周鳳 四川省交通勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司

1.前言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，通航河流上原有的橋梁已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其設(shè)計(jì)負(fù)荷，亟需新建橋梁來減緩交通壓力，改善沿線居民的出行條件。過河建筑物對河流通航條件的影響很大，尤其是樞紐下游的復(fù)線橋，如果橋梁建設(shè)前期未對橋位、通航孔、通航凈空、水流條件、河床演變等進(jìn)行充分的論證，就會導(dǎo)致橋區(qū)河段船舶通航條件惡化。如何在樞紐建設(shè)期，對新建復(fù)線橋進(jìn)行橋位、橋孔分析，是我們急需要解決的問題。

2.相關(guān)背景

S309線犍為岷江大橋是G213線現(xiàn)有犍為岷江大橋的復(fù)線橋，兩橋軸線距離31.5m，該橋上距犍為樞紐壩址約1.42km，下距擬建龍溪口樞紐推薦壩址約30.35km，路線全長1248.32m，全線按一級公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。

橋位河段位于四川盆地岷江下游的寬谷地帶，地勢北西高東南低，海拔高程一般270～450m，谷間相對高差多在100m以上，為中低山～丘陵的寬谷區(qū)。橋位段岷江由北西流向南東，呈蛇曲狀延伸，河谷寬闊，谷底寬一般400～1000m，最寬2300m，岷江兩岸支流呈樹枝狀發(fā)育，河道平均比降4.84‰。岷江（樂山～宜賓段）航道里程162km，等級經(jīng)過多年整治，航道達(dá)到Ⅳ級航道標(biāo)準(zhǔn)，待岷江梯級渠化和航道整治完成，航道將提升至Ⅲ級航道標(biāo)準(zhǔn)。

3.樞紐對橋區(qū)河段河床演變影響分析

上游犍為樞紐距新建大橋較近，橋址河段的河床演變受犍為航電樞紐尾水渠的水沙條件影響較大。根據(jù)樞紐水工模型試驗(yàn)，在流量Q=544m3/s的情況下，下引航道口門區(qū)水面較平靜，流速小，通航條件好；在上游來流量Q=4000m3/s時，實(shí)測該級流量船閘下引航道口門區(qū)的最大縱向流速1.59m/s，最大橫向流速0.63m/s，最大回流流速為0.58m/s（口門區(qū)外側(cè)邊緣最大回流流速達(dá)1.32m/s）；在上游來流量Q=8000m3/s時，實(shí)測下引航道口門區(qū)的最大縱向流速為1.7m/s，最大橫向流速達(dá)1.43m/s，引航道出口下游300m處的最大回流流速為0.65m/s，下游400m處的最大回流流速達(dá)0.76m/s，下游連接段河道最大流速達(dá)3.05m/s；在上游來流量Q=11000m3/s，壩前水位分別為335m和331m時，由于下游水位的抬高和水面寬度的增大，下引航道口門區(qū)的流態(tài)有一定程度的改善，該級流量兩種工況下引航道口門區(qū)的最大縱向流速分別為2.03m/s和2.67m/s，最大橫向流速分別為0.92m/s和1.15m/s。經(jīng)分析，在橋軸線上游，既犍為樞紐船閘下引航道口門區(qū)及連接段產(chǎn)生橫流和回流，水流流速逐漸降低，攜沙能力較弱，口門區(qū)及連接段產(chǎn)生泥沙淤積，結(jié)合樞紐下游地形地貌和建筑物的布置，泥沙淤積主要位于橋址右岸，既船閘連接段下游側(cè)。

4.復(fù)線橋橋位論證

4.1 橋位處航道條件分析

新建大橋位于犍為樞紐壩址下游1.42km，通航條件受犍為樞紐影響較大。犍為樞紐總工期為6年，2015年12月開工建設(shè)，計(jì)劃2020年完工，樞紐工程施工導(dǎo)流方案采用三期六段的施工導(dǎo)流程序，大橋2018年底開工建設(shè)，2021年底建成通車，建設(shè)工期約36個月。大橋開工建設(shè)時，犍為樞紐正處于二期三段導(dǎo)流時段（臨時航道通航），因此在進(jìn)行橋位航道條件分析時，需要對臨時航道和樞紐建成后的永久航道進(jìn)行分析，經(jīng)數(shù)模計(jì)算，在犍為樞紐三期六段的施工方案下，當(dāng)來流量在一定的范圍內(nèi)，橋區(qū)河段能滿足船舶通航要求；在犍為樞紐建成后，橋區(qū)河段水深條件較好，流場同建橋前變化規(guī)律一致，隨著洪水流量的增大和水位的升高，流速與橋軸線法向交角流量小時變化范圍較大，流量大時變化范圍較小。

4.2 橋位處通航流量及水位

新建大橋橋位處與犍為樞紐壩址間無支流匯入，且流域面積相差較小，橋位歷時洪水及重現(xiàn)期、保證率流量可直接采用犍為樞紐計(jì)算成果。犍為船閘最大通航流量為11000m3/s，最小下泄基流為544m3/s，因此橋位河段最大通航流量確定為11000m3/s，最小通航流量確定為544m3/s。

新建大橋橋軸線距離犍為船閘下游引航道末端約556m，采用洪期比降法推求橋位處水位，但考慮到橋位處河道較上游變窄，加之橋墩在洪水期阻水的影響，橋位處水位要高于計(jì)算水位，為安全起見，保證橋梁凈空有一定富裕，綜合比較確定橋位處最高通航水位為犍為船閘下游最高通航水位325.11m。

新建大橋橋位位于犍為船閘和龍溪口船閘之間，下游龍溪口最低通航水位316.00m，上游犍為船閘最低通航水位316.00m，因此確定橋位處最低通航水位為316.00m。

5.橋位處通航凈空分析

5.1 通航水域的界定

新建大橋位于犍為船閘下游引航道末端556m處，航道條件受船閘下游引航道口門區(qū)和連接段的影響較大，《四川省岷江犍為航電樞紐水工模型試驗(yàn)研究報告》（重慶西南水運(yùn)工程科學(xué)研究所，2010年12月）顯示，在最大通航流量下，大橋左側(cè)橋墩上游橫向流速較大，最大處達(dá)到1.03m/s，部分區(qū)域已經(jīng)不能滿足規(guī)范要求，為保證船舶在最高通航水位下能安全行駛，必須界定出安全通航水域范圍。

雖然新建大橋是G213線現(xiàn)有犍為岷江大橋的復(fù)線橋，但考慮到遠(yuǎn)期岷江梯級渠化、整治工程全面完工，航道達(dá)到Ⅲ級航道標(biāo)準(zhǔn)，貨運(yùn)量將大大提升，樞紐二線船閘的建設(shè)將迫在眉睫，因此，新建大橋右側(cè)通航水域還應(yīng)考慮二線船閘的通航條件。

5.2 最小通航凈空寬度

新建大橋位于G213線現(xiàn)有犍為岷江大橋上游，兩橋軸線距離緊31.5m，大橋左側(cè)主墩與G213線現(xiàn)有犍為岷江大橋左側(cè)主墩相對應(yīng)，右側(cè)主墩位于G213線現(xiàn)有犍為岷江大橋右側(cè)主墩外側(cè)25m處。通航水域范圍內(nèi)，經(jīng)數(shù)模計(jì)算，在最高流量11000 m3/s下，建橋前橋軸線上游3倍代表船型長度范圍內(nèi)，最大橫向流速為0.46m/s，建橋后，橋軸線上游橫向流速基本與建橋前一致，橋梁建設(shè)僅對水中橋墩局部水流條件產(chǎn)生影響。根據(jù)《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》，計(jì)算得最小通航凈空寬度為152m，根據(jù)圖解法，新建大橋橋軸線位置，通航水域?qū)挾葹?63m。

經(jīng)計(jì)算，新建大橋橋型方案通航孔凈跨尺度為217.5m，大于最小單孔雙向通航凈寬152m和橋址處通航水域?qū)挾?63m，且主橋通航凈寬能覆蓋通航水域，兩側(cè)橋墩紊流影響寬度在通航水域范圍以外。

根據(jù)大橋設(shè)計(jì)通航水位計(jì)算成果和橋型方案布置圖，凈空高度22.77m大于四川省交通運(yùn)輸廳[川交航港便（2008）161]要求跨越岷江樂山～宜賓段航道的橋梁通航凈高18m的要求。

新建大橋通航水域圖

新建大橋平面布置圖

6.橋梁河段航道布置及航標(biāo)配布分析

新建大橋處于復(fù)雜的通航河段，上有在建的犍為樞紐，下有已建橋梁。橋梁建設(shè)期，犍為樞紐正處于二期三段導(dǎo)流時段（臨時航道通航），橋梁建設(shè)完成后，樞紐也相應(yīng)建設(shè)完成，樞紐建成后采用永久船閘通航，因此，航標(biāo)配布時需同時考慮臨時航道和永久航道的側(cè)面標(biāo)布置。

新建大橋是G213線現(xiàn)有犍為岷江大橋的復(fù)線橋，兩橋距離較近，在航標(biāo)配布時，只需在通航孔迎船面配布一面橋涵標(biāo)；又因新建大橋位于犍為樞紐下游，航行條件較為復(fù)雜，還應(yīng)在通航孔迎船面兩側(cè)橋柱上加設(shè)橋柱燈。

7.結(jié)束語

在進(jìn)行樞紐下游復(fù)線橋的通航研究論證時，除了要遵守國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范外，還應(yīng)結(jié)合樞紐的河工模型試驗(yàn)對新建橋梁河段進(jìn)行通航分析；除了要考慮樞紐施工期和完建后對橋梁的通航影響，還應(yīng)考慮遠(yuǎn)期樞紐的二線船閘對橋梁的影響；除了要分析樞紐對新建橋梁的影響，還應(yīng)分析新建橋梁是否對樞紐造成不利影響，經(jīng)論證，通過合理的跨徑布置及航標(biāo)布置，能夠滿足III級航道通航要求。