枢纽下游复线桥通航研究

周凤 四川省交通勘察设计研究院有限公司

1.前言

随着经济的发展，通航河流上原有的桥梁已远远超过了其设计负荷，亟需新建桥梁来减缓交通压力，改善沿线居民的出行条件。过河建筑物对河流通航条件的影响很大，尤其是枢纽下游的复线桥，如果桥梁建设前期未对桥位、通航孔、通航净空、水流条件、河床演变等进行充分的论证，就会导致桥区河段船舶通航条件恶化。如何在枢纽建设期，对新建复线桥进行桥位、桥孔分析，是我们急需要解决的问题。

2.相关背景

S309线犍为岷江大桥是G213线现有犍为岷江大桥的复线桥，两桥轴线距离31.5m，该桥上距犍为枢纽坝址约1.42km，下距拟建龙溪口枢纽推荐坝址约30.35km，路线全长1248.32m，全线按一级公路标准建设。

桥位河段位于四川盆地岷江下游的宽谷地带，地势北西高东南低，海拔高程一般270～450m，谷间相对高差多在100m以上，为中低山～丘陵的宽谷区。桥位段岷江由北西流向南东，呈蛇曲状延伸，河谷宽阔，谷底宽一般400～1000m，最宽2300m，岷江两岸支流呈树枝状发育，河道平均比降4.84‰。岷江（乐山～宜宾段）航道里程162km，等级经过多年整治，航道达到Ⅳ级航道标准，待岷江梯级渠化和航道整治完成，航道将提升至Ⅲ级航道标准。

3.枢纽对桥区河段河床演变影响分析

上游犍为枢纽距新建大桥较近，桥址河段的河床演变受犍为航电枢纽尾水渠的水沙条件影响较大。根据枢纽水工模型试验，在流量Q=544m3/s的情况下，下引航道口门区水面较平静，流速小，通航条件好；在上游来流量Q=4000m3/s时，实测该级流量船闸下引航道口门区的最大纵向流速1.59m/s，最大横向流速0.63m/s，最大回流流速为0.58m/s（口门区外侧边缘最大回流流速达1.32m/s）；在上游来流量Q=8000m3/s时，实测下引航道口门区的最大纵向流速为1.7m/s，最大横向流速达1.43m/s，引航道出口下游300m处的最大回流流速为0.65m/s，下游400m处的最大回流流速达0.76m/s，下游连接段河道最大流速达3.05m/s；在上游来流量Q=11000m3/s，坝前水位分别为335m和331m时，由于下游水位的抬高和水面宽度的增大，下引航道口门区的流态有一定程度的改善，该级流量两种工况下引航道口门区的最大纵向流速分别为2.03m/s和2.67m/s，最大横向流速分别为0.92m/s和1.15m/s。经分析，在桥轴线上游，既犍为枢纽船闸下引航道口门区及连接段产生横流和回流，水流流速逐渐降低，携沙能力较弱，口门区及连接段产生泥沙淤积，结合枢纽下游地形地貌和建筑物的布置，泥沙淤积主要位于桥址右岸，既船闸连接段下游侧。

4.复线桥桥位论证

4.1 桥位处航道条件分析

新建大桥位于犍为枢纽坝址下游1.42km，通航条件受犍为枢纽影响较大。犍为枢纽总工期为6年，2015年12月开工建设，计划2020年完工，枢纽工程施工导流方案采用三期六段的施工导流程序，大桥2018年底开工建设，2021年底建成通车，建设工期约36个月。大桥开工建设时，犍为枢纽正处于二期三段导流时段（临时航道通航），因此在进行桥位航道条件分析时，需要对临时航道和枢纽建成后的永久航道进行分析，经数模计算，在犍为枢纽三期六段的施工方案下，当来流量在一定的范围内，桥区河段能满足船舶通航要求；在犍为枢纽建成后，桥区河段水深条件较好，流场同建桥前变化规律一致，随着洪水流量的增大和水位的升高，流速与桥轴线法向交角流量小时变化范围较大，流量大时变化范围较小。

4.2 桥位处通航流量及水位

新建大桥桥位处与犍为枢纽坝址间无支流汇入，且流域面积相差较小，桥位历时洪水及重现期、保证率流量可直接采用犍为枢纽计算成果。犍为船闸最大通航流量为11000m3/s，最小下泄基流为544m3/s，因此桥位河段最大通航流量确定为11000m3/s，最小通航流量确定为544m3/s。

新建大桥桥轴线距离犍为船闸下游引航道末端约556m，采用洪期比降法推求桥位处水位，但考虑到桥位处河道较上游变窄，加之桥墩在洪水期阻水的影响，桥位处水位要高于计算水位，为安全起见，保证桥梁净空有一定富裕，综合比较确定桥位处最高通航水位为犍为船闸下游最高通航水位325.11m。

新建大桥桥位位于犍为船闸和龙溪口船闸之间，下游龙溪口最低通航水位316.00m，上游犍为船闸最低通航水位316.00m，因此确定桥位处最低通航水位为316.00m。

5.桥位处通航净空分析

5.1 通航水域的界定

新建大桥位于犍为船闸下游引航道末端556m处，航道条件受船闸下游引航道口门区和连接段的影响较大，《四川省岷江犍为航电枢纽水工模型试验研究报告》（重庆西南水运工程科学研究所，2010年12月）显示，在最大通航流量下，大桥左侧桥墩上游横向流速较大，最大处达到1.03m/s，部分区域已经不能满足规范要求，为保证船舶在最高通航水位下能安全行驶，必须界定出安全通航水域范围。

虽然新建大桥是G213线现有犍为岷江大桥的复线桥，但考虑到远期岷江梯级渠化、整治工程全面完工，航道达到Ⅲ级航道标准，货运量将大大提升，枢纽二线船闸的建设将迫在眉睫，因此，新建大桥右侧通航水域还应考虑二线船闸的通航条件。

5.2 最小通航净空宽度

新建大桥位于G213线现有犍为岷江大桥上游，两桥轴线距离紧31.5m，大桥左侧主墩与G213线现有犍为岷江大桥左侧主墩相对应，右侧主墩位于G213线现有犍为岷江大桥右侧主墩外侧25m处。通航水域范围内，经数模计算，在最高流量11000 m3/s下，建桥前桥轴线上游3倍代表船型长度范围内，最大横向流速为0.46m/s，建桥后，桥轴线上游横向流速基本与建桥前一致，桥梁建设仅对水中桥墩局部水流条件产生影响。根据《内河通航标准》，计算得最小通航净空宽度为152m，根据图解法，新建大桥桥轴线位置，通航水域宽度为163m。

经计算，新建大桥桥型方案通航孔净跨尺度为217.5m，大于最小单孔双向通航净宽152m和桥址处通航水域宽度163m，且主桥通航净宽能覆盖通航水域，两侧桥墩紊流影响宽度在通航水域范围以外。

根据大桥设计通航水位计算成果和桥型方案布置图，净空高度22.77m大于四川省交通运输厅[川交航港便（2008）161]要求跨越岷江乐山～宜宾段航道的桥梁通航净高18m的要求。

新建大桥通航水域图

新建大桥平面布置图

6.桥梁河段航道布置及航标配布分析

新建大桥处于复杂的通航河段，上有在建的犍为枢纽，下有已建桥梁。桥梁建设期，犍为枢纽正处于二期三段导流时段（临时航道通航），桥梁建设完成后，枢纽也相应建设完成，枢纽建成后采用永久船闸通航，因此，航标配布时需同时考虑临时航道和永久航道的侧面标布置。

新建大桥是G213线现有犍为岷江大桥的复线桥，两桥距离较近，在航标配布时，只需在通航孔迎船面配布一面桥涵标；又因新建大桥位于犍为枢纽下游，航行条件较为复杂，还应在通航孔迎船面两侧桥柱上加设桥柱灯。

7.结束语

在进行枢纽下游复线桥的通航研究论证时，除了要遵守国家有关标准、规范外，还应结合枢纽的河工模型试验对新建桥梁河段进行通航分析；除了要考虑枢纽施工期和完建后对桥梁的通航影响，还应考虑远期枢纽的二线船闸对桥梁的影响；除了要分析枢纽对新建桥梁的影响，还应分析新建桥梁是否对枢纽造成不利影响，经论证，通过合理的跨径布置及航标布置，能够满足III级航道通航要求。