平原湖荡交叉区高铁桥梁通航影响分析

文 / 江西省赣中航道事务中心 吴昊天

随着“交通强国、铁路先行”国家战略的稳步推进，作为其中重中之重的高铁线路也在我国平原河网区大范围建设。对于通航河流密布、湖荡交错的区域，建设高铁线路不可避免在不利位置穿越航道，此类桥梁的航道通航影响分析十分复杂。本文以某平原河网区新建高铁跨A线、B线交叉航道区桥梁为例，对平原湖荡交叉区域高铁桥梁航道通航影响分析重点、技术难点与解决措施进行了研究，研究成果可为国内其他类似新建高铁桥梁的航道通航影响分析提供借鉴思路。

铁路作为国家重要基础设施、经济发展的先行官和国民经济大动脉和国家重要基础设施，在国民经济中扮演越来越重要的角色。

考虑到铁路沿线区域布局、城市总体规划、车站设置、和铁路设计当中转弯半径的要求等因素，部分跨航道桥梁线路走向难以调整。

因此，对于通航河流密布、湖荡交错的区域，建设高铁线路势必不可避免在不利位置穿越航道，此类桥梁的航道通航影响分析十分复杂。

针对上述平原湖荡交叉区域高铁桥梁与航道通航影响复杂的问题，本文以某平原河网区新建高铁跨A线、B线交叉航道区桥梁为例，采用现场踏勘、航道地形测量、演变分析、规范符合性分析和实船航拍等手段，对高铁桥梁航道通航影响分析重点、技术难点与解决措施进行了研究，研究成果可为国内其他类似新建高铁桥梁的航道通航影响分析提供借鉴思路。

图1 跨河桥梁位置示意图

跨A、B线桥梁情况

跨河桥址处河道弯曲，河面开阔，桥位现状河宽约256m，桥梁轴线法线方向与水流方向夹角为33°。A线现状为等外级航道，规划为Ⅴ级航道；B线现状为等外级航道，规划为等外级航道，跨A线、B线桥梁按照航道规划要求进行孔跨布置，跨河桥梁桥跨为（70+125+70）m连续梁结构。

图2 跨河桥梁平面布置方案

图3 现状营运船舶

通过现场无人机航拍，实测航迹线如图4。

图4 新建高铁桥梁与航道关系示意图

桥梁工程通航尺度论证通航净宽宽度论证

拟建桥梁通航孔跨径为125m，墩型为圆头墩，桥墩长9.2m，宽3.8m。桥梁单孔双向通航，由于桥轴线法线方向与水流流向交角为33°。

目前桥址段船舶流量较小，最大船舶为300~500t，并且考虑到桥址处于航道弯道段，因此后期拟采用1000t级柔性防撞设施，厚0.5m，所以加设柔性防撞设施后墩柱长10.2m、宽4.8m，根据斜交桥梁通航孔净宽计算方法可得：

即桥梁可通航净宽为95.25m。

根据《桥墩扰流对通航净宽尺度影响的试验研究》中的研究成果，桥墩扰流宽度用函数关系可以表示为：

E=0.88 KsⅤ0.75b0.56h0.44

式中，E为桥墩扰流总宽度（m）；Ks为与桥墩形状相关的系数（无量纲）；Ⅴ为墩前水流流速（m/s）;b为墩形计算宽度（m）;h为桥墩附近水深。拟建铁路桥梁涉水主墩为圆头墩，则Ks=0.8，b=（墩长-墩宽）sinα+墩宽，其中α为桥轴线与水流夹角。计算可得桥墩扰流总宽度为E=0.88×0.8×0.60.75×（（10.2-4.8）sin33°+4.8）0.56×4.970.44=3.06m。

实际通航净宽为：B=95.25-3.06=92.2m，满足86m通航净宽要求。

通航净宽86m范围内现状河床满足最低通航水位0.63m条件下航道水深2.5m的要求。

通航净空高度论证

通航净宽86m内梁底最低高程为7.86m，与最高通航水位1.83m之间净空高度为6.03m，满足A线Ⅴ级航道通航净高不小于5.5m的要求及B线等外级不小于3.5m的要求。

工程对航道条件影响

桥址处航线按照习惯航路布置，在最低、最高通航水位条件下，拟建A线大桥满足双向通航净宽86m、净高5.5m的通航净空尺度要求。

八荡河至卖盐港和卖盐港至八荡河实测航迹线对比后，后者过弯过程中向岸航行，距拟建桥梁左侧主墩位置较近，右侧主墩距两条航迹线均大于50m。经分析，拟建桥梁左侧桥墩距实测航迹线（卖盐港→八荡河）约11m，右侧桥墩距实测航迹线约77m，可见能够适应习惯航道的通航要求。因此，建桥对航道通过能力、船舶航路设置影响较小。

图5 桥梁通航净宽计算方法

图6 桥梁实际通航净宽计算方法

通航安全保障措施

《内河通航标准》及《内河航道维护技术规范》均有规定：水上过河建筑物在通航水域设有墩柱时，应设置航标和防撞保护措施。必要时，尚应设置航标维护管理设施和安全监督管理设施。通航孔两侧墩柱防护设施的设置，不得恶化通航水流条件和减小通航净宽。

图7 桥墩紊流宽度计算方法

因此，桥梁通航孔两侧主墩150#、151#应设置防撞设施；由于桥址段为水域宽阔的湖荡区，通过对通航水域内其他桥墩附近航深及船舶可能航行区域分析，从桥梁安全角度考虑，149#墩同样需布设防撞设施，其他涉水桥墩靠近河岸，且远离主航道区、水深较浅。根据相关航道规划，结合论证代表船型、船队，及未来营运船舶发展趋势，建议149~151#墩按照不小于1000t级船舶标准进行防撞设计，同时桥梁通航孔需做好桥涵标、桥柱灯等助航、引航设施。

结论

（1）拟建桥梁位于河道交汇处，且河道弯曲，与上下游桥梁间距不满足安全距离要求，桥位选址不符合《内河通航标准》相关要求，应采取安全警示措施，设置警告牌，助导航设施，降低由于安全间距不足造成对通航安全的影响。

（2）拟建桥梁桥的实际通航净宽为92.2m，经评价，拟建桥梁通航孔及墩柱布置方案与通航净空尺度、河床变化、航道调整、船舶航迹线、通航水域覆盖程度和航道通航能力等方面相适应，桥群通航孔与航道布置、船舶航行相适应。

（3）建设单位应做好桥区助导航设施、倒水尺、防撞预警系统、船舶过弯鸣笛警示标志和其他安全警示标志设计，并与桥梁主体工程同步实施、同时投入使用，其建设费用纳入工程建设总投资中，保障桥区航道与通航安全。