導(dǎo)語：局部動床模型試驗管理論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1試驗的目的及研究技術(shù)路線

被譽為華南第一橋的廣州東二環(huán)高速公路珠江黃埔大橋，橫跨廣州出海水道的大濠沙河段，由北汊主跨383米獨塔斜拉橋（目前世界同類型橋梁中排名第一）和南汊主跨1108米懸索橋組成。其興建將為廣州東面重要的經(jīng)濟帶打通通往番禺的交通要道，使這些地方與珠江三角洲的物流更加暢順，對減緩廣州市區(qū)的交通壓力有重要作用。我院完成的“珠江黃埔大橋工程定床河工模型試驗研究”（下稱定床河工模型），通過不同水文組合的定床模型試驗以及該河段的河床演變分析認(rèn)為，原設(shè)計的珠江特大橋工程的三個方案都不會對河勢及整體的河床演變產(chǎn)生影響，因此，建議下階段重點進行橋墩沖刷的正態(tài)局部模型試驗。定床模型試驗的成果及建議也得到評審專家的肯定。橋墩沖刷試驗的主要目的是研究在設(shè)計的水文條件下，橋墩沖刷坑的極限沖刷深度和范圍，為設(shè)計提供依據(jù)，以保證橋梁的安全。

2試驗河段水文、泥沙特性分析

2.1基本水文、泥沙資料

2.1.1徑流

橋區(qū)水道是廣州出海水道即珠江正干至伶仃洋的組成部分。廣州出海水道上段位于西北江三角洲北緣，下段為西北江三角洲與東江三角洲的交匯水道，是一條跨越河口至河口灣的潮汐水道，它既受河流動力作用，又受河口灣潮流入侵的控制，具有水豐沙少和潮流控制為主的動力特性。

廣州出海水道的徑流由兩部分組成：一部分來自于北江和西江的徑流，經(jīng)三水水文站由平洲水道的沙洛圍、大石河、花地涌進入廣州片網(wǎng)河，據(jù)我們分析其流量約占三水和馬口流量之和的7.1%～7.4%，這是主要的徑流來源；另一部分來自流溪河、白坭河以及洪水期北江蘆苞水閘和西南水閘的分洪流量，這一部分流量經(jīng)老鴉崗從西航道匯入廣州片網(wǎng)河。西、北江在思賢滘首次連通，其來水重新組合分配經(jīng)三水、馬口水文站進入西、北江三角洲。三水與馬口站的分流比近年發(fā)生了較大的變化，至今，不管洪水還是枯水，三水的分流量約占三水與馬口流量之和的26%，由此可計算得進入廣州片網(wǎng)河的徑流約占三水站流量的27.3%～28.5%。

據(jù)三水水文站（1951～1997年）統(tǒng)計表明，多年最大平均流量為8030m3/s，多年平均流量為1373m3/s，歷年最大流量為16200m3/s（1994.6.20），多年平均逕流量為433.10億m3。

流溪河的多年平均逕流量為27.66億m3，多年平均流量為87.7m3/s。白坭河的多年平均逕流量為14.40億m3，多年平均流量為45.8m3/s。由此計算得廣州出海水道的多年平均逕流量約為243億m3，多年平均流量為770m3/s。

根據(jù)《西、北江下游及其三角洲網(wǎng)河河道設(shè)計洪潮水面線》（試行）計算成果，流經(jīng)廣州出海水道的300年至5年一遇的設(shè)計洪水流量約為8400m3/s～5300m3/s

2.1.2潮汐

珠江河口的潮汐為不規(guī)則半日潮，在一個太陰日內(nèi)兩漲兩落，且兩次高低潮位和潮差各不相同，漲落潮歷時亦不相等。納潮量的大小反映潮汐動力的強弱，因納潮量大小主要由潮差和納潮面積組成的潮棱體體積決定，珠江干流出海航道的潮流動力自口門往上游逐漸減少。根據(jù)實測資料，口門內(nèi)大虎站單潮最大納潮量約5.47億m3，至橋區(qū)附近黃埔電廠單潮最大納潮量減至6060萬m3，最大漲、落潮流量分別由大虎站42500m3/s和34300m3/s減至黃埔電廠位置4775m3/s和3675m3/s，最大漲、落潮流速分別由大虎站1.12m/s和1.01m/s減至黃埔電廠0.75m/s和0.71m/s。經(jīng)相關(guān)推算，擬建橋位附近年納潮總量254億m3，其山潮比為0.96仍略小于1，反映潮流整體強于徑流。黃埔特征潮位歷年變化見圖1，實測最高潮水位為2.38m，最低潮水位為-1.93m，高潮位平均值0.73m，低潮位平均值-0.89m。

圖1黃埔特征潮位歷年變化

2.1.3泥沙特征

珠江流域的泥沙特點是含沙量少，輸沙量大。珠江進入河口區(qū)多年平均含沙量為0.284kg/m3，

平均每年向河口區(qū)輸出推移質(zhì)泥沙440～880′104t，懸移質(zhì)泥沙8872′104t，溶解質(zhì)3000′104t。經(jīng)估算懸移質(zhì)泥沙約有20%在三角洲網(wǎng)河區(qū)落淤，流入口門和口門外海濱的懸沙約7098′104t。據(jù)統(tǒng)計，珠江干流由虎門出口的年均含沙量僅為0.109kg/m3，占珠江流域的38%，約為三水站多年平均含沙量0.197kg/m3的55%；輸沙量為658′104t/年，占全流域的9.3%，遠小于徑流比重18.5%，這說明了本水道水豐沙少的特點。匯入虎門的懸移質(zhì)泥沙中，橋址下游區(qū)由東江輸入泥沙占總量44.6%，比東江匯入徑流的比重38%強，結(jié)合沙灣水道因主要承泄北江徑流，而北江水含沙量相對較大（為東江的1.5倍、流溪河的2.46倍），說明虎門的輸沙來源主要為橋位下游各汊道，這進一步突出了橋址附近水道的水豐沙少特征。

2.2試驗河段歷次水文泥沙測驗成果分析

本試驗研究收集了橋區(qū)多次的水文泥沙測驗成果，包括1977年7月～8月橋區(qū)水文泥沙測驗、1999年7月橋區(qū)水文泥沙測驗、1999年6月～7月珠江三角洲大同步水文測驗、2003年8月試驗河段水文泥沙測驗的成果。對之進行分析，可更清楚的了解橋區(qū)的水流運動和泥沙特性。歷次的測量成果顯示：

（1）大濠洲北汊斷面（菠蘿廟水道）的漲、落潮流速強度基本相當(dāng)，實測最大漲潮流速0.91m/s；南汊斷面（主河道）的平均潮流速總是落潮大于漲潮，其實測最大落潮流速為0.90m/s。

（2）黃埔站實測最大漲潮流速0.96m/s，最大落潮流速1.06m/s；利用潮流橢圓要素計算全潮流最大可能流速介于0.52m/s～1.18m/s。

實測各測點平均含沙量在0.05kg/m3～0.10kg/m3之間，落潮含沙量一般均大于漲潮含沙量；實測最大含沙為0.26kg/m3，最小含沙量為0.01kg/m3。上述平均含沙量結(jié)果與歷史統(tǒng)計資料（0.109kg/m3）基本相當(dāng)，表明該河段泥沙運動趨勢沒有發(fā)生突變。

（3）黃埔左、右汊最大落潮流量都在5000m3/s～7500m3/s之間，最大漲潮流量則在5500m3/s～8000m3/s之間，最大漲潮流量一般大于落潮流量。

2.3橋區(qū)水流運動特性及流速特性

橋區(qū)河段為典型的分汊河道，漲落潮主流也不盡一致，存在相互的分匯流，流態(tài)相對比較復(fù)雜。

洪水或落潮時，鐵樁水道的來流與洪圣沙南汊來流匯合沿鐵樁水道下段的黃埔右汊下泄，與黃埔左汊從洪圣沙與大濠洲之間的大濠沙水道分流下來的水流匯合后，通過大橋所處的大濠洲右汊，再與黃埔左汊水道經(jīng)菠蘿廟水道的分流匯合后，由赤沙水道進入獅子洋；漲潮時則沿上述水道逆流而上。由2003年8月實測水文資料分析可知：黃埔左、右汊的漲落潮分流比相當(dāng)，黃埔左汊相對占優(yōu)；大濠洲右汊則絕對占優(yōu)，漲落潮的分流比都約為80%，菠蘿廟水道則約為20%；洪圣沙與大濠洲之間的大濠沙水道，漲、落潮的分流比為35%和32%；洪圣沙南汊的過流量較小，漲、落潮的分流量只占總來流量的6.8%和5.1%。

從流速分布上看，不管落潮還是漲潮，各汊水道的主流都居中或靠左側(cè)主槽，右側(cè)邊灘流速則相對較小。根據(jù)定床模型率定和試驗組次的實測流速統(tǒng)計，落潮時，黃埔右汊V2垂線流速最大，最大流速達到1.2m/s；漲潮時，黃埔右汊V2垂線和黃埔左汊V3～V4垂線的最大流速也超過1.0m/s。其他斷面及垂線的流速測值都在1.0m/s以下。大濠洲右汊V3垂線附近，在落潮流量較大，水位較低時，最大流速也超過1.0m/s。

由于所設(shè)計的橋墩承臺是埋在河床下面的，加之河中布置的橋墩也較少，因此，橋墩的阻水面積占橋軸線斷面過水面積的百分比較小。各種水位下，北汊橋橋墩的阻水面積占橋軸線斷面左汊過水面積的百分比不超過1.09%；南汊橋橋墩的阻水面積占橋軸線斷面右汊過水面積的百分比不超過1.06%。

從實測工程前后的流速比較可見，推薦方案橋墩對所處河道的流態(tài)及流速分布的影響甚微；流態(tài)及流速的變化僅限于橋墩周圍附近，這主要影響橋墩局部沖刷坑的深度和范圍。各汊的分流比基本上也沒有變化。

橋墩附近的流態(tài)觀測及流速測量顯示：由于各方案的橋墩均布置在流速較小的淤積邊灘上，無論漲潮還是落潮，橋墩對附近的水流的流速流態(tài)的影響相對較小。建橋后南北汊各主橋墩附近的流速分布特征表現(xiàn)為：北汊橋南塔墩，落潮時，橋墩所在斷面流速主流居中略靠右，橋墩附近的流速大些，介于0.33m/s～0.63m/s之間；漲潮時，橋墩所在斷面流速分布主流靠左側(cè)主槽，橋墩附近的流速小些，介于0.25m/s～0.29m/s之間，北汊橋南塔墩附近試驗所測流速最大值為0.63m/s。南汊河道，無論漲潮還是落潮，橋墩所在斷面流速主流均位于河道的左側(cè)主槽，南汊橋北塔墩附近流速大些，漲、落潮流速均介于0.26m/s～0.55m/s之間，試驗所測流速最大值為0.55m/s；南汊橋南塔墩偏離主流區(qū)，橋墩附近流速小些，漲、落潮流速均介于0.26m/s～0.45m/s之間，試驗所測流速最大值為0.45m/s。

3試驗河段河床演變分析

3.1試驗河段的河勢

試驗河段為珠江三角洲廣州片網(wǎng)河匯入獅子洋的過渡段。廣州片網(wǎng)河在此段匯合后，形成復(fù)雜的江心洲分汊河道，這些江心洲經(jīng)過歷史的演變和人為活動的影響，自然和人為并洲、筑堤，現(xiàn)已形成洪圣沙——踮艚洲江心島和大濠洲島，一般大洪水都已不過水。

橋址上游的洪圣沙——踮艚洲江心島把黃埔水道與鐵樁水道分隔開來（見附圖2），并由大濠沙水道和西側(cè)的洪圣沙南水道相互溝通；橋址處的大濠洲島又把河道分為南北兩汊，南汊為大濠沙水道，北汊為菠蘿廟水道，在下游的墩頭基附近匯合為單一水道——赤沙水道。

3.2試驗河段近年河床演變分析

對試驗河段河床進行了歷史演變和1977年至1999年、1999年至2003年的近期演變分析表明；橋區(qū)河道相對穩(wěn)定，自1977年以來，橋區(qū)水道的河床演變受控于自然的緩慢淤積與人為活動的影響。其演變特征表現(xiàn)為：河道平面形態(tài)穩(wěn)定，深槽與邊灘分布基本穩(wěn)定；深槽擴寬變深，主要是航道整治、等級提高和航道疏浚維護的結(jié)果，與此同時，也改變水流動力分布和影響相鄰水域沖淤變化；南側(cè)凸岸邊灘淤漲抬高，但邊灘的淤漲又受到深槽擴寬變深的抑制。各時段的河床演變有所差別：1977年至1989年10多年間，灘槽形態(tài)基本保持穩(wěn)定微變的趨勢，其變化主要表現(xiàn)為深槽有所擴寬刷深，邊灘有所淤漲抬高；而到了1999年，深槽刷深幅度明顯增大，邊灘淤高的幅度明顯；2003年和1999年相比，除局部人為影響外，邊灘基本上變化不大。值得注意的是橋墩所處邊灘近年的淤積趨勢為：北汊橋南塔墩所處的邊灘（即左汊右側(cè)邊灘）呈緩慢淤積趨勢，南汊橋北塔墩所處邊灘（即右汊左邊灘）略有沖刷，應(yīng)充分注意該橋墩的防護，南汊橋南塔墩所處邊灘（即右汊右邊灘）呈緩慢淤積趨勢。主槽則表現(xiàn)為自然淤積和人為航道維護疏深并存。

3.3建橋后對河床演變的影響分析

定床河工模型試驗研究表明：推薦的方案建橋前后橋區(qū)河段的流態(tài)、流速基本上沒有變化，流態(tài)、流速的變化僅限于橋墩周圍局部，從而影響橋墩的沖刷坑的大小及深度。而河床演變分析表明，橋區(qū)的河床形態(tài)、深槽與邊灘穩(wěn)定，因此，黃埔大橋的修建不會對河勢及整體的河床演變產(chǎn)生影響。鑒于此，動床試驗主要進行橋墩沖刷的正態(tài)局部模型試驗。

4東圃等三座大橋主橋墩附近河床沖刷情況分析

為更準(zhǔn)確模擬橋墩周圍復(fù)雜的水流結(jié)構(gòu)及其對河床的沖刷而產(chǎn)生的橋墩沖刷坑的深度和范圍，對珠江特大橋附近河段的東圃大橋、番禺大橋、洛溪大橋的主橋墩附近300m×500m河床范圍進行水下地形測量，以便分析附近已建橋梁的橋墩沖刷坑的情況，為開展本工程橋墩沖刷模型試驗和工程的設(shè)計提供必要的參考依據(jù)。測量結(jié)果表明：

東圃大橋、番禺大橋主橋墩周圍10m～15m外未發(fā)現(xiàn)有明顯的沖刷坑。出于安全考慮，測量船未能太靠近橋墩，距橋墩最近的測點與橋墩的距離也有10m~15m，黃埔大橋橋墩沖刷動床模型的極限沖刷試驗結(jié)果顯示：黃埔大橋沖刷坑的范圍在橋墩周圍16m的范圍內(nèi)。故東圃大橋、番禺大橋及洛溪大橋貼近橋墩的沖刷坑可能都未能測量出來。但從測量結(jié)果可以判定：東圃大橋、番禺大橋若有橋墩沖刷坑其大小不會大于橋墩周圍10m～15m的范圍。

洛溪大橋主橋墩左側(cè)由于有一高出河床約2m、長約10m的不可沖刷的障礙物，因而在橋墩的左側(cè)障礙物的前方及下游形成類似丁壩挑流而造成的沖刷坑，沖刷坑的深度為2.0m～4.2m，長度往下游達150m、往上游約35m，寬度為30m～70m。

5橋墩沖刷局部動床模型設(shè)計

5.1模型設(shè)計的原則

局部的沖刷模型，尤其如本試驗所關(guān)心的橋墩沖刷坑問題，原則上應(yīng)采用大比尺的正態(tài)模型，按重力相似設(shè)計模型以保證水流運動的相似，并滿足阻力的相似。由于懸移質(zhì)對橋墩極限沖刷坑的影響很小，動床模型只考慮推移質(zhì)和床沙，并重點保證泥沙的起動相似。

5.2幾何比尺的確定

根據(jù)試驗研究的目的、內(nèi)容和要求，以及模型試驗的相似理論，本試驗按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計成正態(tài)模型，即采用佛汝德（Froude）數(shù)相似條件。綜合考慮泥沙模擬的相似要求和橋墩的大小、本河段水流和泥沙特性、試驗場地等條件，確定模型的幾何比尺為：

5.3模型沙的選擇及泥沙相似比尺

模型沙選取性能穩(wěn)定，粒徑變化范圍大，且在動床模型中常用的電木粉作為模型沙，電木粉的比重為gs=1.48t/m3，干容重為go=0.45～0.5t/m3。

根據(jù)實測橋位處的天然床沙、南汊橋的鉆孔各層河床質(zhì)的情況，經(jīng)反復(fù)計算和配制的模型沙基本可滿足起動相似和沉降相似，并使模型沙與原體河床質(zhì)級配曲線基本平行。

天然沙起動流速按沙玉清公式計算。

其中，天然沙取e=0.4，計算得到其不同深度平均起動流速為0.40m/s～0.53m/s。

水槽試驗結(jié)果表明：當(dāng)模型水深為0.025m～0.075m（相當(dāng)于原型水深為1m～3m時），模型沙的起動流速為Vom=0.073m/s～0.094m/s。

故起動流速比尺為5.51～5.68，表5-2模型設(shè)計各項比尺平均為5.60，與模型流速比尺6.325相近。為了滿足泥沙的起動相似，放水試驗時，抓住主要矛盾，可適當(dāng)改變流速、流量比尺，滿足阻力相似，讓重力相似有些偏離。

相似條件模型設(shè)計比尺模型實際采用比尺

幾何相似λl=λh=40λl=λh=40

水流相似λv=λh1/2=6.325λv=5.60

λQ=λh2.5=10119.289λQ=λvλhλL=8960

阻力相似λn=λh1/6=1.849λn=λh1/6=1.849

泥沙運動相似λγo=γop/γom=3.29~2.96λγo=γop/γom=3.29~2.96

λγs=γsp/γsm=1.79λγs=γsp/γsm=1.79

λγs=γ(s-γ)p/γ(s-γ)m=3.44λγs=γ(s-γ)p/γ(s-γ)m=3.44

λω=λν=6.325λω=λν=5.60

λν0=5.60λν0=5.60

λgsb=89.93λgsb=91.38

Λt2=6.325Λt2=6.325

6各橋墩試驗成果分析

本研究根據(jù)試驗任務(wù)的要求和所要解決問題的側(cè)重點，在上一階段整體定床模型試驗及附近河道已建橋梁橋墩沖刷調(diào)查分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)南汊橋南、北主墩和北汊橋南塔墩所處河道位置在各種水文條件下的流速，選取流速較大、水位較低的較危險的水文組合，并適當(dāng)考慮加大流速的水文組合，進行極限沖刷試驗。

根據(jù)上面水文泥沙測驗資料分析可知，本河段是潮汐動力占優(yōu)的河段，橋區(qū)水道水流為往復(fù)形式，洪季水流動力以徑流為主，中水期以落潮流為主，枯季漲潮流大于落潮流。由于橋區(qū)水道納潮量較大，潮差較大，中枯季的漲落潮流速略大于洪季的落潮流速，根據(jù)歷次的實測水文資料，統(tǒng)計橋位附近河段最大的流速均小于1.0m/s。

定床模型試驗中不同試驗組次中各主橋墩附近的實測最大流速表明：在各種洪水頻率（包括300年一遇洪水）和漲落潮的水文組次中，由于洪水期水位較高，而洪水流量與中枯季大潮漲落潮最大流量相當(dāng)，故最大流速并不一定出現(xiàn)在洪水期，反而大潮落急和漲急時流速為最大。如300年一遇的洪水中，除了北汊橋南塔墩出現(xiàn)最大流速比其他中枯季大潮漲落潮流速大外，南汊橋南、北塔墩附近流速均比中枯季大潮漲急和落急時小。中枯季大潮落急時水位約為0.0m左右，漲急時則為0.5m左右。模型試驗實測南汊橋南塔墩附近水域的水流流速均小于0.45m/s，南汊橋北塔墩附近水域的水流流速均小于0.55m/s，北汊橋南塔墩附近水域的水流流速均小于0.63m/s。模型試驗采用單向流并適當(dāng)加大流速的方法進行沖刷試驗，如此得到的試驗結(jié)果是偏于安全的。根據(jù)上面的分析，確定三組橋墩的沖刷試驗組次如表6-1所示：

表6-1橋墩沖刷局部動床模型試驗組次

組次橋墩位置水位(m)水深(m)橋墩處最大流速(m/s)沖刷試驗控制斷面平均流速Vp(m/s)沖刷試驗加大流速比值

1南汊橋南塔墩0.02.80.450.451.00

2南汊橋南塔墩0.02.80.450.551.20

3南汊橋北塔墩0.01.00.550.450.82

4南汊橋北塔墩0.01.00.550.551.00

5南汊橋北塔墩0.01.00.550.651.20

6北汊橋南塔墩0.01.00.630.550.87

7北汊橋南塔墩0.01.00.630.651.00

6.1南汊橋南塔墩的極限沖刷坑試驗

南汊橋南塔墩的極限沖刷模型試驗分別以表6-1組次1、2兩種不同的控制條件進行沖刷試驗。

試驗沖刷坑的平剖面圖見圖3，組次1、2試驗在上游側(cè)承臺的周圍形成一定范圍、一定深度的沖刷坑，下游側(cè)承臺的周圍沖刷坑較淺，范圍較小，兩組試驗的沖刷坑形狀是相似的，具體的沖刷范圍及深度如表6-2。

表6-2不同組次試驗?zāi)香鈽蚰纤諞_刷坑范圍及深度單位：m

組次橋墩上游前緣上游側(cè)承臺下游側(cè)承臺

沖刷寬度沖刷深度左側(cè)沖刷寬度左側(cè)沖刷深度右側(cè)沖刷寬度右側(cè)沖刷深度左側(cè)沖刷寬度左側(cè)沖刷深度右側(cè)沖刷寬度右側(cè)沖刷深度

14.713.210.242.07.622.64.01.15.571.1

26.724.48.433.413.423.52.571.73.591.9

注：沖刷深度=橋軸線的床面高程－沖刷坑的最低點高程（下同）。

組次2中加大1.2倍流速的條件下，原體沖刷時間約30小時，沖刷坑達到極限平衡。由表6-2可見，南汊橋南塔墩的最大沖刷深度為4.4m，與定床模型報告按規(guī)范公式計算的結(jié)果接近（計算值為4.0m～4.5m），沖刷坑范圍在承臺周圍13.5m內(nèi)。由于南汊橋南塔墩位于河道的右側(cè)邊灘上，離主河槽和右側(cè)堤圍較遠，從試驗實測的橋墩沖刷坑可見，其范圍不大，深度較小，所引起的局部河床的變化不會影響航道的穩(wěn)定，不會危及右側(cè)堤圍的安全。而且，大橋所在河道在各種水文組合中，南汊橋南塔墩所處的右側(cè)邊灘的流速相對較小，在大橋所處河道上下游的河床不發(fā)生較大演變的前提下，南汊橋南塔墩的橋墩沖刷坑應(yīng)能控制在模型試驗所測得的沖刷坑大小和深度范圍內(nèi)。前述河床演變分析表明，南汊橋南塔墩所處的邊灘近年呈緩慢淤漲抬高的演變趨勢，這對南汊南塔墩的安全是有利的。

表6-3不同組次試驗?zāi)香鈽虮彼諞_刷坑范圍及深度單位：m

組次橋墩上游前緣上游側(cè)承臺下游側(cè)承臺

沖刷寬度沖刷深度左側(cè)沖刷寬度左側(cè)沖刷深度右側(cè)沖刷寬度右側(cè)沖刷深度左側(cè)沖刷寬度左側(cè)沖刷深度右側(cè)沖刷寬度右側(cè)沖刷深度

37.163.1313.653.139.103.13005.621.73

49.084.939.842.1310.472.432.121.133.101.13

512.156.7311.866.7310.566.733.441.134.931.53

最大值12.156.7313.656.7310.566.733.441.135.621.73

6.2南汊橋北塔墩的極限沖刷坑試驗

南汊橋北塔墩位于左岸堤外水下邊灘，中心軸線離左岸堤腳距離僅29.3m，離主槽約40m。左岸堤坡的結(jié)構(gòu)形式對橋墩附近水流流態(tài)會有一定影響，對沖刷坑的范圍及深度也會產(chǎn)生一定影響，為了能更真實地反映堤岸、橋墩及沖刷坑的相互影響，試驗中按實測地形對左岸堤坡進行模擬，塔墩分別按表6-1中的組次3～5三種不同的控制條件進行沖刷試驗。

試驗結(jié)果顯示：組次3、4、5試驗在上游側(cè)承臺的周圍形成一定范圍、一定深度的沖刷坑，下游側(cè)承臺的周圍沖刷坑較淺，范圍較小，三組試驗的沖刷坑形狀也是相似的，具體的沖刷范圍及深度見表6-3，組次5的試驗沖刷坑平剖面見圖4。

天然河道大濠沙水道左岸為凹岸，左岸水下邊灘較窄，主河槽位于河道左側(cè)，而南汊橋北塔墩正位于大濠沙水道的左岸堤外水下邊灘上，離主河槽約40m，離左側(cè)堤圍較近（橋墩軸線離左側(cè)堤腳距離29.3m）。該橋墩位于主流區(qū)的邊緣，與南汊橋南塔墩相比流速較大，水流對橋墩沖刷作用也會大些。由表6-3可見，南汊橋北塔墩的最大沖刷深度為6.73m，沖刷坑范圍在承臺周圍12.15m內(nèi)。試驗最大橋墩沖刷坑的左側(cè)邊緣離堤腳僅有7.94m，深度6.73m，離右側(cè)主河槽約20多m，深度6.73m。由于橋墩左側(cè)沖刷坑離左岸堤腳較近，會對堤坡的穩(wěn)定造成一定影響，應(yīng)對橋墩周圍及左岸堤腳進行一定的拋石防護，確保堤圍的穩(wěn)定和大橋的安全，右側(cè)沖刷坑離主河槽的距離也較近，也應(yīng)對其采取必要防護措施，以避免橋墩沖刷坑所引起的局部河床的變化影響航道的穩(wěn)定。此外，從上述的河床演變分析知道，大濠沙凹岸（左岸）邊灘近年的演變趨勢為略有沖刷，橋墩沖刷坑所引起的局部河床變化將會加速該邊灘沖刷后退的速度，因此，必須引起高度的重視，做好必要的防護措施，確保堤圍和大橋的安全。

6.3北汊橋南塔墩的極限沖刷坑試驗

北汊橋南塔墩中心軸線離右岸堤腳距離亦較近（32m），右岸堤坡的結(jié)構(gòu)形式會對橋墩沖刷坑產(chǎn)生一定影響，為了能更真實地反映堤岸、橋墩及沖刷坑的相互影響，試驗中對右岸堤坡進行模擬，塔墩分別按表6-1中組次6～7二種不同的控制條件進行沖刷試驗。

表6-4不同組次試驗北汊橋南塔墩沖刷坑范圍及深度單位：m

組次橋墩上游前緣上游側(cè)承臺下游側(cè)承臺

沖刷寬度沖刷深度左側(cè)沖刷寬度左側(cè)沖刷深度右側(cè)沖刷寬度右側(cè)沖刷深度左側(cè)沖刷寬度左側(cè)沖刷深度右側(cè)沖刷寬度右側(cè)沖刷深度

612.596.259.203.557.232.453.691.453.961.75

716.086.7515.296.7515.136.757.303.259.394.15

北汊橋南塔墩的沖刷范圍及深度見表6-4。

河演分析顯示，菠蘿廟水道近年變化較大，右岸邊灘為天然河道的凸岸，近年呈淤積趨勢，北汊橋南塔墩正位于菠蘿廟水道的右岸邊灘上，橋墩軸線離左側(cè)主河槽約20m，離右側(cè)堤圍堤腳約32m，該橋墩位于主流區(qū)的邊緣，流速相對較大，水流對橋墩沖刷作用明顯。由表6-4可見，北汊橋南塔墩的最大沖刷深度為6.75m，沖刷坑范圍在承臺周圍16.08m內(nèi)。試驗最大橋墩沖刷坑的右側(cè)邊緣離堤腳僅7.21m，深度6.75m，左側(cè)沖刷坑的邊緣到達主河槽的右側(cè)，深度達6.75m。由于橋墩右側(cè)沖刷坑離右岸堤腳較近，會對堤坡的穩(wěn)定造成一定影響，應(yīng)對橋墩周圍及右岸堤腳進行一定的拋石防護，確保堤圍的穩(wěn)定；左側(cè)沖刷坑到達主河槽的右側(cè)，橋墩沖刷坑所引起的局部河床變化會影響航道及河床的穩(wěn)定，必須引起足夠的重視，采取必要防護措施，以避免橋墩沖刷坑所引起的局部河床的變化而帶來整個河床斷面較大的變化，對航運及右岸堤坡造成不利的影響。

7結(jié)論

局部沖刷試驗成果表明：南汊橋南、北塔和北汊橋南塔三個主橋墩的極限沖刷坑深度和橫向影響范圍與黃埔大橋橋址附近類似橋墩沖刷坑觀測結(jié)果相近，試驗成果可信。