青岛海湾大桥(北桥位)工程设计说明
1. 项目概况
1.1 项目主要功能及工程概况
青岛海湾大桥一期工程是青岛市道路交通网络布局中胶州湾东西岸跨海通道的重要组成部分，也是山东省“五纵四横一环”公路网主框架的重要组成部分。本工程的建成将进一步完善青岛市东西跨海交通联系，促进青岛市经济战略西移，解决黄岛前湾港外贸集装箱的疏运，缓解青岛胶州湾高速公路日趋饱和的交通压力，扩大青岛市城市主骨架，缩小青岛、红岛、黄岛三岛的时空距离，加强主城区与两翼副城区的联系，发挥青岛市在山东省经济发展的龙头作用，加快胶州半岛城市群体的发展等方面，将起到极大的促进作用。
青岛海湾大桥一期工程设计起于青岛侧胶州湾高速李村河大桥北200m处，北距环太原路立交720m，设李村河互通立交与胶州湾高速相接；设计终于黄岛侧胶州湾高速东1km处，顺接济青南线设计起点；中间设立红岛互通与拟建的红岛连接线相接。主线全长约26.747 km，其中跨海大桥长25.171km，青岛侧接线长749m，黄岛侧接线长827.021m。红岛连接线长1.3 km。本项目包括沧口航道桥（K11+890）、红岛航道桥（K22+310）和大沽河航道桥（K26+650）、海上非通航孔桥和路上引桥、黄岛两岸接线工程和红岛连接线，李村河互通、红岛互通以及青岛、红岛和黄岛三个主线收费站及管理设施。
1.2 前期工作概况
1993年4月，受青岛市委、市政府委托，山东省交通规划设计研究院开始对青岛海湾大桥进行预可行性研究工作，随后多次邀请国内外桥梁、隧道、海洋、交通及城市规划等方面的专家进行方案论证，听取专家的建设性意见，于1999年8月完成了青岛海湾大桥预可行性研究报告。项目建议书于1999年10月上报国家发展计划委员会，国家发展委员会以计资[1999]2283号文上报国务院，国务院1999年第56次总理办公会研究通过，国家发展计划委员会以1999计资2383
号文批准立项。批复桥位东起青岛市海泊河口，跨越胶州湾后西至黄岛大石头，工程全长18.5km。
2000年4月，以青岛国信实业公司为项目法人，委托铁道部大桥工程局勘测设计院，开展青岛海湾大桥工程可行性研究工作，并于2000年12月完成了工程可行性报告审查稿。2001年11月国家计委委托中国国际工程咨询公司对工程可行性研究进行了评估。
为进一步加快青岛胶州湾跨海桥梁工程的建设步伐，缓解现有胶州湾高速公路交通日益增长并趋于饱和的状况，解决胶州湾两岸交通瓶颈问题，2003年6月由青岛市政府、青岛市交通委员会授权，青岛市高速公路开发有限总公司（以下简称“高总司”）委托中交公路规划设计院（以下简称“公规院”）在前期研究成果的基础上，结合两岸道路交通、港口规划、地质、水文和通航等建设条件，对青岛海湾大桥北线桥位进行进一步深入研究，根据委托合同，本项目命名为“青岛海湾大桥（北桥位）”。
2003年6月，高总司与公规院达成青岛海湾大桥（北桥位）工程可行性研究委托意向，随后公规院组织成立了青岛海湾大桥（北桥位）可行性研究项目组，项目组随即组织编制了可行性研究阶段工作大纲并报送高总司审批确认。
根据可行性研究工作大纲的要求，公规院于2003年6月30日～7月2日和8月11日～8月14日组织项目组骨干人员与高总司领导成员一起对环胶州湾进行了实地踏勘、调查，走访了青岛市多个地方主管部门，听取地方主管部门领导及专家的意见。在1：5万的地形图上进行了初步的纸上定线，初步确定了工程方案。
2003年8月27日～8月28日，在青岛－黄岛及薛家岛的轮渡、环胶州湾沿岸有关路网开展了交通量观测及出行OD调查，共在胶州湾高速公路、308国道和青银高速公路等布设10多个调查点。同时针对本项目的工程方案的特点拟定了专题研究项目，安排了有关专题研究的委托。
工可阶段开展的专题研究报告名称一览表见表1.2-1。
青岛市交通委员会于2003年9月30日向青岛市政府就工程方案的规模和路线走向进行了汇报，并确定了工程方案的路线走向，随后2003年10月初安排开
展各项专题研究工作。公规院项目组随后多次赴青岛、济南、上海等地与专题研究承担单位积极协调配合，解决和处理了专题研究中遇到的技术问题。到2004年4月底，主要专题研究成果均通过了评审并获得上级主管部门的批复。
2003年12月根据中国人民解放军九一二八六部队[2003]司作字第423号文，对海上方案的路线走向、桥型方案进行了调整。2004年1月以[2004] 司作字第008号文对本工程进行了批复，同意了本项目推荐桥位的路线线位走向。
通过对所掌握资料的分析研究，在广泛听取山东省、青岛市等有关主管部门意见后，初步确定了工程方案，在深化研究工作过程中，不断消化吸收专题研究成果，多次听取专家意见及相关部门的要求，进行桥位和桥型方案的优化调整，在此基础上就工程方案、两岸连接线、滩涂整治、交通工程、通航标准、两岸登陆点等问题与高总司和有关部门多次交换了意见，根据专题研究成果，于2004年8月编制完成了《青岛海湾大桥（北桥位）工程可行性研究报告》（送审稿）。
表1.2-1 工可研究阶段系列专题研究报告名称及编号一览表
2004年8月16日～17日，青岛市发展和改革委员会主持召开了《青岛海湾大桥（北桥位）工程可行性研究报告》预评估会，根据评审会的相关部门领导和评审会专家咨询意见，对工可送审稿进行了修改、补充和完善，于2004年8月底编制完成了《青岛海湾大桥（北桥位）工程可行性研究报告》[2004年8月]。
受国家发展和改革委员会（以下简称“国家发改委”）的委托，2004年12月9日至11日，中国国际工程咨询公司在青岛市主持召开了《青岛海湾大桥（北桥位）工程可行性研究报告》评估调研会，根据专家评审意见，《工可报告》提出了二个桥位方案进行比选，其中方案一（即海伯河口～大石头方案）基本符合原国家计委1999年2383号文批复的桥位方案，该方案由于存在一些现实中难以处理的问题，实际很难落实，因此专家组同意推荐的桥位方案二（即李村河口～红石崖方案）。该方案是在与各有关方面进行认真协调后形成的，是现实可行的选择，虽海上桥长较方案一要长，但其优点是与各地块联系好，能达到与各地块方便联系，又不穿越锚地，在保证原有功能不变的前提下，避开一些解决难度较大的矛盾，同时更符合新一轮青岛市城市总体规划方案：直接沟通三岛，提高青岛城市的整体性，专家组认为这一调整是合理的。同时按照专家组评审意见，对桥梁工程量进行了复核，投资估算按照国家最近调整的贷款利率进行了测算，并重新进行了经济评价，2004年12月完成《青岛海湾大桥（北桥位）工程可行性研究补充材料》上报国家发改委审批。
2005年3月7日国家发改委以发改投资[2005]327号文《国家发展改革委关于核准青岛海湾大桥（北桥位）工程的批复》（以下简称《批复》）对本项目进
行了批复核准，根据《批复》意见，对工可报告进行了补充修改，于2005年3月底编制完成了《青岛海湾大桥（北桥位）工程可行性研究报告》。
1.3 工程可行性研究阶段主要结论
1.3.1 研究概况
《青岛海湾大桥（北桥位）工程可行性研究阶段研究报告》于与2004年8 月由中交公路规划设计院完成。
1.3.2 主要结论
青岛海湾大桥（北桥位）工程可行性研究阶段专家评审和各级审查的意见及结论：
(1) 建设的必要性与迫切性
青岛市处于山东省区域经济发展最重要的位置，因为有着优越的港口条件，但青岛侧目前已经没有足够的开发空间，而黄岛方面不仅具有充足的用地，更有良好的港口资源，因此青岛的进一步发展，重心向黄岛转移是大势所趋。为此青岛市的城市总体规划方案始终突出青、黄两岛之间的联系要求。为进一步发展经济、新一轮的总体规划方案扩充范围，提出构筑由青岛、黄岛、红岛组成的大青岛格局，让胶州湾在新的经济发展阶段发挥作用，是完全正确的。为此建设坚强有力的沟通三岛的交通基础设施，是推动青岛发展的先决条件之一。
可以概括为：
⑴建设青岛海湾大桥（北桥位）是加快青岛市城市交通网络的建设，完善国家高速公路路网和山东省公路路网的需要。
⑵建设青岛海湾大桥（北桥位）是发挥青岛龙头作用，推动半岛城市群战略实施的需要。
⑶建设青岛海湾大桥（北桥位）是将青岛建成现代国际化城市的需要。
⑷建设青岛海湾大桥（北桥位）是提高青岛市城市化水平的需要。
⑸建设青岛海湾大桥（北桥位）是提升青岛市产业结构水平、加快国家级开发区、保税区、高新技术产业试验区发展的需要。
⑹建设青岛海湾大桥（北桥位）是分流环胶州湾高速公路车流量，缓解青岛市主城区交通拥堵的需要。
本项目预计2008年下半年建成通车，根据交通量预测，到2028年，本项目全段平均交通总量将达到76071 pcu/d，环胶州湾高速公路将无法满足该地区交通量迅速增长的需要，因此青岛海湾大桥（北桥位）的建设将是非常必要和迫切的。
(2) 跨海大桥的性质和功能定位：
由于大桥位于组成青岛的三个城市组团的中间，应属于城市道路性质，兼具一定的公路功能。
其功能是直接连接环胶州湾的三个城市组团，沟通两岸的港区联系，同时集、疏青岛市的对外交通，由于大桥处于美丽的胶州湾中，也还有一定的旅游、景观功能。
(3) 主要技术标准
青岛海湾大桥（北桥位）主体工程道路等级为城市快速路，采用双向六车道外加紧急停车带，桥梁（路基）宽度35m，其中：行车道宽度2×3×3.75m;主线设计行车速度为80km/小时，定向互通匝道设计车速为60km/小时，环行匝道设计车速35km/小时；最大纵坡≤ 4％，桥面横坡2％；道路荷载标准为城－A级，城－B级，公路－Ⅰ级；通航净空：沧口航道及红岛航道通航净空宽度为190m、净高为30m（代表船型为2000GT客船），大沽河航道通航净宽为85m、净高为15m（代表船型为300GT渔船）；结构工程按地震基本烈度Ⅵ度设防。红岛连接线工程道路等级为城市Ⅰ级主干路，采用双向四车道外加紧急停车带，桥梁宽度23.5m，路基宽度24.5m；设计行车速度60km/小时；最大纵坡≤5%，桥面横坡2％。工程设计使用年限为100年。
(4) 工程方案
1) 桥位方案
《工可报告》提出了二个桥位方案进行比选，其中方案一基本符合原国家计委批复的桥位方案。专家组认为，这二个方案基本上都符合上述功能要求，但方案一由于存在一些现实中难以处理的问题，实际很难落实，因此专家组同意《工可报告》推荐的方案二。该方案是在与各有关方面进行认真协调后形成的，是现实可行的选择，除海上桥长较方案一要长外，其优点是与各地块联系好，能达到与各地块方便联系，又不穿越锚地，可有效地发挥交通作用。
但大桥联系红岛连接线，在岛上的走向需再研究，尽可能避免穿越开发区的中心。
2) 主航道桥方案
根据桥址区的气象、水文、地质和通航等建设条件，针对推荐的海上桥梁方案研究了多种桥型方案，对各种桥型方案在施工和运营阶段的优缺点以及结构受力、施工工艺、施工难度、实施的可行性和风险、技术经济合理性等方面进行了较全面的分析研究，提出了的推荐桥型方案。桥型方案见表1.3.1-1，各桥型方案的概略见图1.3.1-1。
表1.3.1-1 通航孔桥桥型方案一览表
图1.3.1-1 各桥型方案的概略图
3）非通航孔桥
胶州湾海域宽阔，非通航孔桥规模占跨海桥梁总长的95％以上，非通航孔桥方案的优劣，显著地影响着本项目的工程投资、工期安排和景观效果。对非通航孔桥的适用性作了深入研究，提出了跨径50m、60m、70m预应力混凝土连续箱梁方案，经过水文、地质、航运、投资、景观等方面影响的综合考虑，在下阶段推荐跨径60m预应力混凝土连续箱梁方案。
4）陆上段桥梁和跨线桥
路线在青岛侧基本沿季节性河流李村河道布设，基于对施工和运营期间这一区段内基本为无水施工，在本区段设置适当的小跨径以降低工程造价，并采用支架现浇或悬臂浇注等的施工方法。
· 308国道：采用中跨50m、边跨30m的变截面连续梁桥跨越308国道。
·重庆路：采用中跨60m、边跨40m的变截面连续梁桥跨越重庆路。
·四流路：采用50m的等截面连续梁桥跨越四流路。
·胶济铁路：采用50m的等截面连续梁桥跨越胶济铁路。
·胶黄铁路：采用30m的等截面连续梁桥跨越胶黄铁路。
5）互通立交工程
全线共设置5座互通立交，分别为起点308国道互通立交、重庆路互通立交、李村河互通立交、红岛互通立交和龙泉王家互通立交，互通立体交叉见一览表1.3.1-2。
表1.3.1-2 互通立体交叉一览表
6）两岸接线工程
本项目还包括两岸的路基和路面工程、分离式立交、涵洞和通道工程。此外，还有交通工程和沿线设施，包括沿线的管理及养护机构、安全、监控、收费、服务、房建及供电和照明等设施。
根据工可阶段专家评审意见，线路还须妥善解决与地区路网的联接，东岸的互通立交应充分考虑市内建设用地的紧张状况及大型互通立交可能对城市带来的一些负面影响，因此建议下阶段对互通立交方案再作深化研究，在保证基本功能前提下，应尽量简化。
东岸部分入城段利用李村河河道的做法不甚理想，河道是城市的宝贵资源，除了排水泄洪功能外，更有改善环境景观的作用，在河道中建高架路，会破坏河
道的特性。建议在下阶段进一步研究其他可能的替代方案（如适当增加拆迁或将高压线入地等）。
(5) 工程规模
推荐方案主线全长33.5km（红岛连接线1.9km），总投资估算为993751万元（不含息926758万元）。
本项目工可阶段由主通航孔桥、非通航孔桥（引桥）、两岸接线组成，其中海上桥梁全长26.75km，东岸青岛侧陆上桥梁5.85km，西岸红石崖侧陆上桥梁和道路工程0.9km，互通立交5处，通道2处，涵洞5处。红岛连接线全长1.9km，其中海上桥梁长度（不含海上互通匝道桥）1.68km。
海上桥梁方案工程规模见表1.3.1-3。
表1.3.1-3 推荐方案工程规模一览表
(6) 建设安排与实施方案
原计划大桥2008年建成，时间十分紧迫，为保证工程质量，还可深化研究合理的工期，但前期工作要抓紧进行，红岛连接线的实施取决于红岛的开发计划，如时限相差不很长，一次建成较为合理。
(7) 投资估算与经济评价
投资估算采用的指标基本合理，编制方法正确，报告估算99亿元，专家组认为投资基本合理，根据专家评估意见进一步核实。
利用社会资金建设城市基础设施，存在投资方回收投资和获利问题，过桥收费是合理的，但应有政府的特许经营权协议。在投资估算和效益计算方面，应考虑国家最近调整了货款利率。
(8) 环境影响评价
应充分重视施工阶段环境保护问题，建议下阶段对跨海大桥桥面集中排水进行研究。
1.4 对可行性研究报告批复的执行情况
根据国家发改委的委托，2004年12月9日至11日，中国国际工程咨询公司在青岛市主持召开了《青岛海湾大桥（北桥位）工程可行性研究报告》评估调研会，并形成了评审文件“青岛海湾大桥（北桥位）项目评估调研专家组意见”。2005年3月7日国家发改委以发改投资[2005]327号文《国家发展改革委关于核准青岛海湾大桥（北桥位）工程的批复》对本项目进行了批复核准，对初步设计阶段的工作提出了进一步的要求和建议，具体执行情况概述如下：针对青岛海湾大桥桥位方案，评审意见认为，青岛海湾大桥工程可行性研究阶段，提出两个桥位方案，经综合比较认为，两个方案基本上都符合功能要求，但方案一由于存在一些现实中难以处理的问题，实际很难落实，因此同意《工可报告》推荐的桥位方案二。但大桥联系红岛连接线，在岛上的走向需再研究，尽可能避免穿越开发区的中心。
根据上述要求，初步设计阶段针对红岛岸上接线方案选择了接红岛东大洋村的东线方案及接西大洋村的西线方案进行了综合比选，比选结论认为，两方案均避开了开发区中心，但东大洋方案路线短，接线顺畅，推荐采用东大洋接线方案，红岛连接线具体接线方案详见“7.全桥平纵横设计”。
对于工可阶段提出的桥型方案，同意采用组合桥型建设方案，要求具体桥型应在初步设计阶段根据实际情况和景观要求比选后确定。初步设计阶段针对桥位
方案二各通航孔桥、非通航孔桥、互通立交及接线工程方案，结合专题研究成果，进行了进一步方案比选。
工可阶段提出的通航孔桥桥型方案有：沧口航道桥85+260+85m双幅分离钢箱提篮拱桥、50＋131＋248＋131＋50m钢箱梁连续刚构桥、100＋260＋100m矮塔钢箱梁斜拉桥，红岛航道桥85+260+85m双幅分离钢箱提篮拱桥、50＋131＋248＋131＋50m钢箱梁连续刚构桥、100＋260＋100m矮塔钢箱梁斜拉桥，大沽河航道桥65+120+65m预应力混凝土连续刚构桥，根据工可批复意见，要求按组合桥型方案的原则进行设计，本次设计中，为充分考虑此要求，提出了沧口航道桥双塔钢箱梁斜拉桥方案、双塔叠合梁斜拉桥方案、桁架拱桥方案，红岛航道桥独塔钢箱斜拉桥方案、、独塔叠合梁斜拉桥方案、下承式拱桥方案、中承式叠合梁拱桥方案，大沽河航道桥自锚式悬索桥方案、中承式钢箱提篮拱桥方案，并进行了同等深度的比较，各桥型方案详见“8.跨径选择与布置”及“9.主通航孔桥桥型及结构方案”部分的叙述。
工可阶段非通航孔桥进行了50m、60m、70m跨径方案的比选，根据工可报告的批复意见推荐采用60m跨径的非通航孔桥。本阶段海中非通航孔桥低墩区针对60m跨径预应力混凝土箱梁结构，采用整孔现浇方案、节段拼装方案进行了比选，黄岛侧海中及岸上采用50m跨径整孔现浇和节段拼装方案进行了比选，海中高墩区采用60m整孔现浇、节段拼装，80m悬臂波浇注，80m叠合梁方案进行了综合比选。各方案详见“10. 非通航孔桥桥型及结构方案”。
本桥设计使用寿命按100年考虑。根据此项要求，初步设计阶段开展了桥梁耐久性研究，耐久性研究按专项研究课题进行了委托，对混凝土结构和钢结构均要求防腐时间为100年，对于大跨径通航孔桥梁，由于预应力混凝土结构存在严重开裂等问题，耐久性也是一大难题，难以保证桥梁结构的使用寿命，因此在通航孔桥设计中均考虑采用钢结构和钢－混凝土混合结构（叠合梁方案），本次设计中通航孔桥不考虑采用预应力混凝土结构。
建议下阶段进一步研究与地区道路特别是与地区快速路系统的衔接问题。大桥两岸均与胶州湾高速公路衔接，本次初步设计中，根据工可阶段交通量预测结论，对李村河互通与胶州湾高速公路的衔接提出了两个方案进行了比选，方案及
比选意见详见“12.互通立交方案”；同时在黄岛侧接线位置与济青南线互通进行了顺接，接线方案详见“7.全桥平纵横设计”。
工可阶段认为，东岸的互通立交应充分考虑市内建设用地的紧张状况及大型互通立交可能对城市带来的一些负面影响，因此建议下阶段对立交方案再作深化研究，在保证基本功能前提下，应尽量简化。为充分考虑此项要求，本阶段对李村河互通提出了两个比选方案，在工程规模上最大限度的进行了缩减，李村河互通方案详见“12.互通立交方案”。
工可阶段认为，东岸部分入城段利用李村河河道的做法不甚理想，河道是城市的宝贵资源，除了排水泄洪功能外，更有改善环境景观的作用，在河道中建高架路，会破坏河道的特性。建议在下阶段进一步研究其他可能的替代方案（如适当增加拆迁或将高压线入地等）。根据建设单位的建设安排，本阶段市内李村河至308国道段作为二期工程实施，本阶段仅安排李村河至黄岛龙泉王家互通立交海上桥梁段作为一期工程实施，因此，市内接线的研究在二期工程实施时综合考虑，本期工程在李村河互通与二期工程的接口处，路线尽量靠近河道一侧岸上。
工可阶段提出，计划大桥2008年建成，时间十分紧迫，为保证工程质量，还可深化研究合理的工期，但前期工作要抓紧进行，红岛连接线的实施取决于红岛的开发计划，如时限相差不很长，一次建成较为合理。建设单位按照此项要求，在本阶段安排了指导性施工组织设计，结合国内施工单位、机具设备等力量，同时在桥梁方案的设计中，尤其考虑了非通航孔桥规模大，工期长、海上施工难度大等因素，对本工程的施工工期重新进行了规划设计，根据专家意见，按4年工期安排。同时考虑红岛连接线与海上桥梁同期实施。
工可阶段要求，应充分重视施工阶段环境保护问题，建议下阶段对跨海大桥桥面集中排水进行研究。本阶段对跨海大桥的施工阶段和营运阶段提出了环境保护要求（详见“15.环境保护”），并开展了景观设计。