天津市濱海新區(qū)海河下游修建開啟橋方案論證

楊 亮，楊立坡

（天津市市政工程設(shè)計研究院，天津市300051）

0 引言

某工程是濱海新區(qū)沿海發(fā)展帶西部區(qū)域貫穿南北的一條快速通道，北接薊塘高速公路，南接津汕高速公路，是濱海新區(qū)骨架路網(wǎng)的重要組成部分。其中跨海河大橋是快速路上的重要節(jié)點(diǎn)，它的建成將使海河兩岸連成一體，對加快濱海新區(qū)經(jīng)濟(jì)一體化，改善經(jīng)濟(jì)快速、協(xié)調(diào)發(fā)展所需的投資環(huán)境起到重要作用。

海河在跨海河大橋橋址位置為通航河道，河面寬度約為300 m，現(xiàn)狀通行3000～5000 t級船舶。隨著濱海新區(qū)的快速發(fā)展，過河的交通需求必然快速增加，海河大橋設(shè)計方案必須同時滿足過河交通與船舶通行的要求。這一要求可通過與航道等級相適應(yīng)的、足夠的橋下凈空來滿足。最簡單的解決方法就是建造高架橋，但高架橋工程規(guī)模大，不利于沿河地段土地的開發(fā)利用。開啟橋可有效降低橋孔高度，減小工程規(guī)模，落地后與周邊路網(wǎng)銜接較好，但如何處理好過河交通與航運(yùn)交通之間的關(guān)系是必須解決的一個重要課題。

本文通過分析開啟橋橋孔啟閉對過河交通的影響，來論述濱海新區(qū)快速路交通系統(tǒng)采用開啟橋橋型方案的可行性。

1 海河通航概況

1.1 通航現(xiàn)狀

作為一級河道的海河，既是城市的景觀河道，又兼有排瀝、供水、防洪、航運(yùn)等功能，二道閘以下河道海河最高通航水位為2.5～2.73 m，最低通航水位為0.52～0.55 m，正常通航水位為1.2 m。綜合海河不同年份運(yùn)行水位，確定海河最高蓄水位3.0 m，最低蓄水位0.5 m。

根據(jù)“天津市交通委員會”2006年頒布的《天津港口章程》的相關(guān)規(guī)定，“海河航道是指新港船閘西閘門至海河二道閘全長39.5 km的河道。自海門大橋至船閘間的航道為航行5000 t級船舶的航道，海門大橋至二道閘間的航道為航行3000 t級船舶的航道。”該工程橋址位置依據(jù)此規(guī)定，應(yīng)在可航行3000 t級船舶的航道范圍內(nèi)。

根據(jù)調(diào)研，橋址位置海河上游段現(xiàn)狀共有4個泊位，靠泊能力在3500 t級范圍內(nèi)，如表1所示。

表1 橋位上游泊位情況

1.2 通航規(guī)劃

天津歷次的城市總體規(guī)劃均對海河通航提出了明確的意見。1986年版的城市總體規(guī)劃提出二道閘—新港船閘段的海河通航3000～10000 t級船；1996年版的城市總體規(guī)劃提出新港船閘－河北路橋段海河通航5000～10000 t級船，河北路橋－北桃園段海河通航3000～5000 t級船，北桃園－二道閘段段海河通航300～600 t船；2005年版的城市總體規(guī)劃提出規(guī)劃期內(nèi)（2005～2020年）維持海河下游現(xiàn)狀通航能力，二道閘以下通航能力維持現(xiàn)狀（3000～5000 t級船），與現(xiàn)狀海河航道規(guī)定一致，所以本次設(shè)計以現(xiàn)狀海河通航情況為依據(jù)。

1.3 海門大橋

海門大橋是跨越海河的一座提升式開啟橋，位于該工程海河大橋下游約5.8 km。海門大橋閉合時橋下凈高7 m，開啟時橋下凈高31 m，通航能力為5000 t級輪船。海門大橋每天開啟3次，實(shí)際開啟時間為9點(diǎn)、14點(diǎn)和22點(diǎn)。海門大橋的船舶通過能力和開啟次數(shù)，影響了海門大橋上游內(nèi)河碼頭的利用和發(fā)展，同時對陸運(yùn)交通也有很大影響。

2 開啟橋開啟方案

2.1 等候橋孔開啟通過的船舶頻率

根據(jù)調(diào)研，2005年進(jìn)出海河流域的船舶共16000艘次，其中等候橋孔開啟通過的船舶為6500艘次，日最高艘次41艘，日平均大于18艘次?？紤]到等候開啟通過的船舶出現(xiàn)日最高艘次的幾率較小，根據(jù)上海黃埔江等國內(nèi)航道數(shù)據(jù)統(tǒng)計，其不均勻系數(shù)在1.43～1.78之間。本次設(shè)計不均勻系數(shù)取1.6，則等候橋孔開啟通過的船舶頻率為18×1.6=29艘次/d。

2.2 開啟橋啟閉耗時

國內(nèi)外部分開啟橋的啟閉耗時見表2。該工程與響螺灣開啟橋工程背景類似，啟閉耗時參照響螺灣開啟橋。

表2 開啟橋啟閉耗時一覽表

2.3 開啟橋開啟時間

橋位下游約2 km的海門大橋每天9點(diǎn)、14點(diǎn)、22點(diǎn)三次開啟。由于橋位距海門大橋距離較短，大型船舶通過時必須同時開啟兩座橋，錯開兩座橋的開啟時間對車輛的分流作用不大。因此該工程海河開啟橋的開啟時間取為與海門大橋相同。

2.4 過橋船舶航速、船距和浮筒設(shè)置

根據(jù)《天津市河道管理?xiàng)l例》，在海河航行的船只必須限制航速行駛?？紤]通過該橋的船舶類型，參照相關(guān)規(guī)定，船舶過橋的平均航速取為5節(jié)（9.3 km/h）。

船舶通過開啟孔不得超越，船距按同向航運(yùn)的前、后兩船間距500 m考慮。

根據(jù)《天津港口章程》，船舶在航經(jīng)海門大橋上、下游1500 m范圍內(nèi)時，在保證本船航行安全的情況下，必須慢速通過，并保持安全橫距。等候的船舶須在海門大橋上、下游1.5 km以外設(shè)置浮筒安全停泊。

2.5 開啟橋啟閉周期

開啟橋每天9點(diǎn)、14點(diǎn)、22點(diǎn)分3次開啟。等候橋孔開啟通過船舶為29艘/d，實(shí)測表明船舶到達(dá)率為白天多，晚上少。根據(jù)調(diào)研結(jié)果，假定9點(diǎn)等候船舶為9艘，14點(diǎn)等候船舶為10艘，22點(diǎn)等候船舶為11艘。等候船舶應(yīng)在距開啟橋1.5 km處等候，待橋孔開啟完成后由航道部門發(fā)出通行訊號方可航行過橋，此時通過開啟橋的航道上應(yīng)無其他船舶。開啟橋的啟閉周期由式(1)計算

式(1)中:t1——開啟橋開啟時間，取285 s；

t2——開啟橋閉合時間，取243 s;

L——等候船舶距橋孔距離，取1.5 km;

d——同向航行船舶的最小間距，取500 m;

n——等候過橋船舶艘次;

V——船舶航速。

開啟橋啟閉周期見表3。

表3 開啟橋啟閉周期

3 開啟橋啟閉對車輛交通的影響

3.1 交通量預(yù)測

在研究周邊相關(guān)道路歷年交通量觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合天津市、塘沽區(qū)、大港區(qū)等地的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃和周邊區(qū)域路網(wǎng)的規(guī)劃情況，采用“四階段法”預(yù)測本項(xiàng)目的遠(yuǎn)景交通量，同時考慮了道路建成后對周邊道路的影響誘增而來的交通量。該工程交通量預(yù)測結(jié)果見表4。

表4 交通量預(yù)測結(jié)果(單位：pcu/d)

即某一期工程通車（大橋建成日）過橋汽車交通量約為45768 pcu/d，遠(yuǎn)期（20 a后）流量為62976 pcu/d，相應(yīng)通過某早高峰通道流量為5700～7600 pcu/h（數(shù)據(jù)部分來源于《天津市濱海新區(qū)綜合交通規(guī)劃》（2006～2020）階段性成果）。

3.2 車輛受阻時間及排列長度

因開啟橋啟閉而受阻的過橋車輛疏散所需時間 X（h）可按式(2)計算：

式(2)中:T——開啟橋啟閉周期，h；

M0——橋孔啟閉T小時時間的車流量，pcu/h;

M——橋孔啟閉完成后的車流量,pcu/h;

M1——受阻車輛疏散車流量（pcu/h），按雙向6車道6000 pcu/h考慮。

式（2）中M0，M取值與車流量隨時間分布情況有關(guān)，考慮到時間間隔較短，近似取二者相等。近期（2010年）、遠(yuǎn)期（2029年）每天不同時間段車流量（即 M0，M 值）見表5。

表5 近、遠(yuǎn)期不同時間段車流量(單位：pcu/d)

考慮受阻車輛按6車道排隊(duì)等候，車距7 m，開啟橋啟閉期間受阻車輛排列長度L（兩岸總長）可按式(3)計算：

車輛因橋孔啟閉受阻時間及排列長度計算結(jié)果見表6。

3.3 開啟橋啟閉對車輛交通的影響

由表5可知，開啟橋建成通車時（以2011年為例），每次開啟的最大車輛受阻及疏散時間為1.44 h，影響較?。蝗沼绊憰r間合計為4.06 h，對于一天車輛通行時間影響較大。對于遠(yuǎn)期交通（2029年），每次開啟的單次最大車輛受阻及疏散時間為1.72 h，日影響時間合計為4.84 h，均對車輛正常通行有較大影響。

開啟橋橋梁總長度約為1100 m，而近期及遠(yuǎn)期受阻車輛長度均大于2000 m，且遠(yuǎn)期已達(dá)到5714.95 m，已遠(yuǎn)超出橋梁范圍，某快速路的交通系統(tǒng)會產(chǎn)生嚴(yán)重阻塞乃至?xí)簳r失去功能。

表6 車輛受阻時間及排列長度

4 結(jié)語

某海河大橋開啟橋的啟閉對某快速路的交通系統(tǒng)影響巨大，甚至使周邊路網(wǎng)陷入癱瘓。隨著濱海新區(qū)經(jīng)濟(jì)和社會的快速發(fā)展，交通量的日益增加，其負(fù)面效應(yīng)也愈加顯著。因此,濱海新區(qū)內(nèi)重要交通系統(tǒng)跨越海河的橋梁型式不宜采用開啟橋方案，從保證交通通行的角度考慮，應(yīng)以高架橋方案作為首選。采用高架橋方案，存在造價、景觀、沿河地塊開發(fā)等相關(guān)問題，應(yīng)仔細(xì)研究應(yīng)對措施予以解決。

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