姚云峰 謝瑞 于劍

摘 要：新建泰興市過船閘大橋緊鄰過船節(jié)制閘和過船港套閘，同時(shí)在閘上河道存在著一定面積的的深坑，橋梁的建設(shè)存在著是否影響過船閘安全，是否會(huì)對(duì)上游深坑造成影響的問題。針對(duì)這一問題，開展河道防護(hù)工程方案研究，通過一系列工程措施確保過船港節(jié)制閘和套閘安全運(yùn)行及閘上河道河勢(shì)穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：保閘建橋;防護(hù)方案;河勢(shì)穩(wěn)定

中圖分類號(hào)：U448.19? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2020）09-0141-03

1問題的提出

泰興市新建過船閘大橋如泰運(yùn)河過船閘處跨越如泰運(yùn)河，大橋分為南北兩部分，中間由路基段連接，南側(cè)部分為過船港套閘橋，北側(cè)部分為過船節(jié)制閘橋。由于橋梁緊鄰過船節(jié)制閘和過船港套閘，北側(cè)過船節(jié)制閘橋有兩組6個(gè)直徑1.5m的橋墩位于節(jié)制閘閘上消力池中，另外根據(jù)歷年地形觀測(cè)，在閘上60～170m范圍內(nèi)存在著底高程-11.0m，面積約100m2的深坑，因此橋梁的建設(shè)存在著是否影響過船閘安全，是否會(huì)對(duì)上游深坑造成影響的問題。針對(duì)這一問題，通過研究工程所在區(qū)域水流運(yùn)動(dòng)規(guī)律，確定適應(yīng)該工況的河道防護(hù)工程方案，對(duì)指導(dǎo)橋梁建設(shè)工程實(shí)施、施工組織安排進(jìn)而節(jié)省工程量與投資，并確保橋梁建設(shè)和后期運(yùn)行期間過船節(jié)制閘和過船港套閘的工程安全以及閘上河道河勢(shì)穩(wěn)定具有重要的意義。

2河道防護(hù)工程方案

2.1過船節(jié)制閘側(cè)河道防護(hù)

該側(cè)河道主要是對(duì)節(jié)制閘上游總長(zhǎng)約146m河段范圍進(jìn)行防洪影響補(bǔ)償護(hù)砌。河道護(hù)砌包括橋下16m及上游30m段膜袋混凝土護(hù)砌，上游沖槽段100m拋填塊石護(hù)砌。膜袋混凝土護(hù)坡厚度20cm。沖槽段河底部分拋填塊石厚度按不小于1m控制，岸坡防護(hù)邊坡按不陡于1：2控制。

膜袋混凝土護(hù)坡標(biāo)準(zhǔn)斷面：設(shè)計(jì)河道底寬30m，底高程▽-3.0m。兩側(cè)邊坡河底至高程▽0.0m處為1：4，高程▽0.0m至▽3.5m處為1：3，頂高程▽3.5m。設(shè)計(jì)河道硬質(zhì)化護(hù)砌部分河口總寬75m。拋填塊石護(hù)砌斷面標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)河底拋填塊石厚度按不小于1m控制，底部高程按不低于▽-9.0m控制，岸坡頂高程▽3.0m，岸坡坡度不小于1：2控制。設(shè)計(jì)河道硬質(zhì)化護(hù)砌部分河口總寬75m。硬質(zhì)化護(hù)砌以上順接至現(xiàn)狀河岸并采用草皮護(hù)坡。如圖1。

2.2 過船港套閘側(cè)河道防護(hù)

該側(cè)河道對(duì)過船套閘上游總長(zhǎng)約78m河段范圍進(jìn)行防洪影響補(bǔ)償護(hù)砌。河道護(hù)砌主要分為橋下段28m及上游50m膜袋混凝土護(hù)坡。膜袋混凝土護(hù)坡護(hù)厚度20cm。

河道標(biāo)準(zhǔn)斷面：設(shè)計(jì)河道底高程▽-2.0m，底寬27m，兩側(cè)邊坡1：3，膜袋混凝土護(hù)坡頂高程▽3.5m，另橋下段按現(xiàn)狀河坡進(jìn)行護(hù)砌。高程▽3.5m以上順接至現(xiàn)狀河岸并采用草皮護(hù)坡。如圖2。

3 防護(hù)工程方案研究

3.1 模型計(jì)算條件

為探究上述河道防護(hù)工程方案的可行性和實(shí)用性效果，基于MIKE21 FM建立了二維水流運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型對(duì)方案開展計(jì)算研究。

模型的研究范圍上起如泰運(yùn)河楊園閘口，下至如泰運(yùn)河入江口，模型總長(zhǎng)4km左右，模型采用三角形網(wǎng)格劃分，并對(duì)工程區(qū)局部加密，最小網(wǎng)格尺度約1m，以便重點(diǎn)反映工程局部變化情況。如表1。

3.2 結(jié)果與分析

（1）水位變化方面，兩種水文條件下，河道上下游水位工程前后基本沒有發(fā)生變化。過船節(jié)制閘閘下雖然在河道范圍內(nèi)布設(shè)有6個(gè)橋墩，但一是因?yàn)闃蚨罩睆讲淮笄覍?duì)齊布置，和水流方向垂直，因此阻水面積有限;二是防護(hù)工程實(shí)施時(shí)對(duì)河道進(jìn)行了整治，河道過水?dāng)嗝婷娣e加大，不僅補(bǔ)償了橋墩產(chǎn)生的阻水面積，同時(shí)還有富余。因此橋梁及防護(hù)工程沒有引起過船節(jié)制閘側(cè)河道水位發(fā)生變化。過船港套閘側(cè)河道平時(shí)是作為如泰運(yùn)河航道，排澇時(shí)打開閘門參與行洪排澇，從計(jì)算結(jié)果來(lái)看，相關(guān)工程的實(shí)施對(duì)其沒有影響。

（2）對(duì)于過船節(jié)制閘側(cè)河道，設(shè)計(jì)排澇流量時(shí)，節(jié)制閘閘上河道由于橋梁和防護(hù)工程的雙重影響，河道水流流速表現(xiàn)為流速增大，最大增速發(fā)生在原深槽處，增幅0.10m/s，其余增速基本在0.10m/s以下，下游河道基本沒有發(fā)生太大變化。引水流量下，河道水流方向由河口向上游方向流動(dòng)，節(jié)制閘閘下流速基本沒有太大變化，閘上與排澇時(shí)一樣，最大流速增值也發(fā)生在原有深槽附近，但由于流量相對(duì)較小，引起的流速增幅在0.03m/s左右。如圖3、4。

過船港套閘相對(duì)于過船節(jié)制閘來(lái)說，無(wú)論是排澇還是引水均是承擔(dān)次要功能，因此兩種流量條件下，河道（航道）流速變化不大，其主要發(fā)生變化的是工程后的航道上游進(jìn)口端，這是因?yàn)閷?duì)比工程前，新建后的導(dǎo)航墻位置上移，船閘上游進(jìn)口端流速有所增大，航道中心流速增大0.03～0.06m/s。如圖5。

綜合兩種水文條件下的流速變化態(tài)勢(shì)和數(shù)值，橋梁工程和防護(hù)設(shè)施工程的建設(shè)對(duì)河道（航道）影響不大，流速變幅較小，影響范圍僅在近閘100～200m范圍內(nèi)。

（3）設(shè)計(jì)排澇流量條件下，橋梁和防護(hù)工程建設(shè)后，過船節(jié)制閘側(cè)河道水流平順，未有對(duì)節(jié)制閘、橋梁不利的水流現(xiàn)象出現(xiàn)。當(dāng)然，由于橋墩的存在，不可避免的在橋墩周邊產(chǎn)生紊流，但紊流強(qiáng)度不大，在0.30m/s以內(nèi)，影響范圍在橋墩周邊1.0m。同樣，引水時(shí)，河道水流平順，未見對(duì)相關(guān)工程設(shè)施不利的水流現(xiàn)象存在，橋墩周圍0.5m左右有不大于0.10m/s的紊流存在，但一是流速不大，二是范圍有限。過船港套閘工程前后水流較為平順，航道范圍內(nèi)沒有橫流等不利通航的現(xiàn)象。

4 結(jié)語(yǔ)

綜合考慮如泰運(yùn)河過船港段地形條件、水流條件、過船節(jié)制閘、過船港套閘及新建過船港大橋等因素，提出了河道防護(hù)工程方案，并通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算確定了該方案的可行性和實(shí)用性。本文提出的防護(hù)工程方案能有效保證過船閘大橋建設(shè)期和完工后，過船節(jié)制閘和過船港套閘所在河段的河勢(shì)穩(wěn)定，節(jié)制閘和套閘以及橋梁自身的安全運(yùn)行，真正達(dá)成了保閘建橋的初衷，同時(shí)對(duì)于類似的工程具有一定的指導(dǎo)意義。

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