保闸建桥的防护方案研究

姚云峰 谢瑞 于剑

摘 要：新建泰兴市过船闸大桥紧邻过船节制闸和过船港套闸，同时在闸上河道存在着一定面积的的深坑，桥梁的建设存在着是否影响过船闸安全，是否会对上游深坑造成影响的问题。针对这一问题，开展河道防护工程方案研究，通過一系列工程措施确保过船港节制闸和套闸安全运行及闸上河道河势稳定。

关键词：保闸建桥;防护方案;河势稳定

中图分类号：U448.19           文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）09-0141-03

1问题的提出

泰兴市新建过船闸大桥如泰运河过船闸处跨越如泰运河，大桥分为南北两部分，中间由路基段连接，南侧部分为过船港套闸桥，北侧部分为过船节制闸桥。由于桥梁紧邻过船节制闸和过船港套闸，北侧过船节制闸桥有两组6个直径1.5m的桥墩位于节制闸闸上消力池中，另外根据历年地形观测，在闸上60～170m范围内存在着底高程-11.0m，面积约100m2的深坑，因此桥梁的建设存在着是否影响过船闸安全，是否会对上游深坑造成影响的问题。针对这一问题，通过研究工程所在区域水流运动规律，确定适应该工况的河道防护工程方案，对指导桥梁建设工程实施、施工组织安排进而节省工程量与投资，并确保桥梁建设和后期运行期间过船节制闸和过船港套闸的工程安全以及闸上河道河势稳定具有重要的意义。

2河道防护工程方案

2.1过船节制闸侧河道防护

该侧河道主要是对节制闸上游总长约146m河段范围进行防洪影响补偿护砌。河道护砌包括桥下16m及上游30m段膜袋混凝土护砌，上游冲槽段100m抛填块石护砌。膜袋混凝土护坡厚度20cm。冲槽段河底部分抛填块石厚度按不小于1m控制，岸坡防护边坡按不陡于1：2控制。

膜袋混凝土护坡标准断面：设计河道底宽30m，底高程▽-3.0m。两侧边坡河底至高程▽0.0m处为1：4，高程▽0.0m至▽3.5m处为1：3，顶高程▽3.5m。设计河道硬质化护砌部分河口总宽75m。抛填块石护砌断面标准：设计河底抛填块石厚度按不小于1m控制，底部高程按不低于▽-9.0m控制，岸坡顶高程▽3.0m，岸坡坡度不小于1：2控制。设计河道硬质化护砌部分河口总宽75m。硬质化护砌以上顺接至现状河岸并采用草皮护坡。如图1。

2.2 过船港套闸侧河道防护

该侧河道对过船套闸上游总长约78m河段范围进行防洪影响补偿护砌。河道护砌主要分为桥下段28m及上游50m膜袋混凝土护坡。膜袋混凝土护坡护厚度20cm。

河道标准断面：设计河道底高程▽-2.0m，底宽27m，两侧边坡1：3，膜袋混凝土护坡顶高程▽3.5m，另桥下段按现状河坡进行护砌。高程▽3.5m以上顺接至现状河岸并采用草皮护坡。如图2。

3 防护工程方案研究

3.1 模型计算条件

为探究上述河道防护工程方案的可行性和实用性效果，基于MIKE21 FM建立了二维水流运动数学模型对方案开展计算研究。

模型的研究范围上起如泰运河杨园闸口，下至如泰运河入江口，模型总长4km左右，模型采用三角形网格划分，并对工程区局部加密，最小网格尺度约1m，以便重点反映工程局部变化情况。如表1。

3.2 结果与分析

（1）水位变化方面，两种水文条件下，河道上下游水位工程前后基本没有发生变化。过船节制闸闸下虽然在河道范围内布设有6个桥墩，但一是因为桥墩直径不大且对齐布置，和水流方向垂直，因此阻水面积有限;二是防护工程实施时对河道进行了整治，河道过水断面面积加大，不仅补偿了桥墩产生的阻水面积，同时还有富余。因此桥梁及防护工程没有引起过船节制闸侧河道水位发生变化。过船港套闸侧河道平时是作为如泰运河航道，排涝时打开闸门参与行洪排涝，从计算结果来看，相关工程的实施对其没有影响。

（2）对于过船节制闸侧河道，设计排涝流量时，节制闸闸上河道由于桥梁和防护工程的双重影响，河道水流流速表现为流速增大，最大增速发生在原深槽处，增幅0.10m/s，其余增速基本在0.10m/s以下，下游河道基本没有发生太大变化。引水流量下，河道水流方向由河口向上游方向流动，节制闸闸下流速基本没有太大变化，闸上与排涝时一样，最大流速增值也发生在原有深槽附近，但由于流量相对较小，引起的流速增幅在0.03m/s左右。如图3、4。

过船港套闸相对于过船节制闸来说，无论是排涝还是引水均是承担次要功能，因此两种流量条件下，河道（航道）流速变化不大，其主要发生变化的是工程后的航道上游进口端，这是因为对比工程前，新建后的导航墙位置上移，船闸上游进口端流速有所增大，航道中心流速增大0.03～0.06m/s。如图5。

综合两种水文条件下的流速变化态势和数值，桥梁工程和防护设施工程的建设对河道（航道）影响不大，流速变幅较小，影响范围仅在近闸100～200m范围内。

（3）设计排涝流量条件下，桥梁和防护工程建设后，过船节制闸侧河道水流平顺，未有对节制闸、桥梁不利的水流现象出现。当然，由于桥墩的存在，不可避免的在桥墩周边产生紊流，但紊流强度不大，在0.30m/s以内，影响范围在桥墩周边1.0m。同样，引水时，河道水流平顺，未见对相关工程设施不利的水流现象存在，桥墩周围0.5m左右有不大于0.10m/s的紊流存在，但一是流速不大，二是范围有限。过船港套闸工程前后水流较为平顺，航道范围内没有横流等不利通航的现象。

4 结语

综合考虑如泰运河过船港段地形条件、水流条件、过船节制闸、过船港套闸及新建过船港大桥等因素，提出了河道防护工程方案，并通过数学模型计算确定了该方案的可行性和实用性。本文提出的防护工程方案能有效保证过船闸大桥建设期和完工后，过船节制闸和过船港套闸所在河段的河势稳定，节制闸和套闸以及桥梁自身的安全运行，真正达成了保闸建桥的初衷，同时对于类似的工程具有一定的指导意义。

参考文献：

[1]  GB50139-2004，内河通航标准[S].

[2]  JTJ233-98，海岸与河口潮流泥沙模拟技术规程[S].

[3]  JTJ312-98，航道整治工程技术规范[S].