新農(nóng)至西中島公路（交流島至通水溝）工程設計綜述

齊欽

（天津城建設計院有限公司，天津市 300121）

新農(nóng)至西中島公路（交流島至通水溝）工程設計綜述

齊欽

（天津城建設計院有限公司，天津市 300121）

大連市西中島將建設成“石化島”，打造成煉化一體化的具有國際競爭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）段是進出園區(qū)的東西向交通主干線，將承擔園區(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，建設條件復雜。從設計指導思想、總體設計方案、路基設計方案等方面，對工程設計進行了論述，有關經(jīng)驗可供相關專業(yè)人員參考。

西中島；公路；路線；路基；強夯

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興島經(jīng)濟開發(fā)區(qū)內，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)劃重點將西中島建成“石化島”，打造成煉化一體化的具有國際競爭力的世界一流石化產(chǎn)業(yè)基地。國務院批準園的《石化產(chǎn)業(yè)規(guī)劃布局方案》中，將西中島列為國家重點發(fā)展的石化產(chǎn)業(yè)基地，也是東北地區(qū)唯一納入國家產(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)一條重要的對外交通通道，見圖1。路線全長18 km，其中橋梁10座，總長度3 469.7 m。預埋管線箱涵20座，圓管涵8座。

圖1　工程總平面圖

2　總體指導思想［1-4］

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

（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施，盡量減少拆遷，避免施工以及運營期間的噪音和粉塵污染等對周圍居民的影響，同時又有要利于園區(qū)交通快速通過，并且有利于交流島生活區(qū)未來城鎮(zhèn)發(fā)展的需要以及區(qū)域交通的快速集散，促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展。

（3）路線走向應與港區(qū)鐵路和地下管線走廊帶相結合，形成相對集中但不相互干擾的交通運輸帶?？臻g上盡量與其他陸路運輸系統(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土地資源寶貴的島嶼和人工陸地造成切割。因此在通過島嶼的路段，路線盡量布設在靠近規(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、不降低路線指標的前提下，路線布設應結合鐵路設計和遠期吹填海岸線規(guī)劃等條件，充分考慮大型結構物（如公鐵分離式立交、跨海大橋等）設置的位置，盡可能為其創(chuàng)造有利條件，避免因路線布設不得當而引起結構物設計困難和工程量的顯著增加。

（6）景觀協(xié)調性：結合沿線地形、地貌等條件，路線布設順勢而為，線形走向盡可能與地形吻合，接近自然、融入自然，達到自然景觀與人工建筑的和諧統(tǒng)一。

3　主要技術標準［5］

（1）道路等級：公路一級。

（2）設計速度：設計時速為80 km/h。

（3）道路寬度：路基寬度32 m，雙向六車道。

（4）路基設計洪水頻率：1/100。

（5）凈空標準：機動車道5.0 m，鐵路7.96 m。

4　設計方案

4.1路線設計方案

西中島石化園區(qū)起步區(qū)的詳細規(guī)劃已經(jīng)出臺，西中島內正在進行較大強度的開發(fā)建設，填海造地、園區(qū)內部道路、石化管廊、排洪渠和鐵路等基礎設施建設正在進行。因此，西中島島內，路線走向主要依據(jù)規(guī)劃線位，僅根據(jù)現(xiàn)場條件進行必要的微調。西中島島外將近10 km路段位于潮間帶的鹽田淺?；蝰橊剭u和交流島上的低丘地段，地形地貌變化較大。全線路線布設限制條件眾多，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)范指標的前提下，顧全園區(qū)規(guī)劃開發(fā)的大局，選擇一個滿足主要功能要求、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，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寬度僅為150 m左右?guī)钭呃葍?。依?jù)西中島石化園區(qū)起步區(qū)的詳細規(guī)劃，公路在港區(qū)鐵路與埋地管廊通道之間，東側與港區(qū)鐵路專用線距離15 m，西側距埋地管廊通道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，橋梁跨度將達到150 m以上。鑒于石化園區(qū)內對橋梁景觀要求較低，本著經(jīng)濟合理，技術實用的原則，實施方案中，兩處跨越鐵路橋梁，上部結構采用裝配式預應力混凝土箱形梁，跨鐵路位置下部結構采用門架墩，引橋下部結構為柱式墩。該方案與連續(xù)梁方案相比，大大降低降低了工程造價，節(jié)約工程施工周期，見圖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，進入駱駝島和交流島，該段路線長度約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，對山體和植被破壞嚴重，線位距離規(guī)劃生活商務區(qū)較遠，且中間有埋地管廊通道和鐵路，周邊車輛進出公路需要跨越鐵路；路線布置在鹽田淺海內，避免了對山體的破壞，但路基處理難度大，施工周期長，工程造價高，但便于出行，汽車交通與軌道交通分離。因此，實施方案中，路線布設在現(xiàn)狀鹽田淺海內。

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。保證路基安全的前提下，盡可能的降低路基高度，對本工程有極大的經(jīng)濟意義。

（1）波浪侵襲高度計算式中：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的綜合系數(shù)2h為波浪的總高度（m）。

波浪總高度計算：

經(jīng)計算，波浪侵襲高度hz=0.969 m。

（2）濱海路基設計高程

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

本項目為一級公路，高潮水位頻率為1/100的設計潮水位為2.17 m?？紤]82 cm路面結構層厚度。因此，本項目鹽田淺海段理論路基最小設計高程H=0.969+2.17+0.5+0.82=4.459 m。確定鹽田淺海段路基最小設計高度按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%，見圖3。

圖3　一般路基橫斷面圖（單位：cm）

4.2特殊路基設計方案

西中島內，由于石化園區(qū)開發(fā)的的需要，進行開山、填海和吹填等場地整治工程，有大量廢棄的優(yōu)質開山石碴作為建筑材料，因此本工程路基處理方案選擇時，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。該段平均常水位水深2.0 m，場地地層自上而下分別為淤泥質粉質粘土、粉質粘土和粉砂，軟弱土層厚度5.0～6.0 m。

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

圖4　鹽田淺海段路基處理設計圖

圖5　原狀鹽田淺海

圖6　鹽田淺海段路基強夯

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營期間與構造物之間不出現(xiàn)較大沉降差及保證路基填筑時穩(wěn)定，該段橋頭振沖碎石樁和強夯相結合的處理方式加固地基。處理段落內先在路基兩側坡腳外10 m位置打壩、抽水、清淤1 m，鋪設1 m碎石墊層并夯實，以此做為施工平臺在其上布點進行振沖碎石樁施工。平臺頂面寬度為路基兩側坡腳外各延伸5 m。碎石樁設計中按照承載力控制計算樁距，樁徑設計為0.8 m，樁間距2.0 m，正三角形布設，用碎石填筑并夯實。

振沖樁施工完成后，鋪設2 m開山石碴，整平后進行第一遍強夯施工，夯點布置在振沖碎石樁間，等邊三角形布設，夯點距離與碎石樁間距相同。共進行3遍夯擊（兩遍點夯，一遍滿夯），點夯夯擊能為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，局部混粉質粘土，成份主要為石英等，場地內均有分布，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，適合強夯處理。在原狀沖填土上鋪設2 m開山石碴墊層，墊層頂面寬度為路基兩側坡腳外各延伸5 m。其上進行3遍夯擊（兩遍點夯，一遍滿夯），強夯工藝與鹽田淺海段路基強夯相同。

施工中注意路基兩側開挖臨時排水溝。鋪設2 m開山石碴時，橫向間隔10 m設置臨時排水溝，兩遍點夯施工后，回填排水溝，整平后進行滿夯施工，見圖7、圖8。

圖7　原狀吹填區(qū)

4.2.4施工過程中路基變形監(jiān)測

軟弱土及沖填土段路基施工，應進行路基變形跟蹤觀測。

圖8　吹填段路基強夯

（1）水平位移檢測

用于觀測水平位移的位移標點樁、校核基點樁亦同時用于沉降觀測，埋設于坡趾及以外的標點邊樁一般兼測地面沉降。標點樁頂上應預埋可由十字線的半圓形測頭。

（2）沉降檢測

地表沉降觀測采用在強夯平臺上埋設沉降板進行高程觀測。沉降板埋置于路中心、路肩。最后兩個月連續(xù)四次沉降觀測、每次沉降值小于2 mm（每兩周觀測一次），路基經(jīng)彎沉值、壓實度檢驗合格，方可施做路面結構。

5　結語

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)，對工程的設計、施工和建設管理都提出了較高的要求。通過對選線和特殊路基處理等關鍵問題分析論述，對類似工程提供借鑒作用。

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［2］陳子龍.拋石擠淤強夯法在軟基處理中的應用與分析［J］.鐵道標準設計，2010（7）:11-12.

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U412.38

B

1009-7716（2016）06-0028-04

2016-04-13

齊欽（1982-），男，河北唐山人，工程師，從事道路橋梁設計工作。