天津市滨海新区海河下游修建开启桥方案论证

杨 亮，杨立坡

（天津市市政工程设计研究院，天津市300051）

0 引言

某工程是滨海新区沿海发展带西部区域贯穿南北的一条快速通道，北接蓟塘高速公路，南接津汕高速公路，是滨海新区骨架路网的重要组成部分。其中跨海河大桥是快速路上的重要节点，它的建成将使海河两岸连成一体，对加快滨海新区经济一体化，改善经济快速、协调发展所需的投资环境起到重要作用。

海河在跨海河大桥桥址位置为通航河道，河面宽度约为300 m，现状通行3000～5000 t级船舶。随着滨海新区的快速发展，过河的交通需求必然快速增加，海河大桥设计方案必须同时满足过河交通与船舶通行的要求。这一要求可通过与航道等级相适应的、足够的桥下净空来满足。最简单的解决方法就是建造高架桥，但高架桥工程规模大，不利于沿河地段土地的开发利用。开启桥可有效降低桥孔高度，减小工程规模，落地后与周边路网衔接较好，但如何处理好过河交通与航运交通之间的关系是必须解决的一个重要课题。

本文通过分析开启桥桥孔启闭对过河交通的影响，来论述滨海新区快速路交通系统采用开启桥桥型方案的可行性。

1 海河通航概况

1.1 通航现状

作为一级河道的海河，既是城市的景观河道，又兼有排沥、供水、防洪、航运等功能，二道闸以下河道海河最高通航水位为2.5～2.73 m，最低通航水位为0.52～0.55 m，正常通航水位为1.2 m。综合海河不同年份运行水位，确定海河最高蓄水位3.0 m，最低蓄水位0.5 m。

根据“天津市交通委员会”2006年颁布的《天津港口章程》的相关规定，“海河航道是指新港船闸西闸门至海河二道闸全长39.5 km的河道。自海门大桥至船闸间的航道为航行5000 t级船舶的航道，海门大桥至二道闸间的航道为航行3000 t级船舶的航道。”该工程桥址位置依据此规定，应在可航行3000 t级船舶的航道范围内。

根据调研，桥址位置海河上游段现状共有4个泊位，靠泊能力在3500 t级范围内，如表1所示。

表1 桥位上游泊位情况

1.2 通航规划

天津历次的城市总体规划均对海河通航提出了明确的意见。1986年版的城市总体规划提出二道闸—新港船闸段的海河通航3000～10000 t级船；1996年版的城市总体规划提出新港船闸－河北路桥段海河通航5000～10000 t级船，河北路桥－北桃园段海河通航3000～5000 t级船，北桃园－二道闸段段海河通航300～600 t船；2005年版的城市总体规划提出规划期内（2005～2020年）维持海河下游现状通航能力，二道闸以下通航能力维持现状（3000～5000 t级船），与现状海河航道规定一致，所以本次设计以现状海河通航情况为依据。

1.3 海门大桥

海门大桥是跨越海河的一座提升式开启桥，位于该工程海河大桥下游约5.8 km。海门大桥闭合时桥下净高7 m，开启时桥下净高31 m，通航能力为5000 t级轮船。海门大桥每天开启3次，实际开启时间为9点、14点和22点。海门大桥的船舶通过能力和开启次数，影响了海门大桥上游内河码头的利用和发展，同时对陆运交通也有很大影响。

2 开启桥开启方案

2.1 等候桥孔开启通过的船舶频率

根据调研，2005年进出海河流域的船舶共16000艘次，其中等候桥孔开启通过的船舶为6500艘次，日最高艘次41艘，日平均大于18艘次。考虑到等候开启通过的船舶出现日最高艘次的几率较小，根据上海黄埔江等国内航道数据统计，其不均匀系数在1.43～1.78之间。本次设计不均匀系数取1.6，则等候桥孔开启通过的船舶频率为18×1.6=29艘次/d。

2.2 开启桥启闭耗时

国内外部分开启桥的启闭耗时见表2。该工程与响螺湾开启桥工程背景类似，启闭耗时参照响螺湾开启桥。

表2 开启桥启闭耗时一览表

2.3 开启桥开启时间

桥位下游约2 km的海门大桥每天9点、14点、22点三次开启。由于桥位距海门大桥距离较短，大型船舶通过时必须同时开启两座桥，错开两座桥的开启时间对车辆的分流作用不大。因此该工程海河开启桥的开启时间取为与海门大桥相同。

2.4 过桥船舶航速、船距和浮筒设置

根据《天津市河道管理条例》，在海河航行的船只必须限制航速行驶。考虑通过该桥的船舶类型，参照相关规定，船舶过桥的平均航速取为5节（9.3 km/h）。

船舶通过开启孔不得超越，船距按同向航运的前、后两船间距500 m考虑。

根据《天津港口章程》，船舶在航经海门大桥上、下游1500 m范围内时，在保证本船航行安全的情况下，必须慢速通过，并保持安全横距。等候的船舶须在海门大桥上、下游1.5 km以外设置浮筒安全停泊。

2.5 开启桥启闭周期

开启桥每天9点、14点、22点分3次开启。等候桥孔开启通过船舶为29艘/d，实测表明船舶到达率为白天多，晚上少。根据调研结果，假定9点等候船舶为9艘，14点等候船舶为10艘，22点等候船舶为11艘。等候船舶应在距开启桥1.5 km处等候，待桥孔开启完成后由航道部门发出通行讯号方可航行过桥，此时通过开启桥的航道上应无其他船舶。开启桥的启闭周期由式(1)计算

式(1)中:t1——开启桥开启时间，取285 s；

t2——开启桥闭合时间，取243 s;

L——等候船舶距桥孔距离，取1.5 km;

d——同向航行船舶的最小间距，取500 m;

n——等候过桥船舶艘次;

V——船舶航速。

开启桥启闭周期见表3。

表3 开启桥启闭周期

3 开启桥启闭对车辆交通的影响

3.1 交通量预测

在研究周边相关道路历年交通量观测数据的基础上，结合天津市、塘沽区、大港区等地的社会经济发展规划和周边区域路网的规划情况，采用“四阶段法”预测本项目的远景交通量，同时考虑了道路建成后对周边道路的影响诱增而来的交通量。该工程交通量预测结果见表4。

表4 交通量预测结果(单位：pcu/d)

即某一期工程通车（大桥建成日）过桥汽车交通量约为45768 pcu/d，远期（20 a后）流量为62976 pcu/d，相应通过某早高峰通道流量为5700～7600 pcu/h（数据部分来源于《天津市滨海新区综合交通规划》（2006～2020）阶段性成果）。

3.2 车辆受阻时间及排列长度

因开启桥启闭而受阻的过桥车辆疏散所需时间 X（h）可按式(2)计算：

式(2)中:T——开启桥启闭周期，h；

M0——桥孔启闭T小时时间的车流量，pcu/h;

M——桥孔启闭完成后的车流量,pcu/h;

M1——受阻车辆疏散车流量（pcu/h），按双向6车道6000 pcu/h考虑。

式（2）中M0，M取值与车流量随时间分布情况有关，考虑到时间间隔较短，近似取二者相等。近期（2010年）、远期（2029年）每天不同时间段车流量（即 M0，M 值）见表5。

表5 近、远期不同时间段车流量(单位：pcu/d)

考虑受阻车辆按6车道排队等候，车距7 m，开启桥启闭期间受阻车辆排列长度L（两岸总长）可按式(3)计算：

车辆因桥孔启闭受阻时间及排列长度计算结果见表6。

3.3 开启桥启闭对车辆交通的影响

由表5可知，开启桥建成通车时（以2011年为例），每次开启的最大车辆受阻及疏散时间为1.44 h，影响较小；日影响时间合计为4.06 h，对于一天车辆通行时间影响较大。对于远期交通（2029年），每次开启的单次最大车辆受阻及疏散时间为1.72 h，日影响时间合计为4.84 h，均对车辆正常通行有较大影响。

开启桥桥梁总长度约为1100 m，而近期及远期受阻车辆长度均大于2000 m，且远期已达到5714.95 m，已远超出桥梁范围，某快速路的交通系统会产生严重阻塞乃至暂时失去功能。

表6 车辆受阻时间及排列长度

4 结语

某海河大桥开启桥的启闭对某快速路的交通系统影响巨大，甚至使周边路网陷入瘫痪。随着滨海新区经济和社会的快速发展，交通量的日益增加，其负面效应也愈加显著。因此,滨海新区内重要交通系统跨越海河的桥梁型式不宜采用开启桥方案，从保证交通通行的角度考虑，应以高架桥方案作为首选。采用高架桥方案，存在造价、景观、沿河地块开发等相关问题，应仔细研究应对措施予以解决。

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