高速公路跨汾河大橋防洪影響補(bǔ)救方案

宿賓

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院，山西 太原 030024）

高速公路跨汾河大橋防洪影響補(bǔ)救方案

宿賓

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院，山西 太原 030024）

介紹了高速公路跨汾河大橋基本情況，該大橋的興建將對河道防洪產(chǎn)生影響，從五方面論述了大橋?qū)拥婪篮榈挠绊?，在此基礎(chǔ)上提出了防洪影響補(bǔ)救方案，詳細(xì)闡述了工程布置過程，結(jié)合不同影響因素采取了相應(yīng)的補(bǔ)救措施。

防洪影響；補(bǔ)救方案；工程布置；高速公路；汾河大橋

1 概況

1.1 橋梁狀況

高速公路跨汾河大橋長432m，上部為17～25m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，箱梁采用單箱單獨預(yù)制安裝、現(xiàn)澆連續(xù)接頭，先簡支后連續(xù)的結(jié)構(gòu)體系。下部橋墩共18排，每排6個，采用直徑1.3m的柱式墩，樁基為直徑1.5m的鉆孔灌注樁，按摩擦樁設(shè)計；橋臺為柱式臺，樁基為直徑1.5m的鉆孔灌注樁，按摩擦樁設(shè)計。橋面鋪裝為10cm厚的瀝青混凝土+9cm厚的C40防水混凝土，并設(shè)置橋面錨固鋼筋與行車道板連接為整體；在橋面板現(xiàn)澆C40防水混凝土，頂面設(shè)置防水層，橋面凈寬2×12.0m。汽車荷載等級為公路-I級。

大橋斜跨汾河，交角為40°，每排6個橋墩連線與水流方向一致。

1.2 河道概況

汾河是黃河第二大支流，干流發(fā)源于晉西北寧武縣西南管涔山雷鳴寺上游的宋家崖，全長694km，流域總面積39471km2。

橋址處河道微彎，斷面寬淺呈“U”型，附近堤防不完整，堤距200～300m，為均質(zhì)土堤，現(xiàn)狀堤頂寬窄不一，寬約5.5m左右，內(nèi)邊坡1∶2～1∶3，外邊坡1∶1.8～1∶3，堤高3～5m。

2 防洪影響評價

2.1 水文基本資料

根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，高速公路跨汾河大橋防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇。

高速公路跨汾河大橋控制流域面積18286.8km2，上游59.7km處有水文測站A，下游33.1km處有水文測站B，兩測站均有實測水文資料，成果可靠，可直接用于水文分析計算。

2.2 洪水分析計算

洪水計算可依據(jù)水文測站A，B設(shè)計洪水，點繪洪峰—面積相關(guān)曲線，結(jié)合高速公路跨汾河大橋橋址以上流域面積，確定橋址斷面的設(shè)計洪水。

水文測站A100年一遇設(shè)計洪峰流量為2520m3/s，20年一遇設(shè)計洪峰流量為1590m3/s。水文測站B100年一遇設(shè)計洪峰流量為3140m3/s，20年一遇設(shè)計洪峰流量為1900m3/s。

橋址斷面設(shè)計洪水依據(jù)水文測站A，B設(shè)計洪水，由洪峰—面積相關(guān)曲線求得?！斗诤又杏味魏拥乐卫硪?guī)劃報告》中確定本河段設(shè)計流量為2000m3/s，根據(jù)洪峰流量—面積相關(guān)曲線可得出橋址處斷面計算值為1740m3/s，考慮到工程的安全性，20年一遇洪水采用2000m3/s。

2.3 大橋建設(shè)對河道防洪影響

一是橋梁底部高程不滿足防洪要求。根據(jù)《公路工程水文勘測設(shè)計規(guī)范》《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》，確定橋梁底部高程為設(shè)計洪水位、壅水高度、風(fēng)壅增水高度、橋墩沖高與橋下凈空安全值之和。大橋橋址處100年一遇洪水位為742.22m，加橋下壅水高度0.23m，風(fēng)壅高度0.04m，波浪高度0.47m和橋下凈空安全超高0.50m，計算得橋梁底部高程安全值為743.46m。根據(jù)復(fù)核結(jié)果可知，0～5號橋墩和12～17號橋墩橋梁設(shè)計梁底部高程較低，不能滿足防洪要求，故需整改河道，降低橋址處河道水位。

二是建橋后河道壅水影響。建橋后20年一遇洪水位為741.03m，最大壅水高度0.45m，壅水影響長度約6km。建橋后堤防不能滿足20年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，需采取措施消除壅水影響。

三是高速公路跨汾河大橋橋面切斷堤頂防汛搶險道路，阻斷交通，影響防汛搶險正常開展。

四是施工便橋采用永久性混凝土橋墩，縮窄了河道主槽，影響主槽過流能力。

五是橋下主槽兩側(cè)建有護(hù)岸，縮窄行洪斷面，影響主槽過流能力。

3 防洪影響補(bǔ)救方案

3.1 補(bǔ)救方案

根據(jù)高速公路跨汾河大橋和該段河道現(xiàn)狀，確定補(bǔ)救方案。工程建設(shè)任務(wù)包括：整改橋址附近河道，使高速公路跨汾河大橋橋址斷面水位下降，從而使橋梁底部高程滿足防洪要求。通過拓寬主槽，修整灘面降低水位。消除建橋后20年一遇洪水壅水影響。按規(guī)劃要求整改橋址上游6km河道主槽，中水整治寬度60m。恢復(fù)搶險道路，清除河道內(nèi)一切施工臨時設(shè)施。

3.2 工程建設(shè)規(guī)模

3.2.1 橋址斷面最高允許水位

為滿足防洪要求，大橋橋址處水位與超高之和應(yīng)小于大橋梁底最底高程742.24m。各項超高之和為1.24m，即拓寬主槽后橋址處水位應(yīng)不超過741.00m。

3.2.2 滿足要求的橋址斷面

建橋后橋梁形成擋水胸墻，根據(jù)《水力學(xué)》，大橋處水位—流量關(guān)系應(yīng)按寬頂堰流計算。建橋后橋址處斷面水位—流量關(guān)系見圖1。經(jīng)計算，橋址上游河道最大過流能力為2450m3/s，橋址斷面采用復(fù)式斷面，主槽底寬80m，主槽邊坡1∶2，灘面高2m，堤防內(nèi)邊坡1∶2。整改后橋址處100年一遇洪水位為740.90m，20年一遇洪水位為740.00m，滿足防洪要求。

圖1 橋址斷面水位—流量關(guān)系曲線

3.2.3 滿足要求的下游整改長度

因控制斷面在下游，故橋址下游河道需整改，以防下游回水抬高橋址處水位。

考慮整改的一致性，并結(jié)合該段河道長遠(yuǎn)規(guī)劃，經(jīng)多次試算，下游河道整改后亦采用復(fù)式斷面，主槽寬80m，邊坡1∶2，灘面高2m，整改后橋址下游水面曲線推算結(jié)果見表1。

表1 建橋后拓寬主槽100年一遇河道水面線成果

從表1看出，橋址下游河道整改后，水位演算到橋址，可與橋址水位銜接。

3.2.4 整改后壅水影響

橋址斷面河道整改后，20年一遇洪水位為740.00m，以此水位為起調(diào)水位，整改后上游20年一遇水面曲線見表2，并與建橋前20年一遇水面線進(jìn)行比較。

表2 汾河大橋建橋前后水位變化表

由表2可知，橋址及其下游河道整改后，上游水位相應(yīng)降低，消除了壅水影響。故橋址上游河道不需進(jìn)行大的整改，按規(guī)劃將上游6km河道主槽拓寬到60m，并將堤防加高到建橋前20年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)。

4 工程布置

4.1 整改河道工程

樁號0+000—3+330整改后河道采用復(fù)式斷面，主槽底寬80m，深2m，堤防內(nèi)邊坡1∶2，外邊坡1∶2.5。斷面3+330上游70m處開始整改，主槽擴(kuò)散漸變段70m，從斷面3+330開始按設(shè)計復(fù)式斷面往下游開挖整治，直到0+000斷面，再往下游開挖50m，并進(jìn)行主槽收縮漸變段整改。河道整改長度3.3312km。該段縱坡保持不變，為0.57‰。樁號3+330—8+464段將河道主槽底寬拓寬至60m，主槽深2m，邊坡1∶2，灘地維持現(xiàn)狀，共5.204km，縱坡保持不變，為0.8‰。

主槽邊坡采用干砌石護(hù)坡，厚度35cm，岸墻寬2.236m，長8.5km；坡腳采用干砌石防護(hù)，寬1.0m，深1.0m，長8.5km。

4.2 堤防加高或新建工程

根據(jù)壅水分析計算，對橋址下游500m、上游6km范圍內(nèi)的河道在現(xiàn)有堤防基礎(chǔ)上加高加固，滿足20年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，右岸橋址下游河道現(xiàn)狀無堤防，可依據(jù)河道地形自然走勢，在下游右岸500m范圍內(nèi)修筑堤防，滿足20年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。堤防加高長度12km，新建長度0.5km?，F(xiàn)狀堤防為土堤，故加高或新建堤防采用碾壓土石結(jié)構(gòu)，內(nèi)邊坡1∶2，堤頂寬6m，向背水坡培厚。堤頂泥結(jié)石鋪路，厚15cm。

4.3 救援通道整改

為保證救援通道在洪水來臨時的暢通，提出兩種方案：一是設(shè)置繞行至兩側(cè)附近橋梁下的防洪救援專用道路；二是汾河橋東西兩側(cè)增加應(yīng)急搶險救援用平交口。

5 結(jié)論

高速公路跨汾河大橋的建設(shè)對河道防洪產(chǎn)生的影響，可針對不同的影響采取相應(yīng)的防洪補(bǔ)救措施：一是整改拓寬河道使大橋橋址斷面水位下降，從而使橋梁底部高程滿足防洪要求，并消除壅水影響；二是堤防加高，河道滿足20年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)；三是恢復(fù)搶險道路，保證救援通道在洪水期的暢通。

TV87

C

1004-7042（2016）01-0014-02

宿賓（1984-），男，2009年畢業(yè)于華北水利水電學(xué)院農(nóng)業(yè)水土工程專業(yè)，工程師。

2015-11-19；

2015-12-28