２０１６年７月 水运工程 Ｐｏｒｔ＆Ｗａｔｅｒｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｊｕ１．２０１６ Ｎｏ．７ Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．５１７ 第７期总第５１７期 舅 南京长江大桥第（长江５南京孔航道开林局 ，通江强苏 上南京行２１０１通） 道可行性研究 摘要：目前南京长江大桥上行通航孔通过能力不足。充分利用大桥通航桥孔、增加开通上行通航孔．对于改善桥区航 段通航环境、保障大桥及船舶通航安全是十分必要的。根据南京长江大桥所处航段的航道自然条件．通过分析不同年份河 床演变及水流条件，提出大桥第５孔开通上行通道的可行性及开通方案。结果表明，南京长江大桥第５孔与现通航孔跨度相 同，大桥河段水深槽宽，具备开通为通航孔的基础条件。建议近期只开通第５孔为大型船舶上行通航孔，未来可根据船舶通 航情况适时调整 关键词：南京长江大桥；第５孔；上行通道；可行性；水流条件 中图分类号：Ｕ ６４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００２．４９７２（２０１６）０７．００７７．０６ Ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｕｐｓｔｒｅａｍ ｃｈａｎｎｅｌ ｏｐｅｎｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｆｔｈ ｎａｖｉｇａｂｌｅ ｂｒｉｄｇｅ ｉｎ Ｎａｎｊｉｎｇ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ ｂｒｉｄｇｅ ＬＩＮ Ｑｉａｎｇ （Ｃｈａｎ￣ｉａｎｇ Ｎａｎｊｉｎｇ Ｗａｔｅｒｗａｙ Ｂｕｒｅａｕ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００１ １，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｃｋ ｏｆ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｕｐｓｔｒｅａｍ ｃｈａｎｎｅｌ ｏｐｅｎｉｎｇ ｏｆ Ｎａｎｊｉｎｇ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ Ｂｒｉｄｇｅ，ｉｔ ｉｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｔｈｅ ｓａｆｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ａｎｄ ｓｈｉｐ ｂｙ ｍａｋｉｎｇ ｆｕｌｌ ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ｎａｖｉｇａｂｌｅ ｂｒｉｄｇｅ ｏｐｅｎｉｎｇ ａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ｎａｖｉｇａｂｌｅ ｕｐｓｔｒｅａｍ ｏｐｅｎｉｎｇ ｈｏｌｅ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ｃｈａｎｎｅｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｎａｎｊｉｎｇ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ Ｂｒｉｄｇｅ ｓｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｂｅｄ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｌｆｏｗ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｙｅａｒｓ，ｗｅ ｐｒｏｐｏｓｅ ｔｈｅ ｓｅｈｅｍｅ ａｎｄ ｐｒｏｂｅ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｏｐｅｎｉｎｇ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ｕｐｓｔｒｅａｍ ｃｈａｎｎｅｌ ａｔ ｔｈｅ ５ｔｈ ｏｐｅｎｉｎｇ ｈｏｌｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ５ｔｈ ｈｏｌｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｎａｎｊｉｎｇ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ Ｂｒｉｄｇｅ ｈａｓ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｓｐａｎ ａｓ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｎａｖｉｇａｂｌｅ ｈｏｌｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ｓｅｃｔｉｏｎ ｉｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｄｅｅｐ ａｎｄ ｗｉｄｅ ｃｈａｎｎｅｌ，ＳＯ ｉｔ ｂｅａｒｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｆｏｒ ｏｐｅｎｉｎｇ ｔｈｅ ｎａｖｉｇａｂｌｅ ｈｏｌｅ．Ｉｔ ｉｓ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｔｏ ｊｕｓｔ ｏｐｅｎ ｔｈｅ ５ｔｈ ｈｏｌｅ ａｓ ｔｈｅ ｕｐｓｔｒｅａｍ ｎａｖｉｇａｂｌｅ ｈｏｌｅ，ａｎｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ａｄｊｕｓｔｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｖｅｓｓｅｌ ｔｒｆａｉｆｃ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｎａｎｊｉｎｇ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ Ｂｒｉｄｇｅ；ｔｈｅ ｆｉｆｔｈ ｎａｖｉｇａｂｌｅ ｂｒｉｄｇｅ；ｕｐｓｔｒｅａｍ ｃｈａｎｎｅｌ；ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ；ｆｌｏｗ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ 南京长江大桥是连通南京市下关区和浦口区、 航桥孔。近年来，随着内河水运在国民经济发展 连接津浦铁路与沪宁铁路是长江上第１座由我国 中的地位的逐步凸显，长江水运已进入高速发展 自行设计建造的双层式铁路、公路两用桥梁【ｌ】。． 期［２。】。南京长江大桥作为长江黄金水道的重要通 目前，南京长江大桥机动船通航桥孔主要有 航节点，近年来船舶通航密度显著增大。大桥仅 ２下１上共３个桥孔．其中第６、８孔为机动船 有的４孔上行通航孔通航压力和风险不断加大。 （队）下行通航桥孔，第４孔为机动船（队）上行通 由于通过能力不足，上行船舶经常出现船舶排队 收稿日期：２０１６．０２．０５ 作者简介：林强（１９８３一），男，工程师，从事航道工程管理工作。 第７期 林强：南京长江大桥第５孔开通上行通道可行性研究 呈上提下挫，幅度在４００ ｍ范围内。 因近年来潜 ２．２桥区水域水流条件变化 洲分流比的趋稳，左右摆幅较小。 为全面了解南京长江大桥第５孔水流条件。 该段１０ ＩＴＩ深槽与上下游（梅子洲汊道的左 收集了２０１０－－２０１２年中、洪水期表面流速流向资 汊、八卦洲汊道的右汊）始终贯通，１０ ｍ深槽宽 料，从实测的表面流速流向来看（表１），南京长 约１ ０００ ｍ左右，该段还存在２０ ｒｎ深槽，槽首分 江大桥桥区水流流向基本与桥轴线法向一致。由 别延伸至左汊浦口的棉麻码头上游及潜洲右汊三 表１可见，由于主流区位于第５孔和第６孔范围 汊河口附近，延伸至潜洲右汊的２０ ｍ槽首多年来 内，第５孔和第６孔水流流速比其他桥孔略大。 变化相对较小，而处于潜洲左汊的２０ ｍ槽首 中高水期，第５孔水流流速为１．１４ ２．７９ ｍ／ｓ，水 １９５９－－１９８５年间上提下挫的幅度很大。约４．９ ｋｍ； 流流向与桥轴线法向夹角在４。～８。；第６孔水流 １９８５年后整个２０ ｍ槽的平面形态呈基本稳定．虽 流速为１．Ｏ０～３．３７ ｍ／ｓ，水流流向与桥轴线法向夹 然有一定程度的冲淤，但幅度较小；２０ ｍ槽槽尾 角在５。～８。。枯水期夹角略大，随着水位的上升， 位于南京长江大桥以下，１９８５年前呈一定的速度 水流流速逐渐增大，水流流向与桥轴线法向夹角逐 下延。在八卦洲洲头分水鱼嘴工程实施后．槽尾 渐减小。当水位达到４ ｍ以上时，第５孔和第６孔 的下移速度趋缓．１９９７年后与八卦洲右汊２０ ｍ槽 范围内水流流速基本超过２．０ ｍ／ｓ。有可能对部分 连通。 小型船舶或船队上行造成一定困难。 表１ 南京长江大桥桥区水域水流条件 注：夹角指水流流向与桥轴线法向夹角。 ３第５孔开通上行通道可行性分析 桥孔和第６孔２９４ ｋＷ以上单船和顶推船队下行通 １）南京长江大桥第５孔与现通航孔跨度相 航桥孔之间，其跨度与第４孔和第６孔相同，均 同，具备开通为通航孔的基础条件。 为１６０ ｍ，两侧桥墩均具备一定防撞能力，具备开 南京长江大桥正桥共有９墩１０孔（图２），浦 通为通航孔的基础条件。 １ １１ Ｏ１ Ｏ ０１０４￣ 口岸（北岸侧）第１孔（桥孔顺序：自浦口岸桥头 堡至第１ 桥墩为第１孔，第１ 桥墩至第２ 桥墩为 浦口 第２孔，其余自北向南顺序类推）为跨度１２８ ｍ 的简支桁梁，其余９孔为三联３ ｍｘ１６０ ｍ的连续 １３ ｌ舻 ５ ３ ｌ ０３＃０５＃０１０５ 钢桁梁。第５孔位于第４孔机动船（队）上行通航 图２南京长江大桥桥跨布置 水运工程 ２）大桥河段水深槽宽， 具备开通为通航孑Ｌ的水深条件。 南京长江大桥位于下关浦口束窄段。根据河 床演变分析可知，该段岸线在２０世纪５０年代进 行护岸以后基本稳定，１０ １ＴＩ深槽与上、下游始终 贯通，年际间变化幅度较小，深槽宽约１ ０００ ｍ， 左侧ｉ０ ｉｎ等深线位于南京长江大桥第３孔附近。 变化范围也基本在第３孔附近，第５孔范围内水 深常年维持在３０ Ｉｎ以上，基本具备开通为通航孔 的水深条件。 ３）第５孔范围内在高水期水流流速相对略 大，为开通通航孑Ｌ的敏感因素。 根据实测的南京长江大桥枯、中、洪水位期的 表面流速流向资料，在不同水位期，水流流向与桥 轴线法向夹角在４。～８。，枯水期夹角略大，随着水 位的上升，水流流速逐渐增大，水流流向与桥轴 线法向夹角逐渐减小，当水位达到４ ｍ以上时， 第５孔范围内水流流速基本超过２．０ ｍ／ｓ，有可能 对部分小型船舶或船队上行造成一定的困难，成 为影响第５孔开通为所有船舶混合通行通航孔的唯 一限制因素，宜开通为大功率大型单船通航孔。 ４开通方案研究 ４．１代表船型确定 据查询相关资料。因为建成最早，南京长江 大桥无设计代表船型，参照上游大胜关长江大桥、 南京长江三桥的设计代表船型均为５ ０００吨级海 轮。本报告选择５ ０００吨级海轮作为第５孔开通的 设计代表船型，结合桥位河段船舶通航现状及大 桥第５孔的水深条件．若船舶桅杆高度满足通航 净空高度的要求，可通航１万吨级船型，因此选 择１万吨级海轮作为兼顾船型。船型尺度见表２。 表２代表船型尺度 ｍ ４．２航道水深 按ＧＢ ５０１３９－－２０１４《内河通航标准》有关规 定，航道水深是设计船型在设计最低通航水位时， 须保证的航道最小水深。可按下式计算： 日＝Ｔ＋ＡＨ （１） 式中：Ｈ为航道水深（ｍ）；Ｔ为船舶吃水（ｉｎ），根 据航道条件和运输需求可取船舶、船队设计吃水 或枯水期减载时的吃水；△Ｈ为富裕水深（１ＴＩ），按 《中华人民共和国江苏海事局船舶航行安全富余水 深管理规定》（２００７．１２．２８）实施：船舶淡吃水在７ ｍ 及以上不足９．７ １ＴＩ的，富余水深不小于０．７ １ＴＩ。 按上述规定计算．设计代表船型５ ０００吨级海 轮计算航道水深为７．７ ｍ；兼顾船型１万吨级海轮 计算航道水深为９．２ １ＴＩ。结合该段航道综合考虑一 定水位，第５桥孔航道水深仍取目前航道维护水 深，即中枯水期实际维护水深为９．０ ｍ，洪水位期 为１Ｏ．５ １ＴＩ。 ４．３航道宽度 依据ＧＢ ５０１３９－－２００４《内河通航标准》第 ５．２．２条规定：当水上过河建筑物轴线的法线方向 与水流流向的夹角不大于５。时．通航净宽可按标 准附录Ｃ的方法计算。 附录Ｃ．０．１通航净宽计算公式如下： Ｂ单：ＢＩ＋ＡＢ ＋Ｐｄ （２） Ｂ双：２Ｂｉ＋ｂ＋￣Ｂ ＋Ｐｄ＋Ｐ （３） Ｂ／＝Ｂ ＋Ｌｓｉｎ／３ （４） 式中： 堕为单向通航孔净宽（ｉｎ）；Ｂ 为船舶或船 队航迹带宽度（１ＴＩ）；△ 为船舶或船队与两侧桥墩 间的富裕宽度（ｍ），Ｉ～Ｖ级航道可取０．６倍航迹 带宽度；Ｐ 为下行船舶或船队偏航距（ｍ），可按 表４．４—２取值；Ｂ双为双向通航孔净宽（ｍ）；ｂ为 上下行船舶或船队会船时的安全距离（ｉｎ），可取 船舶或船队宽度；Ｐ 为上行船舶或船队的偏航距 （１ＴＩ），可取０．８５倍下行偏航距；日 为船舶或船队 宽度（ｍ）；Ｌ为顶推船队或货船长度（ｍ）； 为船 舶或船队航行漂角（。），Ｉ—Ｖ航道取６。； 第７期 林强：南京长江大桥第５孔开通上行通道可行性研究 根据第５孔桥区河段实测流速流向资料。表面 流速取３．０ ｍ／ｓ，水流流向与桥轴线法线交角取６。， 其横向流速ｖ ＝０．３１ ｍ／ｓ＞０．３ ｍ／ｓ，根据规范要 求，需加宽，加宽值取３０ ｍ，计算５ ０００吨级海轮 和１万吨级海轮单向通航宽度分别为８６ ｍ和９６ ｍ。 南京长江大桥第５孔跨度为１６０ ｍ．去除桥墩宽度 及紊流宽度，第５孔桥跨宽度可满足设计代表船 型５ ０００吨级海轮和１万吨级海轮单向通航要求。 综合大桥第５孔通航净空宽度及计算值．确 定第５孔桥区范围单向航道有效宽度取１００ ｍ。 ４．４航道弯曲半径 航道最小弯曲半径 是指保证标准船队安全 通过弯道的最小弯曲半径。从便利航行考虑，航 道弯曲半径越大越好．南京长江大桥第５孔航道 开通弯曲半径仍取不小于１ ０５０ ｍ。 ４．５航道布置设计 船舶定线制遵循大船小船分流、避免航路交 叉、各自靠右航行及过错责任原则。为改善南京 长江大桥桥区航段通航环境．保障桥区船舶通航 安全，桥区航道也宜实行大小船分流，即大、小 船舶分孔航行，避免争抢一孔过桥，即与第６孔 为２９４ ｋＷ以上单船和顶推船队下行通航桥孔、第 ８孔为机动船（队）下行通航桥孔对应，第５孔开 通后，有２个通航孔为上行通航孔，２９４ ｋＷ以上 单船和机动船（队）分孔航行。但第５孔开通后具 体如何布置上、下行通航孔，给出以下２种方案。 １）方案１。 ①保持现有的下行通航桥孔不变，即仍然保 持第６孔和第８孔为下行船舶通航，其中第６孔 供２９４ ｋＷ以上单船、顶推船队选择通过： ②开通第５孔供上行大型船舶和重载海船通 航，上行小型船舶仍从第４孔通过。 ２）方案２。 ①目前通航规定考虑到下行第６、８孔的安全 分隔，故将第７孔作为下行大、小船舶的分隔带， 未开通为通航桥孔。但从相关资料分析可知．大 桥第７孔与第６孔跨度均为１６０ ｍ，水流条件也基 本一致。其同样具备开通为下行通航桥孔的可行 性。为保证第５孔开通后上下行通航的安全分隔， 方案２考虑取消第６孔为通航孔。将供２９４ ｋＷ以 上单船、顶推船队选择通过的第６孔下行通航孔 调整至第７孔，第８孔仍为机动船（队）下行通航 桥孔。 ②开通第５孔供上行大型船舶和重载海船通 航，上行小型船舶仍从第４孔通过。 ３）方案比选。 上述２个方案中。开通第５孔供上行大型船舶 和重载海船通航。上行船舶和下行船舶均有２个通 航桥孔，既符合定线制大小船舶分流的原则，又 大大提高了船舶通过桥区的通航效率．对船舶和 桥区的航行安全大大有利，从理论上讲，２个方案 都可行，但是其优缺点如下： ①若采取方案１．只需开通第５孔为上行通航 孔，但开通后，第５孔和第６孔两个桥孔分别为 上、下行通航孔，船舶在进出两桥孔过程中，在 船舶会船时相距较近，尤其是在高水位期，水流 流速较大，上行船舶速度相对较慢，而下行船舶 自第６孔通行后，受流的作用，船舶再向右转向 迟缓时，易与第５孔上行船舶会遇。甚至出现船 舶交叉，从而对船舶通航安全造成一定影响。 ②若采取方案２，开通第５孔、第７孔分别供 上、下行大型船舶通过。中间有第６孔作为分隔 带，将上、下行船舶分开，对船舶的通航安全有 利；但该方案使第７孔原来作为下行大、小船舶 的分隔带作用随之取消．同时，采取该方案对大 桥航行规定调整较大。对习惯于该航段的船舶航 法调整较大。 总体来看，从船舶通航安全、船舶驾驶人员 实际操作角度来看，方案２优于方案１，但实施方 案２对南京长江大桥现行航路航法改变较大．实 施难度较大，建议近期试验性采取方案１，即只开 通第５孔为大型船舶上行通航孔，若经过实际操 ·８２· 水运工程 ２０１６．雏 作，第５孑Ｌ和第６孔上、下行互相影响较大，可 再适时实施采取方案２。 孑Ｌ，若经过实际操作，第５孔和第６孔上、下行 互相影响较大，可再适时实施采取方案２。 ５结语 参考文献： ［１］ 张建宁，李兆梅．南京长江大桥［Ｊ］．档案与建设， ２００７（２）：３３． １）目前南京长江大桥上行通航孑Ｌ通过能力不 足，充分利用大桥通航桥孔，增加开通上行通航 孔，满足日益增长的船舶通航密度，改善桥区航 段通航环境，保障大桥及船舶通航安全是十分必 要的。 ［２］ 何远成，董千里．长江水运战略地位研究［Ｊ］．交通企业 管理，２００８（１２）：３６—３７． ［３］ 晏绪煌．长江水运建设的若干问题［Ｊ］．中国水运， １９９８（９）：６－７． ２）南京长江大桥第５孔与现通航孔跨度相 同，大桥河段水深槽宽，具备开通为通航孑Ｌ的基 础条件。但第５孔范围内在高水期水流流速相对 略大，宜开通为大功率大型单船通航孔。 ３）提出２个航道布置方案。建议近期试验性 采取方案１，即只开通第５孔为大型船舶上行通航 ［４】 陈勇保，王瑞勤．关于南京长江大桥通航桥孑Ｌ调整的必 要性与可行性探讨【ｃ】／／中国航海学会．中国航海学会 内河船舶驾驶专业委员会年会论文集，２０１０：１７—１８． ［５】 胡一民周烨，陈斌．海船上行安全距离驶经南京长江 大桥桥墩对策［Ｊ］．中国航海，２０１３（３）：１ １－１６． （本文编辑郭雪珍） （上接第７６页） ３）针对荆江河段岸坡特点，揭示了高滩守护 工程岸坡渗流机理。一方面，复杂的二、多元地 质条件导致了岸坡地下水较难排出；另一方面， 三峡蓄水进一步加快了河段汛后退水速度．以及 【３］ 刘红星，夏金梧，王小波．长江中下游岸坡变形破坏的 主要型式及处理［Ｊ］．人民长江，２００２，３３（６）：８－２７． ［４］ 谢礼明，李少雄，易发武．荆江河段岸坡破坏类型、影响 因素及治理措施［Ｊ］．人民长江，２００９，４０（２０）：４－７． 荆江河段强度较大频率较高的降水，进一步增加 了岸坡地下水渗透比降。在各种因素综合作用下． ［５］ 高志锋．浅析船舶尾轴流对护岸稳定性的影响及改善 措施［Ｊ１．中国水运，２０１３（１０）：１５６—１６０． ｆ６１ 李文全．长江中下游采砂对航道演变及整治工程影响 荆江河段岸坡渗流破坏现象较易发生。 研究［Ｄ］．武汉：武汉大学，２００４． 【７］ 赵龙，陈捷，陈冬，等．江苏省内河航道护岸常见病害及 参考文献： 【１］ 周应虎．江河大堤渗流破坏机理和控制措施研究【Ｄ】．合 ＨＥ：合肥工业大学，２００６． 【２］ 谢立全，于玉贞．渗流作用下的岸坡泥沙起动条件『Ｊ］． 清华大学学报：自然科学版，２００６，４６（９）：１ ５３２．１ ５３７． 维修加固技术研究［Ｊ】．中国水运，２０１５（４）：２３８—２３９． 【８］ 仲伟斌．长江航道整治建筑物坝体损毁原因及维修对 策研究『Ｊ１．交通科技，２０１４（３）：１９６—１９９． （本文编辑郭雪珍）