǎn)換且路線曲折，通行能力差，與本項(xiàng)目跨海大通道的定位不匹配。

綜上，選擇對(duì)規(guī)劃片區(qū)影響小的K線方案作為南岸接線推薦方案。

3.2 建設(shè)方案

根據(jù)國(guó)內(nèi)已建或在建的海灣工程[4]，跨海段工程可行的方案有：全橋梁方案、全隧道方案、橋-人工島-隧道方案。結(jié)合航道規(guī)劃與區(qū)域建設(shè)條件，在推薦K 線基礎(chǔ)上對(duì)跨海段初步擬定3 個(gè)工程方案。見(jiàn)圖4。

圖4總體建設(shè)方案

3.2.1 全橋梁方案

北岸通過(guò)汕頭灣互通立交橋與東海岸大道相接，南岸對(duì)接?xùn)|湖東路，橋梁接地點(diǎn)在東湖東路與東湖中心路交叉口北側(cè)約200 m的位置。該方案與主航道交角為71°，主橋跨徑360 m+720 m+360 m，橋梁全長(zhǎng)約4 671 m。見(jiàn)圖5。

圖5 全橋梁方案總平面

采用三層Y 形立交橋；跨海堤處橋梁?jiǎn)慰缈缭?，未在堤身落墩，凈高?.5 m；跨東海岸大道處凈高≮5 m。為減小對(duì)新津公園景觀的影響，將立交布置在景觀中軸的東側(cè)，同時(shí)避讓觀景平臺(tái)。

3.2.2 全隧道方案

北岸與東海岸大道相接的汕頭灣互通立交采用全地下互通，向南下穿東海岸大堤、汕頭灣主航道，南岸對(duì)接?xùn)|湖東路。按照過(guò)海段工法可分為全隧盾構(gòu)和全隧沉管方案。

1）全隧盾構(gòu)方案。在盾構(gòu)井與東湖中心路之間設(shè)置平行匝道與地面連接，隧道接地點(diǎn)在東湖東路與東湖中心路交叉口南側(cè)約700 m的位置。兩岸盾構(gòu)井位于岸上，無(wú)需設(shè)置臨時(shí)圍堰。隧道全長(zhǎng)6.13 km，其中盾構(gòu)段長(zhǎng)3 745 m。見(jiàn)圖6。

圖6 全隧盾構(gòu)方案總平面

盾構(gòu)段在航深影響范圍和沖刷線以下≮0.8D（D為盾構(gòu)隧道外徑），滿足規(guī)劃航道實(shí)施后抗浮要求。盾構(gòu)隧道施工掘進(jìn)條件較好，55.8%在砂層及淤泥質(zhì)土中穿越，其余均在風(fēng)化巖中穿越。在盾構(gòu)井與東湖中心路之間設(shè)置平行匝道與東湖中心路聯(lián)系，南岸主線隧道下穿東湖村排洪渠。見(jiàn)圖7。

2）全隧沉管方案。隧道接地點(diǎn)在東湖東路與東湖中心路交叉口北側(cè)約220 m 的位置。兩岸沉管段與明挖段分界端需設(shè)置臨時(shí)圍堰，與北岸臨時(shí)圍堰共建段大堤需施工后復(fù)建。隧道全長(zhǎng)5.10 km，其中沉管段長(zhǎng)3 170 m。見(jiàn)圖8。

北岸圍堰290 m×220 m，南岸圍堰160 m×220 m。沉管段在航深影響范圍內(nèi)≮4 m 覆土且并不高于沖刷線埋深[4]。沉管段基底39.7%為強(qiáng)、中風(fēng)化巖層，41.4%為砂層段，18.9%為軟土段，大部分地基無(wú)需處理；南岸隧道敞開(kāi)段設(shè)置在東湖中心路交叉口北側(cè)，與東湖村排洪渠無(wú)交織。見(jiàn)圖9。

圖7 全隧盾構(gòu)方案地質(zhì)縱斷面

圖8 全隧沉管方案總平面

圖9 全隧沉管方案地質(zhì)縱斷面

3.2.3 橋-人工島-隧道方案

考慮到特長(zhǎng)隧道安全救援及缺乏景觀亮點(diǎn)的問(wèn)題，提出橋-人工島-隧道方案，通過(guò)人工島將橋梁與隧道結(jié)合，即起點(diǎn)設(shè)置立交橋接?xùn)|海岸大道，再通過(guò)人工島轉(zhuǎn)換為隧道下穿主航道。按照過(guò)海段工法同樣可分為盾構(gòu)和沉管方案。

橋梁長(zhǎng)1 030 m，立交基本同全橋方案。盾構(gòu)方案的隧道長(zhǎng)4 560 m，人工島長(zhǎng)900 m，用海面積19.6 hm2；沉管方案隧道長(zhǎng)3 520 m，人工島長(zhǎng)620 m，用海面積12.4 hm2。見(jiàn)圖10。

圖10 橋-人工島-隧道方案總平面

盾構(gòu)段在航深影響范圍和沖刷包絡(luò)線以下≮0.8D（D為盾構(gòu)隧道外徑），滿足規(guī)劃航道實(shí)施后抗浮要求；沉管段控制埋深在航深影響范圍≮4 m 且不小于沖刷線深度。

盾構(gòu)方案隧道接地點(diǎn)位于東湖中心路交叉口南側(cè)700 m；沉管方案隧道接地點(diǎn)位于東湖中心路交叉口北側(cè)200 m。見(jiàn)圖11。

圖11橋-人工島-隧道方案地質(zhì)縱斷面

3.3 綜合比選

綜合考慮交通、防洪、航運(yùn)、環(huán)境、防災(zāi)、地質(zhì)、景觀等因素，各方案對(duì)比見(jiàn)表1。

最終，方案設(shè)計(jì)階段推薦采用全隧道盾構(gòu)方案。

表1 綜合比選

4 結(jié)語(yǔ)

跨汕頭灣新通道工程所在區(qū)域地形地貌、水文地質(zhì)復(fù)雜，水面開(kāi)闊且通航等級(jí)高，兩岸既有建筑及規(guī)劃的制約因素較多。在前期選線，平、縱、橫斷面設(shè)計(jì)研究階段，必須對(duì)方案進(jìn)行充分比較論證，不能拘泥于隧道施工工法的比選，要充分結(jié)合工程所在區(qū)域社會(huì)環(huán)境和功能定位，從城市規(guī)劃、交通功能、自然景觀和社會(huì)可持續(xù)性發(fā)展等方面出發(fā)，充分考慮地質(zhì)選線等因素，最終形成合理可行的優(yōu)化方案，為下一階段工程設(shè)計(jì)工作提供指導(dǎo)性建議。