便橋工程的建設對航道條件的影響研究

聶彬彬

（南京智航工程技術咨詢有限公司，江蘇 南京 210012）

隨著我國經濟社會發展，高速公路建設程度越來越高，高速公路項目數量的增加催生越來越多的跨越航道橋梁工程建設項目的開展，如合川至四川安岳（重慶段）高速公路的渠江特大橋跨越渠江[1]、武漢鸚鵡洲長江大橋跨越武橋水道航道[2]、滬蘇湖鐵路橋跨越北橫港航道[3]、滬渝蓉沿江高鐵店埠河大橋穿越安徽省境內的店埠河航道[4]等。高速公路的發展促進了跨航道橋梁建設技術的不斷提升，同時也為航道維護和通航安全問題帶來了新的挑戰[5～7]。便橋作為橋梁建設中十分重要的臨時性建筑，在主橋建設過程中承擔著建設原料的運輸、行人車輛的通行等重要任務，尤其針對航道中便橋的建設，還需考慮便橋對航道通航條件的影響[8，9]。由于各個河道通航條件不同，橋梁建設需求各異，時至今日橋梁建設對航道條件的影響仍是跨航道橋梁建設過程中的一個重點，基于此，本文對連宿高速公路徐圩至灌云段跨越徐圩港區疏港航道（善后河）段橋梁建設過程中便橋建設對航道條件的影響情況進行深入的研究，得出本工程相關的評價結論，探討便橋建設對航道條件的影響。

1 項目簡介

1.1 工程簡介

連宿高速公路途徑連云港市徐圩新區、灌云縣、宿遷市沭陽縣、宿豫區等多個城市節點。連宿高速公路徐圩至灌云段跨越兩條省干線航道，分別為連申線（鹽河）、徐圩港區疏港航道（善后河）。在進行跨越徐圩港區疏港航道（善后河）段橋梁的建設過程中，為滿足施工運輸及構件材料的周轉需求，需于連宿高速公路主橋一側搭設施工便橋。

1.2 河道現狀

工程所在河流（善后河）是區域內主要排水干河，擔負周邊三縣、兩區共計1470.5km2的排澇任務，是一條具有防洪、排澇、供水、灌溉、航運等綜合功能的河道。河道基本處于自然狀態，工程河段兩岸均為自然護坡，沿線水流平緩，水位變幅不大。

2 便橋工程選址

2.1 工程選址方案

善后河便橋中心樁號為K18+537，橋梁軸線的法線與航道中心線交角為0°。橋梁跨徑布置為（2×18+3+2×18+48+2×18+3+2×18）m，全長198m，橋面凈寬4.2m，通航孔最低梁底高程為9.00m，實際通航凈空為45.6m×5.6m。便橋采用下承式結構，上部結構形式為上下加強型貝雷梁結構。便橋樁頂蓋梁（樁頂縱橫梁）采用雙拼I32b，下部結構采用單排4 根Φ630×8mm 鋼管樁作為支撐。制動墩、主墩均采用雙排4 根Φ630×8mm 鋼管樁作為支撐。善后河便橋立面如圖1 所示。

圖1 善后河便橋立面圖

2.2 航道條件分析

便橋橋位處于順直航道，航道現狀為Ⅲ級航道標準。河段兩岸均為自然岸坡，橋位上下游附近未配布航標。便橋橋位處地勢較平坦，水流平緩，河面較寬，跨越處河道寬度約150～155m，航道水深約5.04m，工程河段水流流態較好且無水下障礙物。工程航段通航船舶基本為上行船舶，少有下行船舶，日均通過船舶約為20 艘次，通行船舶數量相對較少。受下游航路中大新河閘通航孔尺度（12m×4.705m）控制，通航船舶噸位主要分布于300～500 噸級。

3 工程通航尺度分析

3.1 代表船型

根據前期勘察與走訪發現徐圩港區疏港航道工程航段船舶流量約為20 艘次/日，受航路大新河閘通航尺度限制，通航船舶主要為300～500 噸級貨船。根據河道現狀結合后續有關規劃，并結合現行相關規范要求，結合工程航段現狀船舶通航情況、工程航段通航條件及當地企業碼頭船舶尺度，確定徐圩港區疏港航道（善后河）工程航段代表船型見表1。

表1 設計代表船型尺度表[10]

3.2 航道中心線

根據最新的航道測圖，徐圩港區疏港航道現狀深泓線幾乎沿河道中心布置。在此基礎上，根據上下游航道走向綜合分析，最終確定善后河便橋所處航段的航道中心線布置如圖2 所示。便橋軸線的法線方向與航道水流流向的夾角為0°。

圖2 便橋橋位處航道中心線布置

3.3 通航尺度

徐圩港區疏港航道（善后河）規劃為III 級航道。III 級航道直線段雙線底寬標準為45m，水深標準為3.2m[10]。同時結合工程航段航道測圖，工程航段航道水面寬度約150～155m，底寬96～98m 范圍內水深5.04m，航道條件良好。工程航段日均船舶流量約為20 艘次，通航船舶均為300～500 噸級單船，無集裝箱船通航，結合本工程便橋的臨時性，最后確定便橋通航凈空不應小于45.40m×5.5m。

4 工程對航道條件的影響

4.1 水流條件

為研究本工程便橋及善后河特大橋建設對橋區處流場的影響，對工程所處水域建立二維數學模型，對本工程便橋建成以及本工程便橋及善后河特大橋（主橋）均建成兩種最不利工況進行數值模擬分析。數值模擬采用基于Bousinesq 渦粘假定和靜壓假定理論，其沿垂向平均分布的二維潮流數學模型控制方程表述如下：

4.1.1 連續方程

4.1.2 動量方程

計算所得最高通航水位下橋區橫流流速如表2 所示，由表2 可知，本工程河段航線流暢，河道條件良好，在兩種最不利工況下的橫向流速較小，采樣點的最大橫流流速為0.025m/s，計算工況下航道橫流值均小于規范限定值0.3m/s，滿足相關規范要求。

表2 最高通航水位下橋區橫流流速計算表

4.2 航道布置及助航標志

便橋附近現狀無布設的導助航設施。橋梁建成后，為保證橋梁自身及橋區航道通航船舶安全，需增設橋梁警示標志、防撞墩及導助航設施等，并做好維護工作。

4.3 航道整治

工程航段航道兩岸均為自然岸坡，兩岸邊界基本穩定，航道走向歷年來未發生明顯改變。現狀工程航段河床條件良好，航道近期沒有整治計劃。

宿連航道（鹽河～徐圩港區）整治工程目前設計方案和開工時間暫未確定。本項目為臨時便橋工程，便橋依托于主橋建設，于2025 年12 月31 日前完成拆除工作，便橋拆除前工程航段航道保持現狀條件，便橋的建設對整體航道整治工程的影響可控。

5 結論

通過上述分析，得出以下結論：

（1）宿高速公路徐圩至灌云段跨越徐圩港區疏港航道（善后河）段橋梁建設過程中便橋工程中橋梁選址、通航凈空尺寸等均滿足規范要求，便橋施工方案可行。

（2）經計算，便橋工程的建設和使用過程中對航道水流條件、航道布置以及航道整治相關內容影響不大，單位保證通航安全需完善助航標志、橋梁警示標志的專項設計和建設。