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        關(guān)于漳州沿海大通道(縱一線)詔安灣特大橋航道通航條件影響評價的探討

        2019-05-18 02:25:16■王
        福建交通科技 2019年2期
        關(guān)鍵詞:橋區(qū)詔安東山

        ■王 璐

        (福建省港航勘察設(shè)計院有限公司,福州 350002)

        漳州詔安灣大橋工程位于漳州市境內(nèi),路線由北向南利用東山環(huán)島路至陳城鎮(zhèn)港口村,往西南方向布設(shè),跨越詔安灣至詔安縣梅嶺鎮(zhèn)田厝村竹桁山,之后路線向西南方向延伸,終于詔安縣梅嶺鎮(zhèn)懸鐘村,接規(guī)劃沿海大通道。

        詔安灣內(nèi)現(xiàn)有的碼頭等級均較小(千噸級以下),航道也處于天然狀態(tài),船舶利用天然水深通航,根據(jù)相關(guān)規(guī)劃,擬建詔安航道按照滿足7萬噸級散貨船乘潮單向通航標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),擬建下西坑航道為規(guī)模5千噸級雜貨船乘潮單線航道。大橋通航孔凈空高度和寬度需滿足規(guī)劃港口、航道的要求,其它通航技術(shù)參數(shù)需符合國家頒布的相關(guān)通航規(guī)定,以保證大橋建成后船舶的通航安全。本文對大橋橋位比選、通航孔設(shè)置及凈空尺度和技術(shù)要求等方面進(jìn)行分析探討,并提出建設(shè)意見。

        1 海域概況與海床演變分析

        詔安灣西面為梅嶺半島,東面是東山島,灣口朝南,口門寬約7km,有城洲島和西嶼等島嶼屏障。海灣呈南北伸展,長約 17km,寬約 8km,岸線長約 61km。該灣周圍多剝蝕低丘陵和臺地,岬角伸入灣內(nèi)。灣內(nèi)海寬平坦,灣口海底地形起伏,多礁島。北部灣頂附近有大片淺灘區(qū)域。詔安灣泥沙主要來源于陸地侵蝕物質(zhì)和海域來沙,岸線基本穩(wěn)定,長期處于動態(tài)平衡狀態(tài)。灣口被城洲島和西嶼分隔為東西兩個水道,西側(cè)水道梅嶺半島與城洲島之間有一條溺谷型深水漕,長約 7km,寬約 1.5~2km,其中等深線-10m以上長約4km;東側(cè)水道東山島與西嶼之間深槽自然水深在-5m以上的寬度約為600m,長度約6km。東山島西側(cè)岸線位于詔安灣東側(cè),受波浪影響小,但總體水深條件稍差,中部有一內(nèi)灣西埔灣,向東內(nèi)凹,為鹽田和養(yǎng)殖區(qū),已建有海堤與詔安灣相隔。

        擬建詔安灣特大橋所在的灣口附近海域水面寬約7km,附近海域養(yǎng)殖區(qū)密布。

        根據(jù)國家海洋局第三海洋研究所對橋區(qū)進(jìn)行流速流向觀測資料表明,由于本海區(qū)地形限制,水域多呈水道形式,潮流呈往復(fù)流,潮流流向與深槽走向基本一致。建橋后水域受橋墩束水作用影響,橋位附近將產(chǎn)生沖刷,特別是橋墩周圍將產(chǎn)生局部沖刷、淘蝕,而橋區(qū)上下游特別是兩側(cè)淺區(qū)由于流速減小產(chǎn)生一定的回淤,但不會對海床的整體穩(wěn)定帶來影響,橋區(qū)海域灘槽平面位置及形態(tài)不會發(fā)生大的變化,在經(jīng)過一段時間的重新調(diào)整適應(yīng)后,將達(dá)到新的平衡。

        2 橋址方案及推薦橋型

        根據(jù)橋梁設(shè)計單位提供資料,設(shè)計方案如下:

        2.1 詔安側(cè)通航孔雙塔斜拉橋設(shè)計方案

        本方案采用 (60+105+350+105+60)m雙塔斜拉橋,半漂浮體系。主橋橋長680m,主孔跨徑為350m,主梁采用組合梁或混凝土梁,滿足單孔雙向通航要求。索塔外形呈花瓶形,拉索為空間雙索面,主塔基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)。

        2.2 東山側(cè)通航孔預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)剛構(gòu)方案

        上部結(jié)構(gòu)采用變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋,跨徑組合為(65+2×120+65)m,主橋長370m。下部結(jié)構(gòu)采用雙肢薄壁墩、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

        圖1 詔安側(cè)橋型布置圖

        圖2 東山側(cè)橋型布置圖

        3 航道現(xiàn)狀及規(guī)劃

        詔安灣內(nèi)現(xiàn)有的碼頭等級均較小(千噸級以下),航道也處于天然狀態(tài),船舶利用天然水深通航,自詔安灣灣口分別經(jīng)西嶼島兩側(cè)水域深槽至灣內(nèi)漁港和碼頭。

        根據(jù)《廈門港總體規(guī)劃(修編)》(2017年2月送審稿),詔安航道按照滿足7萬噸級散貨船乘潮單向通航標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),全長4.1km,寬度170m,底標(biāo)高-12.5m(1985國家高程基準(zhǔn),下同)。

        根據(jù) 《漳州市東山縣環(huán)島港口岸線綜合利用專項規(guī)劃》,規(guī)劃下西坑航道為規(guī)模5千噸級雜貨船乘潮單線航道,底寬120m,底標(biāo)高-8.5m,航道全長 8.5km;航道至下西坑碼頭區(qū)向南偏西方向,接至規(guī)劃詔安港口作業(yè)區(qū)前方水域的天然深槽。

        4 工程海域水文特征

        4.1 潮汐

        根據(jù)詔安灣大橋附近臨時潮位觀測點T1岐下站、T2田厝站的潮型判別數(shù)值均大于0.5,分別為0.7277和0.7325,屬于不正規(guī)半日潮。

        4.2 潮位特征

        本工程潮位特征值見表1。

        表1 潮位特征表

        4.3 潮流

        根據(jù)國家海洋局第三海洋研究所2016年3月在詔安灣水域測流資料表明:本地潮流運動形式主要表現(xiàn)為往復(fù)流性質(zhì)。

        5 橋位方案分析

        橋梁設(shè)計單位針對沿線地形、地質(zhì)條件、社會環(huán)境及地方政府的意見等因素,在原規(guī)劃方案(圖中方案三)基礎(chǔ)上布置了南線方案(方案一)、北線方案(方案二)2個路線(見圖 3)。

        南線方案優(yōu)點:新建里程較短,項目起點處可較便捷通達(dá)東山港區(qū),終點處位于詔安港區(qū)附近,該方案為聯(lián)系詔安港區(qū)與東山港區(qū)的最便捷通道,有利于詔安港區(qū)和東山港區(qū)及其他資源的整合,充分發(fā)揮臨港工業(yè)區(qū)公路集疏運的功能,同時帶動西嶼島的開發(fā)建設(shè);缺點:路線需繞行里程較長,新建跨海特大橋較長,總造價較高。

        北線方案優(yōu)點:路線總里程較短,新建里程適中,新建跨海特大橋較短,總造價適中;有利于帶動整個東山島與詔安的聯(lián)系,為東山島至詔安最便捷的通道;同時此方案結(jié)合東山環(huán)島路的建設(shè)輻射區(qū)域可以拓展至東山全島;缺點:該方案近期主要服務(wù)于東山縣西翼與詔安縣東翼,不利于詔安港區(qū)和東山港區(qū)的資源整合,同時路線梅嶺段對梅嶺鎮(zhèn)狹長縱向地帶形成切割,無法保證地塊完整性。

        經(jīng)綜合分析論證,推薦南線方案。

        圖3 擬建詔安灣特大橋橋位布置示意圖

        6 通航孔設(shè)置

        本橋梁位于灣口海域,水域?qū)掗?,并被島嶼礁石分為多個潮流汊道,海域條件復(fù)雜。通航孔的設(shè)置需要綜合考慮風(fēng)、浪、潮流、水深、海床演變及上下游航道銜接等因素,通航孔設(shè)置選擇難度大。

        詔安灣灣口朝南,灣口被城洲島和西嶼分隔為東西兩個水道,兩水道大致呈東北~西南走向,西側(cè)為主水道,橋區(qū)位于灣口海域,西側(cè)水道長約7km,寬約1.5~2km,其中等深線10m以上長約4km;東側(cè)水道深槽自然水深在5m以上的寬度約為600m,長度約6km。充分考慮了橋區(qū)海域條件特點和地方需求,以及各類船舶通航特性,提出在詔安側(cè)(西嶼島西側(cè))深槽和東山側(cè)(西嶼島東側(cè))深槽設(shè)置兩處通航孔。

        詔安灣通航孔主要供進(jìn)出規(guī)劃的詔安港區(qū)的較大噸級的漁業(yè)船和貨船通航,東山側(cè)主要供進(jìn)出規(guī)劃的西埔灣游艇碼頭的各類游艇及1千噸級以下的小型船舶通航。大、小船舶實行分道通航,整體提高了通航能力和安全性。

        7 最高通航水位及通航凈空尺度

        根據(jù)《海輪航道通航標(biāo)準(zhǔn)》(JTS180-3-2018),跨海橋梁的設(shè)計最高通航水位“應(yīng)采用當(dāng)?shù)貧v史最高潮位,必要時經(jīng)論證可采用年最高潮位頻率分析5%的水位,該水位宜采用耿貝爾Ⅰ型極值分布律進(jìn)行計算”。本工程最高通航水位取橋址處歷史最高潮位2.67m。

        充分考慮海域自然條件與發(fā)展需要,通航等級和尺度分別以規(guī)劃需求中較大船型來確定,并考慮一定的富裕量。詔安側(cè)通航等級按5000噸級考慮,通航孔所需最小通航凈空高度為40.76m,設(shè)置為單孔雙向,通航凈寬不小于304m,通航凈寬范圍內(nèi)橋梁梁底標(biāo)高最低限值為43.43m;東山側(cè)通航等級按1000噸級考慮,通航孔所需最小通航凈空高度為25.58m,設(shè)置為雙孔單向,通航凈寬不小于89m,通航凈寬范圍內(nèi)橋梁梁底標(biāo)高最低限值為28.25m。

        8 擬建橋梁與航道、水流條件適應(yīng)性分析

        (1)詔安側(cè)規(guī)劃橋區(qū)航道水深在6.0~10.3m(理基)之間,東山側(cè)規(guī)劃橋區(qū)航道水深在5.9~11.9m(理基)之間,水流、水深條件較好。詔安側(cè)規(guī)劃橋區(qū)航道軸線與橋軸線法線夾角2.6°,通航孔跨度為350m,能滿足5000噸級海輪單孔雙向通航要求;東山側(cè)規(guī)劃橋區(qū)航道軸線與橋軸線法線夾角1.5°,通航孔跨度為2×120m,能滿足1000噸級雜貨船雙孔單向通航要求。

        從航道條件看,擬建橋梁通航孔跨越所處海域的習(xí)慣航路,規(guī)劃橋區(qū)航道水深條件相對較好,航道順直,橋區(qū)航道直線段長度滿足規(guī)范要求。

        (2)從通航水流條件看,橋區(qū)詔安側(cè)通航孔附近海域最大漲潮流速0.91m/s,最大落潮流速0.89m/s,東山側(cè)通航孔附近海域最大漲潮流速0.55m/s,最大落潮流速0.96m/s。兩側(cè)橋區(qū)段漲落潮水流與航道軸線有較大的夾角,但橫流均較??;橋區(qū)附近海域無不良流場和流態(tài),水流較為平順。

        9 通航安全保障措施

        在通航海域上建設(shè)橋梁后,橋區(qū)通航環(huán)境及水流流態(tài)發(fā)生改變,因此橋梁在施工階段及建成營運期間,大橋建設(shè)單位應(yīng)委托有資質(zhì)的單位,對橋區(qū)航道和橋梁及橋區(qū)的助航標(biāo)志進(jìn)行設(shè)計和施工。大橋管理部門負(fù)責(zé)上述設(shè)施的維護保養(yǎng)或委托海事航標(biāo)管理部門維護。

        按照國標(biāo)GB4696-1999《中國海區(qū)水上助航標(biāo)志》及GB24418-2009《中國海區(qū)可航行水域橋梁助航標(biāo)志》的規(guī)定,建議在詔安側(cè)通航孔配布一對雙向通航孔標(biāo)志,上下游側(cè)各配布一對左、右側(cè)標(biāo)志和一對橋墩警示標(biāo)志;在東山側(cè)每個通航孔迎船側(cè)各配布一座單向通航孔標(biāo)志、一對左、右側(cè)標(biāo)志和一對橋墩警示標(biāo)志,在每個通航孔非迎船側(cè)配布一座橋孔禁航標(biāo)志。其航標(biāo)主要技術(shù)性能如表2。

        表2 航標(biāo)特征表

        10 結(jié)語

        (1)跨海橋梁的選址,除應(yīng)在交通上考慮方便快捷、在造價上考慮節(jié)約成本外,還應(yīng)充分考慮與當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境、經(jīng)濟發(fā)展相協(xié)調(diào),既要滿足當(dāng)下生產(chǎn)生活需要,又要為今后開發(fā)預(yù)留空間;既要滿足中遠(yuǎn)期規(guī)劃要求,又要避免尺度過大造成浪費。

        (2)隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,跨海大橋的建設(shè)日益增多,論證單位應(yīng)對跨海大橋的水域條件、通航技術(shù)參數(shù)等進(jìn)行詳細(xì)分析核算,對橋位選擇、通航孔設(shè)置、通航安全保障設(shè)施配布等問題提出有效建議,以保證橋梁施工期和營運期橋區(qū)水域通航船舶和橋梁自身的安全。

        (3)在橋梁交工驗收前,施工單位應(yīng)及時清除施工殘余礙航物,必須對橋區(qū)航道進(jìn)行海床掃測,并對橋梁橋墩及通航凈空尺度進(jìn)行復(fù)核,建設(shè)單位應(yīng)向海事部門申請橋梁通航安全核查,以保證橋梁建設(shè)符合通航的相關(guān)要求。

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