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        便橋工程的建設(shè)對(duì)航道條件的影響研究

        2023-06-06 03:27:00聶彬彬
        中國水運(yùn) 2023年5期
        關(guān)鍵詞:疏港徐圩航段

        聶彬彬

        (南京智航工程技術(shù)咨詢有限公司,江蘇 南京 210012)

        隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展,高速公路建設(shè)程度越來越高,高速公路項(xiàng)目數(shù)量的增加催生越來越多的跨越航道橋梁工程建設(shè)項(xiàng)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(nèi)的店埠河航道[4]等。高速公路的發(fā)展促進(jìn)了跨航道橋梁建設(shè)技術(shù)的不斷提升,同時(shí)也為航道維護(hù)和通航安全問題帶來了新的挑戰(zhàn)[5~7]。便橋作為橋梁建設(shè)中十分重要的臨時(shí)性建筑,在主橋建設(shè)過程中承擔(dān)著建設(shè)原料的運(yùn)輸、行人車輛的通行等重要任務(wù),尤其針對(duì)航道中便橋的建設(shè),還需考慮便橋?qū)降劳ê綏l件的影響[8,9]。由于各個(gè)河道通航條件不同,橋梁建設(shè)需求各異,時(shí)至今日橋梁建設(shè)對(duì)航道條件的影響仍是跨航道橋梁建設(shè)過程中的一個(gè)重點(diǎn),基于此,本文對(duì)連宿高速公路徐圩至灌云段跨越徐圩港區(qū)疏港航道(善后河)段橋梁建設(shè)過程中便橋建設(shè)對(duì)航道條件的影響情況進(jìn)行深入的研究,得出本工程相關(guān)的評(píng)價(jià)結(jié)論,探討便橋建設(shè)對(duì)航道條件的影響。

        1 項(xiàng)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(qū)、灌云縣、宿遷市沭陽縣、宿豫區(qū)等多個(gè)城市節(jié)點(diǎn)。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(qū)疏港航道(善后河)。在進(jìn)行跨越徐圩港區(qū)疏港航道(善后河)段橋梁的建設(shè)過程中,為滿足施工運(yùn)輸及構(gòu)件材料的周轉(zhuǎn)需求,需于連宿高速公路主橋一側(cè)搭設(shè)施工便橋。

        1.2 河道現(xiàn)狀

        工程所在河流(善后河)是區(qū)域內(nèi)主要排水干河,擔(dān)負(fù)周邊三縣、兩區(qū)共計(jì)1470.5km2的排澇任務(wù),是一條具有防洪、排澇、供水、灌溉、航運(yùn)等綜合功能的河道。河道基本處于自然狀態(tài),工程河段兩岸均為自然護(hù)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(hào)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(shí)際通航凈空為45.6m×5.6m。便橋采用下承式結(jié)構(gòu),上部結(jié)構(gòu)形式為上下加強(qiáng)型貝雷梁結(jié)構(gòu)。便橋樁頂蓋梁(樁頂縱橫梁)采用雙拼I32b,下部結(jié)構(gòu)采用單排4 根Φ630×8mm 鋼管樁作為支撐。制動(dòng)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(xiàn)狀為Ⅲ級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)。河段兩岸均為自然岸坡,橋位上下游附近未配布航標(biāo)。便橋橋位處地勢(shì)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(tài)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(shù)量相對(duì)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(jí)。

        3 工程通航尺度分析

        3.1 代表船型

        根據(jù)前期勘察與走訪發(fā)現(xiàn)徐圩港區(qū)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(jí)貨船。根據(jù)河道現(xiàn)狀結(jié)合后續(xù)有關(guān)規(guī)劃,并結(jié)合現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范要求,結(jié)合工程航段現(xiàn)狀船舶通航情況、工程航段通航條件及當(dāng)?shù)仄髽I(yè)碼頭船舶尺度,確定徐圩港區(qū)疏港航道(善后河)工程航段代表船型見表1。

        表1 設(shè)計(jì)代表船型尺度表[10]

        3.2 航道中心線

        根據(jù)最新的航道測(cè)圖,徐圩港區(qū)疏港航道現(xiàn)狀深泓線幾乎沿河道中心布置。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)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(qū)疏港航道(善后河)規(guī)劃為III 級(jí)航道。III 級(jí)航道直線段雙線底寬標(biāo)準(zhǔn)為45m,水深標(biāo)準(zhǔn)為3.2m[10]。同時(shí)結(jié)合工程航段航道測(cè)圖,工程航段航道水面寬度約150~155m,底寬96~98m 范圍內(nèi)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(jí)單船,無集裝箱船通航,結(jié)合本工程便橋的臨時(shí)性,最后確定便橋通航凈空不應(yīng)小于45.40m×5.5m。

        4 工程對(duì)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(shè)對(duì)橋區(qū)處流場的影響,對(duì)工程所處水域建立二維數(shù)學(xué)模型,對(duì)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(jìn)行數(shù)值模擬分析。數(shù)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(shù)學(xué)模型控制方程表述如下:

        4.1.1 連續(xù)方程

        4.1.2 動(dòng)量方程

        計(jì)算所得最高通航水位下橋區(qū)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(diǎn)的最大橫流流速為0.025m/s,計(jì)算工況下航道橫流值均小于規(guī)范限定值0.3m/s,滿足相關(guān)規(guī)范要求。

        表2 最高通航水位下橋區(qū)橫流流速計(jì)算表

        4.2 航道布置及助航標(biāo)志

        便橋附近現(xiàn)狀無布設(shè)的導(dǎo)助航設(shè)施。橋梁建成后,為保證橋梁自身及橋區(qū)航道通航船舶安全,需增設(shè)橋梁警示標(biāo)志、防撞墩及導(dǎo)助航設(shè)施等,并做好維護(hù)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(wěn)定,航道走向歷年來未發(fā)生明顯改變?,F(xiàn)狀工程航段河床條件良好,航道近期沒有整治計(jì)劃。

        宿連航道(鹽河~徐圩港區(qū))整治工程目前設(shè)計(jì)方案和開工時(shí)間暫未確定。本項(xiàng)目為臨時(shí)便橋工程,便橋依托于主橋建設(shè),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(xiàn)狀條件,便橋的建設(shè)對(duì)整體航道整治工程的影響可控。

        5 結(jié)論

        通過上述分析,得出以下結(jié)論:

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

        (2)經(jīng)計(jì)算,便橋工程的建設(shè)和使用過程中對(duì)航道水流條件、航道布置以及航道整治相關(guān)內(nèi)容影響不大,單位保證通航安全需完善助航標(biāo)志、橋梁警示標(biāo)志的專項(xiàng)設(shè)計(jì)和建設(shè)。

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