跨河高速公路桥梁工程对航道通航条件的影响评价

跨河高速公路桥梁工程对航道通航条件的影响评价

李江蒙

四川省交通勘察设计研究院有限公司 四川成都610000

【摘要】为探讨跨河高速公路桥梁工程对航道通航条件的影响评价，采用理论结合实践的方法，立足工程河段通航环境，分析了桥梁工程建设对航道通航条件的影响，分析结果表明，跨和高速公路桥梁工程建成之后河段水位变化幅度比较小，水位变化对主槽水深和桥区河段比降造成的影响比较小，桥梁采用双孔单向通航，桥墩轴线和水流方向相互平行，净空尺度能够满足通航的要求，且对工程河段的航道和航标配布造成的影响比较小，所以，拟建设的跨和高速公路桥梁工程对航道通航条件造成的影响比较小。

【关键词】高速公路；桥梁工程；航道；通航条件；影响评价

【引言】在河道之上新建高速公路桥梁工程，必然会河道原通航条件造成一定的影响，为避免此种影响，需要结合实际情况，进行系统有效的分析评价。按照航道法要求建设和航道相关的工程项目，就需要进行航道通航条件的影响评价。在G7611线西昌至香格里拉（四川境）高速公路桥梁工程（以下简称本工程）施工建设前，平面二维数学模型进行跨河高速公路桥梁工程对航道通航条件的影响评价，最终评价结果表明，本工程的建设对航道通航条件造成的影响比较小，可为类似工程施工建设提供有效的参考和指导。

1、工程概述

本工程是《国家公路网规划》(2013-2030年)中规划国家高速公路网路线方案的联络线之一，是G7611线都匀至香格里拉高速公路的重要组成路段。桥梁全长1476.5m。安宁河处跨径组合为（5×40+37）m预应力砼简支T梁+2×24.75预应力砼现浇箱梁；上部构造采用预应力砼简支T梁、预应力砼现浇箱梁；下部构造采用柱式钢筋混凝土桥墩和盖梁；桥台为桩柱式桥台；桩基均采用钻孔灌注桩。河床演变：工程河段河床演变剧烈，河型河势不稳定，但拟建大桥采取了预留通航孔的工程措施，基本覆盖了设计最高通航水位下的河道范围，减少了河床不稳定或航道变迁对通航的影响。

2、工程河段通航环境

本工程所在区域河基本顺直，河道开阔，近年来发展比较稳定，未发生较大幅度的改变，但左岸深槽下切严重。在施测水位为1470.21时，枯水期河道的宽度在30~200m之间，平均水深为0.8m，平均流速约为1m/s，受到长期人为挖沙采石的影响，河床散乱。本工程桥位上下游100m的范围内河段满足0.5m水深航道宽度的要求，且通航水深充裕，通航水流条件良好。本工程跨越河道为Ⅳ级航道，长远期的规划也是Ⅳ级航道，目前尚未对河道进行整治。在未来发展中河道通过维护整治，健全完善的管养体系后，本工程通航环境将向着良好的趋势发展。

3、桥梁工程建设对航道通航条件的影响

3.1对河道水流条件的影响

在天然河道中建设桥梁工程，桥墩施工会压缩河道过水面积，从而形成阻水作用，这会在桥梁上游一定范围内形成用雍水，致使桥墩附近水体的流速、流态等发生变化，这会对通航的水流条件造成较大影响，影响程度、范围等和桥梁的桥型以及河道的过水断面、水流量等密切相关。在本工程施工建设前，为获知桥梁工程建成后对通航航道水流条件造成的影响，通过构建平面二维数学模型，对桥区河段的通航水流条件进行计算分析【1】。在进行对河道水流条件分析研究中，主要是计算定场流的情况，因此，在进行上下游边界条件确定时无需流量过程和水位过程，只需要上游来水流量和下游水位即可，具体的计算工况如表1所示，工程前后沿程水位对比如表2所示：

表1数模计算工况及边界条件

表2工程前后沿程水位对比

从表1和表2中能够看出，在Q=519m3/s工况下，本工程建设完成后上游水位壅高变化和建设前的变化并不明显，本工程附近最大的局部水位比降为0.30‰，桥梁工程建成之后，水位比降为0.40‰。综合对比施工前后沿程水位对比，本工程建设完成后对上游的水位壅高和下游水体的降落比较小，上游最大壅水位0.02m，主要出现在桥轴线上游100m的位置。

3.2对河床演变的影响

在天然河道中布置桥梁墩台后，墩台会对河道中的水流造成不同程度的束窄、阻水等作用，致使局部水流流态发生变化，若情况严重可能会引起河床变化。本工程建设完成后，对桥墩的冲刷形式主要有三种，一种是自然冲刷，一种是一般冲刷，另一种是局部冲刷。其中自然冲刷主要受到河道条件、水中泥沙的影响。建设桥墩后会引起过断面束窄，增大单宽流量，从而引起桥梁下部结构形成一般冲刷

【2】。本工程在河道中布置桥墩的数量比较少，对河道造成束窄的影响程度有限。通过模型数据分析计算，本工程建设完成后在各级流量下，桥梁流速增加比较小，仅仅在桥墩周围的绕流区域局部变化较大，但河床质粒径比较大，因此，束水引起的一般冲刷桥墩造成的影响也比较小。

本工程建长后，会在桥梁两侧以及下游一定的范围内出现一条带状的紊乱区域，此区域就是局部冲刷区，桥墩阻水会导致局部水流流态发生不同程度的变化，主要体现在两个方面，其一是桥墩前方两侧水流存在收缩集中问题，致使水体的动能增加。其二是水流冲击桥台之后，动能转化为势能。但垂线流速分布的不均匀性，以及压力分布存在上小下大的情况，这就会在垂线最大流速点略向下的位置，出现一个分界面。在分界面之上，水流向上壅起，就会形成墩前冲击壅高，同时和上层进行水流构成表面逆时针漩辊。在界面以下，水流转而向下，这会在近河床位置形成一个横轴线反向漩流。漩流和底部纵向水流集合在一起，产生绕桥墩两侧、靠近河底流向下游的马蹄形漩涡，在这一漩涡的作用下，桥墩头部及其周围河床的泥沙被冲刷带向下游，形成局部冲刷坑。被冲起的泥沙随漩涡运行至桥墩尾部，在漩涡转而向上时，泥沙下沉落淤，形成纵向长小丘。随着冲刷坑的冲深加大，水流挟带泥沙的能力减弱，冲刷过程逐渐停止【3】。总体来讲，桥区河床演变主要表现为由河道上游来流来沙条件决定的自然冲刷，桥梁建设对河床演变的影响仅表现为桥墩周围的局部冲淤变化，影响程度较为有限。

3.3对航道布置及航标配布的影响

就案例工程而言，河段属于是Ⅸ级航道河流，但就目前情况而言，在河道之上基本没有船舶通行，也就没有布置导航设施和航道布置方案。等本工程建设完成后，随着区域社会经济的发展，本河段会有旅游客船、机动驳单船投入运营。因此，在本工程施工方案编制中， 需要配置相应的辅助导航设施，以指导船舶顺利、安全通行。

3.4航道整治工程的影响

由于本工程所在河道为Ⅸ级航道，长远期的规划也是Ⅸ级航道，无任何航道整治工程，桥区河段主要是在现状条件下，通航水流条件比较好，不需要进行整治工程，也可以满足Ⅸ级航道尺度要求，因此，本工程施工建设对航道整治工程无影响。

3.5对交通组织、通航秩序的影响

本工程建设完成后，虽然船舶的习惯航路并不会出现较大范围的调整，但桥位河段船舶通航环境会发生不同程度的改变，过往的船舶会面临新环境的适应问题。为保证船舶通行的安全性，可采用通航主跨为40m+40m的双孔单向通航，并提前预留3跨40m的通航孔，通航孔需要能够满足船舶安全通航的要求【4】。因此，本工程的建设对航道尺度造成的影响比较小，不会对该水域的船舶通航秩序造成较大影响。

4、安全管控措施

按照跨河高速公路桥梁工程对航道通航条件的影响评价的结果，进行图纸设计、施工方案编制等，并提出施工安全通航安全申请。为保证跨河高速公路桥梁工程施工能够顺利完成，降低对周围环境条件造成的不良影响，保证施工建设的各项标准和指标都符合工程项目建设的要求，需要从以下几个方面同时入手，来提升安全管控的有效性，以保证施工任务能够高效、安全、有序的完成。

第一，在桥梁建设过程中，建设单位要做好对河道的防护，不能向河道内乱扔垃圾，不能在施工过程中产生妨碍航行的物品，也要负责将这些物品移走。工程完成后，须先清除障碍物，再报地方水政部门验收，并经水政部门检验，河道底部的高程则以当前测量的地形为基准。建设单位在建设过程中，必须遵守当地海事局制定的各项安全规定及防治污染的措施，并接受有关部门的监督【5】。

第二，建筑公司应该和当地的海事部门建立沟通机制，在施工期间，就航道和航标的位置和位置，与当地的海事部门保持密切的沟通和沟通，避免由于外部环境发生了变化，却没有得到相应的处理措施，从而导致工程出现安全问题。在施工作业的过程中，施工单位要强化对施工作业水域现场的维护，在施工过程中要建立一个指挥站，并配备一套行之有效的通信设备，并指派一名专业的现场维护、警戒人员，对施工水域和施工现场进行实时监控、维护和警戒。

第三，建筑工程所使用的船只及船员必须具备相应的资格证书，并且必须遵守相关的水上安全规定及作业规范；船长及工程师应对船舶的机器及安全装置进行定期的检查、维护及维修，以保证船舶的适航及人员的健康。用于建筑工程的船舶必须沿着预先确定的路线航行，并在预先确定的泊位上停泊。在在建设期间，要加强对环境的保护，按照环保部门的要求，按照建设单位的要求进行建设。

【结束语】

综上所述，结合实际案例，分析了跨河高速公路桥梁工程对航道通航条件的影响评价，分析结果表明，本工程建设完成后桥区河段水位变化较小，水位变化对主槽水深和桥区河段比降影响较小。建桥后，桥区河段流速总体分布与建桥前基本一致。桥梁建设对河床演变的影响仅表现为桥墩周围的局部冲淤变化。大桥采用双孔单向通航，桥墩轴线与水流方向平行，大桥通航净空尺度满足通航要求，对工程河段的航道及航标配布影响较小。因此，拟建大桥对航道条件影响较小，对原有河道、环境、通航等造成的影响比较小，表明本工程建设方案的科学、可行的。

【参考文献】

[1]陈立,朱丹.新建沪渝蓉沿江高铁店埠河大桥航道通航条件影响评价[J].中国水运,2022(09):70-72.

[2]原贺军.二维水动力分析在桥梁工程航道通航条件影响评价中的应用[J].工程与建设,2021,35(04):660-661.

[3]原贺军,孙曙光.洪汝河治理工程航道通航条件影响评价[J].水运管理,2021,43(06):21-23.

[4]彭海波,徐昌.浅议跨河桥梁航道通航条件影响评价重点[J].中国水运(下半月),2021,21(04):16+135.

[5]杨树燕.分析航道通航条件影响评价中的常见问题和处理方法[J].黑龙江交通科技,2021,44(02):178-179.