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第二节
渤海海峡西通道
——“蓬旅桥隧”工程

1.地理环境条件分析。位于山东半岛的蓬莱市和位于辽东半岛的旅顺市,隔海相距57海里,是联结海峡两岸的最短距离,在这里兴建跨海桥隧工程,有许多得天独厚的地利条件。

(1)岛陆分布情况庙岛群岛位于渤海海峡最狭处,基本呈一直线南北摆开,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;最高岛是高山岛,海拔202.8米;最低岛是东石岛,海拔7.2米(见表6-4)。

表6-4 长岛县岛屿一览表

续表6-4

续表6-4

海峡中,明礁、暗礁、长浅滩多有分布,主要明礁有66个(见表6-5),暗礁有16个(见表6-6)。长浅滩有2处,一是玉南江长滩,位于鱼鳞岛东南100米处,长1.8公里,沙砾底质,距水面1.6—1.8米;二是长山尾滩,位于南长山岛南端,滩底是粗沙和砾石,长1.75公里,距水面为2—4米。

表6-5 长岛海域明礁一览表

续表6-5

续表6-5

表6-6 长岛海域暗礁一览表

续表6-6

渤海海峡岛陆分布格局,为实施跨海桥隧工程提供了难得的作业依托,借助岛礁和长浅滩可将跨海大桥分解为若干座“小桥”,大大降低工程难度和造价。经分析论证,共有11个岛屿、8个明礁和暗礁、1处长浅滩可供利用。

(2)海域情况。

潮汐。 长岛海域的潮汐性质属正规半日潮,其规律是一昼夜两涨两退,俗称“四架潮”。潮流方向由左向右转移,一昼夜转一圈,称之“四开流”。潮汐一涨一退,需12小时24分,一昼夜两涨两退共需24小时48分,按阴历推算,半月形成一个周期。因此,初一和十六、初五和二十的潮汐时间是对应的。阴历三十到初四、十四到十八大涨大退,俗称“大汛海”。其余时间潮速慢、潮流小。潮高地理分布北部较南部高,8月份平均高潮高,砣矶岛为212厘米,南长山岛为143厘米。潮差分布,砣矶岛为124厘米,南长山岛为119厘米。平均高潮间隙,砣矶岛为10时10分,南长山岛为10时4分。平均低潮间隙,砣矶岛为4时6分,南长山岛为3时53分。大潮升砣矶岛为163厘米,南长山岛为161厘米,小潮升砣矶岛为130厘米,南长山岛为131厘米,平均海平面,砣矶岛为89厘米,南长山岛为90厘米。

潮流。 长岛海域的潮流,主要水道多为东西流,港湾多为回湾流。北部水道为西流,南部水道为东流。这种“北进南出”的规律在冬季尤为明显。夏季海流,南部海区一般在0.6—1.03米/秒之间,大黑山岛海区最小,为0.6米/秒;北部海区一般在1.25米/秒左右,砣矶水道最大值达3.7米/秒。港湾回湾流的流速更小,砣矶岛的后口湾仅在0.4米/秒左右(见表6-7)。

表6-7 长岛海域潮流表

续表6-7

海浪。 长岛海域主要为“风浪”。秋季和冬季偏北风浪,夏季偏南风浪。浪高的四季变化是:冬季(10月—翌年1月)月均浪高1.1米,春季(2—4月)月均浪高0.47米,夏季(5—7月)月均浪高0.5米,秋季(8—9月)月均浪高0.8米。历年(1960—1981年)年大浪高平均为8.6米,极端最大浪高达10米,出现在北隍城岛海区;浪高周期(A峰—B峰时间单位)变化平均为3.4秒,最大周期为13.9秒。

海水表层温度。 长岛海域历年(据1962—1979年的调查资料,下同)海水表层温度年平均为11.5℃。月平均温度8月份最高,为22.1℃;2月份最低,为2.5℃。极端最高温度为27.3℃(出现在1963年8月28日),极端最低温度为-1.2℃(出现在1969年2月28日和3月1日)。每年4—7月升温最快,平均升温率为4.7℃/月;10月至翌年1月降温最快,平均降温率为4.1℃/月。年度之间的水温变化,北部海区较缓,年较差为22.8℃;南部海区较快,年较差为26℃(见表6-8、表6-9)。

表6-8 长岛海域历年各月水温表

表6-9 长岛南北海区水温变化表

海水表层盐度。 长岛海域的海水表层含盐度,历年年平均为31.33‰。极端最高值为33.26‰(出现在1962年4月3日),极端最低值为24.79‰(出现在1964年7月6日)。年度之内,2月份最高,历年平均为31.82‰;8月份最低,历年平均为30.49‰。南北海区(以砣矶岛为界,下同)的海水表层含盐度,北部海区较高,南部海区较低(见表6-10)。

表6-10 长岛海域历年各月海水表层盐度表

海水透明度。 长岛海域的海水透明度南北海区差别较大,北部海区一般在3.7—9.5米之间,南隍城岛海区最高值达13.8米;南部海区一般在1.7—3米之间,庙岛塘里大风过后透明度最低值仅为0.2米左右。年度之内,海水透明度具有明显的季节变化。一般冬季透明度较小,夏季透明度较大。大风之后,海水的透明度普遍较小。

海雾。 长岛海域雾日较少,年平均雾日为28天,多为平流雾,少为辐射雾。春、夏两季海雾最多,占全年海雾日的86%,多集中于6—7月份;秋冬两季雾日较少,其中9—10月份最少。平流雾的湿度大,范围广,持续时间较长,通常生成于夜间,持续至翌日中午,有的持续4—5天以上。辐射雾维持时间较短,通常生成于夜间或早晨,多是随着太阳的出露而减弱或消散。有的在几小时或几分钟内即可消失,个别的也有持续1—2天。

海冰。 长岛海域由于受黄海主流性海流的影响,冬季水温相对偏高,海口、港湾无冰封现象。南部诸岛在严冬季节有时出现少量的岸沿薄冰和冰脚,对交通无影响。

(3)海峡气候情况。海峡历年年平均气温为11.9℃。最高年为12.8℃(1959、1961、1983年),最低年为10.7℃—(1969年)。极端最高气温36.5℃(1959年7月30日31日),极端最低气温-13.3℃(1970年1月4日)。1月份平均气温最低,为-1.6℃;8月平均气温最高,为24.5℃。年较差为26.1℃。气温变化特点是:5月份回升最快,11月份降温幅度最大(见表6-11)。

表6-11 长岛县历年平均气温表

长岛地处风道,年均大风日67.8天。北隍城岛年均为100.8天,最多年达129天。全年大风日数冬季最多,平均23.4天,春秋两季平均19天,夏季最少,平均6.6天。最大风速出现在1985年8月19日的9号台风中,为40米/秒。形成大风的天气系统主要有5个:一是寒潮大风。秋冬两季,由西伯利亚冷空气暴发南下形成,风力可达7—10级,多为偏北风,每次持续2—3天。二是蒙古气旋大风。春季,由蒙古至我国东北地区的气旋形成,风力可达6—10级,多为西南风,每次持续1—3天。三是江淮气旋大风。春夏之交,由气旋强烈发展形成,一般是6—7级东南风转8—10级东北风,持续时间不超过24小时。四是台风。夏末秋初,由于受太平洋台风外围的影响,时有6—10级大风(风向多变)。五是雷雨阵风。在夏季雷雨天气里,有时伴有8—10级的偏北阵风(见表6-12、表6-13)。

表6-12 长岛县历年大风日数统计表

表6-13 长岛县历年最大风速及风向统计表

海峡历年年平均降水日数为80天。年平均降水量为555.5毫米。其中,春季占14%,夏季占59%,秋季占22%,冬季占5%。1973年,年降水量最多,为881.4毫米;1965年最少,为282.3毫米。长岛县境之内的降水,由南向北呈递减趋势,年度相差在100毫米以上。自70年代后,多出现春旱,间或也出现夏旱和秋旱,年降雨量趋向减少。

(4)海峡地质情况。

①岛屿形成。庙岛群岛地处渤海下沉带东侧,系长白山系的分支,为胶辽隆起的一部分。在元古代晚期,诸岛之间互不分离,与南北陆地连成一片,俗称“胶辽地盾”。在1.4亿年前的燕山构造运动及后期的喜马拉雅造山运动中,先后发生了一系列的北东东向、北北西向、北北东向和北东向的断裂活动。从此,古老的陆块断陷分离成诸岛的雏形,从而形成渤海海峡。

自晚更新世以来,这里发生过3次大的海侵与海退,诸岛又历经了继承性的“雕刻”。在距今10万年左右的“庐山冰期”过后,气候进入间冰期的温暖阶段,冰川消融,大洋水量增加,海水上涨,越过了横亘胶辽之间的山垭沟,向古渤海湖及华北平原涌来,以至淹没了沧州(史称“沧州海侵”)。从此,已经发生断裂的“胶辽地盾”就成为海中之岛。滔滔海水占据渤海几万年,大约从距今7万年的“大理冰期”开始,大地骤寒,冰雪禁锢,以海水蒸发为来源的陆地降水,大部分不能流回海洋,海水逐渐退出渤海盆地,昔日海底成了陆地,庙岛群岛又与千里平原连成一体,成为陆地上的山丘。寒冷的气候到距今4.5万年前开始转暖,海侵又发生。这次海侵的规模比前一次更大,一直扩展到河北省的献县境内(史称“献县海侵”),在渤海沿岸也留下了这次海侵的痕迹。在庙岛群岛的海拔60—70米处,普遍存有海蚀痕迹。献县海侵之后,仍趋海退。

到了全新世,气候又进入冰期过后的温暖期。冰川大量消融,海面再次上升。冰期时一度成为沼泽草原的渤海海底,再次变成烟波浩渺的大海。渤海沿岸已推进到黄骅、静海和天津一带(史称“黄骅海侵”)。海蚀线达到北长山岛的九丈崖,大黑山岛北庄的“半坡”上(均距今海面约15米高度)。这次海侵过后,又开始大规模的海退。直至距今1300年(唐初),岛岸线才降到比现在岛岸线略高的地方。整个群岛至今仍处于“南升北降”的微变之中。

②岛屿地质。长岛县诸岛北邻辽东隆起,南连胶东隆起,处于胶辽隆起的接合部位。西邻渤海坳陷。出露地层为上元古界“蓬莱群”,为一套浅变质岩系。岛陆构造简单,地层多呈单斜,断层规模较小,岩浆活动较微弱。

地层。 为上元古界“蓬莱群”。

豹山口组:下部以绢云千枚岩为主,夹含砾石英岩、磁铁长石石英岩和长石石英岩。上部主要为紫色、青灰色板岩夹长石石英岩和石英岩。主要分布于大竹山、小竹山、车由、砣子、高山、猴矶和砣矶诸岛。

辅子夼组:下部主要为青灰色、紫色板岩与石英岩互层。上部为石英岩和板岩互层,厚度较大。分布于大钦、小钦、北隍城、南隍城、南长山、北长山、大黑山和小黑山诸岛。

上第三系:为两期火山喷发的玄武岩。下部气孔构造发育,局部有斑晶,斑晶为伊丁石化橄榄石。上部为深灰黑色、微密、坚硬的玄武岩,偶见斑晶,斑晶为辉石和伊丁石化橄榄石。分布于大黑山岛西部老黑山和北庄村西部沟谷,最在厚度70米,野外见有枕状构造及火山弹等,成不整合覆盖于“蓬莱群”地层之上。

第四系:多数岛屿均有分布,尤其在大钦岛、砣矶岛、大黑山岛、南长山岛较发育,由南向北逐渐增厚。第四系按其成因分为残积层、坡积—洪积层、海积层。残积层,由砾石和棕红色亚粘土组成,厚度一般为1—3米,系原岩风化产物,多分布于山丘地区,南长山岛分布较广。砾石主要为石英碎块,磨圆度差,呈棱角状,亚粘土由砂砾和粘土组成。坡积—洪积层,主要由砾石、含砾亚砂土和亚粘土组成。分布于沟谷两侧、山坡地带和平缓处。有的夹有砾石层,富含钙质,局部含姜结核。此层厚度变化较大,一般为20—40米,有的厚度达60余米。海积层,主要为砾石、亚粘砂土、粉砂、海生物遗骸和贝壳组成。分布于各大岛海岸平缓处。砾石为石英岩,多为球形,因此称“球石”。

构造。 诸岛除基底长期隆起外,主要受北东向沂沐断裂带和北西向威海—蓬莱断裂带所控制。这两组断裂为长期继承性活动断裂,新构造运动时期也有明显活动,推测诸岛为断块上升部分。岛陆上的构造线方向同区域一致,但不发育,规模亦小。

褶皱:北隍城岛向斜,轴部为厚层石英岩组成,翼部为石英岩和板岩互层。北西翼地层产状倾向南东,南东翼地层产状倾向北西。两翼产状变化较大,平缓处仅20°左右,陡处达80°。南隍城岛东北端岭山褶皱,为一倒转向斜。轴向为北东向,轴面倾向南东,两翼产状倾向南东。组成向斜的岩性为石英岩和板岩。大黑山岛向斜,轴向北西,轴面近直立。南西翼倾向东,倾角下部为20°,向上逐渐变缓,为10°左右。北东翼向南西倾,倾角下部为25°,向上变缓,为10°左右。两翼底部为石英岩夹板岩,轴部为石英岩。其他诸岛,均为单斜层,产状有所差异。

断裂:南长山岛信号山北侧断裂为北西向,断层线走向为330°。断层面倾向南西,倾角40°,显压扭性。南长山岛叶家断裂,断层线走向为310°,基本与岛岸线平行。断层面倾向南西,显压性。南隍城岛陀佛山断裂,断层线走向为40°,倾向130°,倾角55°。青灰色板岩被挤压破碎,岩层有牵引褶曲,显压性。南长山岛北端西部海岸断层,断层线方向与岛岸线一致,走向为25°。倾向北西,断层带有角砾岩。北隍城、南隍城、大黑山和砣矶等岛的海岸处,有北东、北西向断层活动迹象,在海蚀微地貌形成陡峭的海蚀岸,节理较发育,石英岩呈碎裂状态。

岩浆岩。 侵入岩:位于砣矶岛井口村北,有一闪长玢岩岩株侵入“蓬莱群”地层中,出露面积为0.1平方公里,在地貌上构成霸王山。岩性为中性的浅成岩,具有微弱的蚀变,系中生代燕山晚期岩浆活动的产物。喷出岩:为玄武岩,分布于大黑山岛西部一带。为新生代喜山期岩浆活动的产物。

③岛屿地貌。长岛岛陆以剥蚀山丘和海岩地貌为主要特征。丘陵和山脉多与地层走向一致(南、北长山岛尤为明显),石英岩抗风化,组成山脊,板岩风化为谷。近海微地貌极为发育。

山丘。 诸岛山势多为平顶山和半劈山。山体坡度一般为10°—40°。除南长山、北长山、大黑山、砣矶、大钦和北隍城等岛有多山夹谷和局部小块平地外,多数岛屿为露海孤山(丘)。

海岸。 诸岛海岸多为基岩海岸。其中,南隍城、北隍城、大钦、高山、猴矶、车由和大黑山等岛的基岩海岸占其海岸总长的50%以上,并多系峭壁岩滩。由于基岩性和产状不同,形成形态多姿的蚀洞、海蚀拱和奇礁异石。如南长山岛的“水晶宫”、高山岛的“神仙洞”、大黑山岛的“大顶洞”、高山岛的“龙头礁”、犁犋把岛的“宝塔礁”、南长山岛的“望夫礁”和小黑山岛的“狮子石”等。在南长山、小钦、螳螂、小黑山和挡浪岛的南端,均有沙嘴。在大黑山岛和南砣子岛之间,庙岛和羊砣子岛、牛砣子岛之间,南、北长山岛之间,均有连岛沙坝。在大竹山、南隍城、小黑山等岛的港湾处有沙堤堆积,形成现代泻湖。凡有石英岩分布的岛屿,多有砾石滩,与岛岸线平行,呈台阶式分布。因各港湾的口向、海岸坡度和潮流不一,砾石的自然分选和磨圆度差异较大。

④海底底质地貌。长岛海域的海底,由于受老铁山岬和蓬莱角的扼制及岛屿的分割,构成水下沟脊横穿的崎岖地貌。海底地势自西向东、自南向北逐渐倾斜。海域北端的老铁山水道底部成“V”形沟谷,形成洼槽与垄脊并列相间延伸的地形。北隍城岛北侧的断裂下陷部位与“V”形沟谷的南坡相连,形成渤海海峡最深陡的洼槽,槽底堆积着长轴2—7厘米的砾石;海域南端的庙岛海峡底部冲刷槽底起伏较大,有两个深凹,在南长山岛岛脚横隔冲刷槽的沙坝东西两侧坡下。诸岛之间水道的掘蚀洼池,平面轮廓多为规模较小的长圆形(主要分布在砣矶岛西北、大钦岛西南和东北以及小钦岛水道),其近岛侧的中心尖底,有沙砾覆盖,两壁呈水平层理的河湖相淤泥层,部分亦有基岩裸露。

全县海域水深平均为24米。南部诸岛近岸的等深线为5米,北部诸岛近岸的等深线为10米。冲蚀洼地深50米,最深处老铁山水道86米。

⑤水道。渤海海峡宽105.56公里,庙岛诸岛占据海峡3/5的海面,将海峡分割成14条水道。自北向南排列如下:

老铁山水道,位于北隍城岛和老铁山角之间东西走向,宽42.2公里,占据海峡2/5的海面,主航道水深42—78米,泥沙底质。

隍城水道,位于南隍城岛与北隍城岛之间,东西走向,长5.6公里,宽1.5公里,主航道水深19—40米,泥沙底质。

小钦水道,位于小钦岛与南隍城岛之间,西北东南走向,长4.5公里,宽4公里,主航道水深40—50米,泥沙、砾石底质。

大钦水道,位于大钦岛与小钦岛之间,东西走向,长8.5公里,宽2公里,主航道水深31—45米,泥沙、砾石底质。

北砣矶水道,位于砣矶岛与大钦岛之间,东西走向,长11.5公里,宽10公里,主航道水深31—50米,航道中部有一暗礁群(北礁),泥沙、砾石底质。

高山水道,位于高山岛与砣矶岛之间,西北东南走向,长4.5公里,宽8.5公里,主航道水深20—25米,软泥底质。

南砣矶水道,位于车由岛与砣矶岛之间,东西走向,西接猴矶水道,南邻长山水道,主航道水深19—25米,泥沙底质。

猴矶水道,位于猴矶岛与高山岛之间,东西走向,长6.35公里,宽7.5公里,主航道水深21—24米,泥沙底质。

长山水道,位于北长山岛与猴矶岛之间,东西走向,长17公里,宽7.5公里,主航道水深20—30米,软泥底质。

西大门水道,位于大黑山岛与小黑山岛之间,南北走向,长3公里,宽1.5公里,主航道水深7—11米,泥沙底质。

宝塔门水道,位于小黑山岛东侧,犁犋把岛与挡浪岛之间,西北东南走向,长2.5公里,宽1公里,主航道水深10—15米,泥沙底质。

珍珠门水道,位于挡浪岛与北长山岛之间,南北走向,长0.75公里,宽1公里,水道北深南浅,主航道水深6—14米。

螳螂水道,位于螳螂岛与挡浪岛之间,东北西南走向,长1公里,宽0.75公里,主航道水深20—28米,泥沙底质。

登州水道,位于南长山岛与蓬莱角之间,东西走向,长31.5公里,宽6公里,主航道水深12—37米,沙砾底质。

⑥地震。庙岛群岛虽属地震多发地区,但从历史资料分析,除1548年和1969年在附近海域曾发生过两次7级以上地震外,其余均是3—4级以下弱震,不会对大桥、隧道造成破坏性威胁。到1985年,长岛地震台共记录发生在长岛区域内的地震1500余次,其中3级以上的43次(见表6-14)。

表6-14 长岛县三级以上地震统计表(据山东省地震局资料)

续表6-14

续表6-14

2.技术可行性分析。“蓬旅桥隧”虽属世界上最长的跨海工程,但若分解开来,从现代桥梁和隧道施工技术角度看,并不存在不可克服的困难。

(1)地理环境条件可以满足施工要求。相对于世界上已有的跨海交通工程而言,渤海海峡水不深,浪不大,地质构造简单,依托岛陆众多。南部和中部架桥所经过的地方,均为坚硬的岩基地质,且有20个可利用的岛、礁、滩,一般间距为3—4公里,最大间距为7—8公里(见表6-15)。北部隧道所经过的地方,断层规模小、岩浆活动微弱,不像日本青函隧道那样地质复杂多变。这些优越条件在世界跨海工程中是十分难得的。

(2)世界上已有的成功经验可以满足施工要求。从桥梁方面看,已有单跨2000米以上、桥基深度达100米以上的成功典例,并且其发展趋势正在向单跨3000米以上、桥基深度500米以上的水平迈进。从海底隧道方面看,已有在水平面以下240米深处作业、长度达38公里的成功实践,其发展趋势正在向300米深度、50公里长度探索。特别近几年,隧道掘进机械和施工方法有很大改进,出现了沉埋式、悬浮式隧道等一些发展潜力大、投资省、工期短的新施工方法,还研制出了一些掘进速度更快、掘进断面更大、配套能力更强的联合机械。据资料介绍,目前由瑞典制造的世界上功率最大的隧道掘进机,掘进断面直径可达12.4米,在硬岩层中的月进度可达2000米左右。南朝鲜汉阳工程公司已经向其订购了两台,用于本国的隧道工程建设。

(3)从国内情况看,已经积累了许多成功的经验,具备了向更高水平冲刺的基础条件。特别是在斜拉桥技术方面,我国已经跨入世界先进行列,黄河大桥、杨浦大桥和正在论证的总长度约20公里的上海崇明大桥等充分显示了我国的技术势力。尽管目前从总体上看,我国的桥梁和隧道施工技术与世界先进水平相比仍有较大差距,但我们完全可以凭借对外开放和中国人民的奋发图强精神完成这一人类创举。21世纪的中国,应该有这样的魄力和志气,应该对世界文明做出新的贡献。

表6-15 蓬旅桥隧经过岛屿及主要明、暗礁一览表

根据现代桥隧技术发展趋势和渤海海峡地理特点及社会经济发展需求,兴建“蓬旅桥隧”在技术方面应遵循以下三项基本原则:

一是大通道的原则。“蓬旅桥隧”应按照衔接南北交通运输大动脉的要求进行设计,通过量要大,通过速度要快,通过能力至少应满足21世纪交通运输的需求。

二是永固性的原则。根据海峡气象、水文、地质特点,“蓬旅桥隧”应确保抗8级以上地震、12级以上大风,桥下净高应保证通航所需,大桥桥身设计应有效地排除风、雨、雾、浪的影响,保证“全天候”行车安全。设计使用寿命120年左右。

三是合理性的原则。要充分考虑渤海海峡纵横综合运输体系的合理性,特别是要给海运留出航道。为此,跨海大桥在南、北隍城岛附近应转入海底隧道,留出42公里的老铁山水道作为大中型船只进出渤海的主航道;同时,大桥在北砣矶水道、高山水道、猴矶水道上空亦应保持一定的高度,为中小型船只出入渤海留出三条辅助航道。这段海域中的岛陆海拔高度都在200米左右,完全可以满足这一要求。

根据海峡地理特点,“蓬旅桥隧”可分解为7座大桥、2条大坝和1条海底隧道,共10项工程,总长度约134公里。

蓬莱——南长山岛1号大桥。 实际跨海长度7公里。南部有长约2公里的登州浅滩可作依托,水深为3—5米;北部有长约1.75公里的长山尾滩可作依托,水深为2—4米;中部有2公里左右的海沟,水深12—25米。1号大桥施工难度相对较小,但交通量相对较大。主要是在海峡两岸运输的基础上,还要考虑南、北长山岛与蓬莱及陆地之间的交通量,特别旅游因素影响最大。伴随大桥建成,这里将成为交通量最密集的地段。因此,1号大桥的公路桥至少应设计为6车道。桥墩最大跨径(中部海沟处)1200米左右,桥下净高25米左右。

南长山岛——北长山岛大坝。 两岛间距1.1公里。目前已通过宽约15米的公路大坝形成“陆连”。借此大坝进一步加宽,可形成下为公路、上为铁路、长约13.5公里的“陆岛通道”。

北长山岛——猴矶岛2号大桥。 两岛间距75公里,水深20—25米,中间有众多岛礁可以利用作为大桥依托。主要岛礁有6个,分布情况是:北长山岛——大山礁(暗礁)约300米小马枪石岛约1公里—马枪石岛约500米—小山礁(暗礁)约500米—猴矶岛约5.5公里—猴矶岛陆长度1.1公里。2号大桥由于交通量减少,公路部分可改为4车道,但坡度应逐步提高,为下一水道通航作好铺垫,在猴矶岛附近桥下净高应达到35米以上。桥墩最大跨径可考虑在1200米左右,小山礁与猴矶岛之间5.5公里的海域中,可考虑搞一座吹填岛作为桥基。

猴矶岛——高山岛3号大桥。 两岛间距7.5公里,水深20—24米,中间有3个主要岛礁,分布情况是:猴矶岛—东海狗礁250米—六盘礁(暗礁)550米—高山南礁6.3公里—高山岛约200米—高山岛陆长度1.3公里。3号大桥处于猴矶水道上方,为保证中小型船只通过,桥下净高应逐步提高至40米以上。桥墩最大跨径可考虑在1500米左右。六盘礁与高山南礁之间6.3公里的海域中,可考虑搞1—2座吹填岛作为桥基。

高山岛——砣矶岛4号大桥。 两岛间距8.5公里,水深20—25米,除近岛200米左右有暗礁外,中间别无明显岛礁依托,需搞2座吹填岛作桥基。桥墩最大跨径1500米左右,桥下净高50米左右。砣矶岛陆长度4.75公里,大桥公路部分可转为陆地。

砣矶岛——大钦岛5号大桥。 两岛间距10.5公里,水深30—40米,航道中部有一暗礁群——北礁,南距砣矶岛4.7公里,北距大钦岛5.8公里,别无其他明显岛礁依托,需在北礁南、北2公里处各搞1座吹填岛作桥基。桥墩最大跨径可考虑在2000米左右。大钦岛陆长度4.9公里,大桥公路部分可转为陆地。5号大桥位于“蓬旅桥隧”中部,下方是北砣矶水道。大桥在此既要保持一定高度,又要逐步降低。基本设想是砣矶岛至北礁保持40米左右,北礁至大钦岛逐步降为35米左右。

大钦岛——小钦岛6号大桥。 两岛间距2.15公里,水深30—45米,中间有一无名暗礁群,南距大钦岛1公里,北距小钦岛1.15公里,可作为大桥桥基依托。桥墩最大跨径800米左右,桥下净高应降至30米左右。小钦岛陆长度2公里,大桥公路部分可转为陆地。

小钦岛——南隍城岛7号大桥。 两岛间距4.5公里,水深40—50米,除近岛200米左右有暗礁外,别无明显岛礁依托,需在海域中部搞一座吹填岛作为桥基。桥墩最大跨径1500米左右,桥下净高应降至20米左右。根据海峡地理特点,南隍城岛应作为“南桥北隧”的结合部。南隍城岛陆长度3.1公里,可作为桥与隧衔接的缓冲地带。7号大桥可考虑在南隍城岛西南端接地,逐步转入海底隧道。

南隍城岛——北隍城岛大坝。 两岛间距1.2公里,水深19—40米,由南隍城岛向北绵延750—800米有一道暗礁坝和许多明礁群,给围填大坝提供了天然依托。在这里,可结合兴建海流发电站,筑起一道面向外海的“八”字形大坝。坝上可作为衔接两岛运输的公路,坝下可掩护海底隧道通过。

北隍城岛——老铁山海底隧道。 实际跨海长度42公里,设想老铁山一侧陆地隧道10公里左右,北隍城岛一侧6公里(包括南隍城岛2公里和隍城水道1.2公里),共计58公里。这一带主航道水深42—78米。

关于隧道部分,可考虑沉埋式与悬浮式相结合的方案。这一带水深满足大中型船只航行有余,采用沉埋与悬浮式相结合的方案,隧道可自北隍城岛入海,至老铁山近岸出海,总长度可缩短16公里左右,总造价可大幅度节省。

3.经济效益评价。

(1)投资估算。参考国内外类似工程预算资料,结合“蓬旅桥隧”施工条件、建材来源、劳务价格等实际情况,初步估算,“蓬旅桥隧”总投资约需600亿元,其中,大桥部分49公里约需245亿元,隧道部分58公里约需345亿元,岛陆部分27公里约需10亿元。如果采用沉埋式隧道施工方法,总投资可减至500亿元左右。

“蓬旅桥隧”投资估算是一个很复杂的问题,尽管目前世界上已有一些类似工程可作参考依据,但由于工程所处的位置不同、时间不同,受诸多因素影响,投资出入很大。

综合分析国外一些同类工程的投资情况,长大型公、铁两用桥每公里造价一般为4亿—5亿元左右,海底隧道每公里造价一般为5亿—6亿元左右。对“蓬旅桥隧”的投资,我们参照国外同类工程并结合实际,考虑了以下几个方面因素:一是我国的劳务价格比国外低得多。国外同类工程大都建在发达国家,工程中劳务费用占了一个不小的比重。我国劳务价格与日本相比,仅是其1/10左右,这一出入足可抵消价格上涨因素。二是土地价格和大部分建筑材料价格比国外低得多。除一些特殊钢材和机械外,工程所需的大量石、沙、水泥等均可就地取材,比日本从国外购进要便宜很多。三是施工难度比较小。南部诸岛架桥部分,水深10—25米左右,比国外在上百米深水中架桥投资省得多。北部隧道部分,水深仅相当于日本津轻海峡的1/3左右,地质条件也比其好得多。四是随着现代海底施工技术和架桥技术的突破性进步,建设时间大大缩短,安全系数大大提高,工程造价相对降低。

经比较分析,我们认为,“蓬旅桥隧”的桥梁部分,平均每公里造价约需5亿元左右;隧道部分,平均每公里造价约6亿元左右;岛上陆地部分,平均每公里造价约3700万元左右。总造价约600亿元左右。实际施工中,南部投资可能较小一些,中部和北部较大一些(见表6-16)。

表6-16 “蓬旅桥隧”工程投资估算表

(2)运营效益。初期运营,按“蓬旅桥隧”设计通过能力的一半计算,每年汽车750万辆次,火车货运量4000万吨,客运量1500万人次。

收费标准按两种方案测算:

第一方案,按目前通过海峡的收费标准测算。汽车按滚装标准平均每辆收费500元,每年750万辆次收入37.5亿元。铁路货运按0.12元/吨公里×150公里计算,每年4000万吨运输收入7.2亿元。铁路客运按每人70元计算(相当于轮船三等舱收费标准),每年1500万人次收入10.5亿元。以上三项合计,“蓬旅桥隧”每年总收入可达55.2亿元,按总收入的15%扣除各种费用,每年利税可达47亿元。按此推算,全部投资约需13年左右可以收回。

第二方案,汽车收费标准按现行滚装轮渡标准的60%计算,平均每辆汽车收费300元,每年750万辆次收入22.5亿元。铁路客、货运收费标准不变。以上三项合计,每年总收入40.2亿元,按总收入的15%扣除各种费用,每年利税34.17亿元。按此推算,全部投资约需17年左右可以收回。

如果“蓬旅桥隧”的运营效率达到设计通过能力时,按第一种方案计算,年利税可达110亿元,静态5.5年可收回投资;按第二种方案计算,年利税可达80亿元,静态7.5年可收回投资。

(3)综合效益。“蓬旅桥隧”的价值,最突出的是表现在社会效益上。增加运能,节省费用。“蓬旅桥隧”建成后,与烟大铁路轮渡一起可形成1亿吨以上的运能,基本可满足百年以上的运输需要。“蓬旅桥隧”的铁路货运量若按8000万吨、客运量按2000万人次计算,比绕行渤海“C”型运输每年可节省运费50多亿元;若加上汽车滚装运输节省的费用20多亿元(按每年1000万辆次,每辆次比轮渡费节省40%计算);再加上节省“两装两卸”费用和减少损耗节省的费用等,总计每年仅节省费用一项即可达80多亿元。节省时间,加速周转。“蓬旅桥隧”可使通过海峡的时间缩短至1小时左右,仅相当于滚装轮渡运输时间的1/8,相当于目前传统轮船运输实际所需时间的几十分之一甚至几百分之一。若按公路、铁路每年通过“蓬旅桥隧”的运量8000万吨,每吨货物按1000元计算,则可使800多亿元资金加速周转2—3次,每年仅利息支出即可节省数十亿元。最重要的是“蓬旅桥隧”为经济运行带来极大方便,由此而产生的效益则可能是上百亿元,甚至金钱也买不到。改善环境,全面带动开放和开发。“蓬旅桥隧”一旦建成,表现在房地产、旅游贸易、外商投资、电力、通讯、水产养殖与捕捞、工农业及军事政治、国际影响等社会诸多领域中,将产生数千亿元也买不到的“裂变效应”,这一宏伟历史工程的价值用金钱是难以全面衡量的。如果用数字表示一下的话,仅以房地产为例,根据上海兴建崇明岛大桥的实践,还没有开工,仅是完成总体规划设计,崇明县的房地产价格就扶摇升值了几倍。目前,海峡南岸蓬莱市的土地平均价格每亩5万元左右,如果海峡两岸及海中的长岛县直接受益面积按100万亩计算,将来土地价格升值2倍,升值总额即达1000亿元。若能达到烟台芝罘区郊区1993年的最低价格,每亩土地25万元左右,其升值总额可达2000亿元,足以修起2条“蓬旅桥隧”。

4.兴建时机与步骤。根据“蓬旅桥隧”施工特点和我国经济实力状况,此工程可采取“一次规划,分段实施,先易后难,逐步贯通”的办法。在资金措筹方面,可按照“边建设边积累,以建设促积累”的思路进行。特别是要紧紧抓住当前对外开放和经济加速发展的大好机遇,积极筹备,创造条件,大胆探索,为本世纪末全面展开这一跨世纪工程奠定基础。实施步骤:

(1)前期准备阶段(1993—1996年)。主要任务有二项,一是组织力量展开对“蓬旅桥隧”的研究和规划设计,并向国外招标,积极争取国外科技界和经济界的协作与支持,力求拿出最优设计方案和组织起最优秀的施工队伍。二是加大宣传力度,培育投资环境,力求在国内外产生轰动性的“预期效应”,为聚集资金铺平道路。

(2)探索起步阶段(1997—2000年)。主要任务是根据统一规划,选择部分地段开始实施试验探索性工程,为全面展开“蓬旅桥隧”建设提供经验。经综合分析,首期工程以蓬莱角——南长山岛1号大桥最为适宜。这里施工难度较小,投资较少,社会需求迫切,预期效益大,积累回收率高,且具有一定的独立性,既可作为“蓬旅桥隧”的试验工程,又可作为开发南、北长山岛的独立工程。如果首先把这段联接起来,陆地交通可向海内延伸20多公里,约占海峡总长度的1/5,其“先期效益”将是十分显著的。预测到2000年,伴随1号大桥的建成,每年到蓬莱、长岛旅游的数量,加上本地往返通过大桥的数量,总计往返通过大桥的数量可达600万人次左右。若再加上来往货物运输、房地产开发、旅游等方面,可积累大笔建桥基金,形成滚动开发机制。

(3)全面建设阶段(2000—2010年)。伴随我国综合国力的增强和建设经验的积累,2000年左右,“蓬旅桥隧”工程应全面展开。“蓬旅桥隧”的其他地段具有较强的互依性,不会像1号大桥那样独立发挥作用和产生积累效益,因此,工程一旦开始,就应尽量缩短建设时间,争取早日投入使用,以求最佳效益。从“蓬旅桥隧”施工特点看,完全可以满足这一要求。余下的九项工程(包括海流发电站)可分包给九个施工集团,在各个作业点同步展开。正常情况下建设工期约需7—8年,留有余地按10年打算,2010年争取全线贯通“蓬旅桥隧”。 UgUDye6+3Px9fW9w8ZXvVk7sgEv9SzDX8RQHNnfxfkyLr5JU/5kO9ZgwBsi4goV5

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