保閘建橋的防護方案研究

姚云峰 謝瑞 于劍

摘 要：新建泰興市過船閘大橋緊鄰過船節制閘和過船港套閘，同時在閘上河道存在著一定面積的的深坑，橋梁的建設存在著是否影響過船閘安全，是否會對上游深坑造成影響的問題。針對這一問題，開展河道防護工程方案研究，通過一系列工程措施確保過船港節制閘和套閘安全運行及閘上河道河勢穩定。

關鍵詞：保閘建橋;防護方案;河勢穩定

中圖分類號：U448.19? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2020）09-0141-03

1問題的提出

泰興市新建過船閘大橋如泰運河過船閘處跨越如泰運河，大橋分為南北兩部分，中間由路基段連接，南側部分為過船港套閘橋，北側部分為過船節制閘橋。由于橋梁緊鄰過船節制閘和過船港套閘，北側過船節制閘橋有兩組6個直徑1.5m的橋墩位于節制閘閘上消力池中，另外根據歷年地形觀測，在閘上60～170m范圍內存在著底高程-11.0m，面積約100m2的深坑，因此橋梁的建設存在著是否影響過船閘安全，是否會對上游深坑造成影響的問題。針對這一問題，通過研究工程所在區域水流運動規律，確定適應該工況的河道防護工程方案，對指導橋梁建設工程實施、施工組織安排進而節省工程量與投資，并確保橋梁建設和后期運行期間過船節制閘和過船港套閘的工程安全以及閘上河道河勢穩定具有重要的意義。

2河道防護工程方案

2.1過船節制閘側河道防護

該側河道主要是對節制閘上游總長約146m河段范圍進行防洪影響補償護砌。河道護砌包括橋下16m及上游30m段膜袋混凝土護砌，上游沖槽段100m拋填塊石護砌。膜袋混凝土護坡厚度20cm。沖槽段河底部分拋填塊石厚度按不小于1m控制，岸坡防護邊坡按不陡于1：2控制。

膜袋混凝土護坡標準斷面：設計河道底寬30m，底高程▽-3.0m。兩側邊坡河底至高程▽0.0m處為1：4，高程▽0.0m至▽3.5m處為1：3，頂高程▽3.5m。設計河道硬質化護砌部分河口總寬75m。拋填塊石護砌斷面標準：設計河底拋填塊石厚度按不小于1m控制，底部高程按不低于▽-9.0m控制，岸坡頂高程▽3.0m，岸坡坡度不小于1：2控制。設計河道硬質化護砌部分河口總寬75m。硬質化護砌以上順接至現狀河岸并采用草皮護坡。如圖1。

2.2 過船港套閘側河道防護

該側河道對過船套閘上游總長約78m河段范圍進行防洪影響補償護砌。河道護砌主要分為橋下段28m及上游50m膜袋混凝土護坡。膜袋混凝土護坡護厚度20cm。

河道標準斷面：設計河道底高程▽-2.0m，底寬27m，兩側邊坡1：3，膜袋混凝土護坡頂高程▽3.5m，另橋下段按現狀河坡進行護砌。高程▽3.5m以上順接至現狀河岸并采用草皮護坡。如圖2。

3 防護工程方案研究

3.1 模型計算條件

為探究上述河道防護工程方案的可行性和實用性效果，基于MIKE21 FM建立了二維水流運動數學模型對方案開展計算研究。

模型的研究范圍上起如泰運河楊園閘口，下至如泰運河入江口，模型總長4km左右，模型采用三角形網格劃分，并對工程區局部加密，最小網格尺度約1m，以便重點反映工程局部變化情況。如表1。

3.2 結果與分析

（1）水位變化方面，兩種水文條件下，河道上下游水位工程前后基本沒有發生變化。過船節制閘閘下雖然在河道范圍內布設有6個橋墩，但一是因為橋墩直徑不大且對齊布置，和水流方向垂直，因此阻水面積有限;二是防護工程實施時對河道進行了整治，河道過水斷面面積加大，不僅補償了橋墩產生的阻水面積，同時還有富余。因此橋梁及防護工程沒有引起過船節制閘側河道水位發生變化。過船港套閘側河道平時是作為如泰運河航道，排澇時打開閘門參與行洪排澇，從計算結果來看，相關工程的實施對其沒有影響。

（2）對于過船節制閘側河道，設計排澇流量時，節制閘閘上河道由于橋梁和防護工程的雙重影響，河道水流流速表現為流速增大，最大增速發生在原深槽處，增幅0.10m/s，其余增速基本在0.10m/s以下，下游河道基本沒有發生太大變化。引水流量下，河道水流方向由河口向上游方向流動，節制閘閘下流速基本沒有太大變化，閘上與排澇時一樣，最大流速增值也發生在原有深槽附近，但由于流量相對較小，引起的流速增幅在0.03m/s左右。如圖3、4。

過船港套閘相對于過船節制閘來說，無論是排澇還是引水均是承擔次要功能，因此兩種流量條件下，河道（航道）流速變化不大，其主要發生變化的是工程后的航道上游進口端，這是因為對比工程前，新建后的導航墻位置上移，船閘上游進口端流速有所增大，航道中心流速增大0.03～0.06m/s。如圖5。

綜合兩種水文條件下的流速變化態勢和數值，橋梁工程和防護設施工程的建設對河道（航道）影響不大，流速變幅較小，影響范圍僅在近閘100～200m范圍內。

（3）設計排澇流量條件下，橋梁和防護工程建設后，過船節制閘側河道水流平順，未有對節制閘、橋梁不利的水流現象出現。當然，由于橋墩的存在，不可避免的在橋墩周邊產生紊流，但紊流強度不大，在0.30m/s以內，影響范圍在橋墩周邊1.0m。同樣，引水時，河道水流平順，未見對相關工程設施不利的水流現象存在，橋墩周圍0.5m左右有不大于0.10m/s的紊流存在，但一是流速不大，二是范圍有限。過船港套閘工程前后水流較為平順，航道范圍內沒有橫流等不利通航的現象。

4 結語

綜合考慮如泰運河過船港段地形條件、水流條件、過船節制閘、過船港套閘及新建過船港大橋等因素，提出了河道防護工程方案，并通過數學模型計算確定了該方案的可行性和實用性。本文提出的防護工程方案能有效保證過船閘大橋建設期和完工后，過船節制閘和過船港套閘所在河段的河勢穩定，節制閘和套閘以及橋梁自身的安全運行，真正達成了保閘建橋的初衷，同時對于類似的工程具有一定的指導意義。

參考文獻：

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[2]? JTJ233-98，海岸與河口潮流泥沙模擬技術規程[S].

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