樞紐下游復線橋通航研究

周鳳 四川省交通勘察設計研究院有限公司

1.前言

隨著經濟的發(fā)展，通航河流上原有的橋梁已遠遠超過了其設計負荷，亟需新建橋梁來減緩交通壓力，改善沿線居民的出行條件。過河建筑物對河流通航條件的影響很大，尤其是樞紐下游的復線橋，如果橋梁建設前期未對橋位、通航孔、通航凈空、水流條件、河床演變等進行充分的論證，就會導致橋區(qū)河段船舶通航條件惡化。如何在樞紐建設期，對新建復線橋進行橋位、橋孔分析，是我們急需要解決的問題。

2.相關背景

S309線犍為岷江大橋是G213線現有犍為岷江大橋的復線橋，兩橋軸線距離31.5m，該橋上距犍為樞紐壩址約1.42km，下距擬建龍溪口樞紐推薦壩址約30.35km，路線全長1248.32m，全線按一級公路標準建設。

橋位河段位于四川盆地岷江下游的寬谷地帶，地勢北西高東南低，海拔高程一般270～450m，谷間相對高差多在100m以上，為中低山～丘陵的寬谷區(qū)。橋位段岷江由北西流向南東，呈蛇曲狀延伸，河谷寬闊，谷底寬一般400～1000m，最寬2300m，岷江兩岸支流呈樹枝狀發(fā)育，河道平均比降4.84‰。岷江（樂山～宜賓段）航道里程162km，等級經過多年整治，航道達到Ⅳ級航道標準，待岷江梯級渠化和航道整治完成，航道將提升至Ⅲ級航道標準。

3.樞紐對橋區(qū)河段河床演變影響分析

上游犍為樞紐距新建大橋較近，橋址河段的河床演變受犍為航電樞紐尾水渠的水沙條件影響較大。根據樞紐水工模型試驗，在流量Q=544m3/s的情況下，下引航道口門區(qū)水面較平靜，流速小，通航條件好；在上游來流量Q=4000m3/s時，實測該級流量船閘下引航道口門區(qū)的最大縱向流速1.59m/s，最大橫向流速0.63m/s，最大回流流速為0.58m/s（口門區(qū)外側邊緣最大回流流速達1.32m/s）；在上游來流量Q=8000m3/s時，實測下引航道口門區(qū)的最大縱向流速為1.7m/s，最大橫向流速達1.43m/s，引航道出口下游300m處的最大回流流速為0.65m/s，下游400m處的最大回流流速達0.76m/s，下游連接段河道最大流速達3.05m/s；在上游來流量Q=11000m3/s，壩前水位分別為335m和331m時，由于下游水位的抬高和水面寬度的增大，下引航道口門區(qū)的流態(tài)有一定程度的改善，該級流量兩種工況下引航道口門區(qū)的最大縱向流速分別為2.03m/s和2.67m/s，最大橫向流速分別為0.92m/s和1.15m/s。經分析，在橋軸線上游，既犍為樞紐船閘下引航道口門區(qū)及連接段產生橫流和回流，水流流速逐漸降低，攜沙能力較弱，口門區(qū)及連接段產生泥沙淤積，結合樞紐下游地形地貌和建筑物的布置，泥沙淤積主要位于橋址右岸，既船閘連接段下游側。

4.復線橋橋位論證

4.1 橋位處航道條件分析

新建大橋位于犍為樞紐壩址下游1.42km，通航條件受犍為樞紐影響較大。犍為樞紐總工期為6年，2015年12月開工建設，計劃2020年完工，樞紐工程施工導流方案采用三期六段的施工導流程序，大橋2018年底開工建設，2021年底建成通車，建設工期約36個月。大橋開工建設時，犍為樞紐正處于二期三段導流時段（臨時航道通航），因此在進行橋位航道條件分析時，需要對臨時航道和樞紐建成后的永久航道進行分析，經數模計算，在犍為樞紐三期六段的施工方案下，當來流量在一定的范圍內，橋區(qū)河段能滿足船舶通航要求；在犍為樞紐建成后，橋區(qū)河段水深條件較好，流場同建橋前變化規(guī)律一致，隨著洪水流量的增大和水位的升高，流速與橋軸線法向交角流量小時變化范圍較大，流量大時變化范圍較小。

4.2 橋位處通航流量及水位

新建大橋橋位處與犍為樞紐壩址間無支流匯入，且流域面積相差較小，橋位歷時洪水及重現期、保證率流量可直接采用犍為樞紐計算成果。犍為船閘最大通航流量為11000m3/s，最小下泄基流為544m3/s，因此橋位河段最大通航流量確定為11000m3/s，最小通航流量確定為544m3/s。

新建大橋橋軸線距離犍為船閘下游引航道末端約556m，采用洪期比降法推求橋位處水位，但考慮到橋位處河道較上游變窄，加之橋墩在洪水期阻水的影響，橋位處水位要高于計算水位，為安全起見，保證橋梁凈空有一定富裕，綜合比較確定橋位處最高通航水位為犍為船閘下游最高通航水位325.11m。

新建大橋橋位位于犍為船閘和龍溪口船閘之間，下游龍溪口最低通航水位316.00m，上游犍為船閘最低通航水位316.00m，因此確定橋位處最低通航水位為316.00m。

5.橋位處通航凈空分析

5.1 通航水域的界定

新建大橋位于犍為船閘下游引航道末端556m處，航道條件受船閘下游引航道口門區(qū)和連接段的影響較大，《四川省岷江犍為航電樞紐水工模型試驗研究報告》（重慶西南水運工程科學研究所，2010年12月）顯示，在最大通航流量下，大橋左側橋墩上游橫向流速較大，最大處達到1.03m/s，部分區(qū)域已經不能滿足規(guī)范要求，為保證船舶在最高通航水位下能安全行駛，必須界定出安全通航水域范圍。

雖然新建大橋是G213線現有犍為岷江大橋的復線橋，但考慮到遠期岷江梯級渠化、整治工程全面完工，航道達到Ⅲ級航道標準，貨運量將大大提升，樞紐二線船閘的建設將迫在眉睫，因此，新建大橋右側通航水域還應考慮二線船閘的通航條件。

5.2 最小通航凈空寬度

新建大橋位于G213線現有犍為岷江大橋上游，兩橋軸線距離緊31.5m，大橋左側主墩與G213線現有犍為岷江大橋左側主墩相對應，右側主墩位于G213線現有犍為岷江大橋右側主墩外側25m處。通航水域范圍內，經數模計算，在最高流量11000 m3/s下，建橋前橋軸線上游3倍代表船型長度范圍內，最大橫向流速為0.46m/s，建橋后，橋軸線上游橫向流速基本與建橋前一致，橋梁建設僅對水中橋墩局部水流條件產生影響。根據《內河通航標準》，計算得最小通航凈空寬度為152m，根據圖解法，新建大橋橋軸線位置，通航水域寬度為163m。

經計算，新建大橋橋型方案通航孔凈跨尺度為217.5m，大于最小單孔雙向通航凈寬152m和橋址處通航水域寬度163m，且主橋通航凈寬能覆蓋通航水域，兩側橋墩紊流影響寬度在通航水域范圍以外。

根據大橋設計通航水位計算成果和橋型方案布置圖，凈空高度22.77m大于四川省交通運輸廳[川交航港便（2008）161]要求跨越岷江樂山～宜賓段航道的橋梁通航凈高18m的要求。

新建大橋通航水域圖

新建大橋平面布置圖

6.橋梁河段航道布置及航標配布分析

新建大橋處于復雜的通航河段，上有在建的犍為樞紐，下有已建橋梁。橋梁建設期，犍為樞紐正處于二期三段導流時段（臨時航道通航），橋梁建設完成后，樞紐也相應建設完成，樞紐建成后采用永久船閘通航，因此，航標配布時需同時考慮臨時航道和永久航道的側面標布置。

新建大橋是G213線現有犍為岷江大橋的復線橋，兩橋距離較近，在航標配布時，只需在通航孔迎船面配布一面橋涵標；又因新建大橋位于犍為樞紐下游，航行條件較為復雜，還應在通航孔迎船面兩側橋柱上加設橋柱燈。

7.結束語

在進行樞紐下游復線橋的通航研究論證時，除了要遵守國家有關標準、規(guī)范外，還應結合樞紐的河工模型試驗對新建橋梁河段進行通航分析；除了要考慮樞紐施工期和完建后對橋梁的通航影響，還應考慮遠期樞紐的二線船閘對橋梁的影響；除了要分析樞紐對新建橋梁的影響，還應分析新建橋梁是否對樞紐造成不利影響，經論證，通過合理的跨徑布置及航標布置，能夠滿足III級航道通航要求。