武漢江漢九橋工程對江漢航道通航的影響評價

阮 偉，李永峰

(1.武漢市城市建設(shè)投資開發(fā)集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430000；2.武漢匯源科技咨詢有限公司，湖北 武漢 430000)

0 引 言

武漢地處兩江交匯之處，兩江四岸商貿(mào)人流來往密切，近年來已在長江與漢江上建成多座跨江橋梁[1]，由于城市的快速發(fā)展，需規(guī)劃建設(shè)江漢九橋工程，以分流江漢二橋與月湖橋交通壓力，進(jìn)一步增強(qiáng)漢江兩岸中長距離交通功能。跨江橋梁屬于重要市政基礎(chǔ)設(shè)施，橋梁實(shí)施前、在規(guī)劃設(shè)計階段需同步開展通航影響評價，才能確保后期的順利實(shí)施與航道安全[2,3]。本文從工程選址符合性、通航凈空尺寸論證、通航條件影響和通航安全影響等方面進(jìn)行分析評價，得出相關(guān)評價結(jié)論并提出相關(guān)措施建議。

1 工程概況

1.1 橋位與河段

新建江漢九橋位于漢江下游河口段，距漢江河口約6.6 km，距上游江漢二橋約0.7 km，距下游京廣鐵路漢水橋約0.7 km。該河口段上起舵落口，下至河口南岸嘴匯入長江，系漢江重點(diǎn)設(shè)防河段，經(jīng)多年堤防建設(shè)，河道內(nèi)主導(dǎo)河岸基本穩(wěn)定，河寬150～300 m。橋梁平面位置如圖1所示。

圖1 新建橋梁平面位置

根據(jù)批復(fù)的《湖北省內(nèi)河航道規(guī)劃(2035)》，至2035年，漢江襄陽鐵橋～河口段508.2 km航道達(dá)到Ⅱ級航道標(biāo)準(zhǔn)，其中河口段將按照Ⅱ-(3)航道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)。

1.2 橋梁建設(shè)方案

跨江主橋全長413 m，跨度布置為(50+110+200+53)m。中間兩跨采用鋼梁，兩邊跨采用現(xiàn)澆混凝土。主塔設(shè)置在漢江南側(cè)赫山腳下，基礎(chǔ)采用承臺樁基礎(chǔ)。橋梁立面示意如圖2所示。

圖2 新建橋梁立面示意

1.3 設(shè)計通航水位

在以長江來水為主和漢江來水為主兩種條件下，按20年一遇洪水重現(xiàn)期進(jìn)行計算，求得橋位處設(shè)計最高通航水位分別為27.43 m和22.38 m，兩者相差較大。而按上下游已建橋梁最高通航水位內(nèi)插得到的橋位處設(shè)計最高通航水位為26.34 m?；谏舷掠我呀蛄旱氖聦?shí)和本橋梁所處的地理位置，以及通航船舶連續(xù)過橋的實(shí)際情況，新建橋梁設(shè)計最高通航水位應(yīng)高于下游已建橋梁設(shè)計最高通航水位，低于上游已建橋梁設(shè)計最高通航水位才相對合理[4]。因此新建橋梁設(shè)計最高通航水位取值26.34 m(1985國家高程基準(zhǔn)，下同)。

依據(jù)漢口站、漢川站1972—2019年實(shí)測水文資料，按照綜合歷時曲線法計算，橋位處設(shè)計最低通航水位為11.55 m，按照上下游已建橋梁設(shè)計最低通航水位內(nèi)插推算橋位最低通航水位為10.82 m。綜合考慮三峽蓄水、漢江調(diào)水、引江濟(jì)漢等工程實(shí)施后的影響，從偏安全角度考慮，新建橋梁處設(shè)計最低通航水位取值10.82 m。

2 分析依據(jù)

主要依據(jù)《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》[5]來分析新建江漢九橋?qū)h江航道通航條件的影響。

3 分析采用的代表船隊、船型

工程河段規(guī)劃航道技術(shù)等級為Ⅱ-(3)級，按照《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》，選用2 000噸級雙排單列船隊[182 m×16.2 m×2.6 m(船長×船寬×吃水)，下同]、2 000噸級貨船(90.0 m×14.8 m×2.6 m)作為代表船隊、船型。

4 工程選址符合性分析

工程局部河段河道微彎單一，左岸側(cè)已實(shí)施了岸坡守護(hù)工程，右岸側(cè)為赫山抗沖區(qū)段，工程局部河段岸坡穩(wěn)定，局部河段深槽、深泓及斷面形態(tài)變化較小，滿足《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》中“宜選在河床穩(wěn)定的平順河段”和“避開彎道”的要求。工程河段深槽居河中，漢江河口段中航槽基本保持穩(wěn)定，2.4 m 等深線全線貫通，滿足《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》中“應(yīng)建在航道水深充裕河段”的要求。根據(jù)實(shí)測成果與模型計算，橋區(qū)水域內(nèi)最大流速處橋軸線法線方向與水流流向的交角不超過10°，橫向流速均未超過0.3 m/s，滿足《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》中“水上過河建筑物應(yīng)建在水流條件良好”的要求。工程上游有宗關(guān)水廠浮式取水船，橋位位于其一級水源保護(hù)區(qū)以外，滿足《飲用水水源保護(hù)區(qū)污染防治管理規(guī)定》[6]要求，但工程左側(cè)有已建的武水基地躉船，需進(jìn)行搬遷，才能滿足《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于與港口等安全間距的要求。

綜上所述，從河道條件、航道條件、水上水下有關(guān)設(shè)施安全間距等方面看，新建橋位河段河勢穩(wěn)定，航道微彎，水流條件良好，在采取一孔跨過的橋型方案，并落實(shí)武水基地躉船搬遷的前提下，橋梁選址方案可行。

5 通航凈空尺寸論證

5.1 通航凈空尺寸要求

按照《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)航道等級與通航凈空高度對應(yīng)關(guān)系，Ⅱ-(3)級航道通航凈高要求應(yīng)不低于10 m。根據(jù)實(shí)測航跡線范圍和與航標(biāo)標(biāo)示，橋位處現(xiàn)狀航道水域?qū)捈s126 m，但考慮未來上、下游橋梁改造，航道變遷等可能情況，調(diào)整后的航道水域范圍為172 m，因此新建橋梁處通航水域要求寬度為172 m。

5.2 橋梁凈空尺寸分析

橋梁通航孔跨徑為200 m，扣除橋墩寬度4 m，主通航孔凈跨為196 m，考慮防撞設(shè)施寬度后凈空寬度約194 m，一孔跨過通航水域，滿足設(shè)計代表船型單孔雙向通航要求。主通航孔范圍內(nèi)左、右側(cè)梁底高程最低點(diǎn)為37.92 m，對照設(shè)計最高通航水位26.34 m，設(shè)計通航凈空高度不小于11.58 m，滿足通航凈高不小于10 m的要求。左、右岸主墩均位于現(xiàn)行航道水域以及可能通航水域以外，橋跨及通航孔、橋墩布置方案總體合理。

6 通航條件影響評價

6.1 對水流條件的影響

建橋后，工程上游水位抬高最大值僅為0.04 m，橋位區(qū)域水位最大降低值為0.05 m，同時主流的位置基本一致，擺幅不超過1.0 m，左岸橋墩附近水流流速最大增加值約0.02 m/s，最大減小值約0.07 m/s，左岸橋墩對其附近水流會產(chǎn)生一定的繞流和導(dǎo)向作用，但影響區(qū)域僅限于橋墩附近5 m范圍內(nèi)，在主流區(qū)工程前后流向角幾乎無任何變化。建橋后對航道水流條件的影響較小。

6.2 對河床演變的影響

新建橋梁通航孔跨度較大，相應(yīng)涉水橋墩較少，橋墩壓縮過水面積不大，對橋墩局部及下游河床的沖刷影響較小。建橋后對橋位河段河床沖淤變化的影響較小。

6.3 對航道布置及助航標(biāo)志配布的影響

建橋后落實(shí)橋區(qū)河段航道布置及橋涵標(biāo)、橋柱燈等相關(guān)助航設(shè)施和配套安全設(shè)施的設(shè)置，對工程局部河段航標(biāo)設(shè)置及功能發(fā)揮影響較小。

6.4 對航道整治工程的影響

工程河段內(nèi)航道整治工程主要位于上游漢江二橋下游側(cè)，與橋位相距約300 m。根據(jù)模型研究，建橋前、后橋區(qū)河段灘槽位置未發(fā)生明顯相對改變，工程建設(shè)對航道整治工程影響相對較小。

7 通航安全影響評價

7.1 對船舶通航的影響

新建工程左、右岸主墩均位于現(xiàn)行航道水域以及規(guī)劃航道水域以外，一孔跨過通航水域，未改變船舶的習(xí)慣航路。左側(cè)橋墩與實(shí)測航跡線最小距離為44 m，右側(cè)橋墩與實(shí)測航跡線距離為95 m，工程建設(shè)對船舶現(xiàn)有航路和航法的影響較小。

7.2 對水上水下設(shè)施的影響

由于工程采用一孔跨越通航水域方案，對上下游通航孔使用不構(gòu)成限制，且不會引起橋區(qū)水域航道條件發(fā)生改變，對上下游已建橋梁影響較小。

8 通航安全保障措施

(1)橋涵標(biāo)、橋柱燈在橋梁建設(shè)期間應(yīng)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)施工安裝，并與橋梁建設(shè)同步進(jìn)行。在橋梁的設(shè)計及建造過程中預(yù)留過江光纖通道，以利于海事與通航安全監(jiān)管。

(2)工程建成后，應(yīng)清除影響通航的臨時建筑物和施工殘留物，并對施工航道水域進(jìn)行掃床，并按航道部門要求進(jìn)行橋區(qū)航標(biāo)配布和航道日常維護(hù)。

(3)為減少或緩解工程通航安全風(fēng)險，針對施工期與運(yùn)營期各種風(fēng)險影響因子進(jìn)行風(fēng)險識別與分析，采取相應(yīng)防范措施與應(yīng)急措施。

9 結(jié)論與建議

9.1 結(jié)論

(1)新建橋位河段河勢穩(wěn)定，航道微彎，水流條件相對良好，在采取一孔跨過通航水域的橋型方案，并落實(shí)武水基地躉船搬遷的前提下，橋梁選址方案可行。

(2)新建橋梁的通航凈空尺寸滿足規(guī)范要求。

(3)新建橋梁對航道水流條件、河床演變、航道布置及助航標(biāo)志配布、航道整治工程影響較小。

(4)新建橋梁不改變船舶航路，對船舶通航、交通組織及通航秩序影響較小。

9.2 建議

(1)建議對施工期及建成后的航道維護(hù)和通航安全保障措施進(jìn)行專題研究。

(2)建議橋梁建成后與上下游已建橋群作為一個整體統(tǒng)一進(jìn)行航標(biāo)配布設(shè)計。

(3)建議按照代表船隊、船型最大撞擊力考慮防撞標(biāo)準(zhǔn)、開展橋墩防撞專項(xiàng)設(shè)計。