平原湖蕩交叉區高鐵橋梁通航影響分析

文 / 江西省贛中航道事務中心 吳昊天

隨著“交通強國、鐵路先行”國家戰略的穩步推進，作為其中重中之重的高鐵線路也在我國平原河網區大范圍建設。對于通航河流密布、湖蕩交錯的區域，建設高鐵線路不可避免在不利位置穿越航道，此類橋梁的航道通航影響分析十分復雜。本文以某平原河網區新建高鐵跨A線、B線交叉航道區橋梁為例，對平原湖蕩交叉區域高鐵橋梁航道通航影響分析重點、技術難點與解決措施進行了研究，研究成果可為國內其他類似新建高鐵橋梁的航道通航影響分析提供借鑒思路。

鐵路作為國家重要基礎設施、經濟發展的先行官和國民經濟大動脈和國家重要基礎設施，在國民經濟中扮演越來越重要的角色。

考慮到鐵路沿線區域布局、城市總體規劃、車站設置、和鐵路設計當中轉彎半徑的要求等因素，部分跨航道橋梁線路走向難以調整。

因此，對于通航河流密布、湖蕩交錯的區域，建設高鐵線路勢必不可避免在不利位置穿越航道，此類橋梁的航道通航影響分析十分復雜。

針對上述平原湖蕩交叉區域高鐵橋梁與航道通航影響復雜的問題，本文以某平原河網區新建高鐵跨A線、B線交叉航道區橋梁為例，采用現場踏勘、航道地形測量、演變分析、規范符合性分析和實船航拍等手段，對高鐵橋梁航道通航影響分析重點、技術難點與解決措施進行了研究，研究成果可為國內其他類似新建高鐵橋梁的航道通航影響分析提供借鑒思路。

圖1 跨河橋梁位置示意圖

跨A、B線橋梁情況

跨河橋址處河道彎曲，河面開闊，橋位現狀河寬約256m，橋梁軸線法線方向與水流方向夾角為33°。A線現狀為等外級航道，規劃為Ⅴ級航道；B線現狀為等外級航道，規劃為等外級航道，跨A線、B線橋梁按照航道規劃要求進行孔跨布置，跨河橋梁橋跨為（70+125+70）m連續梁結構。

圖2 跨河橋梁平面布置方案

圖3 現狀營運船舶

通過現場無人機航拍，實測航跡線如圖4。

圖4 新建高鐵橋梁與航道關系示意圖

橋梁工程通航尺度論證通航凈寬寬度論證

擬建橋梁通航孔跨徑為125m，墩型為圓頭墩，橋墩長9.2m，寬3.8m。橋梁單孔雙向通航，由于橋軸線法線方向與水流流向交角為33°。

目前橋址段船舶流量較小，最大船舶為300~500t，并且考慮到橋址處于航道彎道段，因此后期擬采用1000t級柔性防撞設施，厚0.5m，所以加設柔性防撞設施后墩柱長10.2m、寬4.8m，根據斜交橋梁通航孔凈寬計算方法可得：

即橋梁可通航凈寬為95.25m。

根據《橋墩擾流對通航凈寬尺度影響的試驗研究》中的研究成果，橋墩擾流寬度用函數關系可以表示為：

E=0.88 KsⅤ0.75b0.56h0.44

式中，E為橋墩擾流總寬度（m）；Ks為與橋墩形狀相關的系數（無量綱）；Ⅴ為墩前水流流速（m/s）;b為墩形計算寬度（m）;h為橋墩附近水深。擬建鐵路橋梁涉水主墩為圓頭墩，則Ks=0.8，b=（墩長-墩寬）sinα+墩寬，其中α為橋軸線與水流夾角。計算可得橋墩擾流總寬度為E=0.88×0.8×0.60.75×（（10.2-4.8）sin33°+4.8）0.56×4.970.44=3.06m。

實際通航凈寬為：B=95.25-3.06=92.2m，滿足86m通航凈寬要求。

通航凈寬86m范圍內現狀河床滿足最低通航水位0.63m條件下航道水深2.5m的要求。

通航凈空高度論證

通航凈寬86m內梁底最低高程為7.86m，與最高通航水位1.83m之間凈空高度為6.03m，滿足A線Ⅴ級航道通航凈高不小于5.5m的要求及B線等外級不小于3.5m的要求。

工程對航道條件影響

橋址處航線按照習慣航路布置，在最低、最高通航水位條件下，擬建A線大橋滿足雙向通航凈寬86m、凈高5.5m的通航凈空尺度要求。

八蕩河至賣鹽港和賣鹽港至八蕩河實測航跡線對比后，后者過彎過程中向岸航行，距擬建橋梁左側主墩位置較近，右側主墩距兩條航跡線均大于50m。經分析，擬建橋梁左側橋墩距實測航跡線（賣鹽港→八蕩河）約11m，右側橋墩距實測航跡線約77m，可見能夠適應習慣航道的通航要求。因此，建橋對航道通過能力、船舶航路設置影響較小。

圖5 橋梁通航凈寬計算方法

圖6 橋梁實際通航凈寬計算方法

通航安全保障措施

《內河通航標準》及《內河航道維護技術規范》均有規定：水上過河建筑物在通航水域設有墩柱時，應設置航標和防撞保護措施。必要時，尚應設置航標維護管理設施和安全監督管理設施。通航孔兩側墩柱防護設施的設置，不得惡化通航水流條件和減小通航凈寬。

圖7 橋墩紊流寬度計算方法

因此，橋梁通航孔兩側主墩150#、151#應設置防撞設施；由于橋址段為水域寬闊的湖蕩區，通過對通航水域內其他橋墩附近航深及船舶可能航行區域分析，從橋梁安全角度考慮，149#墩同樣需布設防撞設施，其他涉水橋墩靠近河岸，且遠離主航道區、水深較淺。根據相關航道規劃，結合論證代表船型、船隊，及未來營運船舶發展趨勢，建議149~151#墩按照不小于1000t級船舶標準進行防撞設計，同時橋梁通航孔需做好橋涵標、橋柱燈等助航、引航設施。

結論

（1）擬建橋梁位于河道交匯處，且河道彎曲，與上下游橋梁間距不滿足安全距離要求，橋位選址不符合《內河通航標準》相關要求，應采取安全警示措施，設置警告牌，助導航設施，降低由于安全間距不足造成對通航安全的影響。

（2）擬建橋梁橋的實際通航凈寬為92.2m，經評價，擬建橋梁通航孔及墩柱布置方案與通航凈空尺度、河床變化、航道調整、船舶航跡線、通航水域覆蓋程度和航道通航能力等方面相適應，橋群通航孔與航道布置、船舶航行相適應。

（3）建設單位應做好橋區助導航設施、倒水尺、防撞預警系統、船舶過彎鳴笛警示標志和其他安全警示標志設計，并與橋梁主體工程同步實施、同時投入使用，其建設費用納入工程建設總投資中，保障橋區航道與通航安全。