沪崇西线通道工程方案比选研究

沪崇西线通道工程方案比选研究
刘莉
【摘要】通过对已建成的上海东线通道——上海长江隧桥、崇启大桥交通流量进行现状分析和预测分析,论述西线通道方案研究的必要性;通过对长江口徐六泾至吴淞口河段河势、航道、水文、地质等建设条件的初步研究,分析论证沪崇西线通道越长江规划线位、下游比较线位、上游比较线位可能采取的桥梁或隧道或隧桥结合方案.
【期刊名称】《城市道桥与防洪》
【年(卷),期】2016(000)006
【总页数】5页(P268-272)
【关键词】越江通道;沪崇西线;越江方案;方案比选
【作者】刘莉
【作者单位】上海市市政规划设计研究院,上海市 200031
【正文语种】中文
【中图分类】U491
按照国家《长江三角洲城市群发展规划》的宏观布局，“上海城市总体规划”和“综合交通规划”共规划东线和西线两条通道作为上海与江苏北部地区的重要连接线。

规划拟定东线通道起自浦东G1501，经长兴岛、崇明岛至江苏启东，与宁启高速相连，为G40公路的重要组成部分；西线通道起自S7公路沿江高速互通枢纽，跨江至崇明岛，接S12公路，经崇海大桥至江苏海门。

整体布局见图1。

东线通道的建设分为两段，上海长江隧桥段和崇启通道段，分期施工、分期通车。

两段分别于2009年10月和2011年12月开放交通。

通车以来，有关方面对东
线通道进行了交通量监测、航道运营管理以及水文地质演变观测，为西线通道工程建设工作的开展积累了宝贵经验。

本文对西线通道工程可行性进行了初步探讨，提出三条线位，针对各线位的建设条件进行了越江方案的对比分析研究。

东线通道通车以来，两分段交通总量均逐年增多，增长态势如图2所示。

可以发现，至2015年，长江隧道双向日均车辆总数达45 870 pcu，较2010年上涨约83%；至2015年，崇启大桥双向日均交通量达到13 305 pcu，较2012年上涨
约43%。

此外，比较长江隧道和长江大桥两段交通量情况可以发现，现行交通出
行流中，来往于上海市区与长兴岛间的占比较少，占东线通道总交通量的27%，
绝大多数市区单向出行目的地选择为崇明岛。

为了对现行交通单向出行目的地的情况有所掌握，统计分析上海—崇明岛方向日
均交通量变化情况，同时将单日极端流量数据（2015-05-01当日数据）作为比较，列于表1中。

选择拥挤度指标作为路段服务水平的考察指标，一般认为拥挤度的
可接受范围为0～0.6，其计算公式如下：
从表1可以看出，节假日上海长江隧桥交通量呈爆发式增长。

节假日最大断面流
量出现在长江隧道段，全天流量达7.2万pcu，较2015年平日增加约208%，给现行交通带来极大压力。

路段服务水平由平日0.58拥挤度的二级服务水平骤降至1.80拥挤度的四级服务水平。

分析造成上述现象的可能原因为：崇明县人户分离
情况突出，节假日集中赴崇，游客人数增长迅速，路径选择单一。

根据预测，至2030年东线通道全天流量可达9.1万pcu，拥挤度将达1.14，而
节假日全天流量则可达18万pcu，拥挤度将达2.25。

因此，现有越江设施无法满足远期交通需求。

从上海市将崇明作为生态岛的定位和其本身的经济社会发展来看，
从江苏、上海对崇明过境交通日益增长的需求来看，西线通道的通行能力需要满足上述要求。

按规划，沪崇西线通道越长江位置拟定在吴淞口—浏河口段，浦西登陆点在宝钢
水库上游约500 m，崇明岛登陆点在张网港以西约500 m。

其上游45 km为苏通大桥，下游38 km为上海长江隧桥。

本节对河势、水文、航道、地质等方面进行
建设条件叙述。

2.1 河势及水文［1-3］
长江河口为一个有规律分汊的三角洲河口，其特点为径流大、潮流强、泥沙丰富、潮汐强度中等。

在徐六泾以下，长江口呈“三级分汊、四口入海”格局，即由第一级崇明岛将长江分隔为南支和北支，第二级南支被长兴岛进一步分隔为南港和北港，第三级南港再被九段沙分隔为南槽和北槽。

长江口河床特点为宽而浅，暗沙众多，水域多变，河床极不稳定。

河势方面，第一级分汊之南支河道徐六泾至吴淞口长约69 km，主要发育有白茆沙、扁担沙、新浏河沙等，如图3所示。

其中，白茆沙为活动沙体，于2014年对其实施了护滩工程。

扁担沙为长条形沙体，长约40 km，宽约5 km，南侧为南支主槽，北侧为新桥水道。

白茆沙下移北靠，使扁担沙沙体延续西冲尾淤的演变模式，沙体形状和分流点位置会发生较大变化。

南支下段进入南北港分汊口范围，属典型多滩多汊河段，同时也是长江口历史上自然变化最为复杂、河势稳定性较差的河段。

七丫口向下，河宽迅速放大，局部泥沙淤积，活动沙体迁移不定，分流口下移上提，最上可达杨林口，大多摆动于浏河口和吴淞口之间，摆动范围达26 km。

第二级分汊之南北港分流口有下扁担沙、新浏河沙包、新浏河沙、中央沙等沙体，分别于2007～2009年对部分沙体实施了护滩工程。

目前，南支河势在人工干预
下得到了初步控制，但南北港分流口区域的扁担沙尚未治理，分流通道不稳定。

水文方面，规划线位通道历史最高潮位6.14 m，吴淞口多年平均超差2.31 m。

外
高桥实测的平均流速0.63～1.01 m/s，最大流速1.74 m/s，实测最大波高3.2 m ［4］。

规划线位处最大水深19.4 m，平均水深7 m。

2.2 航道规划
根据交通部2010年8月批准实施的《长江口航道发展规划》，长江口徐六泾以下河段将建成“一主两辅一支”的长江口航道体系。

主航道（深水航道）需满足5
万吨级集装箱船（实载吃水11.5 m）全潮，5万吨级散货船满载乘潮双向通航。

北港航道需满足3万吨级集装箱船乘潮通航，兼顾5万吨级散货船减载乘潮通航。

参照《通航海轮桥梁通航标准》（JTJ 311-1997）、《海港总体设计规范》（JTS 165-2013），计算得到桥梁通航净空宽度主航道880 m，北港航道515 m。

2.3 地质条件［4］
长江口属河口沙咀沙岛地貌类型，成陆年轻，土体多变，地基基岩一般深埋在
300 m以下。

两岸地势平坦，地面标高一般约4 m。

地面或水面下18 m范围普遍以②3层砂质粉土夹粉细砂为主；第③层淤泥质粉质黏土缺失；第④层淤泥质黏土大部分缺失；第⑤层粘土及粉质粘土厚度大于20 m；第⑥层暗绿色硬土层缺失；第⑦层粉细砂埋深较大，顶面深度一般均大于50 m，厚度在6～8 m；第⑧层粉质黏土普遍分布，土质较好，厚度大于10 m；第⑨层
中砂土质较好，埋深大于70 m。

场地地震基本烈度7度，属Ⅳ类场地。

②3层砂质粉土为轻微液化土层。

通过分析交通出行现状、河段河势、水文、航道、地质等建设条件，提出三条线位，包括规划线位、上游比较线、下游比较线，如图4所示。

3.1 规划线位越江方案比选分析
沪崇西线通道规划线处长江河口宽约14.2 km，断面宽度自北向南依次为：1.6
km的新桥水道（最大水深12.8 m，平均水深5.8 m），5.8 km的扁担沙（最大水深5 m，平均水深2 m），6.8 km的南支主槽（最大水深19.4 m，平均水深
11.2 m）。

水深条件基本满足海上工程需要。

通道位于南北港分汊口范围，宝山南水道和宝山北水道之间的新浏河沙包几乎消亡，下扁担沙边界不稳定，崇明新桥水道和宝山南岸边滩总体较稳定。

规划断面处于宝山南航道和长江口深水航道交界处，紧贴着宝山北航道的是宝山北锚地。

通道处于长江口航运繁忙地区，随着长江口深水航道建设完成，通过长江口的货运量由2000年的2.2亿t，增加到2012年的10.2亿t，2012年全年通过船舶47 536艘次，日均149艘次。

根据河床断面资料［5］，在1958～2015年间，最大冲刷发生在2001年，水深27 m，最大冲刷深约17 m。

虽然通道处于河床不稳定区域，但因已兴建了白茆
沙护滩工程、南北港分流口工程等，河势得到了初步控制，加上每年的监测，及时掌握河床变化动态，必要时采取相应的措施，因此，以历年最大水深包络线作为最大冲刷线。

西线通道S7规划为高速公路，同在建的入城段按双向6车道标准设计，设计车速100 km/h，越江方案比选分析见表2，隧道和桥梁均按小于3%、大于3‰进行
纵断面设计，见图6。

3.2 下游比较线位越江方案比选分析
下游比较线在规划线下游8.2 km，该处河口宽约14.7 km（见图4）。

新浏河沙
距浦西岸线4.7 km，距崇明岸线10 km，按照盾构一次掘进7.5 km的能力，需
在新浏河沙、扁担沙尾各设一个工作井，与规划线方案相比不经济。

且扁担沙尾极不稳定，冲淤变化很大，隧道方案不可取。

下游比较线经过新桥通道、长江口深水航道、宝山南航道等多处航道。

新桥通道下连规划北港航道，宽515 m，目前可通航深水区宽约2 km。

由于北港航道未开通，航道边线未划示，考虑一跨跨过深水区。

主航道宽约1 km，宝山南航道宽约660 m，航道边线离南岸约1.6 km。

在新浏河沙和两航道之间各设一个主墩，在扁担
沙浅水区和宝钢原料码头岸边设边墩。

桥型中只有多跨悬索桥才适于连续跨越如此大的通航水域，主桥方案为四塔三跨悬索桥，主缆跨度790 m+3×2 280 m+780 m，矢跨比1/10，塔高约340 m。

主塔采用混凝土结构，锚碇为重力式，基础采用沉井。

见图7、图8。

我国目前在建和已建成的悬索桥最大跨度已接近2 000 m，从桥梁建造而言，以
我国国力和建桥技术，主跨2 280 m悬索桥是可以实现的，但面临很大的设计施
工及经济上的挑战：
（1）桥位处于南北港分流口区域，水沙条件复杂，河势不稳，一旦航道改变，水中墩的防撞、防冲刷，保航道安全是重大课题。

（2）桥梁跨度是我国目前最大的，桥塔高度也是最高的，桥梁的抗风问题、庞大的沉井基础、桥塔在船只密集的航道之间施工等需要克服很多难题。

（3）体量巨大的锚碇。

在类似上海的软土地基上建造大体量的悬索桥重力式锚碇，在我国是史无前例的。

南侧岸上锚碇基础选址及与现有建筑物的关系，是个很敏感、需要多方协调的问题。

北侧锚碇落在扁担沙上，锚碇基础除了同样要平衡巨大的拉拔力，置于水中的锚碇基础对河势的影响、基础本身的安全和耐久性问题都需要考量。

3.3上游比较线位越江方案比选分析
规划线上游13.6 km的七丫口，河口宽仅8.4 km，东风沙距南岸5.3 km，该处
位于白茆沙南、北水道交汇位置，航道要求高，不适合建桥。

可以在露出水面的东风沙上设隧道工作井，随着今后盾构技术的发展，江中可能无需工作井，该线位越江工程量最小。

（1）2009年沪崇东通道长江桥隧工程建成通车以来，过江交通量迅速增长，工
程发挥了十分巨大的经济和社会效益。

基于对越江交通的现实和预期的进一步需求，应将规划和建设沪崇西线通道的可能性提到议事日程上来。

（2）对规划西通道线位的选择，综合考虑长江口河势、水文、航道、地质、工程
适应性等影响因素，多方面比较利弊和可行性，得出初步结论如下：
a.规划线位于宝钢水库上游，河口宽14.2 km，适合建隧道或南隧北桥。

江中需设工作井及人工岛，应结合扁担沙整治。

b.下游比较线位于距规划线8.2 km的石洞口，河口宽14.7 km，适合建桥。

桥梁需布置特大跨径，施工难度和锚碇设置面临挑战。

c.上游比较线位于距规划线13.6 km的七丫口，河口宽8.4 km，适合建隧道。

随着盾构技术的发展，江中可能无需工作井，越江工程量最小。

【相关文献】
［1］楼飞，肖烈兵.长江口南支河势演变模式分析［J］.水运工程，2012（1）: 93-98.
［2］李文正.新形势下长江口南北港分汊口河段河势变化及治理策略［J］.水运工程，2013（11）:115-118.
［3］夏益民.徐六泾节点—白茆沙河段整治和长江口河势及深水航道建设//［C］中国海洋学会海洋工程分会.第十四届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集（下册）.中国海洋学会海洋工程分会2009:6.
［4］上海市城市建设设计研究院.上海市崇明越江通道工程预可行性研究报告［R］.上海：上海市城市建设设计研究院，2000.
［5］上海市城市规划设计研究院.城桥新城总规涉及轨道交通沪崇西线工程登陆点交通专项研究［R］.上海：上海市城市建设设计研究院，2010.
［6］曹文宏，申伟强.超大特长盾构法隧道工程设计——上海长江隧道工程设计［M］.北京:中国工业出版社，2010.。