广肇线北江桥对北江河道行洪安全影响分析

朱秋菊，朱跃龙

（1.珠江水利委员会珠江水利科学研究院，广东 广州 510611；2.河南省方城县水利局，河南 方城 473200）

1 工程概况

广肇城轨佛山至肇庆段项目，是继广佛、广珠和穗莞深、莞惠项目开工后，加快推进珠三角城轨交通体系建设的又一重要项目。工程走向起于佛山西站、止于肇庆站，自东往西依次跨越西南涌、北江、独河、绥江、青岐涌、院主涌、长利涌、罗隐涌、后沥涌等共9条河（涌）。工程拟在跨河（涌）处建设跨河（涌）桥梁。

其中跨北江特大桥是9座桥中最大的一座，也是整条线位的控制性桥梁工程。拟建的广肇城际轨道交通佛山至肇庆段跨北江特大桥工程右岸位于肇庆市大旺高新区大旺围内，左岸位于佛山三水境内；桥址下游约1.06 km处为绥江与北江交汇处。

本桥在满足通航要求下与上游已有的二广高速跨北江大桥对孔布置（两桥中心距45 m），主跨采用（77+146+80.3）m双薄壁连续刚构，靠跨中薄壁墩中心与二广高速40 m+2 70 m+40 m刚构次中墩中心对齐，确保原二广270 m跨度通航净宽。小里程侧采用40 m简支梁、大里程侧采用43.3 m简支梁，河道范围内完全与二广桥对孔布置。小里程侧跨采用35+60+35 m连续梁、大里程侧采用50+80+80+45连续梁一跨跨越河岸。

拟建大桥墩台基础均采用钻孔灌注桩基础，桥轴线与水流方向基本垂直，河道内布置桥墩共28个。桥址断面主河道宽约550 m，辅河道宽约160 m，江中有竹洲，宽约370 m。通过减小桥墩及承台尺寸、降低承台等措施多次优化方案后，在5～100年各级频率设计洪水位条件下，大桥工程阻水比在7.34%～8.53%之间，阻水比仍较大。

从设计角度考虑，由于拟建工程为铁路桥，承受的动荷载大，对安全要求很高，桥墩尺寸再降的可能性不大。而大桥工程连续梁边中跨跨度比有一定的搭配比例，且在河道内桥墩要与上游并行的二广高速跨北江桥对孔布置，跨堤处桥墩不能布置在堤身断面上，堤外桥墩要避开附近东围电排站厂房，综合以上因素，桥墩之间跨度再度调整的可能性也不大。

从施工角度考虑，目前的设计方案中部分出露河床的承台埋入河床的可能性也不大，原因如下：

1）如承台底标高放得太低，因承台底部地质强度较高，会导致施工围堰很难下放到位；同时采用一般机械方式清底很难达到灌注封底混凝土前应该清到的标高。

2）由于与二广高速跨北江特大桥相距较近，同时考虑施工栈桥稳定性，如果采用爆破清底，将存在很大的安全质量风险；如承台基础太低，施工过程中对广贺高速高桩承台基础的安全稳定性有影响，且如将承台埋入河床，则船只上行容易撞到已建二广高速跨北江特大桥承台。

因此，开展广肇线北江桥现有工程方案下大桥工程对北江行洪安全影响分析是十分必要的。工程对北江行洪安全影响的分析结果也是水行政主管部门对该项目进行审批的重要依据。

2 北江桥行洪安全影响分析

2.1 北江下游近30年来河道演变分析

根据有关资料，北江下游河段在 1975年前普遍呈现淤积，1975—1987年北江下游的部分河段出现明显下切，这主要是受航道整治、人为采砂等人类活动的影响。1987—1998年北江干流清远～河口段，清远水文站在拟建桥址上游约59.1 km处，大塘在拟建桥址上游约27.0 km处，桥址在北江河口三水上游约11.7 km，整个河段的水深和河槽容积都表现为增加，河道处于冲刷状态，但上游清远至大塘段和下游段大塘至河口段的冲刷幅度有较明显的差异，下游段的冲刷幅度明显要比上游段大得多。

据广东省航道局现场施工人员反映，河槽冲刷原因，大塘上游河段主要由航道整治工程造成；大塘下游河段主要由采砂所造成。

通过收集到的1999，2004年和2010年地形的对比分析可知，从1999年到2010年北江下游河道仍呈冲刷趋势，桥址附近2004年较之1999年河道主槽冲刷深度为1～2 m，2010年较之2004年河道主槽冲刷深度一般为 0～2 m之间。

2.2 河道行洪控制断面

拟建工程所在处河道断面宽阔。在100年一遇洪水位条件下，拟建工程下游1.7 km处为1号断面，断面行洪面积为15 068.82 m2，拟建桥址上游1.1 km处为2号断面，断面行洪面积为15 178.51 km2，桥址处3号断面扣掉拟建工程阻水面积后的断面行洪面积为15 581.48 km2（未扣掉拟建工程阻水面积的断面行洪面积为17 406.24 km2），拟建桥址下游1.6 km处为4号断面，断面行洪面积为13 911.13 km2，桥址下游2.73 km处为5号断面，断面行洪面积为14 907.09 km2。

拟建工程建设后，桥址所在处断面不为北江行洪最小控制断面。因此，定性分析，工程的建设不会影响北江河道正常行洪。

2.3 二维水流数学模型模拟计算结果

根据数学模型计算结果可知：拟建工程建设后，北江下游工程附近水流整体流态依然平顺，流速变化区域主要局限在桥址附近；拟建工程对上下游水位、流速影响范围和幅度均不大。拟建工程建设后，上游水位壅高值在3 cm以内，流速变化幅度达到0.03 m/s的范围为桥址上游约1.44 km至桥址下游约2.93 km；桥址附近两岸流速有所增大，但增加幅度不大（最大为0.05 m/s）。

3 结论

综上所述，大桥工程阻水比较大，但北江近30年来河床一直处于下切状态，北江行洪断面不断增大，且拟建工程建设后，桥址所在处不是河道行洪最小控制断面；数学模型计算结果也表明，工程建设后工程附近河道整体流态平顺，拟建工程对北江河道水位、流速影响范围和幅度均有限。因此，北江桥对河道行洪安全影响不大，不会影响北江河道正常行洪。

4 建议

通过数模分析可知，拟建工程建设后，会对两岸护坡有一定冲刷。因此，工程施工完毕后，应对护岸采取一定的护坡措施以防止冲刷。因工程阻水比较大，施工期阻水比更大 ，建议在枯水期进行施工。

［1］南京水利科学研究院，广东省航道局.广东省主要航道低水位变化趋势研究［R］.2004年11月.