跨海浮橋在潮汐河段上的應(yīng)用

張麗

摘 要：為改善外峙島上居民的出行條件，在外峙島牛軛江上建設(shè)跨海浮橋一座。跨海浮橋以躉船為主體，由2座混凝土躉船、2組橋臺、6座鋼過橋組成，躉船之間采用鋼過橋連接，接岸部分結(jié)構(gòu)為橋臺結(jié)構(gòu)，可供類似潮汐河段跨海浮橋建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：浮式躉船;跨海浮橋;潮汐河段

本工程位于寧波市北侖區(qū)外峙島牛軛江上。外峙島面積1.46km2，像一個楔子嵌入白峰海岸線，與大陸之間形成一個牛厄港，這個牛厄港又被北侖人稱為仰島灣，是著名的軍港。外峙島有前頭岙、西山、南頭、蒲灣、北岙、下江邊六個自然村（統(tǒng)屬港口村），島上現(xiàn)有人口約1100人，島上居民出行及物資運輸僅能通過輪渡上下島，出行交通條件落后。目前，港口村是北侖區(qū)唯一僅靠渡輪交通的行政村，交通不便對島上居民生產(chǎn)生活產(chǎn)生嚴(yán)重影響。隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，不通公路的狀況已成為制約島上居民生活改善所面臨的主要障礙。因此，在滿足特殊部門對牛軛江航道的使用要求，為方便島上居民出行、促進島上經(jīng)濟發(fā)展、完善浙江省農(nóng)村公路網(wǎng)、推動外峙島開發(fā)建設(shè)等需要，提出建設(shè)可拆卸的跨海浮橋為牛軛江上的橋梁方案。

1 建設(shè)條件

（1）設(shè)計水位（1985國家高程基準(zhǔn)）。設(shè)計高水位（高潮累積頻率10%）1.91m，設(shè)計低水位（低潮累積頻率90%）-1.39m，極端高水位（重現(xiàn)期50年）3.46m，極端低水位（重現(xiàn)期50年）-2.39m。

（2）潮汐及潮流。本工程海域潮汐屬于不正規(guī)半日潮，淺水效應(yīng)較為顯著。根據(jù)外峙島外側(cè)近海區(qū)域的水文測驗資料及數(shù)模論證情況，工程選址方案一處設(shè)計流速取值：漲潮流速取為220cm/s、流向212±3°，落潮流速取為194cm/s、流向37±3°;選址方案二處設(shè)計流速取值：漲潮流速取為196cm/s、流向212±3°，落潮流速取為173cm/s、流向37±3°。

（3）波浪。本工程位于牛軛港水道內(nèi)，距口門約1.6km，牛軛港水道呈環(huán)形，寬約120m。本工程位于水道近底部。牛軛港口門朝向為正北向，直面螺頭水道，而螺頭水道受舟山群島掩護，波浪較小。工程區(qū)域掩護條件良好，水深較淺，波高較小，外海波浪進入灣內(nèi)有較大削減。擬建橋位水域設(shè)計波要素如表1所示。

（4）工程地質(zhì)。工程區(qū)域位于牛軛江河道上，上層20m以沉積均勻分布淤泥、粉質(zhì)黏土為主。兩側(cè)河岸側(cè)鉆孔可見20m以下為粉質(zhì)粘土、圓礫、凝灰?guī)r等土層，承載力較好，宜做持力層。

（5）選址方案。為評估工程實施對牛軛江水道潮流及泥沙動力條件的影響，提出兩個平面選址方案，并進行數(shù)模試驗。選址方案一位于西側(cè)客渡碼頭下游，選址二位于東側(cè)客渡碼頭上游。試驗結(jié)果表明，兩個方案實施以后，所在水域的漲、落急流場總體與工程前相差不大，在工程處有約10～20%的減小，即兩個選址方案對流場的影響方面基本一致。另外，考慮到遠(yuǎn)期道路銜接、優(yōu)化浮橋長度、控制建設(shè)投資的需要，選擇選址方案一工程的選址方案。

（6）拆除方案。因本工程特殊單位使用牛軛江航道的需要，工程需考慮緊急拆除恢復(fù)通航方案：浮橋中部設(shè)置鋼過橋，在緊急情況下，通過調(diào)用附近工程公司浮吊拆除鋼過橋，從而恢復(fù)牛軛江航道。所用時間主要為調(diào)遣浮吊時間+拆卸鋼過橋時間，拆除時間約1.5h。

2 設(shè)計尺度與總平面方案

（1）浮橋長度。本工程擬建浮橋一座，浮橋軸線總長166.1m。

（2）浮橋?qū)挾取？紤]到躉船選型及實際雙向行車需要，擬建浮橋按照雙向混合車道設(shè)計，設(shè)計寬度8m，另考慮浮橋鋼結(jié)構(gòu)、躉船附屬結(jié)構(gòu)等布置需要，浮橋總寬度12m。

（3）高程設(shè)計。浮橋東側(cè)接岸處現(xiàn)為已建海堤，與海堤堤頂路面高程一致，高程為 3.5m，海堤后側(cè)為農(nóng)田，東側(cè)接岸結(jié)構(gòu)高程定為3.5m，與現(xiàn)海堤堤頂?shù)缆犯叱瘫３忠恢?。浮橋西?cè)接岸處位于現(xiàn)渡口（西）固定碼頭北側(cè)，現(xiàn)為灘涂，灘涂寬約15m，灘涂后方為海堤，海堤堤頂路面高程為3.9m。為便于車輛通行，浮橋西側(cè)接岸高程設(shè)計為3.9m，引橋墩頂高程為3.5m，橋臺接岸部分放坡坡度約為5%。

（4）鋼過橋坡度驗算。根據(jù)設(shè)計水位及躉船船型參數(shù)進行計算，鋼引橋坡度為：設(shè)計高水位1：44，平均水位1：12，設(shè)計低水位1：7。鋼引橋坡度在設(shè)計低水位時不滿足斜坡式結(jié)構(gòu)的使用條件。為保證車輛行駛安全，本工程僅允許車輛在水位達(dá)到在-0.4m以上時段（坡度≤1：9）在鋼引橋通行，同時采取防滑措施確保在低水位時人員及車輛通行的安全。

3總平面方案

本工程擬建浮橋1座，浮橋總長166.1m，呈“一”字形布置，浮橋的軸線走向為N128.63°～N308.63°。浮橋主體由2座混凝土躉船、2座橋臺、6座鋼過橋組成，躉船與橋臺之間、躉船與躉船之間采用鋼過橋連接，接岸部分結(jié)構(gòu)為橋臺結(jié)構(gòu)。其中，鋼筋混凝土躉船平面尺度均為35m×12m;單艘躉船配套錨鏈6根，蛙錨6個。另外，為限制躉船橫向位移，于躉船近岸兩側(cè)設(shè)斜向錨鏈各2根，各錨塊2個。鋼過橋平面尺度為25.5m（凈跨23.5m）×4.5m（橋面凈寬4m）;東側(cè)橋臺軸線長度11.2m，頂高程3.5m，接岸設(shè)計為喇叭口型式;西側(cè)橋臺軸線長度14.4m，頂高程3.5m～3.9m，設(shè)計坡度5%，接岸為喇叭口型式。兩側(cè)橋臺與海塘頂?shù)缆菲巾樸暯印８蛟O(shè)計為雙向兩車道，單車道寬度4m，總車道寬度為8m（浮橋總寬度12m）。為防止躉船在低水位時坐底，躉船西側(cè)端部下方需少量疏浚，疏浚量約為243m3。

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計

本工程由2個橋墩、2座混凝土躉船及鋼引橋、鋼過橋組成，躉船之間采用鋼過橋連接，接岸部分結(jié)構(gòu)為橋臺結(jié)構(gòu)。本工程水工結(jié)構(gòu)安全等級為二級。本工程固定結(jié)構(gòu)（接岸橋臺）設(shè)計使用年限為50年，躉船及鋼橋的設(shè)計使用年限為20年。本工程工藝荷載為汽車荷載，20t汽車。

4.1浮橋主體

浮橋主體采用浮式躉船及活動鋼橋結(jié)構(gòu)型式。躉船采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺度為長35m×寬12m（干舷1.3m）。躉船采用純錨系結(jié)構(gòu)系泊，每艘躉船錨系由6根主錨鏈及6座80t錨塊組成，主錨鏈采用Φ62mm三級有檔錨鏈。躉船與躉船及躉船與接岸橋臺間采用一字及十字形Φ46mm三級有檔錨鏈連接。

本工程躉船為浮橋的主要構(gòu)件，應(yīng)進行躉船錨系計算、躉船穩(wěn)性計算，躉船結(jié)構(gòu)強度由設(shè)計提供使用條件，躉船廠家自行設(shè)計并保證結(jié)構(gòu)強度。

4.2鋼橋

鋼橋采用實腹梁板式結(jié)構(gòu)，尺度為25.5m（凈跨23.5m）×4.5m，主梁高度1500mm。25.5m鋼引橋主要結(jié)構(gòu)參數(shù)：主梁高1500mm，橋面板采用12mm，橫梁采用焊接工字鋼，高450mm。

4.3橋臺樁基

在兩岸各設(shè)置1個橋臺。以東側(cè)為橋臺墩為控制狀況，沿浮橋軸線方向長度為11.2m，橋臺墩厚2m，墩頂標(biāo)高3.5m，下部各設(shè)6根Φ1000m灌注樁，樁長約41m，樁尖要求進入強風(fēng)化凝灰?guī)r1.5m。

4.3.1單樁承載力

4.3.2樁基內(nèi)力

5 總結(jié)

（1）浮式結(jié)構(gòu)因其可以隨水位上下浮動的特點，為大潮差的潮汐河段上的常用結(jié)構(gòu)。本工程因政策及造價等限制條件，考慮浮式結(jié)構(gòu)具有建設(shè)簡單、易拆卸等特點，將浮式結(jié)構(gòu)應(yīng)用于跨海橋梁，獲得良好的使用效果。

（2）需要注意的是，此種結(jié)構(gòu)應(yīng)用于市政建設(shè)中，應(yīng)特別考慮市政公共安全等要求和特點，在附屬設(shè)施細(xì)節(jié)方面做好安全設(shè)計。

（3）本文結(jié)合實際工程的建設(shè)經(jīng)驗，利用實例對浮碼頭設(shè)計提出了一些建議，實際運營情況良好，本工程可為類似潮汐河段的跨海浮橋建設(shè)提供參考。

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