廣肇線北江橋對北江河道行洪安全影響分析

朱秋菊，朱躍龍

（1.珠江水利委員會珠江水利科學研究院，廣東 廣州 510611；2.河南省方城縣水利局，河南 方城 473200）

1 工程概況

廣肇城軌佛山至肇慶段項目，是繼廣佛、廣珠和穗莞深、莞惠項目開工后，加快推進珠三角城軌交通體系建設的又一重要項目。工程走向起于佛山西站、止于肇慶站，自東往西依次跨越西南涌、北江、獨河、綏江、青岐涌、院主涌、長利涌、羅隱涌、后瀝涌等共9條河（涌）。工程擬在跨河（涌）處建設跨河（涌）橋梁。

其中跨北江特大橋是9座橋中最大的一座，也是整條線位的控制性橋梁工程。擬建的廣肇城際軌道交通佛山至肇慶段跨北江特大橋工程右岸位于肇慶市大旺高新區大旺圍內，左岸位于佛山三水境內；橋址下游約1.06 km處為綏江與北江交匯處。

本橋在滿足通航要求下與上游已有的二廣高速跨北江大橋對孔布置（兩橋中心距45 m），主跨采用（77+146+80.3）m雙薄壁連續剛構，靠跨中薄壁墩中心與二廣高速40 m+2 70 m+40 m剛構次中墩中心對齊，確保原二廣270 m跨度通航凈寬。小里程側采用40 m簡支梁、大里程側采用43.3 m簡支梁，河道范圍內完全與二廣橋對孔布置。小里程側跨采用35+60+35 m連續梁、大里程側采用50+80+80+45連續梁一跨跨越河岸。

擬建大橋墩臺基礎均采用鉆孔灌注樁基礎，橋軸線與水流方向基本垂直，河道內布置橋墩共28個。橋址斷面主河道寬約550 m，輔河道寬約160 m，江中有竹洲，寬約370 m。通過減小橋墩及承臺尺寸、降低承臺等措施多次優化方案后，在5～100年各級頻率設計洪水位條件下，大橋工程阻水比在7.34%～8.53%之間，阻水比仍較大。

從設計角度考慮，由于擬建工程為鐵路橋，承受的動荷載大，對安全要求很高，橋墩尺寸再降的可能性不大。而大橋工程連續梁邊中跨跨度比有一定的搭配比例，且在河道內橋墩要與上游并行的二廣高速跨北江橋對孔布置，跨堤處橋墩不能布置在堤身斷面上，堤外橋墩要避開附近東圍電排站廠房，綜合以上因素，橋墩之間跨度再度調整的可能性也不大。

從施工角度考慮，目前的設計方案中部分出露河床的承臺埋入河床的可能性也不大，原因如下：

1）如承臺底標高放得太低，因承臺底部地質強度較高，會導致施工圍堰很難下放到位；同時采用一般機械方式清底很難達到灌注封底混凝土前應該清到的標高。

2）由于與二廣高速跨北江特大橋相距較近，同時考慮施工棧橋穩定性，如果采用爆破清底，將存在很大的安全質量風險；如承臺基礎太低，施工過程中對廣賀高速高樁承臺基礎的安全穩定性有影響，且如將承臺埋入河床，則船只上行容易撞到已建二廣高速跨北江特大橋承臺。

因此，開展廣肇線北江橋現有工程方案下大橋工程對北江行洪安全影響分析是十分必要的。工程對北江行洪安全影響的分析結果也是水行政主管部門對該項目進行審批的重要依據。

2 北江橋行洪安全影響分析

2.1 北江下游近30年來河道演變分析

根據有關資料，北江下游河段在 1975年前普遍呈現淤積，1975—1987年北江下游的部分河段出現明顯下切，這主要是受航道整治、人為采砂等人類活動的影響。1987—1998年北江干流清遠～河口段，清遠水文站在擬建橋址上游約59.1 km處，大塘在擬建橋址上游約27.0 km處，橋址在北江河口三水上游約11.7 km，整個河段的水深和河槽容積都表現為增加，河道處于沖刷狀態，但上游清遠至大塘段和下游段大塘至河口段的沖刷幅度有較明顯的差異，下游段的沖刷幅度明顯要比上游段大得多。

據廣東省航道局現場施工人員反映，河槽沖刷原因，大塘上游河段主要由航道整治工程造成；大塘下游河段主要由采砂所造成。

通過收集到的1999，2004年和2010年地形的對比分析可知，從1999年到2010年北江下游河道仍呈沖刷趨勢，橋址附近2004年較之1999年河道主槽沖刷深度為1～2 m，2010年較之2004年河道主槽沖刷深度一般為 0～2 m之間。

2.2 河道行洪控制斷面

擬建工程所在處河道斷面寬闊。在100年一遇洪水位條件下，擬建工程下游1.7 km處為1號斷面，斷面行洪面積為15 068.82 m2，擬建橋址上游1.1 km處為2號斷面，斷面行洪面積為15 178.51 km2，橋址處3號斷面扣掉擬建工程阻水面積后的斷面行洪面積為15 581.48 km2（未扣掉擬建工程阻水面積的斷面行洪面積為17 406.24 km2），擬建橋址下游1.6 km處為4號斷面，斷面行洪面積為13 911.13 km2，橋址下游2.73 km處為5號斷面，斷面行洪面積為14 907.09 km2。

擬建工程建設后，橋址所在處斷面不為北江行洪最小控制斷面。因此，定性分析，工程的建設不會影響北江河道正常行洪。

2.3 二維水流數學模型模擬計算結果

根據數學模型計算結果可知：擬建工程建設后，北江下游工程附近水流整體流態依然平順，流速變化區域主要局限在橋址附近；擬建工程對上下游水位、流速影響范圍和幅度均不大。擬建工程建設后，上游水位壅高值在3 cm以內，流速變化幅度達到0.03 m/s的范圍為橋址上游約1.44 km至橋址下游約2.93 km；橋址附近兩岸流速有所增大，但增加幅度不大（最大為0.05 m/s）。

3 結論

綜上所述，大橋工程阻水比較大，但北江近30年來河床一直處于下切狀態，北江行洪斷面不斷增大，且擬建工程建設后，橋址所在處不是河道行洪最小控制斷面；數學模型計算結果也表明，工程建設后工程附近河道整體流態平順，擬建工程對北江河道水位、流速影響范圍和幅度均有限。因此，北江橋對河道行洪安全影響不大，不會影響北江河道正常行洪。

4 建議

通過數模分析可知，擬建工程建設后，會對兩岸護坡有一定沖刷。因此，工程施工完畢后，應對護岸采取一定的護坡措施以防止沖刷。因工程阻水比較大，施工期阻水比更大 ，建議在枯水期進行施工。

［1］南京水利科學研究院，廣東省航道局.廣東省主要航道低水位變化趨勢研究［R］.2004年11月.