京杭运河特大桥主跨工程通航安全

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1、京杭运河特大桥主跨工程通航安全施 工 方 案Mo o#-ffrE 迪 mLLt删ngn31111 * u卜 Dll卜2122 s2.3 山24 is2526 幽审鹹洁丈27m監郦耶W燼2829 血來聲伏聯磐第一节 选址和平面布置、通航标准论证3.1铁路桥选址和桥墩布置评估3.2 跨越河段的航道、港口发展规划和船型发展趋势论证3.3高程设计与桥梁航通尺度3.4建设规模3.5船舶通航论证分析srH-第二节3.6拟建工程对通航环境影戏那个分析拟建工程所处航段自然条件3.7周围交通环境及安全状况分析3.8拟建工程对水域自然状况的影响3.9后期疏浚拓宽航段工程对过往船舶的影响第三节 拟建工程通航安全评估

2、3.10河床、水流及周围环境对拟建工程的影响3.11拟建工程对水域环境的影响第四章4.1施工期间通航的安全评估施工方案简述4.2施工工艺流程和通航的关系、4.3施工对通航安全和环境的影响评估第五章第六章第七章附件：存在的主要问题 安全建议以及保障措施 评估结论1、京沪高速京杭运河特大桥地理位置图（附图 1）2、京沪高速京杭运河特大桥卫星影像图（附图 2）3、京沪高速京杭运河特大桥平面布置图（附图 3）4、京沪高速京杭运河特大桥立面图（附图 4）5、有关照片及批文第一章 概述1.1 前言为满足公路运输的需求，促进社会经济和谐发展， 在经历了多方硏究和讨论基础上，经市市政府批准，于 2008年7月

3、批复了公路拓宽改造工程可行性硏究报告。公路长13.8公里，总投资约10亿元，西接大 道，东连大道，构成贯穿城区东西向的城中干道。拟建 的公路拓宽改造工程京杭运河大桥（K4+392.129K4+847.151 段）于苏南运河 3KM 处跨越运河，为防止拟 建工程水域通航环境恶化，保障该水域船舶航行及京杭运河 大桥自身安全，防止水域污染，根据中华人民共和国内河 交通安全管理条例、中华人民共和国水上水下施工作业通 航安全管理规定、中华人民共和国通航安全评估管理办 法等规定，我部依据项目业主镇江市干线公路建设指挥部 提供的京杭运河大桥工程相关技术资料，组织工程技术人员 踏勘现场、调查研究，搜集相关资料

4、，在此基础上进行技术 分析论证，编写出施工方案，并对存在的问题及对通航 环境的影响因素提出相应的安全对策、措施及建议。1.2 编制依据、研究的主要内容1.2.1 编制依据 本施工方案主要依据下列文件：（1）中华人民共和国内河交通安全管理条例 （国务院 【2002】第355 号令）；（2）中华人民共和国内河避碰规则（交通部令【1991】 30 号）；（3 ）中华人民共和国内河通航标准（GB50139-2004 ）;（ 4 ） 河港工程总体设计规范 （ JTJ212-2006 ）；（ 5 ） 中华人民共和国水上水下施工作业通航安全管理规 定（交通部令【1999】第4号；（6）中华人民共和国海事行政

5、许可条件规定（交通部令 2006年第1号）；（ 7 ） 中华人民共和国防止船舶污染内河水域环境管理规 定（交通部令【2005】11 号）；（8）中华人民共和国海事局通航安全评估管理办法（海 通航【2007】629 号）；（9）内河助航标志（GB5683-93）1.2.2 研究的主要内容（1）拟建工程水域交通安全现状；（2）桥墩选址、支架布置分析；（3）跨越河段的航道、港口发展规划和船型发展趋势论证；（4）拟建工程对通航环境的影响；（5）桥梁通航尺度分析；（6）助航标志配置分析；（7）工程水域防污染措施；（8）工程水域安全维护措施。1.3 研究的主要结论1、大桥净高 7m 满足通航要求，采取了一

6、跨通过的方 式，跨度 106 米，有效净宽 80 米，通航净宽满足规定的通 航净宽要求。2、京杭运河作为北煤南运的主通道，年通过量超过 1 亿吨，因此，施工水域水上交通安全形势压力加大，应加强 监管，留足水上通航净宽，加强船舶运行指挥，设置必要的 警示标志，提醒过往船舶注意单向通过，必要时在此交汇的 船舶应谨慎通过。3、为确保京杭运河大桥施工时在航船舶通过本桥梁所 在航段的安全，根据内河助航标志在桥梁设置桥涵标， 提醒来往船舶注意航行安全。4、应定期对铁路桥附近水下地形和船舶通过情况进行 观测，制定必要的应急预案，预防事故发生。 第二章 基础内容2.1 拟建工程概况公路拓宽改造工程京杭运河特大

7、桥主跨位于京杭运 河(3KM)水域，由工程集团有限公司承建，施 工工期自2008 年10月至2009 年8月31日。期间东岸承 台墩身施工约2个月、悬臂浇筑等施工约3 个月。该工程主 要特点为一跨通过京杭运河，采用挂篮悬浇箱梁连续施工， 跨度大，技术含量高，且是镇大公路拓宽改造工程全线施工 工期的关键节点。该运河大桥与河道主流交角 83.765 。基础主墩采用20 根申18m钻孔桩，桩长70m及58m，承台厚3m ;边墩采 用6根18m钻孔桩，桩长57m。主墩为V型钢筋混凝土 结构，主墩高 11.9m ;边墩为圆柱式钢筋混凝土结构，高 6.725m。2.2 水文京杭运河在1994 年底地方政府

8、对河道进行了整治，河 道宽约 80 米，京杭运河主要为航运和灌溉河道，由于与长 江相连，又是主要排洪河道，其水位受多方影响，在长江入 口处建有谏壁节制闸、船闸和抽水闸，主要受内涝控制。2.2.1 水位历年最高水位： 6 . 6 M历年最低水位：2.5M工程设计通航水位表设计最高通航水位设计最低通航水位水位(M)频率(%)水位(M)保证率(%)5.1890.22.5982.2.2流量、流速京杭运河谏壁段河段最大流量为1300m /S,多年平 均流速04m/S,百年一遇洪水流速2.7m/S,京杭运河 大桥轴线方向与水流方向的交角为 83.675 度。2.3 气象2.3.1 气温累年全年平均气温15

9、.1弋，累年全年极端最高气温 41.1C,累年全年极端最低气温-129C。2.3.2 风况本地区的风向随着季节的变化非常明显，春、夏季以东 南风为主，东南偏东风次之，秋季以东北偏北风为主，北风 和东北风次之，冬季则以西北风较多，全年风向是以东南、 东北风为多风速在3.4m/s左右极端最大风速为27.5m/s。 镇江地区的暴风主要受台风边缘影响，以及强雷雨天气过程 所造成。2.3.3 雾以平流雾为主，雾日以冬、春季为多，一般多发生在清 晨和夜间，本地区年平均雾日38天，最少雾日15 天。2.3.4 降雨日降雨量=25.0 毫米的天气较集中在每年的 5-9 月 份。累年年平均降雨量为 1063.1

10、 毫米。2.3.5 雷暴日历年平均 29.1 天，年最多雷暴日48天，年最少雷暴日9 天，雷暴天气现象主要集中在每年的 3-9 月份。2.4 地震参数根据中国地震地参数区划图（GB18360-2001）,工程所在地地震基本烈度为七度，动峰值加速度为 0.15g。2.5 地质边界条件2.5.1 地质资料据桥址施工设计前勘察揭露，按岩土层时代，成因及工 程物理力学特征的差异将桥址区划分为6个大层12个亚层， 自上而下描述如下：（1）第四系全新统人工填土：主要为素填土（2）第四系全新统洪积相土：主要为粉质粘土（3）第四系上更新统粉质粘土：主要分为四类粉质粘 土（4）第四系中、下更新统残积土：主要为残

11、积土（5）燕山期白垩纪火成岩：主要为强、中、微分化花L-1-I岗岩2.5.2 水文地质特性以及评价勘测期间地下水稳定水位埋深一般 0.5-2.5米,勘查区地 下水类型为潜水，场地地下水对混凝土结构无腐蚀性。2.6 通航环境现状苏南运河在镇江长达 42.6 公里，是经长江进入苏南腹 地和杭嘉湖地区船舶的水运主通道，年船舶通过量过亿吨， 其中 50% 以上是电煤运输。苏南运河镇江段作为通江口门， 是南北水上交通的咽喉要道，平均每天船舶通过量近 30 万 载重吨，船舶通行密度之大，是大运河之最。本身就跟不上 航运发展要求的航道在长期枯水期等特殊时期更加不堪重 负，船舶涌堵现象屡屡发生。该大桥选址距苏

12、南运河谏壁闸 3KM 处，该处老桥要求 是四级航道，新施工的航道设计为三级。2.7 安全保障设施现状主桥施工V墩施工结束，在0#块挂篮施工中，V墩侧 面采用支架施工方案，施工安全保障设施齐全，满足施工安 全要求。2.8 相关管理规定和水上交通安全管理情况依据我国海事、港口和航道有关法律、法规的规定，该 项目安全施工满足中华人民共和国内河交通安全管理条 例、中华人民共和国内河通航标准、中华人民共和国水 上水下施工作业通航安全管理规定等要求。该航段的水上 交通安全根据属地管理原则，由镇江市地方海事局管理，确 保水上交通安全的良好形势。2.9 有关通航安全参数公路拓宽改造京杭运河大桥采用一跨通过的方

13、式， 相关通航参数如下：跨度：106m，有效净宽80m.净高：7m。设计最高通航水位：5.189 m。设计最低通航水位：2.5m。梁底高程：14.589m。内河通航标准规定的 3级航道尺度为：水深2.0-2.4m，直线段宽度单线为45m，双线为90m，弯曲半径为500m。水上过河建筑物通航安全参数为：净高10m，单向通航孔净宽55m，双向通航孔净宽96m。第三章 评估论证第一节 选址和平面布置、通航标准论证3.1 京杭运河大桥选址和桥墩布置评估3.1.1 中华人民共和国内河交通安全管理条例第二十五条规定“在内河通航水域或者岸线上架设桥梁可能影响通 航安全的作业或者活动的，应当在进行作业或者活动

14、前报海 事管理机构批准”，镇大公路拓宽改造工程京杭运河大桥是 镇江市发展规划“三横四纵”的重点工程，在原镇大公路的 旧址上进行改造，且航道中心线与桥梁中心线的交角为83.765，满足内河通航标准规定的“水上过河建筑物 轴线的法线方向与水流方向的交角不宜超过 5 ”要求。大桥 开工前及时征求海事管理机构合理化建议和意见并办理有 关海事审批手续，大桥选址合理。3.1.2 本工程的选址能满足内河通航标志中的有关要 求：满足“水上过河建筑物选址”中的“应建在河床稳定、 航道水深充裕和水流条件良好的平顺河段”，“选址应避开弯 道”。设计单位充分考虑了“当采取工程措施不能满足通航 条件时，应加大水上过河建

15、筑物跨度或采取一孔跨过通航水 域”的要求，采取一跨跨越京杭运河，在东西两岸临水面大 堤坡面外设置桥墩，基本符合“水上过河建筑物的墩柱不应 过于缩小河道的过水面积”要求。在疏浚拓宽桥梁所在处一 定范围的航道，加大航宽条件，加深航深后，不影响通航。3.1.3 大桥采用一跨通过京杭运河，对过往船舶的通视条 件不会产生任何影响。但施工期间，由于采用挂篮悬浇方案， 应加强水上交通安全监管，留足水上通航净宽，加强调度， 并设置醒目的警示标志和鸣笛标，提醒过往船舶注意单向通 过，必要时在此交会的船舶应该谨慎通过。3.2 跨越河段的航道、港口发展规划和船型发展趋势论证 该航段航道等级目前 4级，近期规划为3级

16、，即将实施 “四改三”改造，预计将拓宽航道，通航条件将大为改善， 目前桥墩位置已按照“三级标准”规划航道中心线调整，满 足规划要求。目前，运河船舶呈大型化发展趋势，交通运输部门也有 发展运河集装箱运输的规划，对桥梁净高要求不低于 7.5米， 考虑到运河水位的年平均高度，本桥设计时按净高7m要求 考虑。3.3 高程设计与桥梁通航尺度 公路拓宽改造工程京杭运河大桥高程设计相关参数 如下：设计最高通航水位：5.189m。设计最低通航水位：2.5m。梁底高程：14.589m。桥梁其他通航尺度为： 跨度：106m，净宽80m ;净高7m。3.3.1 桥梁净空高度合理性分析 桥梁通航净空高度是指在满足通航

17、要求时，桥孔范围内 所规定的从设计通航水位算起的最小净空要求，即代表船型 的船舶或船队安全通过桥孔的最小高度。根据内河通航标 准，净高起算面为DHNWL （设计最高通航水位）。通航净 空高度数值为代表船型空载水线以上至最高固定点高度与 富裕高度之和。对照内河通航标准“天然和渠化河流水上过河建筑 物通航净空尺度”表，三级航道拖船货船队长、宽、吃水深 度要求分别为：167m*21 6m*2m ；净高为7米，货船为7 米，单向通航孔净宽为 45米，双向通航孔净宽为 90米。因此，铁路桥梁底高程应为设计最高通航水位 +水上过 河建筑物通航净高，即：H二DHNWL+Hm = 5.186+7=12 186

18、14 589m （梁底 最小处高程）。式中：DHNWL设计最高通航水位Hm水上过河建筑物通航净高 可见，净高满足要求。332 水下过河建筑物（桥梁桥墩）高程合理性分析埋置于河床内的建筑物顶部设置深度，三级航道不应小 于2米。本大桥没有水中建筑物，由此可见符合该要求。 333 桥梁净空宽度合理性分析根据内河通航标准的规定，限制性航道水上过河建筑物的通航净宽须满足尺度要求。航道等级代表船舶、船队单向通航孔双向通航孔III货船净宽：45上底宽：90内河通航标准规定水上过河建筑物选址应避开滩 险、通行控制河段、弯道、分流口、汇港口、港口作业区和 锚地”，“当采取工程措施不能满足通航条件时，应加大水上

19、过河建筑物跨度或采取一孔跨过通航水域”。“当水上过河建筑物轴线的法线方向与水流流向的交角大于 5 ，且横向流速 大于O3m/S时，通航净宽必须加大，本工程综合考虑以 上要求，选址合理，采取一跨通过通航水域。3.3.3.1 航迹带宽度模型的建立为充分论证对大桥和通航影响最大的净宽宽度问题，在 此引入船舶过桥航行时航迹带宽度模型。船舶在航道上行驶 受风、流及螺旋桨产生的横力矩的影响，其航迹很难与航道 轴线平行。船舶常需不断地靠操作舵角来校政航向，使航行 的轨迹线不至于偏离航道范围。船舶以风流压偏角在导航中 线左右摆动前进所占用的水域宽度称为航迹带宽度。建成后，京杭运河大桥跨度 106 米，除去位于

20、位于堤岸 外的宽度，有效净宽 80 米，大桥所在处常水位下河面宽约 60 米，在天气情况较好的情况下，单向通航满足净宽要求， 双向通航净宽基本满足规定要求，可见镇大公路拓宽改造工 程京杭运河大桥建成后，可基本满足双向通航要求。3.4 建设规模公路拓宽改造工程京杭运河大桥（K4+392.129 K4+847.151段）跨越京杭运河，中跨106M，两个边跨均 为67米，中跨一跨跃过京杭运河，为大桥规模。3.5 助航标志配置和航道疏浚需求分析为确保在运河航道上的船舶通过本桥梁所在的航段时 的安全，应根据内河助航标志在桥梁上下水的通航孔上 设置规定的桥涵标，使其尽早做好准备。3.6 船舶通航论证分析京

21、杭运河在江苏苏南境内 404公里，镇江境内 42.6公 里，沿河有 49 个港口作业区。近年来，通过对运河航道综 合治理，运河通航能力提高，基础设施进一步完善，在沿河 修建了码头、货场及装卸设施，运河航道货运量大幅增加， 促进了地方经济发展。自 2004 年以来通过量的 8000 万吨 上升至2007年12000万吨，运河上航行的主要是货船，60% 为船队，货船多为500 吨级，主要运输煤炭、矿建材料、成 品油、危化品、粮食及非金属矿石等。成品油、危化品船舶 装载吨位以 300-500 吨居多，每天通过苏南运河镇江段的通 过量（上、下行方向）约 30-40 艘，载运货物主要是汽油、 成品油、溶

22、剂油、柴油、酸碱类、醇类、双氧水以及苯类等 物质。为保障公路拓宽改造京杭运河特大桥工程顺利施工 和通航安全，在跨运河铁路大桥采取了疏浚上、下游航道、 设立助航标志等安全保障措施后，船舶严格按照划分的上下 游通过，按照中华人民共和国内河避碰规则航行，统一 好会让意图后，加强联系，谨慎驾驶通过京杭运河大桥，可 保障航行安全。第二节 拟建工程对通航环境影响分析3.7 拟建工程所处航道自然条件本工程桥梁位于在苏南运河谏壁闸约 3KM 处，所处的 河段水流平缓，河道宽畅，堤距 90米左右，河面宽80米， 堤顶高程7.8-8.5米，河面宽度约 80米，在航道整治前通航 条件比较理想。3.8 周围交通环境及

23、安全状况分析本大桥工程所在处交通较便捷，运河直通长江。根据以 往船舶通过量预测，在大桥建设期间，平均每天通过大桥处 的货运量超过30万吨，按运河中实际航行的船舶 500吨级 干散货船舶计算，较为繁忙。3.9 拟建工程对水域自然状况的影响本大桥属于公路拓宽改造工程的组成部分，跨越运 河通过悬浇箱梁紧密相连，运河大桥采取了钻孔灌注桩基 础，结构较牢固。施工过程中需要在挂篮下设置防物落网，防止施工时可 能有遗留物掉入河中，做到无障碍物，保证航道畅通。3.10 后期疏浚拓宽航段工程对过往船舶的影响主桥挂篮悬浇施工时，应按照规定发布航行通告，设立 醒目标志，提醒过往船舶注意保障施工安全。第三节 拟建工程

24、通航安全评估3.11 河床、水流及周围环境对拟建工程的影响由于大桥桥墩采用混凝土 V型实体墩，稳定牢固，主桥 采用挂篮悬浇箱梁施工，净高满足要求，河床、水流、风向等因素对本工程无明显不利影响。3.12 拟建工程对水域环境的影响本工程运河两侧V型实体墩均布置在堤岸线外侧，对施工水域的水流没有影响。第四章 施工期间通航的安全评估4.1 施工方案简述4.1.1 施工条件及特点运河一般4-10 月份为汛期，11-3月份为枯水期。本工程 施工主要在汛期内。施工特点为：4.1.1.1 挂篮悬浇箱梁，工期紧张。4.1.1.2 两侧主墩均布置在堤岸线外侧，对航道及水流无 影响，且不影响护堤。4.1.1.3 施

25、工程序流程图为：征地拆迁场地清理 测量防线现状核对开工报告工程实施施 工自检报检签证试验检测质量评定工程 验收。镇江京杭运河大桥主要工程数量表序号工程名称单位数量备注1桩基钻孔灌注桩根402承台个43桥墩个44悬浇箱梁块件个1105悬浇箱梁主梁混凝土m3119864.1.2 施工方法本工程主墩位于镇江京杭大运河岸边，两主墩位于陆 地，按常规方法施工，施工时先施工钻孔桩，再施工承台。 基础钻孔桩采用冲击钻机施工，每墩安排叁台钻机，两墩同 时施工；桥墩混凝土两次浇筑成型。（6710667）m 预应力混凝土连续箱梁采用“挂篮 悬浇”的施工方法，主要施工步骤如下：利用挂篮浇筑主梁 0#块，推移挂篮，悬

26、浇施工 1-12# 块件；合拢边跨主梁，拆除临时支架；合拢主梁中孔。施工过程中高度重视预应力箱梁结构的差异，根据设计 分段及各个节段重量设计挂篮。连续梁各节段施工过程中， 精确布置各类预埋件和预留孔。加强线形控制是本连续梁施 工中的关键问题，在采取措施消除墩旁支架和挂篮的非弹性 变形、检验弹性变形量的基础上，施工前对各节段施工引起 的挠度详细计算，并在施工中加强线形监测，结合各节段实 际测量结果，调整挂篮立模高度，确保梁体合龙后符合设计 线形。4.2 施工工艺流程和通航的关系根据施工方案和工艺流程分析，与通航关系密切的桥梁 挂篮施工。挂篮影响通航净高，还有一定的高空坠物风险， 对通航环境产生一

27、定的影响，如不进行有效的监管和安全维护措施，将带来一定的水上交通安全隐患。4.3 施工对通航安全和环境的影响评估4.3.1 疏浚评估由于本桥施工段航道直顺，且无其他视线影响，故不需 要针对施工段上下游航道进行疏浚工作。4.3.2 桥梁架设评估桥梁架设期间，挂篮影响通航净高，移动挂篮时可能对 船舶航行安全产生不利影响，还有一定的高空坠物风险。施 工前应按照规定在施工水域上下游设置明显标志，夜晚设置 警示灯光提醒过往船舶注意安全，同时申请主管机关对施工 水域实施安全维护，移动挂篮时申请主管机关对施工水域实 施管制措施。4.3.3 其他工程建设期间，建筑材料使用较多，钻孔灌注桩施工也 将产生一定的污

28、水，建设过程的一些有毒有害的建筑材料如 散、漏在水中，可能会造成水域污染。建设期间要高度重视 环保，有毒有害材料必须在有防护的情况下才能作业，并有 充分的措施防护保证不在作业期间落入水中造成污染。施工 方必须严格按照批准的方案施工，遵守制定的安全与防污染 措施计划书，同时配合海事机构统一管理。第五章 存在的主要问题设计和施工均未按照内河助航标志规定设立必要的助航标志，划分上下游。第六章 安全建议以及保障措施本报告在对拟建工程所处航道交通安全现状及拟建工程 对通航环境的影响做了认真分析研究的基础上，针对镇大公 路跨京杭运河大桥工程特点，重点消除施工及建成后主要存 在的通航安全影响和不利因素，为使

29、本工程对周围通航环境 的不利影响降到最低限度，进一步规范航行秩序，维护船舶 的航行、作业安全，提出如下安全管理建议及保障措施。 6.1 为确保在京杭运河航道上航行的船舶通过本桥梁所在 航道的安全，使其尽早做好准备，需疏浚上下游各 100米范 围内航道，设置引导通过标志。为确保运河大桥和船舶安全， 根据内河助航标志在桥梁设置桥涵标志，在挂篮下部设 置提示标志，以上标志需要醒目直观，且夜间发光，提醒来 往船舶注意航行安全。6.2 工程全部完工后，要进行扫床，清理碍航物，消除船舶 航行隐患，涉及通航安全的工程应办理验收手续。6.3 应定期对大桥附近水下地形和船舶通过情况进行观测， 制定必要的应急预案

30、，预防事故发生。6.4 项目业主应按中华人民共和国水上水下施工作业通航 安全管理规定的有关要求，向海事管理部门办理施工许可 手续。第七章 评估结论公路拓宽改造能加快城乡运输，促使乡镇现代化建 设迈上新台阶，加快实现可持续发展的战略目标，推动镇江 市经济社会发展等重要的作用，京杭运河大桥是其工程的有 机组成部分，建设是必要的，大桥设计和施工中存在的问题 在采取必要的工程措施后，可降低水上交通安全事故风险。针对存在的不安全因素，项目业主、施工单位、过往船 舶只要严格执行有关水上交通安全管理法律法规，加强安全 管理方式，认真对待有关安全管理部门及主管机关的意见， 积极采纳合理化建议，经有关各方协调努力，密切配合，综 合治理，大桥施工对通航安全及水域环境的不利影响和不安 全因素是可以降低甚至消除的。综上所述，经认真分析评估，本报告研究认为，业主单 位在采取合理的安全保障措施，完善公路京杭运河大桥 施工方案后，可保证大桥自身以及过往船舶的航行安全。