橋梁通航安全評估問題的研究

趙德斌

（黑龍江海事局，哈爾濱 150010）

水路、公路、鐵路是交通運輸體系的主要組成要素，它們是相互聯(lián)系、相互作用的有機整體。隨著公路建設的快速發(fā)展，跨越通航河流的橋梁建設也日益增多，對船舶通航安全產(chǎn)生較大的影響，橋梁建設與航運的矛盾日益突出，稍有不慎就會造成建成一座橋梁限制了一條航道發(fā)展的被動局面，給國民經(jīng)濟發(fā)展造成重大損失。橋梁建設與航運之間的聯(lián)系和作用，要從整體出發(fā)，充分研究兩者之間關系，避免惡化通航條件，增加船舶的航行難度。

1 橋梁通航論證的主要內(nèi)容及橋梁布設原則

通航河流上興建橋梁應充分論證橋址的選擇和比較、設計洪水的分析計算、設計通航標準的確定、橋軸線布置、橋墩的結(jié)構(gòu)型式與布置、建橋后的壅水分析、船舶撞擊方式與撞擊力計算、河道的沖刷計算、導航、助航設施布置以及施工通航等方面的問題。

1.1 橋位選擇

橋位一般選在河道順直、水流穩(wěn)定、江面較窄、地質(zhì)良好、沖刷較小的穩(wěn)定河道上，盡可能地避開在分汊河道、游蕩河段和匯合河段建橋。

1.2 橋梁布設

橋梁軸線應盡量與水流主流向正交，這樣可減少和避開橫向水流的影響，利于船舶的操作，減少航跡帶寬度，避免增加橋梁跨度，降低工程造價和施工的技術(shù)難度。

1.3 橋跨布置

在水流平穩(wěn)，流速較小的河段上，橋梁主跨度不小于《內(nèi)河通航標準》（GB50139-2004）規(guī)定的最小航寬的要求且位于固定航道上，橋墩的布置不能惡化通航水流條件。

2 橋區(qū)通航條件研究

目前對橋區(qū)通航條件的研究主要是通過水工模型試驗、數(shù)學模型分析計算等，對大橋修建后的橋區(qū)航行水流條件、橋址斷面水面比降等方面進行預測，并對可能出現(xiàn)的問題提出解決方案，以供設計、施工和管理等部門參考。

2.1 分析橋區(qū)河段水工模型試驗資料

通過對大橋修建前后橋位處的通航凈空尺度、整個橋區(qū)河段上、下行水流條件及航道尺度的影響，分析大橋修建后對通航環(huán)境的影響。

2.2 建立水流數(shù)學模型

對大橋施工期的水位及比降變化、橋區(qū)河段流速分布變化進行計算，根據(jù)計算結(jié)果，提出大橋施工期應注意的安全措施。

2.3 分析大橋設計方案

對橋址處設計最高通航水位及橋址斷面設計水位及橋址斷面水面比降進行推算，對比大橋橋位、通航孔設置、通航孔凈空尺度，得出橋址比選結(jié)論。

3 跨河橋梁礙航原因

近年來，國內(nèi)外學者對橋梁的礙航原因進行了研究，一般來說不同河段和位置的橋梁具有不同的礙航原因，但主要可歸納為以下3類：

3.1 橋位選址不當

從橋位選址不當，造成橋梁礙航的情況看，橋軸線法線方向與水流主流流線方向夾角過大，且橋墩布置不合理，是造成橋梁礙航的主要原因。

3.2 礙航橋梁通航凈空不足

有些橋梁其通航孔凈空高度和寬度不能滿足航道規(guī)劃的要求，成為人為礙航物。如南京長江大橋的凈空高度不能滿足長江航道等級提高的要求，成為影響長江航道等級提高的控制性工程。

3.3 橋梁沒有設助航標志或設置不規(guī)范

在航道上建設了橋梁，一般會給船舶航行帶來一定的影響，如果不按規(guī)范的要求布置助航標志，就有可能成為礙航建筑物，威脅船舶安全航行。

從各種礙航原因看，如能在建橋之前就把橋梁建設和航道建設緊密地結(jié)合起來，進行統(tǒng)一規(guī)劃，協(xié)調(diào)好二者之間的相互關系，橋梁礙航問題是完全可以避免的。

4 橋梁礙航問題的處理

橋梁礙航問題的處理問題的研究一般從實際的礙航情況出發(fā)，收集對通航帶來影響的橋梁有關橋位、橋區(qū)河段航道水文情況，分析了解礙航原因，對橋區(qū)河段進行原型觀測，收集洪、中、枯水位流向、流速資料及船舶航行跡線，進行水力計算或水力特性分析，提出解決礙航問題的初步設計方案，再經(jīng)過數(shù)模驗證，優(yōu)化設計，在施工后進行效果觀測，總結(jié)經(jīng)驗。

4.1 整治建筑物和疏浚相結(jié)合

對橋區(qū)航道整治進行整治，局部改變河床形態(tài)，調(diào)整水流流向，解決橋軸線法線與流向交角過大的問題，從而達到改善橋區(qū)水流結(jié)構(gòu)、調(diào)整水流流向目的，保證船舶安全過橋。

4.2 設立導航助航標志和研究合理有效的駕駛技術(shù)

對橋區(qū)的導航設施和駕駛技術(shù)進行研究，設立導航助航標志和有效的駕駛技術(shù)，從理論分析入手，通過分析航道、水文相關變量關系，推導確定航線、航向、轉(zhuǎn)向點等駕駛引航技術(shù)參數(shù)，擬定便于駕駛員操作的安全過橋引航方法，以此提高船舶安全過橋可靠度，根據(jù)《內(nèi)河助航標志》和《內(nèi)河通航標準》的有關規(guī)定及江陰大橋有關技術(shù)資料，利用橋區(qū)流向、流速和水下地形圖等資料，在調(diào)查研究的基礎上，提出了橋區(qū)航道最佳航標布置方案。

4.3 加強橋區(qū)交通管理

有關部門應加強對船舶過橋通航能力課題的研究，規(guī)劃橋區(qū)交通管理系統(tǒng)以引導船舶安全通過橋區(qū)。

5 結(jié)論

從目前國內(nèi)的研究成果來看，研究工作還處在就事論事階段，主要針對通航河流中橋位方案的比選和橋址選擇等方面應注意的一些問題進行分析和總結(jié)，還沒有形成系統(tǒng)的大橋建設規(guī)劃與航道建設規(guī)劃綜合考慮的原則、程序和方法;沒有對橋區(qū)航道整治技術(shù)進行系統(tǒng)地研究和對工程實踐經(jīng)驗進行總結(jié);跨河橋梁通航孔跨度確定的計算公式中，沒有考慮航道與橋墩間的安全距離。今后的通航論證工作中，可以從以下4個方面加強研究：

1）運用概化模型系統(tǒng)地研究橋墩對河道水流的影響，研究水流繞橋墩運動時橋墩周圍的紊流區(qū)寬度，從而確定橋墩與航道的安全距離。

2）運用實船實驗、理論分析、船模實驗等研究方法，研究通航河流上橋梁通航孔凈寬的確定，找出通航橋梁凈寬在不同條件下的計算方法。

3）系統(tǒng)地研究橋區(qū)河段航道整治的原則及措施。

4）研究近距離多座橋梁間距、通航孔布置和通航孔凈寬。

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[2]胡旭躍.橋區(qū)通航問題及對策研究綜述[J].水道港口，2005（3）：167-170.

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