桥梁通航安全评估问题的研究

赵德斌

（黑龙江海事局，哈尔滨 150010）

水路、公路、铁路是交通运输体系的主要组成要素，它们是相互联系、相互作用的有机整体。随着公路建设的快速发展，跨越通航河流的桥梁建设也日益增多，对船舶通航安全产生较大的影响，桥梁建设与航运的矛盾日益突出，稍有不慎就会造成建成一座桥梁限制了一条航道发展的被动局面，给国民经济发展造成重大损失。桥梁建设与航运之间的联系和作用，要从整体出发，充分研究两者之间关系，避免恶化通航条件，增加船舶的航行难度。

1 桥梁通航论证的主要内容及桥梁布设原则

通航河流上兴建桥梁应充分论证桥址的选择和比较、设计洪水的分析计算、设计通航标准的确定、桥轴线布置、桥墩的结构型式与布置、建桥后的壅水分析、船舶撞击方式与撞击力计算、河道的冲刷计算、导航、助航设施布置以及施工通航等方面的问题。

1.1 桥位选择

桥位一般选在河道顺直、水流稳定、江面较窄、地质良好、冲刷较小的稳定河道上，尽可能地避开在分汊河道、游荡河段和汇合河段建桥。

1.2 桥梁布设

桥梁轴线应尽量与水流主流向正交，这样可减少和避开横向水流的影响，利于船舶的操作，减少航迹带宽度，避免增加桥梁跨度，降低工程造价和施工的技术难度。

1.3 桥跨布置

在水流平稳，流速较小的河段上，桥梁主跨度不小于《内河通航标准》（GB50139-2004）规定的最小航宽的要求且位于固定航道上，桥墩的布置不能恶化通航水流条件。

2 桥区通航条件研究

目前对桥区通航条件的研究主要是通过水工模型试验、数学模型分析计算等，对大桥修建后的桥区航行水流条件、桥址断面水面比降等方面进行预测，并对可能出现的问题提出解决方案，以供设计、施工和管理等部门参考。

2.1 分析桥区河段水工模型试验资料

通过对大桥修建前后桥位处的通航净空尺度、整个桥区河段上、下行水流条件及航道尺度的影响，分析大桥修建后对通航环境的影响。

2.2 建立水流数学模型

对大桥施工期的水位及比降变化、桥区河段流速分布变化进行计算，根据计算结果，提出大桥施工期应注意的安全措施。

2.3 分析大桥设计方案

对桥址处设计最高通航水位及桥址断面设计水位及桥址断面水面比降进行推算，对比大桥桥位、通航孔设置、通航孔净空尺度，得出桥址比选结论。

3 跨河桥梁碍航原因

近年来，国内外学者对桥梁的碍航原因进行了研究，一般来说不同河段和位置的桥梁具有不同的碍航原因，但主要可归纳为以下3类：

3.1 桥位选址不当

从桥位选址不当，造成桥梁碍航的情况看，桥轴线法线方向与水流主流流线方向夹角过大，且桥墩布置不合理，是造成桥梁碍航的主要原因。

3.2 碍航桥梁通航净空不足

有些桥梁其通航孔净空高度和宽度不能满足航道规划的要求，成为人为碍航物。如南京长江大桥的净空高度不能满足长江航道等级提高的要求，成为影响长江航道等级提高的控制性工程。

3.3 桥梁没有设助航标志或设置不规范

在航道上建设了桥梁，一般会给船舶航行带来一定的影响，如果不按规范的要求布置助航标志，就有可能成为碍航建筑物，威胁船舶安全航行。

从各种碍航原因看，如能在建桥之前就把桥梁建设和航道建设紧密地结合起来，进行统一规划，协调好二者之间的相互关系，桥梁碍航问题是完全可以避免的。

4 桥梁碍航问题的处理

桥梁碍航问题的处理问题的研究一般从实际的碍航情况出发，收集对通航带来影响的桥梁有关桥位、桥区河段航道水文情况，分析了解碍航原因，对桥区河段进行原型观测，收集洪、中、枯水位流向、流速资料及船舶航行迹线，进行水力计算或水力特性分析，提出解决碍航问题的初步设计方案，再经过数模验证，优化设计，在施工后进行效果观测，总结经验。

4.1 整治建筑物和疏浚相结合

对桥区航道整治进行整治，局部改变河床形态，调整水流流向，解决桥轴线法线与流向交角过大的问题，从而达到改善桥区水流结构、调整水流流向目的，保证船舶安全过桥。

4.2 设立导航助航标志和研究合理有效的驾驶技术

对桥区的导航设施和驾驶技术进行研究，设立导航助航标志和有效的驾驶技术，从理论分析入手，通过分析航道、水文相关变量关系，推导确定航线、航向、转向点等驾驶引航技术参数，拟定便于驾驶员操作的安全过桥引航方法，以此提高船舶安全过桥可靠度，根据《内河助航标志》和《内河通航标准》的有关规定及江阴大桥有关技术资料，利用桥区流向、流速和水下地形图等资料，在调查研究的基础上，提出了桥区航道最佳航标布置方案。

4.3 加强桥区交通管理

有关部门应加强对船舶过桥通航能力课题的研究，规划桥区交通管理系统以引导船舶安全通过桥区。

5 结论

从目前国内的研究成果来看，研究工作还处在就事论事阶段，主要针对通航河流中桥位方案的比选和桥址选择等方面应注意的一些问题进行分析和总结，还没有形成系统的大桥建设规划与航道建设规划综合考虑的原则、程序和方法;没有对桥区航道整治技术进行系统地研究和对工程实践经验进行总结;跨河桥梁通航孔跨度确定的计算公式中，没有考虑航道与桥墩间的安全距离。今后的通航论证工作中，可以从以下4个方面加强研究：

1）运用概化模型系统地研究桥墩对河道水流的影响，研究水流绕桥墩运动时桥墩周围的紊流区宽度，从而确定桥墩与航道的安全距离。

2）运用实船实验、理论分析、船模实验等研究方法，研究通航河流上桥梁通航孔净宽的确定，找出通航桥梁净宽在不同条件下的计算方法。

3）系统地研究桥区河段航道整治的原则及措施。

4）研究近距离多座桥梁间距、通航孔布置和通航孔净宽。

[1]蒋忠绥.通航河流桥梁设计的几个问题[J].湖南交通科技，1996（4）：27-29.

[2]胡旭跃.桥区通航问题及对策研究综述[J].水道港口，2005（3）：167-170.

[3]裘伯永.桥梁工程[M].北京：中国铁道出版社，2001.