公路大桥通航安全技术研究

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摘要：文中基于《内河通航标准》等规范要求，对香溪长江公路大桥进行了通航安全技术研究，结果表明建桥南（北）拱吊装施工对双向通航影响不大，拱顶仅能单向通航，在吊装时需要航道管制。文中所提出的通航安全技术不仅可以为大桥建设期的安全隐患整改提供强有力的技术支撑，同时也能为今后的桥梁工程项目提供一定的技术参考。

关键词：桥梁工程；通航安全；技术研究

水上交通安全评价最早是由英国的A.N.COCKCROFT、G.R.G.LEWISON等水上交通工程研究者将安全评价引入到水上交通安全领域。本文针对香溪长江公路大桥的建设方案，为了保障工程所在河段的通航畅通，最大限度地避免和减少水上水下活动对船舶通航的影响，保障通航安全，通过对设计单位提出的大桥选址方案、通航净空尺度及桥跨布置方案进行论证，对大桥通航安全影响进行分析[1-2]，提出航道与通航安全保障措施。

一、桥梁建设方案

香溪长江公路大桥位于长江三峡工程坝上库首，处于秭归县境内，上游航道里程76km，桥址南岸为郭家坝镇，北岸为香溪镇，距离宜昌约77km，按一级公路标准、设计速度60km/h的4车道标准设计，桥梁净宽23m，桥梁全长833.2m，接线长3.76km。香溪长江公路大桥采用主跨531.2m的中承式钢箱桁架拱桥方案，桥跨布置为（2×35+531.2+3×30+3×30+3×30）m。桁架拱采用双片主桁，上、下游两榀主桁平行布置，主桁的横向中心距为25.3m，主桁采用易于控制腹杆稳定的柏式桁架，主桁拱顶截面径向高为12m，拱脚截面径向高为14m。主桁采用变节间布置，桥面以上主桁节间长度为12.0m，吊索间距为12.0m，桥面以下主桁节间长度为11.8m，拱上立柱间距为11.8m。桥面梁全宽27.3m（不含两侧各2.5m宽人行道），桥面梁纵向布置为：15m+7×11.8m+28×12m+7×11.8m+15m，主跨桥面处于R=25,000m的竖直曲线上，拱跨结构采用对称布置。

二、施工方案[3]

1．总体施工方案墩身均采用大块钢模分节浇注、塔吊辅助的施工方案。单个交界墩配备2台塔吊用于墩身施工和扣塔、缆塔的吊装。主跨拱桁架采用船舶运至桥位施工现场指定水域，为了方便构件起吊，避免构件起吊后的横向移动，缆索吊机在构件起吊前利用索鞍横移装置将主索索鞍横移至待安装节段的横桥向位置，通过船舶抛锚定位，使得待安装拱肋构件位于构件待安位置正下方或天车顺桥向走行线上，然后，采用缆索吊机直接起吊构件。2．拱肋架设施工方法主拱肋在工厂制造，采用1,500t驳船每次运输两片主桁节段至预定水域后抛锚定位，由缆索吊机天车起吊安装。主要工艺流程：拱墩基础、锚锭结构施工两岸扣塔及临时缆风缆索系统试吊主拱肋节段船运吊装联结系拱肋线型吊装合拢现浇混凝土桥面。

三、对桥区河段河床演变的影响

跨越河流的桥梁工程对河床演变的影响主要是由于桥墩对水流的束窄阻水作用，使局部水流流态发生变化，引起相应的河床调整。同时，由于桥墩的分流和导流作用，可引起水流流向的局部改变，也可能引起主流的摆动和河床的演变。该桥所在河段属山区性河流，桥区河段上段为宽谷河段，河宽约900～1,200m，下段为著名的“兵书宝剑峡”峡谷河段，最窄处约320m，且位于长江与香溪河汇流口，通航环境较复杂。平面呈微弯型，江面狭窄，天然河床呈典型的“V”型河谷，河谷深切。河道两岸重峦叠嶂，岸壁陡峻，基岩，河床多为基岩及卵砾石，河道受河床及河岸边界约束较强，沿河两岸除局部段存在滑坡体外，河势稳定少变。本桥墩常年在洪水位以上，对河段河床演变影响甚微。

四、交通环境分析

1．船舶交通流量分析拟建香溪长江公路大桥水域未设置船舶流量观测点，无船舶流量统计数据。香溪长江公路大桥下游34km处三峡大坝设有船舶流量观测点。拟建香溪长江公路大桥与三峡大坝的船舶流量观测测点之间船舶往返频率较高，是中转达和过驳作业最频繁的港区水域，交通环境较为复杂。两处距离较近，船舶流量数据基本相当，经统计得到近三年的船舶流量情况如下图。从图可得：2013年、2014年、2015年分别为407、343、314艘次，交通密度较大。2．水上交通事故统计根据宜昌海事局提供的资料，对宜昌海事局辖区2013年、2014年和2015年水上交通事故险情进行了分类统计，统计结果见表情况如下图。2013～2015年该河段共发生事故38件，其中碰撞事故8件占事故总数的17%，搁浅事故11起占事故总数的23%，火灾事故9起，事故以碰撞、搁浅、火灾事故为主。小事故31起，一般事故3起、大事故3起和重大事故1起，无特大事故。工程水域附近事故数量较少，事故发生频率相对小，说明水域附近交通安全情况较好。3．航路航法拟建桥梁所在河段为双向航路，工程上游香溪河与长江交汇处有香溪警戒区，上行船舶沿左岸一侧航路航行，下行船舶沿右岸一侧航路航行，即各自靠右行驶。目前长江干线已建成AIS岸基网络系统，覆盖了整个长江水系，并实现了内河AIS岸基网络系统与沿海AIS岸基网络系统互通互联。

五、建桥对通航安全影响

[5]工程河段设计代表性船型为9×3000DWT干散货船队，根据内河通航标准(GB50139-2014)[4]公式计算，设计代表船队所需单向通航航宽为100m，双向通航航宽为195m。本工程河段在设计最高通航水位吴淞高程175m时的河道宽度为400m,通航水域宽度为375m；在设计最低通航水位吴淞高程145时的河道宽度为380m,通航水域宽度为355m。故选用由江心向南、北岸各延伸175m为设计航路宽度。1．施工期通航安全影响为了尽量减小安全作业区的设置对船舶通航的影响，同时在满足施工作业安全的基础上，施工安全作业区沿长江纵向距离为：沿大桥法向方向向上游延伸200m，向下游方向延伸300m。施工安全作业区在江面上的横向距离设置，要考虑到设计代表船队所需的通航宽度及运输、吊装过程中的施工工艺所占用的水域。（1）拱肋南岸SS1～SS9和北岸NS1～NS9节段吊装期间，由于运输船采用在南岸（北岸）浅水区抛单岸八字锚再由拖轮顶推至吊装位置，拴点起吊，锚链伸出一侧的江面不可通航。南岸为了满足设计代表船队双向通航，需设置了如图5所示的施工水域，上、下通航宽度都为97.5m，各自靠右航行。其施工水域对航路产生一定影响，北岸在相应的区域以此类推。（2）拱肋SS10～SS11中心节段吊装期间，由于吊装过程太靠近江心，且运输船锚链伸出一侧，船舶不能通航，用于船舶通航一侧的水域宽度已不满足设计代表船队双向通航要求。需采用的方案为在锚链伸出另一侧，靠南岸侧留出130m的通航宽度供船舶航行。施工期需进行交通管制，将对航路的设置产生较大的影响。（3）拱肋在吊装时，根据施工工艺，需要在空中悬停一段时间，如操作不当有可能发生拱肋掉落的危险，对船舶通航安全有一定的影响，桥梁水域可通航宽度受限制，部分阶段需要实行临时通管制。过往船舶在通过桥区水域时应服从桥梁所在水域现场监督管理机构的统一指挥调配，必要时选择在合适的安全地点待泊，等候通过，详见图6。上游来船可选择在上游里程86.3km处的渣溪河口处临时停泊，下游来船可选择在青滩水道的柳树湾附近临时停泊。图5SS1～SS9节段双向通航示意图图6临时停泊区及禁止追越航段示意图2．运营期通航安全影响桥梁所在河段为双向航路，上行船舶沿北岸一侧航路航行，下行船舶沿南岸一侧航路航行，即各自靠右航行。由于大桥为一跨过江，桥台河床高程较高，跨越三峡运行的各个水位期宽度。该桥主通航孔完全跨过了现行航道水域，桥跨兼顾了可能出现的深槽摆动，满足营运期船舶通航要求。

六、结论

（1）拟建大桥位于香溪河口与长江交汇出兵书宝剑峡位置，岸线稳定，航道顺直微弯，河势稳定少变，建桥对河床演变影响甚微。（2）施工期根据航标配布划定的施工水域进行相关作业，并动态了解过往船舶信息，中间拱肋吊装需要交通管制，应及时联络港航和海事部门。

参考文献

[1]跨越国家航道的桥梁通航净空尺度和技术要求的审批办法[1994]906号，交通部交基发，1994．

[2]桥梁通航安全影响论证报告编制规定（JTJ110-9-2012），交通运输部，2012．

[3]中铁大桥局第七工程公司湖北香溪长江公路大桥项目经理部提出的《香溪长江公路大桥施工组织设计》．

[4]内河通航标准（GB50139-2014）[S]．

[5]香溪河长江公路大桥通航安全评估报告[R]．武汉理工，2014，3．

作者：胡朝晖 单位：宜昌市港航管理局