新农至西中岛公路（交流岛至通水沟）工程设计综述

齐钦

（天津城建设计院有限公司，天津市 300121）

新农至西中岛公路（交流岛至通水沟）工程设计综述

齐钦

（天津城建设计院有限公司，天津市 300121）

大连市西中岛将建设成“石化岛”，打造成炼化一体化的具有国际竞争力的世界一流石化产业基地。新农至西中岛公路（交流岛至通水沟）段是进出园区的东西向交通主干线，将承担园区建成初期全部的交通流。路线连接三座岛屿至陆地，是典型的连岛公路，规划限制条件众多，地形地貌多变，建设条件复杂。从设计指导思想、总体设计方案、路基设计方案等方面，对工程设计进行了论述，有关经验可供相关专业人员参考。

西中岛；公路；路线；路基；强夯

1　概述

1.1工程地理位置及背景

大连市西中岛石化产业园区位于渤海湾东部岸线中端的长兴岛经济开发区内，规划总面积110 km2。南距大连市主城区110 km，东与沈大高速公路、哈大高速铁路主干线毗邻连接。规划重点将西中岛建成“石化岛”，打造成炼化一体化的具有国际竞争力的世界一流石化产业基地。国务院批准园的《石化产业规划布局方案》中，将西中岛列为国家重点发展的石化产业基地，也是东北地区唯一纳入国家产业规划的炼化一体化基地。

1.2工程规模

路线西起西中岛，自西向东依次连接骆驼岛、交流岛和陆地，是西中岛园区一条重要的对外交通通道，见图1。路线全长18 km，其中桥梁10座，总长度3 469.7 m。预埋管线箱涵20座，圆管涵8座。

图1　工程总平面图

2　总体指导思想［1-4］

（1）未来西中岛是封闭管理的石化产业岛。交流岛远期规划是居住和商业用地，主要为西中岛石化园区提供生活服务和后勤保障。骆驼岛作为石化产业区和生活服务区之间的屏障，将只完善其植被，不做开发建设。因此，西中岛石化区和交流岛生活区为两大服务对象。为西中岛提供对外交通服务的同时，应重视为交流岛生活区提供服务。

（2）工程西起西中岛石化园区起步区最西端的石油西路，东至长兴岛与瓦房店交界，向东与既有西靠线相连，形成一条东西向的园区与外界沟通的交通主干道。路线即要避绕村落和电力电讯管线设施，尽量减少拆迁，避免施工以及运营期间的噪音和粉尘污染等对周围居民的影响，同时又有要利于园区交通快速通过，并且有利于交流岛生活区未来城镇发展的需要以及区域交通的快速集散，促进区域经济发展。

（3）路线走向应与港区铁路和地下管线走廊带相结合，形成相对集中但不相互干扰的交通运输带。空间上尽量与其他陆路运输系统集中布置，提高土地利用效率。

（4）充分考虑连岛公路的特殊性，避免因公路的修建对土地资源宝贵的岛屿和人工陆地造成切割。因此在通过岛屿的路段，路线尽量布设在靠近规划岛屿岸线的边缘地带。在满足园区规划高程以及地下水位、潮水位要求的前提下，尽量降低填方路堤的填土高度。

（5）在不影响路线总体走向、不降低路线指标的前提下，路线布设应结合铁路设计和远期吹填海岸线规划等条件，充分考虑大型结构物（如公铁分离式立交、跨海大桥等）设置的位置，尽可能为其创造有利条件，避免因路线布设不得当而引起结构物设计困难和工程量的显著增加。

（6）景观协调性：结合沿线地形、地貌等条件，路线布设顺势而为，线形走向尽可能与地形吻合，接近自然、融入自然，达到自然景观与人工建筑的和谐统一。

3　主要技术标准［5］

（1）道路等级：公路一级。

（2）设计速度：设计时速为80 km/h。

（3）道路宽度：路基宽度32 m，双向六车道。

（4）路基设计洪水频率：1/100。

（5）净空标准：机动车道5.0 m，铁路7.96 m。

4　设计方案

4.1路线设计方案

西中岛石化园区起步区的详细规划已经出台，西中岛内正在进行较大强度的开发建设，填海造地、园区内部道路、石化管廊、排洪渠和铁路等基础设施建设正在进行。因此，西中岛岛内，路线走向主要依据规划线位，仅根据现场条件进行必要的微调。西中岛岛外将近10 km路段位于潮间带的盐田浅海或骆驼岛和交流岛上的低丘地段，地形地貌变化较大。全线路线布设限制条件众多，只能充分利用有利条件，尽量避让不利条件，在平面线形满足规范指标的前提下，顾全园区规划开发的大局，选择一个满足主要功能要求、舒适合理的路线方案。

4.1.1与港区铁路专用线立交

在西中岛岛内，地上管廊带、埋地管廊通道、公路、铁路和截洪沟等延保留山体集中在山体西侧宽度仅为150 m左右带状走廊内。依据西中岛石化园区起步区的详细规划，公路在港区铁路与埋地管廊通道之间，东侧与港区铁路专用线距离15 m，西侧距埋地管廊通道13 m。两条铁路支线自铁路专用线引出，向西延伸至港口。路线需要分别跨越两条支线铁路，跨越位置在铁路路线圆曲线上，中心位置交叉角度仅15°～30°。

跨越铁路若采用连续梁方式跨越，桥梁跨度将达到150 m以上。鉴于石化园区内对桥梁景观要求较低，本着经济合理，技术实用的原则，实施方案中，两处跨越铁路桥梁，上部结构采用装配式预应力混凝土箱形梁，跨铁路位置下部结构采用门架墩，引桥下部结构为柱式墩。该方案与连续梁方案相比，大大降低降低了工程造价，节约工程施工周期，见图2。

4.1.2西中岛岛外路线走廊的选择

西中岛岛外，路线跨越董家口湾后，进入骆驼岛和交流岛，该段路线长度约6 km。两座岛屿均为剥蚀低丘地貌，植被良好，地形起伏较大，地形标高在6.40～56.84 m之间。岛屿周边现状为盐田浅海。沿山脚布置线位，局部路堑较深，对山体和植被破坏严重，线位距离规划生活商务区较远，且中间有埋地管廊通道和铁路，周边车辆进出公路需要跨越铁路；路线布置在盐田浅海内，避免了对山体的破坏，但路基处理难度大，施工周期长，工程造价高，但便于出行，汽车交通与轨道交通分离。因此，实施方案中，路线布设在现状盐田浅海内。

4.1.3盐田浅海段最小路基高度

路线有7公里左右路基段，在盐田浅海段通过。保证路基安全的前提下，尽可能的降低路基高度，对本工程有极大的经济意义。

（1）波浪侵袭高度计算式中：α为路堤边坡与水平面的夹角（°）；K0为与边坡坡面粗糙度和透水性有关的综合系数2h为波浪的总高度（m）。

波浪总高度计算：

经计算，波浪侵袭高度hz=0.969 m。

（2）滨海路基设计高程

依据《公路路基设计规范》，滨海路基的设计高程不应低于高潮水位频率的设计潮水位加波浪侵袭高以及0.5 m的安全高度。

本项目为一级公路，高潮水位频率为1/100的设计潮水位为2.17 m。考虑82 cm路面结构层厚度。因此，本项目盐田浅海段理论路基最小设计高程H=0.969+2.17+0.5+0.82=4.459 m。确定盐田浅海段路基最小设计高度按4.5m控制。

4.1.4一般路基横断面

路基宽度为32.0 m，其中：行车道宽2×（3× 3.75）m，硬路肩宽2×2.5 m，中间带宽3.0 m（中央分隔带2.0 m，路缘带宽2×0.5 m），土路肩宽2×0.75 m。行车道及硬路肩正常路拱横坡采用2%，土路肩横坡采用4%，见图3。

图3　一般路基横断面图（单位：cm）

4.2特殊路基设计方案

西中岛内，由于石化园区开发的的需要，进行开山、填海和吹填等场地整治工程，有大量废弃的优质开山石碴作为建筑材料，因此本工程路基处理方案选择时，优先采用使用石碴作为建筑材料的路基处理方案。

4.2.1盐田浅海段路基处理

路线K11+090～～K17+150在盐田浅海段通过。该段平均常水位水深2.0 m，场地地层自上而下分别为淤泥质粉质粘土、粉质粘土和粉砂，软弱土层厚度5.0～6.0 m。

鉴于场地软弱土层不深但完全换填施工难度较大、经济性差的特点，工程采用先抛石挤淤后强夯的路基处理措施。在路基两侧坡脚外5 m位置打坝，抽水，清除表面约1 m厚的流塑状淤泥。回填2 m后开山石碴，回填顶面宽度为路基两侧坡脚外各延伸5 m，以此作为强夯平台。整平后进行强夯处理。对路基强夯时，共进行3遍夯击（两遍点夯，一遍满夯），第一遍点夯，夯点间距为5 m，夯击能2 000 kN·m；然后进行第二遍点夯，夯点为第一遍夯点中央，夯点间距为5 m，夯击能2 000 kN·m；第三遍进行满夯，夯击能为1 000 kN·m，夯印搭接1/4，要求强夯完成后地基承载力不小于200 kPa。三遍夯点完成后，整平夯坑，其上分层碾压填筑开山石碴至路床顶面，见图4～图6。

图4　盐田浅海段路基处理设计图

图5　原状盐田浅海

图6　盐田浅海段路基强夯

4.2.2盐田浅海段桥头路基处理

工程K10+575大桥、K12+863大桥、K13+640和K17+605大桥大桥处于盐田浅海段，桥头填土高度8.0～10.0m。为了保证大桥桥头路基衔接段在运营期间与构造物之间不出现较大沉降差及保证路基填筑时稳定，该段桥头振冲碎石桩和强夯相结合的处理方式加固地基。处理段落内先在路基两侧坡脚外10 m位置打坝、抽水、清淤1 m，铺设1 m碎石垫层并夯实，以此做为施工平台在其上布点进行振冲碎石桩施工。平台顶面宽度为路基两侧坡脚外各延伸5 m。碎石桩设计中按照承载力控制计算桩距，桩径设计为0.8 m，桩间距2.0 m，正三角形布设，用碎石填筑并夯实。

振冲桩施工完成后，铺设2 m开山石碴，整平后进行第一遍强夯施工，夯点布置在振冲碎石桩间，等边三角形布设，夯点距离与碎石桩间距相同。共进行3遍夯击（两遍点夯，一遍满夯），点夯夯击能为2 000 kN·m，满夯夯击能为1 000 kN·m，锤印彼此搭接1/4。其后分层碾压回填至路床顶面标高。

4.2.3吹填段路基处理

本工程K8+450～K9+370段路基处于吹填区，路基地基表层土为冲填土，厚度5.0-6.1 m，灰褐色，饱和状态，主要由淤泥及粉砂吹填而成，淤泥呈流塑-软塑状态，粉砂呈松散状态。其下为粉砂，灰褐色，湿-饱和状态，稍密，局部混粉质粘土，成份主要为石英等，场地内均有分布，层厚2.60～3.90 m。

冲填土含砂量较高，冲填土下为粉砂层，排水性较好，适合强夯处理。在原状冲填土上铺设2 m开山石碴垫层，垫层顶面宽度为路基两侧坡脚外各延伸5 m。其上进行3遍夯击（两遍点夯，一遍满夯），强夯工艺与盐田浅海段路基强夯相同。

施工中注意路基两侧开挖临时排水沟。铺设2 m开山石碴时，横向间隔10 m设置临时排水沟，两遍点夯施工后，回填排水沟，整平后进行满夯施工，见图7、图8。

图7　原状吹填区

4.2.4施工过程中路基变形监测

软弱土及冲填土段路基施工，应进行路基变形跟踪观测。

图8　吹填段路基强夯

（1）水平位移检测

用于观测水平位移的位移标点桩、校核基点桩亦同时用于沉降观测，埋设于坡趾及以外的标点边桩一般兼测地面沉降。标点桩顶上应预埋可由十字线的半圆形测头。

（2）沉降检测

地表沉降观测采用在强夯平台上埋设沉降板进行高程观测。沉降板埋置于路中心、路肩。最后两个月连续四次沉降观测、每次沉降值小于2 mm（每两周观测一次），路基经弯沉值、压实度检验合格，方可施做路面结构。

5　结语

新农至西中岛公路（交流岛至通水沟）段，即穿越规划条件众多的西中岛石化产业园区起步区，又穿越地形地貌条件多变的骆驼岛、西中岛以及岛间海湾和吹填区，对工程的设计、施工和建设管理都提出了较高的要求。通过对选线和特殊路基处理等关键问题分析论述，对类似工程提供借鉴作用。

［1］邓满香.吹砂填海地基强夯加固研究［J］.铁道工程学报，2012（5）: 11-13.

［2］陈子龙.抛石挤淤强夯法在软基处理中的应用与分析［J］.铁道标准设计，2010（7）:11-12.

［3］杨东旭.强夯+振冲碎石桩处理吹填地层的加固效果［J］.西部探矿工程，2011（2）:43-46.

［4］林泽波.填海路基强夯加固设计 ［J］.铁道标准设计，2008（8）: 37-38.

U412.38

B

1009-7716（2016）06-0028-04

2016-04-13

齐钦（1982-），男，河北唐山人，工程师，从事道路桥梁设计工作。