渤海海峡跨海通道工程方案比选Word下载.docx
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1.3气候环境
渤海海峡属台风影响区，大风在12级以上。
北方寒冷，冬天有冰雪，需考虑防寒。
渤海海峡属不正规日潮海区，最大潮差超过4m。
海峡属地震多发区，但震级只在3～4级以下。
因工程重要需作地震安全评估。
2.项目意义
渤海是我国最大的内海。
长期以来，由于宽约57海里的海峡阻隔，使东北与华东、华南沿海各地的大量客货交流或绕渤海湾“C”型运转，或短途倒装海运。
这种运输格局不但在时间、运力和运输费用上造成巨大浪费，而且导致并加剧了交通和能源的双重紧张局面，极大地限制了环渤海及沿海地区的经济发展，压抑了这些地区资源能量、市场能量、开放能量、科技能量的充分释放。
开辟渤海海峡跨海通道对于疏通南北交通、促进经济发展将具有重要的战略意义。
2.1产生交通效应
新通道建成后，可使环渤海“C”型运输变为“I”型直达运输，大连市与烟台市的运距可缩短1815km，东北地区与华东、华南沿海各大中城市的运距可缩短500～800km。
渤海海峡跨海通道及沿海交通大动脉的兴建，可使东北与华东之间的运输由“单通道”变为“双通道”，使京沈、京沪两大铁路干线的运输紧张局面发生历史性缓解，并可进一步分流京广线压力，在更大范围内缓解全国铁路运输紧张局面。
渤海海峡跨海通道及沿海交通大动脉将对我国沿海地区交通运输总格局产生“举一反三”的深远影响。
从铁路方面看，可以优化、强化路网结构，大面积缓解紧张局面。
从公路方面看，可以直接沟通同江一三亚国道主干线，与我国铁路“十五”规划确定的“八纵八横”总体布局相吻合，并且在环渤海地区还可将已有的和正在建设的高速公路串连为一体，形成约2500km的环渤海高速公路圈。
2.2减少自然天气对交通运输的影响
2006年，烟大铁路轮渡的开通，贯通了渤海海峡。
但是，轮渡每年有一个多月的时间因风浪影响不能通航，这条线路在大风频繁的冬季风浪天，就只好停摆。
因此，渤海海峡跨海通道的建设，将起到“着一子而活全局”的交通效应，区域格局将重新洗牌。
项目建成后，烟台-大连有望成为南北交通桥头堡。
2.3时间和能源节约效应
烟台大连之间的直线距离仅170公里，乘船则需6.5～8个小时，而且每年均有1个多月因风浪影响不能通航。
如果全天候运行的渤海海峡跨海通道建成通车，大连与烟台的运距可缩短1815公里，两地交通最多只需两小时。
如果以日通过3万辆汽车、每车节约500公里路程的保守测算，年可节油100余万吨，相当一个中型油田的原油产量。
2.4轰动性的开放效应
渤海海峡跨海通道将使环渤海地区成为东北亚最具吸引力的投资圈，在两大半岛顶端有可能促成“北方香港”的崛起，在我国沿海弧型带上将由此而形成南、北、中遥相呼应的高层次开放格局。
环渤海地区是我国的政治、经济、文化中心，是重工业、石油、原材料和粮食基地，是中国北方省市进入太平洋的“咽喉”，是中国2l世纪最具发展潜力的高科技产业圈。
伴随渤海海峡跨海通道及环渤海高速公路圈、铁路圈和纵贯南北交通大动脉的形成，这里的各类区域优势将有机结合为整体优势，进发出巨大的创造力。
从我国对外开放的大格局看，要想使沿海地带继续保持八、九十年代的活力和强劲发展势头，首先必须下决心解决其交通、能源问题，而解决能源问题的关键又取决于交通。
因此，尽快开辟这条战略大通道，是推动沿海开放带向更高层发展的必然抉择。
2.5难以估计的综合开发效应
它将有力促进东北、华北、山东各类矿藏资源的开发，并带动相关工业的加速发展。
它将有力促进旅游业及第三产业的全面发展。
伴随渤海海峡跨海通道的兴建，可创出三项世界第一：
一是它将作为世界最长的跨海交通工程而载于史册；
二是以渤海跨海通道为依托，可兴建起世界第一座大型海流发电站，据有关专家测算，海峡北部岛屿间蕴藏的发电量远大于三峡工程的发电量；
三是以渤海跨海通道为网口，构成多种人工控制系统，可把7.8万km的渤海变成世界上最大的“内海养殖场”。
另外，结合渤海跨海通道工程，还可敷设通讯、输电电缆和各类管道等。
它将产生“点土成金”效应，有力拉动海峡两岸级差地租升值，再造出中国的“黄金海岸”。
初步匡算，海峡两岸及海岛、荒山、荒滩的增值额可达数千亿元。
对外出租出让30万亩就足够兴建渤海海峡跨海通道的资金所需。
它将创造大量就业机会，使环渤海这个全国最大的人力资源库得到较充分的开发。
它将大大加快交通沿线经济的一体化步伐，为鲁西南、苏北地区改变贫穷面貌和胶东、辽东半岛及沪宁杭地区拓展现代化大工业空间创造条件。
2.6深远的政治、军事及国际影响
渤海海峡作为我国的三大海峡之一，跨海通道及沿海交通大动脉的修建，将作为中国2l世纪综合国力的象征，为世界所瞩目，对提升我国在世界上的政治、军事及经济地位会产生深远的影响。
3.系统目标与主要技术标准
3.1系统目标：
根据渤海海峡通道系统工程在路网中的地位、作用，使之为城市提供最大的总体社会效益，在总体线形、海底地质与地形、航运、水文条件要求下，要综合考虑施工与营运管理，遵循安全、环保、经济合理、技术可行的总体原则。
严格执行现行的标准、规范、规程。
满足航运和交通功能的要求，并使工程设计协调，平纵线形流畅，行车安全、舒适、快捷，贯彻“一人为本，安全第一”的原则，确保工程建设与环境的和谐统一。
工程起止点满足两端接线要求，能与现有、规划航道协调配合。
吸取国内外先进技术，确保工程方案可行、可靠、合理。
3.2主要技术标准：
渤海海峡跨海通道为公路铁路两用通道。
下面是公路和铁路的主要技术标准。
公路标准：
（1）公路等级：
高速公路；
（2）行车道数：
双向分离6车道，单向行驶3车道；
（3）设计速度：
100km/h；
（4）路面纵坡：
<
3%；
（5）路面横坡：
-3%～3%；
（6）道路交通通行净空：
不小于5m；
（7）平曲线最小半径最小半径600m；
不设缓和曲线最小圆曲线半径1000m；
（8）缓和曲线最小长度：
50m；
（9）竖曲线最小半径：
凸形,一般1800m；
极限1200m；
凹形，一般1500m；
极限1000m；
（10）竖曲线最小长度：
（11）路面设计轴载：
BZZ-100；
（12）荷载：
城-A级；
（13）卫生标准：
100km/h
10km/h
（14）设计荷载：
公路-I级；
（15）地震烈度：
基本烈度Ⅶ度，结构按8度设防；
（16）设计使用年限：
100年。
铁路标准：
（1）线路等级及正线数目：
客运专线双线、I级双线；
（2）国家I级干线电气化铁路，一次铺设无缝线路；
（3）设计活载：
客运专线按ZK活载设计，货运线按中-活载设计；
（4）限制坡度：
客运专线12‰、I级6‰；
（5）旅客列车设计行车速度：
200km/h；
（6）牵引定数为3500t，闭塞方式采用自动闭塞；
（7）地震：
基本烈度Ⅶ度；
（8）设计使用年限：
4.拟定方案
目前，从国内外海峡通道建设经验来看，海峡通道主要有轮渡、桥梁、隧道、桥隧组合四种形式。
4.1火车轮渡
从国外实践情况看，跨海火车轮渡已属于一项比较成熟的技术。
从国内情况看，亦有跨海轮渡的工程实践，技术上可以满足烟大火车轮渡的要求。
目前，烟台至大连铁路轮渡航线已正式运营，可以在一定程度上实现烟台至大连铁路交通。
但是，火车轮渡受气候条件的影响最大，不能直接连通，效率较低，人员与物资的转运十分困难和麻烦。
而且，从琼州海峡火车轮渡的运营情况来看，粤海铁路开通后，用了两年多的时间弥补亏损。
另外，客运列车车厢随船过海是需要耗费很大的成本及担当一定的风险。
同时，由于轮渡时间以及轮渡条件存在一定的不确定性，列车时刻表的编排难度增加。
诸多的问题表明，火车轮渡只是一种暂时的铁路交通设施，最长远的还是烟大渤海海峡直接连通的桥隧方案。
4.2桥梁方案
跨海大桥是利用现代架桥技术连接海峡运输的一种跨海通道工程。
桥梁方案具有通过能力强、运输方式灵活、观赏价值高等优点。
渤海海峡南部地区水深潜，多岛、礁，可作为大桥的基础，减轻了技术难度。
但跨海大桥易受大风大雾及恶劣天气的影响，而且跨海大桥的安全性不如跨海隧道。
科索沃战争中，多瑙河南联盟段的所有桥梁都受到轰炸攻击；
从抵御自然灾害的能力看，现在国际上有一个发展趋势，就是能造隧道就尽量不造桥。
1986年12月在日本山阴余部曾经发生了一个举世震惊的巨大惨案，当时正在跨海大桥上行驶的一列火车，被25m/s的强风吹翻坠入海中。
另外跨海大桥的技术难度也很高，同样受到跨度、水深和地质等条件的影响，建成运营后受气候变化的影响也始终存在。
跨海大桥路线与效果图如下图3、图4所示。
图3渤海跨海大桥图4跨海大桥效果图
4.3全隧道方案
随着经济的发展和技术的进步，特别是许多已建工程的事实使得人们的观念发生了变化，人们已经认识到“遇水架桥”已不再是唯一选择，在许多情况下“遇水钻隧”沟通两岸比建桥更为优越。
整条隧道从蓬莱市东侧抹直口附近入口，经长岛、庙岛诸岛等，几乎是一直朝北，穿越老铁山航道，直奔旅顺老铁山角。
设想隧道的设计宽度为双向行驶六车道，隧道全长达130km，一般汽车只需2小时左右就可以通过海峡。
和建桥相比，跨海隧道具有诸多的优点：
1.可以不受大雾、台风等气候变化的影响，可全天候运行，具有稳定的运行能力和较强的抗地震能力，还可一隧多用；
2.全隧道方案具有较好的抵御战争和自然灾害的能力；
3.从生态环境的角度看，用大桥连接各个岛屿，会破坏群岛的优美景观，还会对各种生物的生存带来严重的危害。
而埋人海底的隧道既不影响海域和岛上环境，也不影响海防安全和渔业生产。
图5海底隧道效果图
但是，海底隧道的工程难度和投资也是相当巨大的，对此，我们应有充分的认识。
如日本的青函海底隧道前后历时21年，工程总价高达3O亿美元；
英法海底隧道酝酿了近两个世纪，准备和施工历时7年之多，预算总造价62亿英镑。
海底隧道效果图如图5所示。
4.4桥隧组合方案
从渤海海峡的地形特征看，庙岛群岛纵贯海峡中南部，由南至北有：
南、北长山岛，石侯矶岛，高山岛，陀矶岛，大、小钦岛，南、北隍城岛等，利用这些岛屿做“桥墩”，这种岛陆分布格局为实施跨海大桥工程提供了难得的作业依托，有20个可利用的岛、礁、滩，一般间距为3～4km，最大间距为7～8km。
跨海大桥可分段建设为“小桥”，大大降低了工程难度和造价。
这就是南桥段，长约75km，桥梁的标高需经航道调查，由通航船只吨位、航道净空而定。
但在庙岛群岛最北部的北隍城岛向北就没有岛屿了，中间隔着老铁山水道与旅顺相望。
这里的水道太宽，长达42．2km，中间还有不少海沟、海潭，水深流急，每年都在这里发生很多海洋灾害，要想架设桥梁，在目前的技术条件下是难以做到的，只能建隧道，故称北隧。
此即“南桥北隧”方案或“蓬旅桥隧”（烟台蓬莱至大连旅顺）方案，“南桥北隧”方案所经地区地质构造简单，依托岛屿众多，且桥梁经过地区均为坚硬的基岩。
隧道经过的地区，断层规模小，岩浆活动微弱，震级较小，地质较世界上其它海底隧道好得多，实为世界跨海工程中难得的优越条件。
渤海海峡跨海通道工程设想纵断面示意图如图6所示。
图6渤海海峡跨海通道工程设想纵断面示意图
另外地处渤海海峡最狭处的庙岛群岛，被视作蓬-旅跨海通道的“天然桥基”。
群岛基本呈直线南北摆开，共有主要岛屿32个，其中有居民岛10个。
最大岛是南长山岛，面积12.8平方公里；
最小岛是小高山岛，面积0.0008平方公里。
庙岛群岛森林覆盖率高达53%以上，是候鸟迁徙的必经之地。
每年途经这里的候鸟多达200种，有百万只之多，被列为国家级自然保护区。
其中大小黑山岛是蛇的王国，上面繁衍生息着剧毒蝮蛇10000多条，为我国第二大蛇岛；
长岛海域生态环境良好，又是斑海豹的家园。
如在这些地方建大桥，势必会对岛上景观造成一定破坏，还会对各种生物的生存带来影响和危害。
专家认为，如果在海上架桥时无法避免对岛上生态环境的明显破坏，可考虑将“南桥北隧”改为“全隧道”。
5.方案比选
5.1比选方案指标体系
结合跨海工程的特点，方案比选从技术、经济、环境和社会四个方面展开，本着科学性、可操作性和重要性等原则，构建技术、经济、环境和社会四个方面的指标。
5.1.1反映技术因素的指标
反映技术因素指标包括：
施工难度与风险、耐久性与维修性、通行能力与行车舒适度和安全性。
施工难度与风险
由于目前我国在大跨度桥梁施工方而已积累了丰富的经验，特大跨度桥梁在类似建桥条件中的工程实例较多，技术上没有大的风险，且工期有保障。
建设前期，所需勘察、测量工作稍小于隧道方案，建设过程中不可预见的因素相对较少，风险相对较小，是看得见的工程。
但建设桥梁要使用岸线，桥梁施工过程对船只航行有一定干扰。
隧道施工具有隐蔽性大、循环性强、作业空间有限、动态施工过程、作业环境差和风险性大等特点，因而在工程施工过程中，不可预见的地质因素较多，难度较大，有一定的工程风险，需做大量细致的前期地质调查工作，并在施工中采用超前地质预报，采取必要的措施，降低施工风险，这方面国外施工实践中已有成熟的技术和经验。
另外，地下施工由开挖、支护、出渣运输、通风及除尘、防水及排水、供水、供电等多种作业构成，缺一不可。
每一项工作搞得不好都会影响整体工作。
这就要求必须有良好的施工管理和施工组织经验，在黑暗、潮湿、粉尘多、安全性差的作业环境下有序快速地推进工程。
总体而言，隧道建设占用地而空间少，受气候、拆迁、对外协调等外部限制和干扰较小。
耐久性与维修性
桥梁暴露在空中遭受氧化作用、海水腐蚀以及恶劣自然条件的危害较大，维修频率高，还可能发生航船与桥梁墩台碰撞的事故，如果发生将危及桥梁和船舶安全，同时会造成航道不通畅而待航的问题。
如武汉长江大桥自建成以来，已发生57次碰撞事故，除经济损失外，也影响了大桥的安全。
一旦发生诸如地震等自然灾害时，桥梁主桥容易倒塌，影响港湾的交通。
但可维修性较好。
隧道在一定水深和一定厚度的岩土覆盖下隐蔽性大，抗腐蚀能力强，能有效地抵御地震、海啸等自然灾害的破坏，结构耐久性好，并能可靠保证畅通无阻地全天候通车运行。
日本是多地震的国家之一，据日本资料介绍“在日本水下隧道已建成100年的今天，迄今还没有发生过水下隧道被地震破坏的情况”。
破坏后维修起来较难。
通行能力与行车舒适度
跨江大桥主桥采用最大2.5%的纵坡，隧道采用最大3%的纵坡，车辆爬坡能力桥梁优于隧道。
大桥两侧视野开阔，行驶车辆的空气环境好，人的心理感觉极佳。
在两侧接线畅通和正常大气条件下，同样宽度、相同时间内大桥的交通量相对要大于隧道。
比较而言，隧道内的空气环境欠佳，司乘人员有压抑感。
安全性
桥梁设计车速高，大桥桥面视野开阔，行车环境好，时速可达100公里，发生交通事故的损失较小。
在跨海大桥运营期间，对火灾、水灾和意外交通事故可以实施路上或海上施救，救援方案安全便捷。
隧道内受交通断面限制，不利于交通疏导。
在隧道内通风采光性较差，视线受限，对司机有压抑感，最高时速仅为80公里，行车环境相对较差。
运营组织管理要求高，在发生灾害性事故及突发事件特别是火灾时受损面大，危及旅客安全及隧道自身安全，事故后修理恢复交通的时间较长等问题。
例如勃朗峰隧道于1965年建成通车，在1999年3月24日发生特大火灾，因高温、烟雾和毒气造成41人死亡和40余量汽车被毁的重大交通事故。
5.1.2反映经济因素的指标
反映经济因素的指标包括资金筹集难度、工程造价和运行成本
资金筹集难度
目前，单靠政府资金已不能满足人们对公共基础设施的需求，世界各国开始运用国际及国内民间私人资本以项目融资的形式开展公共基础设施的建设。
项目融资，是指以境内建设项目的名义从境外筹措资金，并以该项目自身预期现金流量和未来收益、自身财产与所有者权益承担债务和偿还债务的一种融资方式。
在我国适用于基础设施建设和规模大、具有长期稳定预期收益的项目。
如电力、高速公路、大型桥梁、隧道等。
项目融资的模式有:
BOT,PPP,ABS等。
然而不管采用哪种融资模式，跨海通道工程的融资额、项目风险的分担结构及投资收益情况是决定项目是否具有吸引力的关键。
跨海通道桥梁和隧道方案的投资额不同，两种方案面临的风险不同，投资的收益随着风险的变化而不同，因而两种方案的资金筹集难度也不同。
工程造价
对于同一场址、同样车道规模的单项工程来讲，桥梁的造价比隧道要低。
而且对于桥梁工程，八车道和四车道在单位平方造价上增加不多，假如在桥梁断面上采用分体式方案的话，单位平方造价增加更少。
而对于隧道而言，车道增加会造成工程难度和造价成几何级数增加。
因此，桥梁工程在投资方面抗风险能力优于隧道工程。
运行成本
从运行费看，隧道高于大桥。
隧道需配用通风、照明、通信、监控、报警、消防等多种设备，故需管理人员多，而且维护和管理费用高。
但隧道结构耐久性好，在运营期间主体结构基本无需维修。
相对而言，桥梁不需通风设备，防灾设备简单，仅需防腐耐久性的维护和一定量的检查维修，工作量较小、性质明确，运营维护费低，尤其用电量明显低于隧道。
因此从运营成本上分析，桥梁明显优于隧道。
5.1.3反映环境因素的指标
反映环境因素的指标有：
景观效果、气候影响、航运影响和环境协调。
景观效果
桥梁在原来空无一物的空中，创造了新的构筑物，它与桥位处的自然景观及其他人工构筑物一起构成整体景观，影响着周围的环境，给生活场所带来变化，同其他建筑物一样，人类在建造过程中不断的将审美的追求和创造渗透到桥梁建筑中。
桥梁有别于其它结构的美学特征有:
通达之美、凌空之美、流畅之美及刚柔之美。
这也是很多决策者和市民喜欢桥梁方案的一个原因。
因此气势恢弘、造型美观的桥梁往往成为地标和人造景观，成为新的旅游景点，社会影响大。
但桥梁也干扰甚至破坏了原有自然风光。
隧道属于地下隐蔽工程，除长大隧道需要在海中设巨型烟囱状通风口，给景观造成不利影响外，社会影响小，且保持了原有景观的观赏性。
气候影响
桥梁为敞开式，桥上车辆受风、雨、雾、雪、结冰等气候条件影响大。
为了保证行车安全，在大风、大雨、浓雾、大雪等情况下大桥通行受限，在桥上区段内须减速通行。
根据气象统计资料，雾大约在25d左右，以秋季为多，雾时不长，对船舶航行和装卸作业影响不大。
隧道内行车不受自然气象的影响，可以全天候通行。
但在大雾大风天气下，由于接线路段亦会受气候影响，其全天候通行的优势不明显。
航运影响
大桥通航净空可满足5OOOt级江海直达轮的双向通航要求，但对港口和航运的发展空间带来一定的限制。
此外，桥墩与航船存在碰撞隐患。
隧道结构无论在施工或运营阶段均不影响航运，完全保持通道区现状，最大限度地满足通航要求。
环境协调
跨海大桥的建设影响海湾地区冲淤面貌，并对海潮、海流产生影响；
施工过程中的弃渣和废水可能流入海中对水质有所影响，进而影响到海洋资源的生态环境；
营运期间日夜通行车辆及夜间的灯光极有可能对海洋的鱼类等生物的习性产生重大影响，若危险品不慎进入海里将会对海洋生物环境产生危害；
运营中如发生船只与桥梁碰撞可能造成对海域环境的影响。
海底隧道由于在海底施工对海洋生态环境和水动力没有影响。
另外庙岛群岛森林覆盖率高达53%以上，是候鸟迁徙的必经之地。
在岛上建大桥的话，势必会破坏岛上景观，还会影响和危害岛上各种生物，但隧道不会对生态造成影响。
5.1.4反映社会因素的指标
反映社会因素的指标有：
对周边居民影响、与城市规划的协调和战备效益。
对周边居民影响
对工程周边居民生活的影响主要有噪声污染和空气污染。
大桥在建筑施工过程中的产生的噪声和营运期间各种交通工具产生的噪声必将产生一定的噪声污染。
大桥施工现场、堆料场及进出工地车辆等敞开源的粉尘污染物、沥青摊铺时的烟气、动力机械排出的尾气污染物以及营运期间车辆排放的尾气都会对周围环境造成不同程度的危害。
隧道的声污染主要来自施工期间的爆破、各种动力机械发出的噪音。
营运期间部分噪音可以屏蔽，而汽车尾气污染在隧洞中比较集中，经通风设施在市区一端的通风塔排出的尾气对环境有一定影响。
与城市规划的协调
城市规划是研究城市的未来发展、城市的合理布局和综合安排城市各项工程建设的综合部署。
大型基础设施的建设必须综合考虑并协调好与城市规划的布局和城市路网的衔接。
海底隧道出口可以直接与城市道路结合，市区拆迁量比大桥小。
战备效益
跨海通道通常是城市之间重要的交通要道。
一旦发生战争，大桥目标明显，难于伪装和防护，容易被发现和击中，特别是斜拉桥和悬索桥，只要其索塔被命中，整个桥梁迅即坍塌，易堵塞航道和交通，且难于修复。
伊拉克战争中，多国部队美、英空军的高科技空袭手段，第一天基本上将伊拉克的幼发拉底河和底格里斯河上的桥梁全部炸毁，陆上交通处于瘫痪状态。
而隧道在战争期间隐蔽性好，对武器的抵抗力要比桥梁更强，而且即使破坏也不会影响港口和航道，能保证交通畅通无阻。
综上所述，方案比选的指标体系的层次结构如表1所示。
表1方案比选的指标体系的层次结构表
目标层
准则层
指标层
跨海通道方案比选
技术因素
施工难度与风险
耐久性与维修性
通行能力与行车舒适度
安全性
经济因素
资金筹集难度
工程造价
运行成本
升级会员 