京杭运河特大桥主跨工程通航安全

京杭运河特大桥主跨工程通航安全二。。九年五月十五日目录第一章概述1.1前言编制依据、研究的主要内容研究的主要结论第二章基础内容拟建工程概况和选址水文气象地震参数地质边界条件通航环境现状安全保障设置现状相关管理规定和水上交通安全管理情况有关通航安全参数第三章评估论证第一节选址和平面布置、通航标准论证铁路桥选址和桥墩布置评估跨越河段的航道、港口发展规划和船型发展趋势论证高程设计与桥梁航通尺度建设规模船舶通航论证分析第二节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周围交通环境及安全状况分析拟建工程对水域自然状况的影响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河床、水流及周围环境对拟建工程的影响拟建工程对水域环境的影响第四章施工期间通航的安全评估施工方案简述施工工艺流程和通航的关系、施工对通航安全和环境的影响评估第五章存在的主要问题第六章安全建议以及保障措施第七章评估结论附件：京沪高速京杭运河特大桥地理位置图（附图1）京沪高速京杭运河特大桥卫星影像图（附图2）京沪高速京杭运河特大桥平面布置图（附图3）京沪高速京杭运河特大桥立面图（附图4）有关照片及批文第一章概述前言为满足★★公路运输的需求，促进社会经济和谐发展，在经历了多方研究和讨论基础上，经★★市市政府批准，于2008年7月批复了★★公路拓宽改造工程可行性研究报告。★★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+392.129〜K4+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，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由相应的安全对策、措施及建议。编制依据、研究的主要内容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【2005111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【20071629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，采用桂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83.7650。基础主墩采用20根g.8m钻孔桩，桩长70m及58m,承台厚3m；边墩采用6根g.8m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，具水位受多方影响，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：6.6M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1300m3/S,多年平均流速0.4m/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气象气温累年全年平均气温15.1C,累年全年极端最高气温C,累年全年极端最低气温-12.9C。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。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。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。地质边界条件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：主要为残积土(5)燕山期白垩纪火成岩：主要为强、中、微分化花岗岩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O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。安全保障设施现状主桥施工V墩施工结束，在0#块桂篮施工中，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。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。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：5.189m。设计最低通航水位：2.5m。梁底高程：14.589mo《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、通航标准论证京杭运河大桥选址和桥墩布置评估《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83.7650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5o”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。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。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，由于采用桂篮悬浇方案，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。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，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。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：14.589mo桥梁其他通航尺度为：跨度：106m,净宽80m;净高7m。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=DHNWL+Hm=5.186+7=12.186<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。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。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5o,且横向流速大于0.3m/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。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。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。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。船舶通航论证分析京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。周围交通环境及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。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。施工过程中需要在桂篮下设置防物落网，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。后期疏浚拓宽航段工程对过往船舶的影响主桥桂篮悬浇施工时，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。第三节拟建工程通航安全评估河床、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，主桥采用桂篮悬浇箱梁施工，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。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施工方案简述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：桂篮悬浇箱梁，工期紧张。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。施工程序流程图为：征地拆迁一一场地清理一一测量防线一一现状核对一一开工报告一一工程实施一一施施自检一一报检签证一一试验检测一一质量评定一一工程验收。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钻孔灌注桩根402承台个43桥墩±J44悬浇箱梁块件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。(67+106+67)m预应力混凝土连续箱梁采用“桂篮悬浇”的施工方法，主要施工步骤如下：利用桂篮浇筑主梁0#块，推移桂篮，悬浇施工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桂篮。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桂篮的非弹性变形、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，调整桂篮立模高度，确保梁体合龙后符合设计线形。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桂篮施工。桂篮影响通航净高，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。施工对通航安全和环境的影响评估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。桥梁架设评估桥梁架设期间，桂篮影响通航净高，移动桂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，移动桂篮时申请主管机关对施工水域实施管制措施。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