黄冈公铁两用长江大桥桥位选择及孔跨布置

张 胡，李伯海，黎国森

（1.中国中铁大桥勘测设计院集团有限公司，武汉 430056；2.交通运输部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室，天津 300456）

黄冈公铁两用长江大桥桥位选择及孔跨布置

张 胡1，李伯海2，黎国森2

（1.中国中铁大桥勘测设计院集团有限公司，武汉 430056；2.交通运输部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室，天津 300456）

通过对黄冈桥桥区河段的河床稳定性、航道稳定性以及航道条件进行分析，对2个桥位进行综合比较，确定推荐桥位。根据黄冈桥所处河段的特性，以适应桥区航道条件，最大限度降低对通航船舶航行及安全为主要因素进行孔跨布置，并对桥梁的孔跨布置进行合理性分析，使黄冈桥的桥式方案能够满足桥区船舶通航要求。

桥位选择；孔跨布置；河势；航道条件

Biography：ZHANG Hu（1981-），male，engineer.

黄冈公铁两用长江大桥（以下简称黄冈桥）位于长江中游的沙洲水道上段，是武汉城市圈交通主骨架网络上重要的接点。已纳入武汉城市圈铁路规划、武汉城市圈综合交通规划、武汉城市圈城际轨道铁路规划、武汉新港“四纵五横十联线”的疏港通道规划。长江为我国的“黄金水道”，航运地位非常突出，黄冈桥所在水道是长江黄金水道的重要组成部分，也是联系其上、下游经济腹地的重要通道。因此，在此建桥必须对桥位河段的河床演变、航道条件等进行分析，选择合适的桥位并进行孔跨布置研究，满足桥区船舶通航要求。

1 河道概况

图1 工程河段河势图Fig.1 River regime of the reach near project

黄冈桥于长江中游沙洲水道的上段，下距鄂黄长江大桥约21 km。沙州水道上游紧临罗湖洲水道。罗湖洲水道上起泥矶，下迄三江口，全长（沿碛矶港）12 km，属典型的鹅头型分汊弯道，右汊碛矶港为微弯汊道，长12 km，为目前全年通航汊道，航道条件较好。沙洲水道上起三江口，下至大脚石，全长约20 km，目前为单一河道，右岸自上而下沿程分布黄柏山、西山等天然节点，对河岸起着较好的控制作用，多年来上下两直河段变化很小，河势较稳定。工程河段的河势见图1。

2 桥位选择

2.1 桥位拟定

工可阶段综合考虑湖北省、铁道部及地方政府的意见，拟定唐家渡上游桥位（现桥位Ⅱ）及根据鄂州市人民政府意见调整后的上游调整桥位（现桥位Ⅰ）两个桥位（图1）。

2.2 桥位河段河床稳定性分析

桥位Ⅰ和桥位Ⅱ相距仅1 km，同属沙洲水道的上游段。该河段右岸受粑铺大堤保护和黄柏山等节点控制，岸线稳定；左岸受黄冈干堤保护，岸线也较为稳定。桥位所处的沙洲水道上段——三江口至刘家湾长约8 km河段，近百年来河道平面形态基本上没有多大变化，河势较稳定。

图2为1981年以来两桥位处横断面冲淤变化情况。从图2可以看出，本桥区河段多年来（包括1998年特大洪水年在内）的河床冲淤幅度相对不大，河床相对较为稳定。

2.3 桥位河段航道稳定性分析

图2 桥位Ⅰ、桥位Ⅱ历年河床断面图Fig.2 Cross-section of river bed of bridge site I and site II in recent decades

沙洲水道上段的航道条件一直比较稳定，其平面摆幅较小。从历年测图资料统计（表1），桥位Ⅰ处航行基面下5 m水深的宽度均保持在700 m以上，最大水深超过18 m；桥位Ⅱ处航行基面下5 m水深的宽度均保持在800 m以上，最大水深超过14 m。2个桥位的河道断面均有较好的适航尺度，且适航河槽多年来基本未发生大的摆动。

表1 桥位附近枯水期航道尺度Tab.1 Dimensions of channel near bridge site in dry seasons m

2.4 桥位河段通航条件分析

（1）航道条件。桥位河段水域相对较窄，枯水河宽850～1 000 m。据2008年11月测图分析，航行基面下，水深大于5 m的水域宽740～950 m，大于10 m的水域宽520～810 m，最大水深14.3～20.3 m。河道顺直单一，岸线及深槽较稳定，近年来主流居中略偏右岸，水流流速相对较大，主流线平面变化相对较小。河势稳定，航道条件良好。

目前，在桥区河段内船舶采用上行左、下行右的分线航行方式，上行船舶的航线紧靠左岸，下行船舶的航线则基本靠近河中。在桥位Ⅰ的上游750 m附近，上下行的航线交叉改道，交叉点以上船舶采用上行右、下行左分线航行（图3）。

（2）通航水流条件。根据中铁大桥院2008年12月实测低水、2008年11月实测中洪水以及2009年8月实测洪水期的水流资料，黄冈桥桥区河段的水流流向与大桥轴线的法线方向基本一致，流速也相对较小，枯水时不超过1.4 m/s，中洪水时2.0～2.5 m/s，横流不超过0.1 m/s。

根据交通运输部天津水运工程研究院的《定动床河工模型试验研究报告》，桥区河段的流速随流量增大而增大，最高通航流量时主流区的流速达到3.53～3.71 m/s；而枯水（Q＝6 450 m3/s）最大流速不超过 1.0 m/s。桥区河段流向基本与桥轴线的法线方向一致，桥轴线法线与流向最大交角为4°。

图3 桥区河段现行航路布置示意图Fig.3 Sketch of current routes in river reach near bridge site

（3）通航环境。桥区河段左岸有武汉港唐家渡港区，根据武汉新港唐家渡港区远期规划，桥位Ⅱ上游736 m至下游742 m（相当于桥位Ⅰ下游264～1 742 m）范围为唐家渡港区远期泊位岸线，全长共1 478 m。目前的唐家渡码头位于桥位Ⅱ下游仅250 m。上游北岸规划修建黄冈电厂码头。一期工程拟于桥址上游建设靠泊能力为3 000 t级（兼顾5 000 t级）的普通货船靠泊趸船1座，趸船刚好位于桥位Ⅰ的桥轴线处，其上端位于桥轴线上游32 m，下端位于桥梁轴线下游43 m；趸船的下端下距桥位Ⅱ桥轴线也仅为957 m。二期工程建设靠泊能力为5 000 t级的普通货船靠泊趸船1座，趸船上端位于桥位Ⅰ桥梁轴线下游仅97 m，趸船下端位于桥位Ⅱ桥轴线上游约828 m。右岸有在建的三和管桩综合码头。桥区河段码头位置图见图4。

按照《长江下游分道航行规则》，在桥位Ⅱ上游约1 600 m（距横驶区下边界）处为上行船舶横驶区，横驶区范围约500 m。根据《内河通航标准》，对于桥位Ⅰ，该横驶区正好处在桥区范围之内；而对于桥位Ⅱ，该横驶区正好处在上游侧桥区水域范围边界附近。

2.5 桥位比选

从上述分析可以看出，黄冈桥2个桥位所处河段的河势与航道比较稳定，航道水深充裕，通航水流条件良好，均满足建桥的基本要求。但从通航环境来看，无论是桥位Ⅰ还是桥位Ⅱ，桥区范围内已经建有唐家渡码头、西河铺黄砂码头、西河铺渡口以及规划的黄冈电厂码头等与桥位之间的安全距离均不满足《内河通航标准》的要求。如需在此建桥，需要与相关方面协调关系，将码头改建到符合标准规定的距离以外。另外桥位Ⅰ距离上游的上下行航线交会区较近，仅750 m，不满足《内河通航标准》的规定，距上游汇流口的距离也较近，。因此从2个桥位的河床、航道的稳定性，并结合桥区的通航条件，桥位Ⅱ距上游汇流口及航道交汇区均较桥位Ⅰ远，对桥区船舶通航的影响较小，推荐采用桥位Ⅱ方案。

图4 设计桥位与桥区河段码头位置示意图Fig.4 Sketch of design bridge site and wharf

3 推荐桥位孔跨布置

3.1 孔跨布置的基本原则

黄冈桥的孔跨布置应综合考虑桥梁建设防洪、水利以及通航的影响，并结合考虑结构设计的可行性、经济合理性以及景观等因素。桥位Ⅱ处河道两侧大堤相距宽1 253 m，枯水河宽约980 m，主深槽居河中；设计最低通航水位下，水深大于5 m的水域宽927 m，大于10 m的水域宽727 m。因此孔跨布置应主要考虑适应桥区航道条件，最大限度降低对通航船舶航行及安全的影响。

按照桥梁通航孔布置原则：水上过河建筑物的布置不得影响和限制航道的通过能力。通航孔的布置应满足过河建筑物所在河段双向通航的要求。在水运繁忙的宽阔河流上，通航孔的布置应满足多线通航的要求；在限制性航道上，应采取一孔跨过通航水域。

3.2 孔跨布置方案

黄冈桥所在水道是长江黄金水道的重要组成部分，水运较为繁忙，因此按照上述规定，通航孔的布置应满足多线通航的要求。根据《黄冈公铁两用长江大桥通航净空尺度及技术要求论证研究报告》，黄冈桥的主通航孔单孔单向通航净宽应不小于205 m；单孔双向通航净宽应不小于433 m。因此，黄冈桥主通航孔采用单孔双向通航，跨度为567 m，并设置2个单孔单向通航的辅助通航孔，跨度为243 m。桥位Ⅱ墩位布设及断面如图5所示。

3.3 孔跨布置合理性分析

（1）北侧（黄冈侧）辅助通航孔。

按照通航孔布置方案，北侧辅助通航孔为单向上行通航孔，枯水期应满足除大型船队外的全部代表船型的上行过桥要求，同时为解决汛期因主通航孔流速较大而产生的大型船队上行困难的问题，北侧辅助通航孔还要具备汛期（Q＝47 300 m3/s以上）大型船队上行过桥的通航条件。

从图6可以看出，最低设计通航水位下，北侧（黄冈）辅助通航孔的有效净宽达到200 m，当水位为14.1 m（航行基面以上5.8 m，相应流量约为16 800 m3/s）时，该辅助通航孔的通航净宽即可达到220 m。能够满足通航孔布置方案的要求。

（2）主通航孔。

从图5可以看出，历年来主通航孔设计的530 m通航净宽范围内均能保证4.5 m的规划航道水深。设计最低通航水位下，主通航孔的最小航深在9.0 m（2002年3月测图）以上，即主通航孔内的航道条件能够满足任何情况下桥区代表船型双向通航的要求。

（3）南侧（鄂州侧）辅助通航孔。

按照通航孔布置方案，南侧辅助通航孔主要作为备用通航孔，供地方小船和停靠三和管桩综合码头的船舶使用。以2008年11月的河道断面地形为起算地形，最低设计通航水位下，南侧（鄂州）辅助通航孔的有效净宽达到145 m，完全能够满足2万t级以下代表船队所需的通航净宽要求。

图5 桥址断面历年河床变化与桥墩位置图Fig.5 River bed variation of cross-section at bridge pier location

图6 南、北侧辅助通航孔有效净宽-流量关系Fig.6 Relationship between discharge and effective clear width of secondary navigable spans on the north and south sides

4 结语

通过对黄冈桥桥区河段的河床稳定性、航道稳定性以及航道条件进行分析，对2个桥位进行综合比较，确定推荐桥位。根据黄冈桥所处河段的特性，以适应桥区航道条件，最大限度降低对通航船舶航行及安全为主要因素进行孔跨布置，并对桥梁的孔跨布置进行合理性分析，黄冈桥的桥式方案能够满足桥区船舶通航要求。

［1］张黎明.黄冈公铁两用长江大桥水文分析计算专题报告［R］.武汉：长江勘测规划设计研究有限责任公司，2009.

［2］任昊.黄冈公铁两用长江大桥河道演变分析报告［R］.武汉：长江水利委员会长江勘测规划设计研究院，2009.

［3］刘明俊.黄冈公铁两用长江大桥船舶通航实船试验研究报告［R］.武汉：武汉理工大学，2009.

［4］黎国森.黄冈公铁两用长江大桥定动床河工模型试验研究报告［R］.天津：交通部天津水运工程科学研究所，2009.

［5］杨光武.黄冈公铁两用长江大桥工程可行性研究报告［R］.武汉：中铁大桥勘测设计院有限公司，2009.

［6］林应丑.武汉白沙洲大桥河床演变及桥孔布置［J］.人民长江，2003，34（5）：34-36.

LIN Y C.Riverbed Evolution at and Span Arrangement for Wuhan Baishazhou Bridge［J］.Yangtze River，2003，34（5）：34-36.

［7］胡勇.武汉天兴洲大桥河床演变及孔跨布置［J］.桥梁建设，2003（3）：9-12.

HU Y.Riverbed Evolution at and Span Arrangement for Wuhan Tianxingzhou Bridge［J］.Bridge Construction，2003（3）：9-12.

［8］周昌栋，王敬平，宋官保，等.宜昌长江公路大桥桥位、桥型及桥跨的选择［J］.桥梁建设，2001（6）：34-37.

ZHOU C D，WANG J P，SONG G B，et al.The Decision of Bridge Location，Bridge Type and Bridge Span of Yichang Changjiang River Highway Bridge［J］.Bridge Construction，2001（6）：34-37.

Selection of bridge site and span arrangement for Huanggang Bridge

ZHANG Hu1,LI Bo-hai2，LI Guo-sen2
（1.China Zhongtie Major Bridge Reconnaissance&Design Institute Co.，Ltd.，Wuhan430050，China；2.Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering，Key Laboratory of Engineering Sediment，Ministry of Transport,Tianjin300456，China）

In this paper，the river bed stability in Huanggang bridge area，channel stability and channel conditions were analyzed.According to the analysis results，the comprehensive comparison of two bridge sites was made，and the recommended bridge site was determined.Based on the characteristics of the bridge area，span arrangement and the rationality analysis were carried out in order to minimize the ship navigation and navigation safety.The layout scheme for Huanggang Bridge could meet the navigation requirements.

bridge site selection；span arrangement;river regime；channel condition

U 442.4；TV 86

A

1005-8443（2012）04-0321-05

2011-11-23；

2011-12-10

张胡（1981-），男，湖南省人，工程师，主要从事桥渡水文设计研究。

book=325,ebook=151