許力源 陳冬 曲紅玲

摘 要：新通海沙圍墾工程是長江口綜合整治重要組合部分，本文根據1998-2015年的實測地形資料，分階段細致闡述了蘇通大橋橋區(qū)河段圍墾前后的河床演變過程，并在此基礎上分析了河段河床變化的影響因素及對蘇通大橋安全的影響。分析結果表明，新通海沙圍墾工程使橋區(qū)河床邊界條件發(fā)生了較大變化，主要對大橋北引橋墩及北側主墩沖刷產生影響，對南側主橋墩及南引橋墩影響有限。

關鍵詞：蘇通大橋;徐六涇河段;河床演變;橋梁安全

中圖分類號：U698? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）09-0037-04

1 橋區(qū)圍墾工程概況

蘇通大橋位于長江河口的徐六涇節(jié)點段[1]，于2008年5月建成通車。近年來，橋區(qū)北岸實施了新通海沙圍墾工程，該工程為長江口綜合整治一部分，對鞏固徐六涇的節(jié)點功能、穩(wěn)定長江口深水航道上游邊界條件起著重要作用。

新通海沙圍墾工程上起港德碼頭下游，下至海太汽渡下游側，長約13km，最大圍灘寬2.4km。其中，東側新江海河閘～海太汽渡圍墾區(qū)、近鄰橋軸線下游側振華港機圍墾段于2007年實施完成;橋軸線上游側至通常汽渡段以及團結閘下游1.5km至新江海河閘段圍墾于2011年實施完成;團結閘下游側1km范圍內圍墾于2013年實施完成。橋軸線上、下約2公里區(qū)域圍墾于2016年開始實施。大橋所處河段河勢及圍墾工程實施序列見圖1。

新通海沙圍墾工程實施后，徐六涇節(jié)點段江面寬度由5.8km縮窄至4.5km，隨著束流功能的增強，橋區(qū)河勢將不可避免地受到影響[2]。因此，需要分析圍墾工程實施前后橋區(qū)河床的沖淤變化情況，在此基礎上，科學地判斷河勢的變化對蘇通大橋安全的影響。

2 橋區(qū)河床演變分析

2.1橋區(qū)河床平面沖淤變化分析

（1）2006-2010年：蘇通大橋下游側振華港機圍墾工程于2007年實施完成，從橋區(qū)河段2006-2010年等深線變化圖（圖2～圖4）及沖淤分布圖（圖5）可以看出，圍墾工程的實施對橋區(qū)河勢影響較明顯。圍墾區(qū)上游側，下泄泥沙受工程阻水作用落淤，同時該區(qū)域也是漲潮時工程掩護區(qū)，形成淤積環(huán)境，淤積幅度在5～10m。同時，由于河道局部斷面縮窄，在工程前沿線以南部分區(qū)域發(fā)生沖刷，幅度一般在5m左右，反映在工程前沿-5m等深線由于沖深而中斷，原團結閘竄溝因淤積而逐步消失;北部-10m等深線由于沖刷而在工程區(qū)上游側產生夾槽。橋區(qū)-20m及-30m等深線變化幅度較小。

（2）2010-2015年：新通海沙圍墾工程在2013年底完成了除橋區(qū)上、下游外的全部作業(yè)，新通海沙自通常汽渡至立新河閘區(qū)段由原先的凹岸段轉變成順直的導流岸壁，河道邊界條件的進一步調整也帶來了沖淤環(huán)境的變化。從橋區(qū)河段2010～2015年等深線變化圖（圖7～圖8）及沖淤分布圖（圖9）可以看出，地形變化主要表現為：圍墾工程前沿繼續(xù)沖刷，在拐角處局部出現沖刷坑;在橋軸線處由于斷面展寬，泥沙部分落淤。從等深線變化來看，-5m等深線與未圍墾區(qū)上下游圍墾前沿線一致，原南壓的-5m等深線由于沖刷而消失;橋軸線上游側-10m等深線北移，原-10m等深線夾槽因河道展寬處泥沙落淤而逐漸萎縮;-20m及-30m等深線變化較小。

2.2橋區(qū)河床斷面沖淤變化分析

為分析工程區(qū)河床斷面變化，在蘇通大橋上下游選取5個斷面（斷面位置圖見圖10）分析其歷年來的水深變化。

圖11～圖13分別為斷面的沖淤變化圖，斷面1#、4#、5#深槽呈“V”形分布，斷面3#、4#深槽呈“U”形分布。通過1998-2015年斷面變化對比可以看出，新通海沙圍墾工程實施前，河床變化主要表現在新通海沙沙體小幅淤積及橋軸線上游1#斷面左側淺灘淤積;在圍墾工程實施后，左側淺灘處于沖刷狀態(tài)，沖刷幅度在5m以下，1#斷面沖刷相對明顯;圍堤前沿存在局部沖刷坑，最大沖刷深度在10m左右。河道深槽1998-2006年大幅刷深拓寬后，深槽右移，但幅度總體較小;工程對橋區(qū)-20m、-30m深槽影響較小。

綜上，結合平面及斷面沖淤變化分析，橋區(qū)河道南岸多年來河床地形穩(wěn)定，水下地形變化較小，新通海沙圍墾工程的實施主要對河道北岸產生影響。圍墾工程實施前，新通海沙沙體中部向南淤長，圍墾工程實施后，河道縮窄，圍墾工程前沿發(fā)生沖刷，沖刷影響范圍寬度約為1km左右，橋軸線上游北部淺灘區(qū)域沖刷較明顯，-5m、-10m等高線更加靠近圍堤前沿。

3 圍墾對橋梁安全影響分析

橋墩沖刷對橋墩承載力及橋梁整體穩(wěn)定影響重大[3]，本文即以蘇通大橋設計單位提供的各橋墩設計最大沖刷深度為基礎，對橋區(qū)圍墾工程實施對蘇通大橋橋墩沖刷安全性影響進行分析。

蘇通大橋涉水橋墩包括19#～80#橋墩，其中19#～64#為北引橋墩，65#～72#為主橋墩，73#～80#為南引橋墩，蘇通大橋各橋墩設計最大沖刷線及局部最深點高程如圖23所示。蘇通大橋建成以來，北引橋19#～37#橋墩基礎受圍墾工程掩護影響，橋墩基礎河床逐年淤積;38#～67#橋墩基礎河床相比于原始河床面有明顯沖刷。大橋建成初期，靠近江側的51#～67#橋墩沖刷深度較大，51#～64#引橋墩最大沖刷深度在10m左右，65#～67#（主1#～主3#）橋墩最大沖刷深度在13～15m;2010年后，隨著上、下游圍墾工程的實施，岸側44#～50#橋墩沖刷深度逐漸加大。

由于圍墾工程位于大橋47#橋墩以北，因此這里僅對47#～80#橋墩安全進行影響分析。表1為蘇通大橋各橋墩實測最大局部沖刷深度表，北引橋47#～64#橋墩自2008年6月通車以來沖刷明顯，實測最深點高程范圍為-7.7m～-20.2m，其中，49#、51#、52#及64#橋墩一度突破最大沖刷線高程，超出量分別為2.1m、1.7m、0.3m以及1.5m;53#、63#橋墩實測最深點高程僅高于最大沖刷線高程1m以內;42#、46#、48#、50#、55#、56#、58#、59#及60#橋墩實測最深點高程僅高于最大沖刷線高程2m以內。

65#～67#（主1#～主3#）橋墩歷史上最大沖刷深度距離最大沖刷線高程僅0.87m～4.87m;68#-72#（主4#～主8#）墩最大沖刷深度距離最大沖刷線高程尚有比較大的距離，較為安全。

73#～80#南引橋墩除73#、77#外，歷史上最大沖刷深度距離其最大沖刷線深度均有一定安全距離。

總體而言，由于新通海沙圍墾工程的實施，改變了橋區(qū)河床邊界條件，主要對大橋北引橋墩及北側主墩沖刷產生影響。根據實測數據，47#～67#橋墩實測最深點高程超過或接近其最大沖刷線高程，需采取措施保障橋墩安全。圍墾工程對南側主墩及南引橋墩影響有限。

4 小結

新通海沙圍墾工程實施前，橋區(qū)河道北岸新通海沙沙體中部向南淤長，-5m、-10m等深線南壓。蘇通大橋上、下游圍墾工程的實施使得圍堤前沿水流動力條件更加順直，圍堤前沿及橋軸線上游北部淺灘區(qū)域沖刷明顯，平均幅度在5m左右，-5m、-10m等深線更加靠近圍堤前沿。新通海沙圍墾工程對橋區(qū)-20m主深槽的影響還未顯現。圍墾工程主要對大橋北引橋墩及北側主墩沖刷產生影響，47#～67#橋墩實測最深點高程超過或接近其最大沖刷線高程，圍墾工程對南側主墩及南引橋墩影響有限。

參考文獻：

[1]徐照明，陳前海.徐六涇節(jié)點及白茆沙河段整治方案研究.人民長江，2009，40（13）.

[2]吳道文，夏云峰，杜德軍.徐六涇河段新通海沙圈圍工程潮流泥沙模型試驗研究. 第十五屆中國海洋（岸）工程學術討論會論文集.

[3]粱楷，方理剛，段靚靚.沖刷對橋墩穩(wěn)定性影響的有限元分析.巖土力學，2006，27（9）.