便橋工程的建設(shè)對(duì)航道條件的影響研究

聶彬彬

（南京智航工程技術(shù)咨詢(xún)有限公司，江蘇 南京 210012）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，高速公路建設(shè)程度越來(lái)越高，高速公路項(xiàng)目數(shù)量的增加催生越來(lái)越多的跨越航道橋梁工程建設(shè)項(xiàng)目的開(kāi)展，如合川至四川安岳（重慶段）高速公路的渠江特大橋跨越渠江[1]、武漢鸚鵡洲長(zhǎng)江大橋跨越武橋水道航道[2]、滬蘇湖鐵路橋跨越北橫港航道[3]、滬渝蓉沿江高鐵店埠河大橋穿越安徽省境內(nèi)的店埠河航道[4]等。高速公路的發(fā)展促進(jìn)了跨航道橋梁建設(shè)技術(shù)的不斷提升，同時(shí)也為航道維護(hù)和通航安全問(wèn)題帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)[5～7]。便橋作為橋梁建設(shè)中十分重要的臨時(shí)性建筑，在主橋建設(shè)過(guò)程中承擔(dān)著建設(shè)原料的運(yùn)輸、行人車(chē)輛的通行等重要任務(wù)，尤其針對(duì)航道中便橋的建設(shè)，還需考慮便橋?qū)降劳ê綏l件的影響[8，9]。由于各個(gè)河道通航條件不同，橋梁建設(shè)需求各異，時(shí)至今日橋梁建設(shè)對(duì)航道條件的影響仍是跨航道橋梁建設(shè)過(guò)程中的一個(gè)重點(diǎn)，基于此，本文對(duì)連宿高速公路徐圩至灌云段跨越徐圩港區(qū)疏港航道（善后河）段橋梁建設(shè)過(guò)程中便橋建設(shè)對(duì)航道條件的影響情況進(jìn)行深入的研究，得出本工程相關(guān)的評(píng)價(jià)結(jié)論，探討便橋建設(shè)對(duì)航道條件的影響。

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

1.1 工程簡(jiǎn)介

連宿高速公路途徑連云港市徐圩新區(qū)、灌云縣、宿遷市沭陽(yáng)縣、宿豫區(qū)等多個(gè)城市節(jié)點(diǎn)。連宿高速公路徐圩至灌云段跨越兩條省干線(xiàn)航道，分別為連申線(xiàn)（鹽河）、徐圩港區(qū)疏港航道（善后河）。在進(jìn)行跨越徐圩港區(qū)疏港航道（善后河）段橋梁的建設(shè)過(guò)程中，為滿(mǎn)足施工運(yùn)輸及構(gòu)件材料的周轉(zhuǎn)需求，需于連宿高速公路主橋一側(cè)搭設(shè)施工便橋。

1.2 河道現(xiàn)狀

工程所在河流（善后河）是區(qū)域內(nèi)主要排水干河，擔(dān)負(fù)周邊三縣、兩區(qū)共計(jì)1470.5km2的排澇任務(wù)，是一條具有防洪、排澇、供水、灌溉、航運(yùn)等綜合功能的河道。河道基本處于自然狀態(tài)，工程河段兩岸均為自然護(hù)坡，沿線(xiàn)水流平緩，水位變幅不大。

2 便橋工程選址

2.1 工程選址方案

善后河便橋中心樁號(hào)為K18+537，橋梁軸線(xiàn)的法線(xiàn)與航道中心線(xiàn)交角為0°。橋梁跨徑布置為（2×18+3+2×18+48+2×18+3+2×18）m，全長(zhǎng)198m，橋面凈寬4.2m，通航孔最低梁底高程為9.00m，實(shí)際通航凈空為45.6m×5.6m。便橋采用下承式結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)形式為上下加強(qiáng)型貝雷梁結(jié)構(gòu)。便橋樁頂蓋梁（樁頂縱橫梁）采用雙拼I32b，下部結(jié)構(gòu)采用單排4 根Φ630×8mm 鋼管樁作為支撐。制動(dòng)墩、主墩均采用雙排4 根Φ630×8mm 鋼管樁作為支撐。善后河便橋立面如圖1 所示。

圖1 善后河便橋立面圖

2.2 航道條件分析

便橋橋位處于順直航道，航道現(xiàn)狀為Ⅲ級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)。河段兩岸均為自然岸坡，橋位上下游附近未配布航標(biāo)。便橋橋位處地勢(shì)較平坦，水流平緩，河面較寬，跨越處河道寬度約150～155m，航道水深約5.04m，工程河段水流流態(tài)較好且無(wú)水下障礙物。工程航段通航船舶基本為上行船舶，少有下行船舶，日均通過(guò)船舶約為20 艘次，通行船舶數(shù)量相對(duì)較少。受下游航路中大新河閘通航孔尺度（12m×4.705m）控制，通航船舶噸位主要分布于300～500 噸級(jí)。

3 工程通航尺度分析

3.1 代表船型

根據(jù)前期勘察與走訪(fǎng)發(fā)現(xiàn)徐圩港區(qū)疏港航道工程航段船舶流量約為20 艘次/日，受航路大新河閘通航尺度限制，通航船舶主要為300～500 噸級(jí)貨船。根據(jù)河道現(xiàn)狀結(jié)合后續(xù)有關(guān)規(guī)劃，并結(jié)合現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范要求，結(jié)合工程航段現(xiàn)狀船舶通航情況、工程航段通航條件及當(dāng)?shù)仄髽I(yè)碼頭船舶尺度，確定徐圩港區(qū)疏港航道（善后河）工程航段代表船型見(jiàn)表1。

表1 設(shè)計(jì)代表船型尺度表[10]

3.2 航道中心線(xiàn)

根據(jù)最新的航道測(cè)圖，徐圩港區(qū)疏港航道現(xiàn)狀深泓線(xiàn)幾乎沿河道中心布置。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)上下游航道走向綜合分析，最終確定善后河便橋所處航段的航道中心線(xiàn)布置如圖2 所示。便橋軸線(xiàn)的法線(xiàn)方向與航道水流流向的夾角為0°。

圖2 便橋橋位處航道中心線(xiàn)布置

3.3 通航尺度

徐圩港區(qū)疏港航道（善后河）規(guī)劃為III 級(jí)航道。III 級(jí)航道直線(xiàn)段雙線(xiàn)底寬標(biāo)準(zhǔn)為45m，水深標(biāo)準(zhǔn)為3.2m[10]。同時(shí)結(jié)合工程航段航道測(cè)圖，工程航段航道水面寬度約150～155m，底寬96～98m 范圍內(nèi)水深5.04m，航道條件良好。工程航段日均船舶流量約為20 艘次，通航船舶均為300～500 噸級(jí)單船，無(wú)集裝箱船通航，結(jié)合本工程便橋的臨時(shí)性，最后確定便橋通航凈空不應(yīng)小于45.40m×5.5m。

4 工程對(duì)航道條件的影響

4.1 水流條件

為研究本工程便橋及善后河特大橋建設(shè)對(duì)橋區(qū)處流場(chǎng)的影響，對(duì)工程所處水域建立二維數(shù)學(xué)模型，對(duì)本工程便橋建成以及本工程便橋及善后河特大橋（主橋）均建成兩種最不利工況進(jìn)行數(shù)值模擬分析。數(shù)值模擬采用基于Bousinesq 渦粘假定和靜壓假定理論，其沿垂向平均分布的二維潮流數(shù)學(xué)模型控制方程表述如下：

4.1.1 連續(xù)方程

4.1.2 動(dòng)量方程

計(jì)算所得最高通航水位下橋區(qū)橫流流速如表2 所示，由表2 可知，本工程河段航線(xiàn)流暢，河道條件良好，在兩種最不利工況下的橫向流速較小，采樣點(diǎn)的最大橫流流速為0.025m/s，計(jì)算工況下航道橫流值均小于規(guī)范限定值0.3m/s，滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范要求。

表2 最高通航水位下橋區(qū)橫流流速計(jì)算表

4.2 航道布置及助航標(biāo)志

便橋附近現(xiàn)狀無(wú)布設(shè)的導(dǎo)助航設(shè)施。橋梁建成后，為保證橋梁自身及橋區(qū)航道通航船舶安全，需增設(shè)橋梁警示標(biāo)志、防撞墩及導(dǎo)助航設(shè)施等，并做好維護(hù)工作。

4.3 航道整治

工程航段航道兩岸均為自然岸坡，兩岸邊界基本穩(wěn)定，航道走向歷年來(lái)未發(fā)生明顯改變。現(xiàn)狀工程航段河床條件良好，航道近期沒(méi)有整治計(jì)劃。

宿連航道（鹽河～徐圩港區(qū)）整治工程目前設(shè)計(jì)方案和開(kāi)工時(shí)間暫未確定。本項(xiàng)目為臨時(shí)便橋工程，便橋依托于主橋建設(shè)，于2025 年12 月31 日前完成拆除工作，便橋拆除前工程航段航道保持現(xiàn)狀條件，便橋的建設(shè)對(duì)整體航道整治工程的影響可控。

5 結(jié)論

通過(guò)上述分析，得出以下結(jié)論：

（1）宿高速公路徐圩至灌云段跨越徐圩港區(qū)疏港航道（善后河）段橋梁建設(shè)過(guò)程中便橋工程中橋梁選址、通航凈空尺寸等均滿(mǎn)足規(guī)范要求，便橋施工方案可行。

（2）經(jīng)計(jì)算，便橋工程的建設(shè)和使用過(guò)程中對(duì)航道水流條件、航道布置以及航道整治相關(guān)內(nèi)容影響不大，單位保證通航安全需完善助航標(biāo)志、橋梁警示標(biāo)志的專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)和建設(shè)。