通蘇嘉甬鐵路杭州灣跨海大橋建設(shè)方式選擇

徐洪權(quán) 張 雷

(中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司,天津 300308)

1 概述

新建南通至蘇州至嘉興至寧波高速鐵路工程(簡(jiǎn)稱通蘇嘉甬鐵路)位于長(zhǎng)三角城市群中心地區(qū)江蘇省和浙江省境內(nèi),線路呈南北走向,全長(zhǎng)約310km。線路起自南通市,經(jīng)蘇州市、嘉興市,到達(dá)寧波市,設(shè)計(jì)速度為350km/h。該線是國(guó)家中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)沿海通道組成部分,也是長(zhǎng)三角地區(qū)城際鐵路網(wǎng)的骨干線路,擬采用橋梁方式跨越杭州灣。

2 世界跨海工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)

目前,國(guó)內(nèi)外已建、在建和擬建的跨海通道工程有100多處,建造技術(shù)比較成熟的國(guó)家主要有日本、丹麥、挪威、英國(guó)、美國(guó)、中國(guó)、意大利等[1-3]。

2.1 杭州灣及附近海域跨海工程

在擬建橋位附近,已建成沈海高速的杭州灣公路跨海大橋和常態(tài)高速的嘉紹大橋(見(jiàn)圖1)。

圖1 橋位附近海域跨海工程示意

杭州灣公路跨海大橋全長(zhǎng)36km,設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為雙向六車道高速公路,于2008年建成通車。大橋設(shè)北、南兩座航道橋,均為斜拉橋。北航道橋主跨448m,全長(zhǎng)908m,為半飄浮體系五跨連續(xù)鉆石形雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋,索塔基礎(chǔ)采用φ2.8m的“鉆孔樁+承臺(tái)”整體基礎(chǔ),承臺(tái)外周設(shè)防撞消能設(shè)施;南航道橋主跨為318m,全長(zhǎng)578m,為三跨連續(xù)A形獨(dú)塔雙索面鋼箱梁斜拉橋,索塔基礎(chǔ)采用φ2.8m的“鉆孔樁+承臺(tái)”整體基礎(chǔ),承臺(tái)外周設(shè)防撞消能設(shè)施。水中區(qū)引橋采用70m跨整孔預(yù)制、整孔吊裝的連續(xù)箱梁,每片預(yù)制梁吊裝質(zhì)量為2260t,墩身采用矩形倒圓角斷面,基礎(chǔ)采用“鋼管樁+承臺(tái)”。灘涂區(qū)引橋采用50m跨整孔預(yù)制、梁上運(yùn)梁的連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu),每片預(yù)制梁質(zhì)量為1350t,墩身采用矩形倒圓角斷面,基礎(chǔ)采用“鉆孔樁+承臺(tái)”。

嘉紹大橋全長(zhǎng)10.137km,設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為雙向八車道高速公路,于2013年建成通車。大橋分為主航道橋、北副航道橋、水中區(qū)引橋、跨堤引橋、陸地區(qū)引橋5部分。主航道橋?yàn)槭澜缟鲜鬃?dú)柱四索面分幅鋼箱梁斜拉橋,橋跨布置為(70+200+5×428+200+70)m。索塔基礎(chǔ)采用對(duì)水流適應(yīng)性較強(qiáng)的圓形承臺(tái),每個(gè)承臺(tái)下設(shè)32根φ2.50m的鉆孔灌注樁。北副航道橋?yàn)樽兘孛骖A(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)橋,水中區(qū)引橋采用70m跨徑的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu),主墩及過(guò)渡墩均采用獨(dú)柱型墩身,墩身與樁基礎(chǔ)之間為單樁獨(dú)柱形式。

2.2 國(guó)內(nèi)外其他跨海工程

國(guó)內(nèi)著名的跨海工程主要有金塘大橋、西堠門大橋、東海大橋、港珠澳大橋、福廈高鐵泉州灣跨海大橋、青島海灣大橋即膠州灣跨海大橋、平潭跨海公鐵兩用大橋等。

世界著名的跨海工程中,明石海峽大橋、金門大橋等為公路工程,丹麥大貝爾特大橋、厄勒海峽大橋、墨西拿海峽大橋等為公鐵合建工程,英法海底隧道、日本青函海底隧道等為鐵路工程[4-5]。

2.3 跨海工程建設(shè)方式總結(jié)

總體來(lái)看,跨海橋梁以公路橋居多,公鐵合建橋次之,鐵路單建橋最少。公鐵合建可以統(tǒng)籌利用不可再生的岸線通道資源,亦可提高橋梁結(jié)構(gòu)剛度,提高行車舒適度等[6-7]。

鑒于跨海工程設(shè)計(jì)及建設(shè)技術(shù)已較為成熟,需結(jié)合項(xiàng)目所在地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)交通需求,地形地質(zhì)、氣象水文等建設(shè)條件和技術(shù)條件,綜合分析論證跨海工程建設(shè)方式。

3 區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展現(xiàn)狀及規(guī)劃

本項(xiàng)目影響區(qū)域包括寧波市、嘉興市、杭州市、紹興市、舟山市、浙江省、江蘇省、上海市等8個(gè)省市。交通運(yùn)量直接吸引地區(qū)為環(huán)杭州灣的嘉興、寧波兩市。

3.1 經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展現(xiàn)狀

(1)寧波市:全市GDP超過(guò)萬(wàn)億,人均GDP為15萬(wàn)元,三種產(chǎn)業(yè)之比為2.8∶51.3∶45.9,自然資源豐富,旅游資源非常豐富,工業(yè)基礎(chǔ)雄厚、門類齊全,外向型經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)。

(2)嘉興市:全市在5000億左右,人均GDP為10萬(wàn)元左右,三種產(chǎn)業(yè)之比為2.3∶53.9∶43.8,是我國(guó)優(yōu)秀旅游城市和國(guó)家園林城市,是具有典型江南水鄉(xiāng)風(fēng)情的歷史文化名城。

項(xiàng)目所在區(qū)域是我國(guó)著名的“魚(yú)米之鄉(xiāng)”,現(xiàn)代交通、通訊條件下人口、資金、物資、技術(shù)、信息高度集聚,都市圈之間的分工、合作和競(jìng)爭(zhēng)將決定新的世界經(jīng)濟(jì)格局。就中國(guó)現(xiàn)實(shí)而言,長(zhǎng)江三角洲區(qū)域最有可能成為主導(dǎo)中國(guó)未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的超大型都市圈。

3.2 經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展規(guī)劃

(1)《長(zhǎng)江三角洲城市群發(fā)展規(guī)劃》提出發(fā)揮上海龍頭帶動(dòng)核心作用和區(qū)域中心城市的輻射帶動(dòng)作用,依托交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)培育形成多級(jí)多類發(fā)展軸線,構(gòu)建“一核五圈四帶”的網(wǎng)絡(luò)化空間格局。

(2)《長(zhǎng)江三角洲一體化發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃》指出,長(zhǎng)三角地區(qū)要基本形成世界級(jí)城市群框架,建成樞紐型、功能性、網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)設(shè)施體系。

(3)《環(huán)杭州灣大灣區(qū)規(guī)劃》提出以重大交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為先導(dǎo)促進(jìn)大灣區(qū)生產(chǎn)力優(yōu)化布局,重點(diǎn)建設(shè)杭州灣經(jīng)濟(jì)區(qū),推進(jìn)沿海大平臺(tái)深度開(kāi)發(fā),大力發(fā)展灣區(qū)經(jīng)濟(jì)。

4 區(qū)域路網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

4.1 區(qū)域路網(wǎng)現(xiàn)狀

目前區(qū)域路網(wǎng)主要由鐵路和公路組成。

(1)鐵路:目前滬甬之間的運(yùn)行徑路均需繞行杭州樞紐,主要有滬杭客專、杭甬客專、滬杭線、蕭甬線等,均為雙線鐵路。

(2)公路:現(xiàn)狀公路通道主要由杭州灣跨海大橋、嘉紹大橋和錢江隧道構(gòu)成,目前三者的服務(wù)水平均為一級(jí),擁擠度低、通行能力充裕。

4.2 區(qū)域路網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃

(1)鐵路:根據(jù)《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》,研究區(qū)域?qū)⑿纬删⒀睾Ｍǖ罏榭v軸;北部陸橋、中部沿江、南部滬昆通道為橫軸的“兩縱三橫”的高速鐵路主骨架。

《長(zhǎng)江三角洲城市群城際鐵路網(wǎng)規(guī)劃》指出,通蘇嘉甬鐵路是國(guó)家南北沿海運(yùn)輸大通道的重要組成部分,是上海輻射蘇北、浙江沿海的主要交通走廊,解決華東地區(qū)沿海瓶頸的輔助通道。

《浙江省中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃修編》跨杭州灣鐵路通道是沿海高鐵通道的組成部分,同時(shí)作為都市區(qū)聯(lián)系長(zhǎng)三角核心城市上海、蘇錫常都市圈的城際通道。

(2)公路:“十三五”現(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸體系發(fā)展規(guī)劃中,涉及寧波、舟山的高速公路為縱線G15沈陽(yáng)至海口高速及G92杭州灣地區(qū)環(huán)線。

滬甬通道在《上海市城市總體規(guī)劃(2017-2035年)》中是上海規(guī)劃的七條區(qū)域綜合運(yùn)輸走廊中的其中一條。

《寧波市高速公路網(wǎng)規(guī)劃(2013年—2030年)》規(guī)劃在寧波與上海間新增寧波慈溪附海直連上海金山區(qū)的跨海通道(見(jiàn)圖2)。

圖2 環(huán)杭州灣地區(qū)公路路網(wǎng)布局

4.3 跨灣鐵路通道建設(shè)的必要性

(1)優(yōu)化跨灣城際鐵路網(wǎng),增強(qiáng)運(yùn)輸靈活性的需要,健全以軌道交通為主的綜合交通網(wǎng)絡(luò)、提升上海對(duì)寧波等近滬地區(qū)的輻射能力。

(2)提高跨灣供給質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)環(huán)杭州灣大灣區(qū)優(yōu)化發(fā)展的需要,強(qiáng)化大灣區(qū)南北兩岸的聯(lián)系。

(3)貫徹新發(fā)展理念,引導(dǎo)嘉甬地區(qū)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)的需要,促進(jìn)大小城市間協(xié)同發(fā)展。

(4)踐行交通強(qiáng)國(guó)、鐵路先行的歷史使命的需要,全面提升服務(wù)質(zhì)量效率。

5 跨灣通道交通需求預(yù)測(cè)及定位

5.1 跨灣交通量預(yù)測(cè)

交通出行需求與社會(huì)經(jīng)濟(jì)存在著明顯的相關(guān)性,在預(yù)測(cè)交通量過(guò)程中,以區(qū)域未來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)為基礎(chǔ),分析交通出行與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)聯(lián)性,以此預(yù)測(cè)未來(lái)交通出行需求,推算未來(lái)交通量。以下采用“四階段”法進(jìn)行交通量預(yù)測(cè),包括社會(huì)經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)、小區(qū)生成量預(yù)測(cè)、交通分布預(yù)測(cè)和交通分配4個(gè)階段;再利用LOGIT模型,結(jié)合經(jīng)驗(yàn)推算公路客運(yùn)OD向鐵路轉(zhuǎn)移的比例,得到交通量預(yù)測(cè)結(jié)果[10-11],結(jié)果歸納如下。

(1)基于前述模型,預(yù)測(cè)初、近、遠(yuǎn)期全社會(huì)跨灣運(yùn)量總需求增長(zhǎng)率分別為2.8%、2.4%、1.8%,鐵路、公路、民航所占比例見(jiàn)表1。

表1 跨灣通道客流份額

(2)跨灣通道主要承擔(dān)長(zhǎng)三角地區(qū)城際客流和嘉興以遠(yuǎn)與東南沿海、粵東地區(qū)的通過(guò)客流。

(3)跨灣通道縮短了上海至寧波、臺(tái)州等城市的時(shí)空距離,分流了滬杭甬通道的運(yùn)輸需求,提高了滬杭甬通道旅客運(yùn)輸?shù)撵`活性,對(duì)于強(qiáng)化滬甬交流,可促進(jìn)長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展。

5.3 跨灣通道功能定位

(1)鐵路:主要由嘉甬通道、杭紹臺(tái)通道、滬杭甬通道以及滬昆-蕭甬通道4部分組成,宜定位為以城際流為主,中長(zhǎng)途客流為輔。

(2)公路:主要承擔(dān)區(qū)域?qū)ν饨煌ǔ鲂屑昂贾轂硡^(qū)城市間交通出行,提供長(zhǎng)距離、大容量、高速度的交通服務(wù),定位為主要干線公路。

6 公鐵合建建設(shè)方案

公鐵合建的公路線位受鐵路線位制約[12-13],公路跨海段采用與鐵路相同的橋位。除合建段橋位外,起終點(diǎn)選擇需重點(diǎn)考慮與高速路網(wǎng)的順暢銜接、現(xiàn)狀高速公路技術(shù)指標(biāo)及結(jié)構(gòu)物對(duì)起終點(diǎn)樞紐布設(shè)的制約等因素。

6.1 公路兩端接線方案

(1)與區(qū)域路網(wǎng)銜接情況

公路起點(diǎn)接G1522常臺(tái)高速公路,需相交的主要路網(wǎng)有湖鹽公路、G92杭州灣環(huán)線高速(杭浦高速)、S101省道、G92N杭甬高速?gòu)?fù)線,與杭甬高速?gòu)?fù)線形成T型樞紐,全線連接嘉興海寧、海鹽和寧波慈溪3個(gè)縣市。

(2)節(jié)點(diǎn)選取基本原則

公路通道作為杭州灣跨海大橋的分流通道,起點(diǎn)考慮與常臺(tái)高速相接,終點(diǎn)考慮與杭甬高速?gòu)?fù)線相接,實(shí)現(xiàn)寧波、舟山與嘉興、蘇錫常間的快速出行,同時(shí)兼顧部分溫臺(tái)沿海與嘉興、蘇錫常間的交通出行。

(3)兩岸銜接方案

北岸起點(diǎn)位置定位于常臺(tái)高速公路嘉興段的百步互通附近(拆除現(xiàn)狀百步互通,在本項(xiàng)目與湖鹽線交叉處另址新建百步互通)。南岸終點(diǎn)通過(guò)設(shè)置樞紐式互通與杭甬高速?gòu)?fù)線公路相接,此樞紐位于杭甬高速?gòu)?fù)線現(xiàn)有的庵東樞紐與在建庵東西互通之間,在庵東樞紐西側(cè)約2km處。

6.2 建設(shè)規(guī)模

公路通道作為主要干線公路擬采用雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)[14-15],設(shè)計(jì)速度為100km/h,路基寬33.5m。路線長(zhǎng)54.728km,其中公鐵合建段長(zhǎng)32.2km(含29.2km跨海段和3.0km陸地接線)。全線設(shè)置一般互通式立交2處,樞紐互通式立交3處,服務(wù)區(qū)1處,應(yīng)急搶險(xiǎn)中心1處,養(yǎng)護(hù)工區(qū)1處,管理中心1處,交警路政用房1處。

6.3 財(cái)務(wù)分析

工程匡算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 工程匡算

鐵路單建總投資為158億元,公路單建(含接線工程)總投資為233億元,各自單建總投資為391億元,公鐵合建總投資約342億元,相較于各自單建節(jié)省投資49億元。

公鐵合建的公路部分投資約200億元,參照浙江省跨海橋梁類似項(xiàng)目收費(fèi)模式,擬按每標(biāo)準(zhǔn)車收取60元/(車·次)的過(guò)橋費(fèi)[16-17]。按照“最大償還能力還款”方式計(jì)算[18-19],項(xiàng)目在經(jīng)營(yíng)期第24年可還清貸款,財(cái)務(wù)效益較差。

7 結(jié)論

(1)從區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、公路網(wǎng)的整體布局現(xiàn)狀和規(guī)劃來(lái)看,打通滬甬之間直連直通的跨海公路通道具有極為重要的戰(zhàn)略意義,但目前既有公路通道擁擠度較低、服務(wù)水平較高、能力充裕,近期不需要公路通道,遠(yuǎn)期(2035年左右)建成與通蘇嘉甬鐵路相互獨(dú)立的杭州第二通道可緩解既有公路通道交通壓力。

(2)與通蘇嘉甬鐵路合建公路通道規(guī)劃支撐不足,貫通南北的兩岸登陸點(diǎn)以遠(yuǎn)的通路上未預(yù)留高速公路廊帶,接線條件較差。

(3)公路與通蘇嘉甬鐵路跨杭州灣大橋合建的建設(shè)方案可行,但公路與通蘇嘉甬鐵路合建跨灣橋梁的規(guī)劃和路網(wǎng)布局支撐不足,經(jīng)濟(jì)效益不佳,故選擇單建鐵路的建設(shè)方式。