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(yùn)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(jī)整體。隨著公路建設(shè)的快速發(fā)展，跨越通航河流的橋梁建設(shè)也日益增多，對船舶通航安全產(chǎn)生較大的影響，橋梁建設(shè)與航運(yùn)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(jì)發(fā)展造成重大損失。橋梁建設(shè)與航運(yùn)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(guān)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(shè)原則

通航河流上興建橋梁應(yīng)充分論證橋址的選擇和比較、設(shè)計洪水的分析計算、設(shè)計通航標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)航、助航設(shè)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(shè)

橋梁軸線應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)》（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(yàn)、數(shù)學(xué)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(jìn)行預(yù)測，并對可能出現(xiàn)的問題提出解決方案，以供設(shè)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(yàn)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(xué)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(jìn)行計算，根據(jù)計算結(jié)果，提出大橋施工期應(yīng)注意的安全措施。

2.3 分析大橋設(shè)計方案

對橋址處設(shè)計最高通航水位及橋址斷面設(shè)計水位及橋址斷面水面比降進(jìn)行推算，對比大橋橋位、通航孔設(shè)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(xué)者對橋梁的礙航原因進(jìn)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(dāng)

從橋位選址不當(dāng)，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(shè)助航標(biāo)志或設(shè)置不規(guī)范

在航道上建設(shè)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(biāo)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(shè)和航道建設(shè)緊密地結(jié)合起來，進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，協(xié)調(diào)好二者之間的相互關(guān)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(shí)際的礙航情況出發(fā)，收集對通航帶來影響的橋梁有關(guān)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(jìn)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(jìn)行水力計算或水力特性分析，提出解決礙航問題的初步設(shè)計方案，再經(jīng)過數(shù)模驗(yàn)證，優(yōu)化設(shè)計，在施工后進(jìn)行效果觀測，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

4.1 整治建筑物和疏浚相結(jié)合

對橋區(qū)航道整治進(jìn)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(dá)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(shè)立導(dǎo)航助航標(biāo)志和研究合理有效的駕駛技術(shù)

對橋區(qū)的導(dǎo)航設(shè)施和駕駛技術(shù)進(jìn)行研究，設(shè)立導(dǎo)航助航標(biāo)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(guān)變量關(guān)系，推導(dǎo)確定航線、航向、轉(zhuǎn)向點(diǎn)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(biāo)志》和《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》的有關(guān)規(guī)定及江陰大橋有關(guān)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(chǔ)上，提出了橋區(qū)航道最佳航標(biāo)布置方案。

4.3 加強(qiáng)橋區(qū)交通管理

有關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)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(dǎo)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(yīng)注意的一些問題進(jìn)行分析和總結(jié)，還沒有形成系統(tǒng)的大橋建設(shè)規(guī)劃與航道建設(shè)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(jìn)行系統(tǒng)地研究和對工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)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(qiáng)研究：

1）運(yùn)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(yùn)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(yùn)用實(shí)船實(shí)驗(yàn)、理論分析、船模實(shí)驗(yàn)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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