天津市濱海新區海河下游修建開啟橋方案論證

楊 亮，楊立坡

（天津市市政工程設計研究院，天津市300051）

0 引言

某工程是濱海新區沿海發展帶西部區域貫穿南北的一條快速通道，北接薊塘高速公路，南接津汕高速公路，是濱海新區骨架路網的重要組成部分。其中跨海河大橋是快速路上的重要節點，它的建成將使海河兩岸連成一體，對加快濱海新區經濟一體化，改善經濟快速、協調發展所需的投資環境起到重要作用。

海河在跨海河大橋橋址位置為通航河道，河面寬度約為300 m，現狀通行3000～5000 t級船舶。隨著濱海新區的快速發展，過河的交通需求必然快速增加，海河大橋設計方案必須同時滿足過河交通與船舶通行的要求。這一要求可通過與航道等級相適應的、足夠的橋下凈空來滿足。最簡單的解決方法就是建造高架橋，但高架橋工程規模大，不利于沿河地段土地的開發利用。開啟橋可有效降低橋孔高度，減小工程規模，落地后與周邊路網銜接較好，但如何處理好過河交通與航運交通之間的關系是必須解決的一個重要課題。

本文通過分析開啟橋橋孔啟閉對過河交通的影響，來論述濱海新區快速路交通系統采用開啟橋橋型方案的可行性。

1 海河通航概況

1.1 通航現狀

作為一級河道的海河，既是城市的景觀河道，又兼有排瀝、供水、防洪、航運等功能，二道閘以下河道海河最高通航水位為2.5～2.73 m，最低通航水位為0.52～0.55 m，正常通航水位為1.2 m。綜合海河不同年份運行水位，確定海河最高蓄水位3.0 m，最低蓄水位0.5 m。

根據“天津市交通委員會”2006年頒布的《天津港口章程》的相關規定，“海河航道是指新港船閘西閘門至海河二道閘全長39.5 km的河道。自海門大橋至船閘間的航道為航行5000 t級船舶的航道，海門大橋至二道閘間的航道為航行3000 t級船舶的航道。”該工程橋址位置依據此規定，應在可航行3000 t級船舶的航道范圍內。

根據調研，橋址位置海河上游段現狀共有4個泊位，靠泊能力在3500 t級范圍內，如表1所示。

表1 橋位上游泊位情況

1.2 通航規劃

天津歷次的城市總體規劃均對海河通航提出了明確的意見。1986年版的城市總體規劃提出二道閘—新港船閘段的海河通航3000～10000 t級船；1996年版的城市總體規劃提出新港船閘－河北路橋段海河通航5000～10000 t級船，河北路橋－北桃園段海河通航3000～5000 t級船，北桃園－二道閘段段海河通航300～600 t船；2005年版的城市總體規劃提出規劃期內（2005～2020年）維持海河下游現狀通航能力，二道閘以下通航能力維持現狀（3000～5000 t級船），與現狀海河航道規定一致，所以本次設計以現狀海河通航情況為依據。

1.3 海門大橋

海門大橋是跨越海河的一座提升式開啟橋，位于該工程海河大橋下游約5.8 km。海門大橋閉合時橋下凈高7 m，開啟時橋下凈高31 m，通航能力為5000 t級輪船。海門大橋每天開啟3次，實際開啟時間為9點、14點和22點。海門大橋的船舶通過能力和開啟次數，影響了海門大橋上游內河碼頭的利用和發展，同時對陸運交通也有很大影響。

2 開啟橋開啟方案

2.1 等候橋孔開啟通過的船舶頻率

根據調研，2005年進出海河流域的船舶共16000艘次，其中等候橋孔開啟通過的船舶為6500艘次，日最高艘次41艘，日平均大于18艘次。考慮到等候開啟通過的船舶出現日最高艘次的幾率較小，根據上海黃埔江等國內航道數據統計，其不均勻系數在1.43～1.78之間。本次設計不均勻系數取1.6，則等候橋孔開啟通過的船舶頻率為18×1.6=29艘次/d。

2.2 開啟橋啟閉耗時

國內外部分開啟橋的啟閉耗時見表2。該工程與響螺灣開啟橋工程背景類似，啟閉耗時參照響螺灣開啟橋。

表2 開啟橋啟閉耗時一覽表

2.3 開啟橋開啟時間

橋位下游約2 km的海門大橋每天9點、14點、22點三次開啟。由于橋位距海門大橋距離較短，大型船舶通過時必須同時開啟兩座橋，錯開兩座橋的開啟時間對車輛的分流作用不大。因此該工程海河開啟橋的開啟時間取為與海門大橋相同。

2.4 過橋船舶航速、船距和浮筒設置

根據《天津市河道管理條例》，在海河航行的船只必須限制航速行駛。考慮通過該橋的船舶類型，參照相關規定，船舶過橋的平均航速取為5節（9.3 km/h）。

船舶通過開啟孔不得超越，船距按同向航運的前、后兩船間距500 m考慮。

根據《天津港口章程》，船舶在航經海門大橋上、下游1500 m范圍內時，在保證本船航行安全的情況下，必須慢速通過，并保持安全橫距。等候的船舶須在海門大橋上、下游1.5 km以外設置浮筒安全停泊。

2.5 開啟橋啟閉周期

開啟橋每天9點、14點、22點分3次開啟。等候橋孔開啟通過船舶為29艘/d，實測表明船舶到達率為白天多，晚上少。根據調研結果，假定9點等候船舶為9艘，14點等候船舶為10艘，22點等候船舶為11艘。等候船舶應在距開啟橋1.5 km處等候，待橋孔開啟完成后由航道部門發出通行訊號方可航行過橋，此時通過開啟橋的航道上應無其他船舶。開啟橋的啟閉周期由式(1)計算

式(1)中:t1——開啟橋開啟時間，取285 s；

t2——開啟橋閉合時間，取243 s;

L——等候船舶距橋孔距離，取1.5 km;

d——同向航行船舶的最小間距，取500 m;

n——等候過橋船舶艘次;

V——船舶航速。

開啟橋啟閉周期見表3。

表3 開啟橋啟閉周期

3 開啟橋啟閉對車輛交通的影響

3.1 交通量預測

在研究周邊相關道路歷年交通量觀測數據的基礎上，結合天津市、塘沽區、大港區等地的社會經濟發展規劃和周邊區域路網的規劃情況，采用“四階段法”預測本項目的遠景交通量，同時考慮了道路建成后對周邊道路的影響誘增而來的交通量。該工程交通量預測結果見表4。

表4 交通量預測結果(單位：pcu/d)

即某一期工程通車（大橋建成日）過橋汽車交通量約為45768 pcu/d，遠期（20 a后）流量為62976 pcu/d，相應通過某早高峰通道流量為5700～7600 pcu/h（數據部分來源于《天津市濱海新區綜合交通規劃》（2006～2020）階段性成果）。

3.2 車輛受阻時間及排列長度

因開啟橋啟閉而受阻的過橋車輛疏散所需時間 X（h）可按式(2)計算：

式(2)中:T——開啟橋啟閉周期，h；

M0——橋孔啟閉T小時時間的車流量，pcu/h;

M——橋孔啟閉完成后的車流量,pcu/h;

M1——受阻車輛疏散車流量（pcu/h），按雙向6車道6000 pcu/h考慮。

式（2）中M0，M取值與車流量隨時間分布情況有關，考慮到時間間隔較短，近似取二者相等。近期（2010年）、遠期（2029年）每天不同時間段車流量（即 M0，M 值）見表5。

表5 近、遠期不同時間段車流量(單位：pcu/d)

考慮受阻車輛按6車道排隊等候，車距7 m，開啟橋啟閉期間受阻車輛排列長度L（兩岸總長）可按式(3)計算：

車輛因橋孔啟閉受阻時間及排列長度計算結果見表6。

3.3 開啟橋啟閉對車輛交通的影響

由表5可知，開啟橋建成通車時（以2011年為例），每次開啟的最大車輛受阻及疏散時間為1.44 h，影響較小；日影響時間合計為4.06 h，對于一天車輛通行時間影響較大。對于遠期交通（2029年），每次開啟的單次最大車輛受阻及疏散時間為1.72 h，日影響時間合計為4.84 h，均對車輛正常通行有較大影響。

開啟橋橋梁總長度約為1100 m，而近期及遠期受阻車輛長度均大于2000 m，且遠期已達到5714.95 m，已遠超出橋梁范圍，某快速路的交通系統會產生嚴重阻塞乃至暫時失去功能。

表6 車輛受阻時間及排列長度

4 結語

某海河大橋開啟橋的啟閉對某快速路的交通系統影響巨大，甚至使周邊路網陷入癱瘓。隨著濱海新區經濟和社會的快速發展，交通量的日益增加，其負面效應也愈加顯著。因此,濱海新區內重要交通系統跨越海河的橋梁型式不宜采用開啟橋方案，從保證交通通行的角度考慮，應以高架橋方案作為首選。采用高架橋方案，存在造價、景觀、沿河地塊開發等相關問題，應仔細研究應對措施予以解決。

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