通蘇嘉甬鐵路杭州灣跨海大橋建設方式選擇

徐洪權 張 雷

(中國鐵路設計集團有限公司,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(簡稱通蘇嘉甬鐵路)位于長三角城市群中心地區江蘇省和浙江省境內,線路呈南北走向,全長約310km。線路起自南通市,經蘇州市、嘉興市,到達寧波市,設計速度為350km/h。該線是國家中長期鐵路網沿海通道組成部分,也是長三角地區城際鐵路網的骨干線路,擬采用橋梁方式跨越杭州灣。

2 世界跨海工程建設經驗

目前,國內外已建、在建和擬建的跨海通道工程有100多處,建造技術比較成熟的國家主要有日本、丹麥、挪威、英國、美國、中國、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高速的嘉紹大橋(見圖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36km,設計標準為雙向六車道高速公路,于2008年建成通車。大橋設北、南兩座航道橋,均為斜拉橋。北航道橋主跨448m,全長908m,為半飄浮體系五跨連續鉆石形雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋,索塔基礎采用φ2.8m的“鉆孔樁+承臺”整體基礎,承臺外周設防撞消能設施;南航道橋主跨為318m,全長578m,為三跨連續A形獨塔雙索面鋼箱梁斜拉橋,索塔基礎采用φ2.8m的“鉆孔樁+承臺”整體基礎,承臺外周設防撞消能設施。水中區引橋采用70m跨整孔預制、整孔吊裝的連續箱梁,每片預制梁吊裝質量為2260t,墩身采用矩形倒圓角斷面,基礎采用“鋼管樁+承臺”。灘涂區引橋采用50m跨整孔預制、梁上運梁的連續箱梁結構,每片預制梁質量為1350t,墩身采用矩形倒圓角斷面,基礎采用“鉆孔樁+承臺”。

嘉紹大橋全長10.137km,設計標準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、水中區引橋、跨堤引橋、陸地區引橋5部分。主航道橋為世界上首座六塔獨柱四索面分幅鋼箱梁斜拉橋,橋跨布置為(70+200+5×428+200+70)m。索塔基礎采用對水流適應性較強的圓形承臺,每個承臺下設32根φ2.50m的鉆孔灌注樁。北副航道橋為變截面預應力混凝土剛構橋,水中區引橋采用70m跨徑的預應力混凝土連續剛構,主墩及過渡墩均采用獨柱型墩身,墩身與樁基礎之間為單樁獨柱形式。

2.2 國內外其他跨海工程

國內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 跨海工程建設方式總結

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

鑒于跨海工程設計及建設技術已較為成熟,需結合項目所在地區經濟社會交通需求,地形地質、氣象水文等建設條件和技術條件,綜合分析論證跨海工程建設方式。

3 區域經濟社會發展現狀及規劃

本項目影響區域包括寧波市、嘉興市、杭州市、紹興市、舟山市、浙江省、江蘇省、上海市等8個省市。交通運量直接吸引地區為環杭州灣的嘉興、寧波兩市。

3.1 經濟社會發展現狀

(1)寧波市:全市GDP超過萬億,人均GDP為15萬元,三種產業之比為2.8∶51.3∶45.9,自然資源豐富,旅游資源非常豐富,工業基礎雄厚、門類齊全,外向型經濟比較發達。

(2)嘉興市:全市在5000億左右,人均GDP為10萬元左右,三種產業之比為2.3∶53.9∶43.8,是我國優秀旅游城市和國家園林城市,是具有典型江南水鄉風情的歷史文化名城。

項目所在區域是我國著名的“魚米之鄉”,現代交通、通訊條件下人口、資金、物資、技術、信息高度集聚,都市圈之間的分工、合作和競爭將決定新的世界經濟格局。就中國現實而言,長江三角洲區域最有可能成為主導中國未來經濟發展的超大型都市圈。

3.2 經濟社會發展規劃

(1)《長江三角洲城市群發展規劃》提出發揮上海龍頭帶動核心作用和區域中心城市的輻射帶動作用,依托交通運輸網絡培育形成多級多類發展軸線,構建“一核五圈四帶”的網絡化空間格局。

(2)《長江三角洲一體化發展三年行動計劃》指出,長三角地區要基本形成世界級城市群框架,建成樞紐型、功能性、網絡化的基礎設施體系。

(3)《環杭州灣大灣區規劃》提出以重大交通基礎設施網絡建設為先導促進大灣區生產力優化布局,重點建設杭州灣經濟區,推進沿海大平臺深度開發,大力發展灣區經濟。

4 區域路網發展現狀及趨勢

4.1 區域路網現狀

目前區域路網主要由鐵路和公路組成。

(1)鐵路:目前滬甬之間的運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成,目前三者的服務水平均為一級,擁擠度低、通行能力充裕。

4.2 區域路網發展規劃

(1)鐵路:根據《中長期鐵路網規劃》,研究區域將形成京滬、沿海通道為縱軸;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。

《長江三角洲城市群城際鐵路網規劃》指出,通蘇嘉甬鐵路是國家南北沿海運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,解決華東地區沿海瓶頸的輔助通道。

《浙江省中長期鐵路網規劃修編》跨杭州灣鐵路通道是沿海高鐵通道的組成部分,同時作為都市區聯系長三角核心城市上海、蘇錫常都市圈的城際通道。

(2)公路:“十三五”現代綜合交通運輸體系發展規劃中,涉及寧波、舟山的高速公路為縱線G15沈陽至海口高速及G92杭州灣地區環線。

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

《寧波市高速公路網規劃(2013年—2030年)》規劃在寧波與上海間新增寧波慈溪附海直連上海金山區的跨海通道(見圖2)。

圖2 環杭州灣地區公路路網布局

4.3 跨灣鐵路通道建設的必要性

(1)優化跨灣城際鐵路網,增強運輸靈活性的需要,健全以軌道交通為主的綜合交通網絡、提升上海對寧波等近滬地區的輻射能力。

(2)提高跨灣供給質量,實現環杭州灣大灣區優化發展的需要,強化大灣區南北兩岸的聯系。

(3)貫徹新發展理念,引導嘉甬地區新型城鎮化建設的需要,促進大小城市間協同發展。

(4)踐行交通強國、鐵路先行的歷史使命的需要,全面提升服務質量效率。

5 跨灣通道交通需求預測及定位

5.1 跨灣交通量預測

交通出行需求與社會經濟存在著明顯的相關性,在預測交通量過程中,以區域未來社會經濟發展趨勢為基礎,分析交通出行與社會經濟發展的關聯性,以此預測未來交通出行需求,推算未來交通量。以下采用“四階段”法進行交通量預測,包括社會經濟預測、小區生成量預測、交通分布預測和交通分配4個階段;再利用LOGIT模型,結合經驗推算公路客運OD向鐵路轉移的比例,得到交通量預測結果[10-11],結果歸納如下。

(1)基于前述模型,預測初、近、遠期全社會跨灣運量總需求增長率分別為2.8%、2.4%、1.8%,鐵路、公路、民航所占比例見表1。

表1 跨灣通道客流份額

(2)跨灣通道主要承擔長三角地區城際客流和嘉興以遠與東南沿海、粵東地區的通過客流。

(3)跨灣通道縮短了上海至寧波、臺州等城市的時空距離,分流了滬杭甬通道的運輸需求,提高了滬杭甬通道旅客運輸的靈活性,對于強化滬甬交流,可促進長三角經濟一體化發展。

5.3 跨灣通道功能定位

(1)鐵路:主要由嘉甬通道、杭紹臺通道、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,中長途客流為輔。

(2)公路:主要承擔區域對外交通出行及杭州灣區城市間交通出行,提供長距離、大容量、高速度的交通服務,定位為主要干線公路。

6 公鐵合建建設方案

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,起終點選擇需重點考慮與高速路網的順暢銜接、現狀高速公路技術指標及結構物對起終點樞紐布設的制約等因素。

6.1 公路兩端接線方案

(1)與區域路網銜接情況

公路起點接G1522常臺高速公路,需相交的主要路網有湖鹽公路、G92杭州灣環線高速(杭浦高速)、S101省道、G92N杭甬高速復線,與杭甬高速復線形成T型樞紐,全線連接嘉興海寧、海鹽和寧波慈溪3個縣市。

(2)節點選取基本原則

公路通道作為杭州灣跨海大橋的分流通道,起點考慮與常臺高速相接,終點考慮與杭甬高速復線相接,實現寧波、舟山與嘉興、蘇錫常間的快速出行,同時兼顧部分溫臺沿海與嘉興、蘇錫常間的交通出行。

(3)兩岸銜接方案

北岸起點位置定位于常臺高速公路嘉興段的百步互通附近(拆除現狀百步互通,在本項目與湖鹽線交叉處另址新建百步互通)。南岸終點通過設置樞紐式互通與杭甬高速復線公路相接,此樞紐位于杭甬高速復線現有的庵東樞紐與在建庵東西互通之間,在庵東樞紐西側約2km處。

6.2 建設規模

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準[14-15],設計速度為100km/h,路基寬33.5m。路線長54.728km,其中公鐵合建段長32.2km(含29.2km跨海段和3.0km陸地接線)。全線設置一般互通式立交2處,樞紐互通式立交3處,服務區1處,應急搶險中心1處,養護工區1處,管理中心1處,交警路政用房1處。

6.3 財務分析

工程匡算結果見表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目收費模式,擬按每標準車收取60元/(車·次)的過橋費[16-17]。按照“最大償還能力還款”方式計算[18-19],項目在經營期第24年可還清貸款,財務效益較差。

7 結論

(1)從區域經濟社會發展、公路網的整體布局現狀和規劃來看,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略意義,但目前既有公路通道擁擠度較低、服務水平較高、能力充裕,近期不需要公路通道,遠期(2035年左右)建成與通蘇嘉甬鐵路相互獨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劃支撐不足,貫通南北的兩岸登陸點以遠的通路上未預留高速公路廊帶,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方案可行,但公路與通蘇嘉甬鐵路合建跨灣橋梁的規劃和路網布局支撐不足,經濟效益不佳,故選擇單建鐵路的建設方式。