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1.工程概況

金海大橋位于珠海市橫琴鎮(zhèn)，所在河段為交杯沙水道，通航1000噸級船舶。金海大橋是目前國內(nèi)首座公鐵兩用四塔斜拉橋，也是國內(nèi)橋面最寬、挑臂最長的橋梁，主橋通航凈高為28m，可容納3000噸海輪通過。為減少鋼箱梁、鋼塔現(xiàn)場焊接的工作量，保障施工質(zhì)量，提高施工效率，鋼箱梁采用大節(jié)段施工，鋼塔采用整體吊裝施工。大橋的鋼箱梁、鋼塔等大型構(gòu)件從制造廠海運至珠海橫琴，需采用15000噸級駁船運輸至施工現(xiàn)場，然后借助3000噸級浮吊船進行吊裝作業(yè)。

大型構(gòu)件運輸船舶及浮吊船由外海到達施工現(xiàn)場，共有2條水路可供選擇。內(nèi)河航道等級較低、航道寬度和水深條件較差、彎曲半徑較小、跨河橋梁及管線對大型海輪進入存在制約等均是本次航道選線及疏浚工程設(shè)計需要考慮的因素。

2.航道選線

本項目共包含14個大型構(gòu)件的運輸和1艘3000噸級浮吊船的進出場，運輸線路選取的難點為分析船舶由外海進入內(nèi)河航道的制約因素以及解決辦法。

在選取線路時，結(jié)合大型構(gòu)件運輸?shù)奶厥庑?、吊裝船舶自身的特點以及所經(jīng)過內(nèi)河航道的通航環(huán)境情況，對大型構(gòu)件運輸船舶及浮吊船由外海進入內(nèi)河航道和通過內(nèi)河航段的決定性條件進行分析研究。分析的重點為沿途的航道水深條件、航道通航寬度、彎曲半徑、跨河橋梁和線纜凈空尺度、管道埋深情況、水流流速及流態(tài)情況、船舶通航密度等的適應(yīng)性以及是否具備工程改造的可行性。

本項目投入的運輸船舶總長115 m，船寬35 m，所需運輸?shù)淖畲髽?gòu)件是主塔（尺寸為107×17.6×14m，單件重2550t），運輸時船舶的吃水約為 4.5m；投入的拖輪總長為37.7m，船寬10.4m；投入的浮吊船總長為109.85m，船寬 48m，空載吃水 4.8m。

從外海進入內(nèi)河航道水域共有兩條途徑可供選擇：線路一是從外?！拈T水道～洪灣水道～交杯沙水道～施工現(xiàn)場；線路二是從外?！サ堕T攔門沙段～交杯沙水道～施工現(xiàn)場。見圖1。

圖1 運輸線路

線路一中澳門水道是西江流域來往港澳的水上交通要道，該水道船舶通航密度大、船舶種類眾多，容易對大型構(gòu)件運輸船舶產(chǎn)生交叉影響。本項目投入的浮吊船需借助拖輪航行，占用水域面積大，也會影響航道中其他船舶的正常航行。澳門水道的航道維護水深為4.0m，航道通航寬度為45m，航道現(xiàn)狀尺度較難滿足本項目大型構(gòu)件運輸船舶及浮吊船的航行需求，需采取疏浚措施。另外，口門區(qū)徑流與潮流相互頂托，流速甚小，隨徑流下泄的泥沙大部分在該區(qū)域落淤，形成影響泄洪排沙、阻礙船舶順利通行的關(guān)鍵區(qū)段，在一定程度上也增加了船舶可操控難度。目前澳門水道橋梁集中且均為單孔雙向通航，途經(jīng)的橋梁通航孔凈高最小為28m、凈寬最小為60m，現(xiàn)狀橋梁通航凈高滿足本工程要求，但通航寬度存在一定的制約。

洪灣水道是珠江口西側(cè)的一條重要航道，也是澳門通往珠江三角洲和粵西沿海及海南島的出入口。該線路沿途臨河建筑物較多，沿岸有多個碼頭，加之近年腹地經(jīng)濟的迅速發(fā)展，使洪灣水道的過往船舶數(shù)量增加，船舶流量較大，通航環(huán)境較復(fù)雜。目前洪灣水道按內(nèi)河Ⅲ級航道，通航 1000噸級港澳線船舶標準建設(shè)，航道設(shè)計尺度為 4.0×80×500m（水深×寬度×彎曲半徑，下同）。航道現(xiàn)狀尺度與本項目大型構(gòu)件運輸船舶和浮吊船航行所需的航道尺度不匹配，需采取疏浚措施。線路一需途經(jīng)洪灣水道現(xiàn)有跨河橋梁 2 座、一處跨河電纜，其中跨河橋梁分別為橫琴大橋（雙孔單向通航，凈寬90m、凈高22m）、橫琴二橋（單孔雙向通航，凈寬340m、凈高28m）；跨河電纜凈高為25m?，F(xiàn)有橋梁、電纜凈空尺度基本滿足運輸需求。

交杯沙水道目前維護尺度為4.0×80×500m，通航1000噸級船舶。由洪灣水道進入交杯沙水道，航道的彎曲半徑較小，對大型構(gòu)件運輸船舶和浮吊船的航行造成一定的影響，需要對洪灣口裁彎取直方可滿足船舶的通航需求，一定程度上削弱了走該線路的優(yōu)勢。

綜上所述，線路一途經(jīng)的內(nèi)河航道限制因素較多，通航環(huán)境較復(fù)雜。航道水深、通航寬度、彎曲半徑均較難滿足本項目大型構(gòu)件運輸船舶和浮吊船所需的航道尺度要求，需采取疏浚、裁彎取直等措施。

線路二，途經(jīng)的航道暫無已建橋梁和跨河線纜。其中交杯沙水道河面開闊，具備對航道進行拓寬的條件；磨刀門攔門沙段，受徑流、潮流、波浪以及伶仃洋漲潮落潮和沿岸流等的影響，淺灘分布廣闊，水深較淺，本項目大型構(gòu)件運輸船舶和浮吊船無法通過，需對現(xiàn)狀航道進行浚深拓寬。另外，該段有中海石油（中國）有限公司的天然氣海底輸氣管道，船舶由外海進入交杯沙水道需跨越該管道。在運輸線路軸線確定時需綜合考慮該海底管道的埋深以及本項目大型構(gòu)件運輸船舶和浮吊船航行所需的水深、寬度等要求，選擇在合適的位置跨越該管道。

綜合考慮線路一和線路二的限制因素（見表1），線路一存在航道尺度不足、跨河橋梁及跨河線纜受限、水流條件復(fù)雜、船舶密度大等問題。從工程的適應(yīng)性、經(jīng)濟合理性方面考慮，線路一實施難度大，要采取疏浚、裁彎取直、局部改造橋梁等措施。線路二雖暫時不能通航大型船舶，但該河段河面開闊、無已建橋梁及跨河線纜，可通過疏浚措施滿足本項目大型構(gòu)件運輸船舶及浮吊船進出場的需求。因此，線路二為本項目的推薦線路。

表1 路線一、二可行性對比分析表

為避免在海底管道范圍內(nèi)進行疏浚，根據(jù)臨時航道的水深和寬度要求，并考慮臨時航道與現(xiàn)有航道的銜接，選擇在6m等深線處跨越海底管道。由于本項目大型構(gòu)件運輸船舶及浮吊船進出場次數(shù)較少，取臨時航道軸線與現(xiàn)狀航道軸線相同，以減少疏浚量，節(jié)約工程造價。

3.疏浚工程設(shè)計要點

臨時航道尺度一是要滿足運輸船舶的通航需求，二是要滿足浮吊船在拖輪（一牽一旁）組合下的通航尺度。

3.1 航道寬度的計算

經(jīng)分析大型構(gòu)件運輸船舶及浮吊船的船舶參數(shù)及航行方式，浮吊船+拖輪組合所需的航道尺度較大，作為本項目航道尺度的控制工況。由于目前國內(nèi)對此類拖帶船隊的通航航道寬度計算無明確規(guī)定，因此，在計算航道通航寬度時選取規(guī)范算法和經(jīng)驗算法兩種方法進行比較，并經(jīng)綜合考慮選取合適的尺度。

3.1.1 規(guī)范算法

當前我國航道通航寬度設(shè)計主要遵循的標準是《海港總體設(shè)計規(guī)范》，考慮到本次開挖航道使用次數(shù)少，因此選擇單線航道進行設(shè)計。單線航道寬度由航跡帶寬度、船舶與航道底邊間的富裕寬度組成，計算公式如下：

單線航道

W＝A＋2C

A＝n（Lsinγ＋B）

根據(jù)磨刀門攔門沙段的自然條件、通航條件，以及船舶航速等的影響，選取相應(yīng)參數(shù)進行計算的航道通航寬度為193m。

3.1.2 經(jīng)驗算法

由于本次浮吊船自身沒有動力，類似于海洋平臺的拖帶，兩者運輸原理比較接近，具有較好的借鑒意義。因此本次計算航道通航寬度時采用經(jīng)驗算法與規(guī)范算法進行對比。

參考國內(nèi)經(jīng)驗算法，平臺拖航所需通航寬度的公式：

W=B+L+2C

經(jīng)計算，經(jīng)驗算法得出的結(jié)果為145m，較規(guī)范算法得出的193m小48m。

兩種算法的取值有所偏差，根據(jù)目前國內(nèi)多個典型海洋平臺拖帶通航航道寬度的計算分析，采用《海港總體設(shè)計規(guī)范》計算結(jié)果明顯偏于保守，而國內(nèi)經(jīng)驗算法與美國和加拿大航道設(shè)計指南的算法相接近，相差幅度在10%以內(nèi)。本次臨時航道設(shè)計時，收集了引航部門、運輸船長、海事及航道等部門的意見，在此基礎(chǔ)上進行綜合分析，同時借鑒類似工程案例，結(jié)合工程的安全性、適用性、經(jīng)濟性等因素綜合考慮，本工程推薦經(jīng)驗算法，即航道通航寬度取145m。

3.2 航道水深的計算

航道設(shè)計水深主要影響因素包括設(shè)計船型吃水、船舶航行下沉量、波浪產(chǎn)生的垂直運動、航道底質(zhì)、水體密度、回淤強度和維護周期等。

本項目臨時航道總里程約17.80km，計劃使用時間為1.5年。根據(jù)《海港總體設(shè)計規(guī)范》，航道通航水深和設(shè)計水深按下式計算：

本次船舶吃水取運輸時的吃水4.5m。為確保整個使用期間的航道處于足夠水深狀態(tài)，備淤深度按1.5年進行考慮，該河段理論計算的淤積厚度為0.38m/a，在使用期間不再進行疏浚，因此備淤深度取0.57m。將各參數(shù)代入公式計算得本次航道設(shè)計水深為5.88m。

由于臨時航道開挖工程量較大，在考慮船舶進出的頻次、所需時間以及工程實施的經(jīng)濟性后，臨時航道的挖槽設(shè)計水深取乘潮水位下的水深。利用累積頻率90%的高潮位（歷時4小時）時，可利用潮差為1.22m，不僅可減少開挖工程量，也能滿足在開挖后船舶乘潮通過的要求。因此，本次挖槽設(shè)計水深取4.66m。

4.結(jié)論

隨著建筑材料、設(shè)備的更新及施工技術(shù)的不斷進步，我國大跨徑橋梁建設(shè)取得了較大的發(fā)展，其建設(shè)所需構(gòu)件往往體積大、重量大，需要采用大型船舶運輸。但大型構(gòu)件運輸船舶進出內(nèi)河航道的航行條件受制因素較多，對航道寬度、水深的要求一般比航道現(xiàn)狀維護標準高，且受橋梁通航尺度、跨河線纜凈空、海底管道埋深等的限制，因此需對其運輸線路進行合理性分析，必要時需采取開挖臨時航道的措施。本文通過對實際工程在運輸線路選擇及開挖臨時航道尺度選取上進行闡述，目前金海大橋施工已經(jīng)接近尾聲，參與作業(yè)的大型構(gòu)件運輸船舶與浮吊船已經(jīng)順利離場。根據(jù)工程檢驗，本次臨時航道的選線是科學的、臨時航道的設(shè)計參數(shù)也滿足使用需求，可為同類型工程提供借鑒和參考。