淺析國高網(wǎng)京臺線長樂松下至平潭段工程總體設計思路

李其泉

(福建省交通規(guī)劃設計院有限公司，福州 350004)

1 前言

京臺高速公路(圖1)，起點是北京，終點是臺北，線路全長約1932 km， 隨著本項目國高網(wǎng)京臺線長樂松下至平潭段工程2020 年建成通車，京臺高速公路在中國大陸將全線貫通。 該工程設平潭海峽公鐵兩用大橋跨越海壇海峽，上島進入平潭綜合實驗區(qū)，該工程地質(zhì)、氣象、水文條件復雜，控制性因素多，為了完善國家高速公路網(wǎng)布局的需要，貫徹落實國務院、福建省省政府對臺先行先試政策，加快平潭綜合實驗區(qū)建設的需要，本項目的建設迫在眉睫，意義重大。 本文介紹該工程總體設計思路，為類似大型項目設計提供借鑒。

圖1 京臺高速公路總體路線圖

2 概述

2.1 項目背景

圖2 項目地理位置圖

本項目國高網(wǎng)京臺線長樂松下至平潭段工程(地理位置圖見圖2)，是國高網(wǎng)北京至臺北(G3)高速公路的重要組成部分，也是規(guī)劃的平潭島第二進島通道。項目的建設將使平潭綜合實驗區(qū)主島北部區(qū)域的快速路、 主干路等城市路網(wǎng)與高速公路聯(lián)系起來， 對于加強平潭北部對外交通聯(lián)系，完善平潭路網(wǎng)骨架，形成便捷通暢的路網(wǎng)系統(tǒng)具有重要作用； 從對接國家高速公路網(wǎng)的總體規(guī)劃考慮， 特別是平潭島作為兩岸交流合作先行先試和海峽西岸經(jīng)濟區(qū)科學發(fā)展先行先試的綜合實驗區(qū)的特殊定位，項目的建設將充分發(fā)揮平潭航空、港口優(yōu)勢，對于徹底改善平潭對外交通狀況，進一步為試驗區(qū)挖掘發(fā)展?jié)摿Γ訌姾推渌貐^(qū)的交流創(chuàng)造便利條件， 對促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展起到積極作用； 對進一步吸引臺灣產(chǎn)業(yè)轉移和擴大閩臺合作交流，促進兩岸交通運輸?shù)膶樱哂刑厥獾墓δ茏饔煤蛥^(qū)位優(yōu)勢。其建設是貫徹落實國務院、省政府對臺先行先試政策，加快平潭綜合實驗區(qū)建設的需要，也是對福建省省委部署：“完善綜合交通運輸體系， 推動交通發(fā)展先行，盡快拉開路網(wǎng)”的積極響應。 本項目跨海壇海峽的平潭跨海公鐵兩用橋， 是我國第一座跨海峽公鐵兩用大橋，也是世界最長跨海峽公鐵兩用大橋，該橋建成通車為將來在平潭島至臺灣北部之間修建臺灣海峽跨海大通道(圖3)攻克技術難題；為實現(xiàn)海峽兩岸直接陸路交通，實現(xiàn)祖國統(tǒng)一大業(yè)奠定基礎。

圖3 臺灣海峽北部跨海大通道示意圖

2.2 工程概況

本項目起點位于福州長樂區(qū)松下鎮(zhèn)大祉村東北側(起點即為公鐵合建橋梁起點)，向東架設平潭跨海公鐵兩用橋(14.5 km)跨越海壇海峽，經(jīng)人嶼，跨越元洪水道、鼓嶼門水道，過長嶼后進入小練島，跨大練-小練水道，在大練島舍仁宮村處設置大練島互通，再跨海壇海峽水道，上島后高速公路與福平鐵路完全分離(即為公鐵合建橋梁終點)進入平潭島，布設蘇澳大橋(904 m)跨越蘇澳鎮(zhèn)，在嶺頭頂附近設二線海關卡口，之后布設梧峰分離式大橋(328 m)上跨縣道162，設置超限超載檢查站(兼服務區(qū))，經(jīng)麒麟山后設置平潭互通與蘇平路交叉，終點位于平原鎮(zhèn)江樓村南側與已建的中山大道(城市快速路)銜接。路線長19.1 km(圖4)，采用設計速度100 km/h(上島段平縱面線形按80 km/h)、雙向六車道、路基寬度33.5 m 的高速公路標準建設。 路線全線位于地震基本烈度為7 度區(qū)。

3 總體設計思路

根據(jù)國家加快平潭綜合實驗區(qū)建設發(fā)展戰(zhàn)略， 國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃和海西高速公路網(wǎng)規(guī)劃， 以及平潭綜合實驗區(qū)總體規(guī)劃，結合項目地質(zhì)、氣象、水文等建設條件，以“安全、耐久、節(jié)約、和諧”為設計理念，以“功能完善、技術可行、成本可控”為設計目標，著重對本項目平潭跨海公鐵兩用大橋、大練島互通、蘇澳高架橋、海關卡口、超限超載檢查站(含服務區(qū))、平潭互通等主要控制性因素，介紹工程總體設計思路。

3.1 平潭跨海公鐵兩用大橋

本項目跨海壇海峽的平潭跨海公鐵兩用橋(圖5)，橋長14.5 km，是我國第一座跨海峽公鐵兩用大橋，也是世界最長跨海峽公鐵兩用大橋。該橋所跨越的海壇海峽，與百慕大、好望角并稱世界三大風口海域，具有風大、浪高、水深、流急、海底巖石堅硬異常等特點；每年6 級以上大風超過300 天，7 級以上大風超過200 天；海水對處于Ⅱ類環(huán)境、直接臨水或強透水土層中混凝土有強腐蝕性。該橋建設條件復雜， 統(tǒng)籌考慮工程造價和集約通道資源后總體設計思路如下：

圖4 路線平面布置圖

(1)跨越海壇海峽段采用公鐵合建橋梁方案，按照公路在上、鐵路在下分層布置，大橋上層設計為時速100 km的雙向六車道高速公路，下層設計為時速200 km 的雙線I 級鐵路。該方案通過國家發(fā)展與改革委員會文件發(fā)改基礎【2012】3393 號《關于福州至平潭鐵路可行性研究報告的批復》批復。 根據(jù)中國鐵路總公司鐵總辦函【2013】220號 《中國鐵路公司及福建省人民政府關于新建福州至平潭鐵路項目初步設計的批復》，鐵路、高速公路各承擔該橋投資總額的50%， 即投資67.07 億元(全部為靜態(tài)投資)。

圖5 平潭跨海公鐵兩用橋效果圖

(2)該橋處于海洋環(huán)境，風大浪高，根據(jù)科研成果設置橋上透風風屏障(圖6)，可有效減低30%～40%的風力，并確定大風限速的警戒值，確保車輛在橋上正常通行。在大橋北東口水道通航孔橋采用了高性能混凝土結構， 抗腐蝕性能可持續(xù)近百年， 將大大降低通車運營后的維護成本。 根據(jù)《高速公路監(jiān)控技術要求》2012 年第3 號公告，結合該橋?qū)嶋H情況和特點， 在公鐵大橋上布設攝像機、車道指示標志、微波車檢器、大型可變信息發(fā)布屏、氣象檢測器、索塔攝像機、航道攝像機等監(jiān)控設施，并制定完善的應急預案，從源頭上為運營期間交通安全提供有效保證。

圖6 公鐵兩用橋風屏障

(3)為了確保平潭綜合實驗區(qū)供電、供水安全，統(tǒng)籌考慮工程造價和集約通道資源，經(jīng)相關部門多次溝通協(xié)調(diào)，設置220 kV 高壓電力電纜和2 根Φ75 源水管(預留)從長樂端搭載在平潭跨海公鐵兩用橋上過海壇海峽(圖7)，沿本項目進入平潭主島接入市政綜合管廊。

圖7 公鐵兩用斜拉橋段橫斷面圖

(4)該橋高速公路部分的交安、機電、監(jiān)控設施和橋梁夜景照明的用電，以及220 kV 高壓電力維護監(jiān)管通道的用電，在大橋上統(tǒng)籌共建、共享、共擔，并考慮利用平潭天然富有的風能這一清潔、可再生的能源，在大練島上建風力發(fā)電并入國家電網(wǎng)一起供電。

3.2 大練島互通

在平潭大練鄉(xiāng)舍仁宮村設置大練島互通(圖8)，互通采用A 型單喇叭形式， 連接鎮(zhèn)鎮(zhèn)有干線大練鄉(xiāng)支線(ZX1606)，是進出大練島的唯一陸路通道，為大練島的居民出行提供極大方便， 將促進大練島旅游業(yè)的開發(fā)與發(fā)展。 該互通總體設計思路如下。

圖8 大練島互通效果圖

(1)該互通主線橋為公鐵共建大橋，主線橋由鐵路部門先行實施，已為高速公路互通匝道預留開口。由于該互通所處地形條件較困難， 互通匝道設計時平縱面線形應根據(jù)開口預留情況及鐵路橋橋下凈空要求， 在滿足相關規(guī)范要求的前提下選用均衡合理的匝道技術指標， 以減小匝道橋橋墩高度，降低橋梁施工難度，并有效縮減互通規(guī)模。

(2)在該互通區(qū)靠海邊可以遠眺平潭海峽公鐵兩用大橋的有利地形建立高速公路養(yǎng)護工區(qū)， 結合養(yǎng)護工區(qū)設置平潭海峽公鐵兩用大橋博物館， 以紀念大橋的建設歷程。

3.3 蘇澳高架橋

蘇澳高架橋(圖9)起點與鐵路部門先行實施的公鐵兩用橋上島分離后的高速公路蘇澳上島橋銜接， 上跨蘇澳鎮(zhèn)，終點與海關卡口連接，橋梁總長904 m。 該橋總體設計思路如下。

圖9 蘇澳高架橋效果圖

(1) 蘇澳高架橋與蘇澳上島橋銜接處交接墩的設計，應根據(jù)兩座橋的上部箱梁橫斷面不同尺寸進行交接墩下部結構的調(diào)整，包括設置高低蓋梁、調(diào)整橋墩偏置等。

(2)蘇澳高架橋起點1～4 號橋墩承臺及樁基均落在公鐵分離后的鐵路路基邊坡上， 橋梁承臺方案和高程須結合鐵路路基邊坡橫向地面線及地質(zhì)合理設置， 并做好基坑防護，以確保鐵路路基穩(wěn)定安全。

(3)出于集約通道資源結合橋梁外形美觀、便于電力通道搭設維護等綜合考慮，蘇澳高架橋由原設計23×40 m跨徑預制小箱梁改為18×50 m 跨徑現(xiàn)澆大箱梁(采用移動模架施工工藝確保工期)，220 kV 電力電纜通道設于該橋右幅箱梁內(nèi)通過， 并做好電力電纜通道到橋梁終點后與沿高速公路路基右側埋設的市政綜合管廊銜接設計。

(4) 結合蘇澳高架橋箱梁結構和220 kV 電力電纜通道預埋件要求，做好220 kV 電力電纜通道主體工程和光纖測溫系統(tǒng)、人員定位、廣播系統(tǒng)、無線通信、消防系統(tǒng)及視頻監(jiān)控系統(tǒng)等預留預埋設計； 并做好橋面進入箱梁內(nèi)的檢修梯設計，以確保運營期維養(yǎng)需要。

3.4 海關卡口

根據(jù)國務院批復的 《平潭綜合實驗區(qū)總體發(fā)展規(guī)劃》，按照既有利于平潭開發(fā)和人員、貨物、交通運輸工具進出方便，又有利于加強查驗監(jiān)管的原則，實施“一線”放寬、“二線”管住、人貨分離、分類管理的管理模式。京臺高速公路(海峽二橋)二線海關卡口(圖10)是連通平潭實驗區(qū)與內(nèi)地的重要跨界基礎設施，實施特別管制，承擔客運與貨運監(jiān)管的任務，是客貨并舉的綜合性二線通道，是京臺高速公路通車的必要條件，是實施分線管理，促進兩岸經(jīng)濟社會融合的需要。 本項目在海關卡口路段總體設計思路如下。

圖10 海關卡口效果圖

(1)從政策法規(guī)、實施難易、城市規(guī)劃、交通組織和工程造價等方面綜合比較，從20 幾個選址比選方案中確定二線海關卡口選址在蘇澳鎮(zhèn)嶺頭頂附近， 包括出入?yún)^(qū)綜合樓、現(xiàn)場查驗倉庫、客貨檢場地、生活樓、市政管網(wǎng)等工程。根據(jù)海關卡口功能要求結合京臺高速公路統(tǒng)籌布設，高速公路和海關卡口的項目業(yè)主、 設計單位通過緊密溝通、協(xié)調(diào)，確保兩項目合理布設、同步實施，避免重復建設，節(jié)約工程造價。

(2)海關卡口查驗區(qū)段要做特殊減速處理，在車輛行駛至距離卡口150 m 處要確保減速至50 km/h 以下，場地內(nèi)按20 km/h 設計車速行駛。 結合海關卡口平縱面和橫坡的技術指標要求，由于節(jié)點間距離近，控制因素多，綜合考慮平潭上島段(圖11)的公鐵分離端、蘇澳高架橋、大富田水庫水源保護區(qū)、歷史文物分布、超限超載檢查站(含服務區(qū))、平潭互通等節(jié)點控制因素，本項目在平潭上島段平縱面線形指標按80 km/h 標準統(tǒng)籌合理布設各節(jié)點。

圖11 京臺高速公路平潭上島段效果圖

3.5 超限超載檢查站(含服務區(qū))

根據(jù)地形和《平潭綜合實驗區(qū)總體發(fā)展規(guī)劃》及沿線節(jié)點布設情況， 在平原鎮(zhèn)梧鳳樓村設置超限超載檢查站(含服務區(qū))(圖12)，總體設計思路如下。

圖12 超限超載檢查站效果圖

(1)超限超載檢查站的主要功能是用于檢測貨車是否超限超載，在高速公路上設置卡口對主線車輛進行分流，引導可疑超限超載車輛駛入檢查站； 在檢查站內(nèi)對貨車進行精確檢測，如確實超限超載，接收處理到儲存庫卸貨后進入復檢車道，確認無超限超載方可駛離檢測站；站內(nèi)合理設計交通流線，并設計若干標志、標線，對進出車輛進行引導。

(2)服務區(qū)的加油站與超限超載檢查站結合建設，主要提供來往車輛加油。為了能與地方共用加油站，把加油站設于縣道162 線旁，并在加油站旁設后通道，方便地方小車上高速和違規(guī)貨車勸還駛出高速公路。

(3)根據(jù)平潭景觀風貌分區(qū)規(guī)劃，該站(含服務區(qū))建筑造型外觀方面的主導思想是將現(xiàn)代建筑與當?shù)氐娘L土人情相結合， 使整個建筑富有濃郁的當?shù)仫L格且包含著現(xiàn)代氣質(zhì)。

3.6 平潭互通

平潭互通位于平潭綜合實驗區(qū)北部平原鎮(zhèn)， 是京臺高速公路與平潭綜合實驗區(qū)“一環(huán)兩縱三橫”城市主干路網(wǎng)(圖13)中的“縱一線”中山大道(快速路)和“橫一線”蘇平路(主干路)銜接的重要交通節(jié)點)，平潭互通除服務于平潭島內(nèi)交通流上下京臺高速公路與島外溝通聯(lián)系外，還承擔著平潭島內(nèi)交通通過本互通實現(xiàn)交通流的快速轉換，是平潭的北部門戶，地位十分重要。 平潭互通總體設計思路如下。

圖13 平潭城市主干路網(wǎng)圖

圖14 平潭互通效果圖

(1)根據(jù)交通適配性，綜合考慮平潭綜合實驗區(qū)規(guī)劃及遠景交通的需求，該互通采用十字混合型(對稱雙環(huán)式)互通立交(圖14)。 M 為京臺高速主線，S 為蘇平路，新建A、B、C、D、E、F、G、H 八條匝道及一條集散道(J 匝道)實現(xiàn)主線與被交路各個方向的交通快速轉換。 并新建I、L、P、N、U、V 輔道，Q、R 匝道及底層O 環(huán)島， 實現(xiàn)輔道系統(tǒng)各個方向的交通轉換，為滿足非機動車及行人通行，沿輔道或匝道設置T1、T2、T3、T4、T5、T6 非機動車道，并通過匝道通道及互通底層橋下空間實現(xiàn)非機動車及人行系統(tǒng)的各向貫通，更好地服務于周邊群眾，為平潭綜合實驗區(qū)北部的城市開發(fā)打好基礎。

(2)該互通兼具公路互通與市政互通的功能，依據(jù)《平潭綜合實驗區(qū)控制性詳細規(guī)劃》，道路中除了布設公路需求的機動車道外，還需布設人行道、非機動車道和公交車站，并設路燈、行道樹和分隔帶的景觀綠化，以及需要敷設電力、通信、給水、污水、中水、燃氣等市政管線。近年來國內(nèi)外大中型城市都逐步加大了地下空間綜合開發(fā)利用的力度， 市政設施的一體化布置是地下空間利用的一大亮點， 綜合管廊的建設成為市政管線一體化布置的主要趨勢。

圖15 平潭互通綜合管廊布置圖

根據(jù)相關規(guī)劃設平潭互通綜合管廊(圖15)，斷面內(nèi)尺寸為(2.0 m+2.6 m)×3.4 m(寬×高)的雙艙綜合管廊，高壓艙內(nèi)敷設有高壓電纜，綜合艙內(nèi)敷設中壓電纜及通信光纜等。 該綜合管廊南向銜接中山大道已建的(4.9 m+2.2 m)×3.2 m 綜合管廊，北接沿本項目路側布設的(2.6 m+3.3 m)×3 m 京臺線平潭段綜合管廊，東接3.5 m×2 m 蘇平路電力廊溝。 設計內(nèi)容主要分為管廊總體、工藝結構、基坑支護、照明與供配電、火災報警、自控、通風、消防及排水等幾個部分。

4 結語

總結設計經(jīng)驗，繼承亮點，針對國高網(wǎng)京臺線長樂松下至平潭段工程的項目特點，設計時舉總體設計之綱，統(tǒng)籌考慮各項受控因素，尋找綜合效益最佳方案；張分項工程之目，以總體設計的思想指導各專業(yè)間的協(xié)調(diào)性；與其他道路、鐵路、電力、經(jīng)濟設施等有機協(xié)調(diào)，合理共享走廊帶資源，少占耕地，少拆遷，合理匹配地形，降低工程造價和運營養(yǎng)護成本，從而提高整體路網(wǎng)效益，促進平潭綜合實驗區(qū)經(jīng)濟發(fā)展。