扬州开发路东延跨京杭运河大桥通航安全影响分析

毛红华

（江苏省交通运输厅航道局,江苏 南京210004）

内河航运作为一种相对经济、环保节约的运输方式，在江苏省综合运输网体系中发挥着巨大的作用。近年来通过增建船闸和航道整治， 2 000 t级船舶可从徐州直达长江，京杭运河成为我国内河航道中仅次于长江的等级最高、货运量最大、渠化程度最好、船闸设施最完善的航道。根据扬州的“十二五”城乡建设规划，开发路东延工程西起运河南路东至沙湾南路，全长3.3 km，建成后将在扬州南区增加一条贯穿东西的主要通道。开发路东延跨京杭运河大桥工程需横跨京杭运河，由于桥位处航道周边条件较为复杂，本文对该工程的通航安全影响进行分析。

1 工程概况

1.1 桥址处现状条件

京杭运河扬州段现状为Ⅱ级航道，航道宽度为90 m（三线航行），航道水深为4 m，最小弯曲半径为800 m，航道底宽为70 m。两侧岸线较顺直，航行条件较好，常年能通行2 000 t级船舶。

桥位处的平面图详见图1。拟建桥位上游的航道宽约170 m，下游航道宽约230 m，拟建桥位处航道位于已有码头处，宽约275 m；航道东侧护岸线形较顺直，西侧航道局部变宽；该河段河势总体情况基本稳定，河道平面走向较为明确，沿线航道护岸已基本稳定；该段航道水流较为平缓，流速很小，冲刷不大。

图1 桥位平面图

拟建桥位距下游的汤汪作业区码头的距离为230 m；桥位处航道西侧挖入式港池现为煤炭码头和混凝土公司码头，因建桥需将桥位处上下游200 m范围内的码头全部拆除，故这2处码头拆除后无影响。此外，拟建桥位距上游扬州运河大桥1.7 km，距下游南绕城公路大桥1.3 km。

1.2 桥梁建设方案

拟建桥梁横跨京杭运河，桥轴线与京杭运河航道中心线的夹角为5.56°，桥梁断面示意图见图2。主桥上部结构采用35 m（边跨）+100 m（辅跨）+135 m（主跨）+45 m（边跨），为独塔单索面斜拉桥，塔梁墩固结，横向布置为单幅桥；引桥上部结构采用30~33 m 等高度预应力混凝土连续箱梁，梁高为180 cm，横桥向分双幅布置；主梁采用钢箱梁，桥面全宽39 m，主梁梁高3.3 m，采用封闭箱梁，顶板设1.5%的横坡；索塔采用风帆造型，桥面以上为钢结构，桥面系以下为混凝土结构；塔身及塔根部分纵桥向分为A、B 2个塔柱，塔身接主梁处横桥向宽3.5 m，纵桥向分别长3.0 m 及3.50 m，塔顶区域两塔柱合二为一；索塔布置于道路中分带内，与主梁固结，索塔桥面以上总高度68 m。

图2 拟建桥梁断面示意图

道路等级按照城市Ⅰ级主干路设计，设计速度为50 km/h。主桥梁段采用浮运拼装方案，引桥采用满堂支架现浇施工方案。

1.3 通航尺寸

京杭运河的代表船型采用1 顶+2×2 000 t级顶推船队，船队尺度180 m×14.0 m×2.6 m。《运河通航标准》对长江三角洲地区运河过河建筑物的净高做了规定，其中Ⅳ级航道上的跨河建筑物，在通航净宽范围内通航净高不应小于7 m。根据《内河通航标准》（GB50139—2004）对限制性航道水上过河建筑物通航净空尺度按计算结果进行确定。

根据《京杭运河徐扬段二期续建工程工程可行性研究报告》的研究成果，京杭运河扬州段航道为三线航行（2条2 000 t顶推船队与超越300 t级货船），一般要求为：航道宽度为90 m，航道水深为4 m，最小弯曲半径800 m，航道底宽为70 m。因拟建桥位处航道水域较宽（桥位处航道宽约275 m），为安全起见，根据《内河通航标准》（GB50139—2004）并参照附录C计算桥梁通航孔净宽为117.5 m，桥孔净跨B为118 m。

综上所述，拟建桥位处的通航尺度不应小于118 m×7 m（净宽×净高）［1］。

2 桥跨及通航孔桥墩布置方案论证

2.1 桥梁通航净空

设计最高通航水位为7.13 m（85 高程，下同），设计最低通航水位为3.33 m。

（1）通航净宽。京杭运河大桥跨越京杭运河，推荐方案主桥为35 m（边跨）+100 m（辅跨）+135 m（主跨）+45 m（边跨）独塔单索面斜拉桥，主跨135 m通航净宽＞118 m，通航净宽满足要求。

（2）通航净高。根据计算，桥梁推荐方案在通航孔范围内通航净高≥7 m，满足通航净高要求。

2.2 桥位处航道有限元分析

水利部门拟在该段航道的下游翻水河上规划建设包括水利节制闸和施桥翻水河泵站等在内的行洪、送水河整治工程，规划设计流量为450 m3/s。为分析建桥后桥位处流场的变化和影响，对桥位处航道建立数学模型。考虑翻水河闸站影响，采用非结构网格，最小网格尺度为1.0 m，计算网格共23 072个，计算节点11 892个。建桥后桥位处流场和流速情况见图3和图4。

图3 桥位区域有工程流场图

数模分析表明：增加桥位后京杭运河河道及两岸堤防基本稳定，河势、河道断面等平面形态、边界条件也保持比较稳定。结合桥位处流场的数值模型分析成果，大桥的建设对河道断面、糙率的影响不大，对水流流态的影响也不大。

2.3 桥墩布置方案

由于桥位处航道宽度约为275 m，本桥推荐方案5#主墩位于航道中央，河床底标高基本与设计河床底标高一致，船舶可正常行驶，根据《内河通航标准》5.3.2 条，对于Ⅰ~Ⅴ级航道，主墩承台宜埋置于航道规划河床底标高以下。本桥推荐方案5#、6#墩承台已考虑埋置在河底泥面以下，埋置深度满足要求。

图4 桥位区域有工程前后流速变化图

3 桥梁建设影响分析

3.1 桥位对下游码头的影响［2］

下游汤汪作业区规划建设8个泊位，分别为1 000 t级杂货泊位4 个、1 000 t级通用泊位2个、500 t级通用泊位2 个。根据《内河通航标准》（GB50139-2004）5.1.1（2）对桥位选址的规定，“水上过河建筑物选址距港口作业区和锚地的距离，下游不得小于顶推船队长度的2 倍或拖带船队长度的1.5倍”。根据汤汪作业区的泊位规划及现场调查，进出该码头的船舶均为货船单船，船舶最大长度为80 m，桥位距码头的距离230 m，基本可满足要求。同时根据《扬州内河港扬城港区汤汪作业区码头船舶进出港情况的说明》，汤汪作业区码头上游为浅滩，船舶无法按30°~45°夹角直接进出港区，需行驶至规划的开发东路跨京杭运河大桥桥位下游约400 m处，系解缆后进出港并停靠。所以，本桥的建设对汤汪作业区码头的船舶进出影响不大。

3.2 桥位对上下游桥梁的影响

根据《内河通航标准》（GB50139—2004）5.1.1对桥位选址的规定：“两座相邻水上过河建筑物的的轴线间距，I~V 级航道应大于代表船队长度与代表船队下行5 min 航程之和”。

代表船队采用1 顶+2×2 000 t级顶推船队，船型尺度180 m×14.0 m×2.6 m，船行速度取11 km/h，水流速度取最不利条件下的0.38 m/s，则最不利的船行速度为3.44 m/s；代表船队与代表船队下行5 min 航程之和为1 212 m。拟建桥位距上游扬州运河大桥1.7 km，距下游南绕城公路大桥1.3 km，均满足规范要求。

4 对拟建桥梁的相关要求［3］

4.1 相关要求

为保证船舶航行和桥梁本身的安全，桥梁建设按照相关标准等规定做到：（1）桥梁建设时应设置桥涵标，同时在通航孔两侧的桥墩上设置警示标志，以引导船舶航行；（2）考虑到该桥通航孔主墩在水中，应在主墩增设消能防撞设施。

4.2 施工期通航安全要求

对于桥梁施工组织的要求，应按照《中华人民共和国水上水下活动通航安全管理规定》，向地方海事部门报送相关施工方案，办理相关手续。

4.3 设计中存在问题和解决办法

（1）桥位处有2座码头，下游230 m处有8个泊位码头，不满足《内河通航标准》（GB250139—2004）对桥位选址的规定，但根据扬州市对东延项目的整体规划，桥位无法移位。为满足规范，提出桥位处2座码头在本桥建设前完成拆除工作，下游码头采用船舶需行驶至规划桥位下游400 m处，系解缆后进出港并停靠，妥善解决了桥位和码头的关系。

（2）由于京杭运河为国家主通道，水运繁忙，设计中5#、6#主墩位于水中，对船舶航行和桥梁安全带来一定影响。桥梁设计中未设置桥梁防撞设施，为保护桥墩和通行船舶，建议在5#桥墩四周增加消能防撞设施，同时承台设置在设计河底标高以下。6#墩离现有护岸6 m左右，在不加大跨径的前提下论证中建议调整桥位处航道东侧护岸线与6#墩顺接，既保证桥梁6#主墩安全同时又使东侧护岸得到更好利用。

5 结语

在内河航道上特别是高等级航道上兴建临、跨、过河设施，在项目前期建设单位和设计单位应充分调研，选址应符合《内河通航标准》规定，这样既满足通航要求同时能尽量降低建设规模，节省工程投资。但随着国民经济的发展，在通航河流上修建的桥梁等水上过河建筑物越来越多，少数桥梁等临、跨过河建筑物的选址由于种种原因，必须选择在弯道、码头、锚地等附近，其距离难以满足《内河通航标准》的规定，应通过论证来确定合理的通航净空和工程措施来控制工程规模。在选址时如遇到不符合标准规定的情况时，可因地制宜地采取相应的工程措施来满足通航条件。

［1］ 王仙美，张力平，张正芸.论江苏地区四级及以上航道过河建筑物 (桥梁) 通航净空尺度［J］.现代交通技术，2005 （1）：73-74.

［2］张家华，吴传站.南水北调东线工程对通航安全的影响及对策［J］.水运管理，2013，35（7）：19-21.

［3］ 谷亨忠，徐昌标.船舶通航安全对策的思考［J］.浙江交通职业技术学院学报，2008，9（1）：27-29.