信湖煤礦鐵路專用線渦河大橋洪水影響評價

王彥武

(亳州市河川水利規劃設計院 236800)

1 概況

1.1 鐵路橋概況

為突出和發揮渦陽縣區位與資源優勢，加大信湖煤礦對外運輸條件，進一步完善礦區交通，新建信湖煤礦鐵路專用線。

信湖煤礦位于安徽省淮北礦區四大煤田之一的渦北煤田區，根據礦區總體規劃，信湖煤礦鐵路專用線將接軌于該礦井鐵路裝車站。自接軌點引出后，通過張瓦房渦河、省道S307渦標河、石雁溝節點后，接入渦北礦井裝車站。新建鐵路橋工程位于渦陽縣陳大鎮和張老家鄉渦河河段，于陳大鎮白果村跨越渦河。

按鐵路Ⅰ級標準設計，橋梁總長為566.5m。防洪標準采用50年一遇，橋墩采用園端形橋墩，橋臺采用T形橋臺，鉆孔灌注樁基礎。

1.2 渦河概況

渦河為淮河第二大支流，淮北平原區河道，發源于河南省尉氏縣，東南流經河南省開封、通許、扶溝、太康、鹿邑和安徽省毫州、渦陽、蒙城，于懷遠縣城附近注入淮河。工程位于渦河中游，渦陽閘上9.7km處，工程河段設計堤距約為350m;工程段設計河底高程22.01m，設計底寬90m，邊坡為1∶4;渦河設計堤型為均質土堤，工程位置段堤防間距約為325m，左、右岸堤防均為土質防洪堤，堤頂寬4.0m，內外側邊坡1∶3，堤頂高程為33.7m。

2 評價方法與標準

考慮到橋梁安全對確保交通的重要性，計算橋設計水位時，一般采用100年一遇洪水，但若按此高洪水頻率設計，橋面高程高出原地面很多，導致兩岸道路受淹、交通停頓，而橋高聳，為此按當地實際防洪頻率來確定梁底設計標高。

防洪評價計算一般包括以下部分:水文分析計算、壅水分析計算、沖刷與淤積分析計算、河勢影響分析計算、排澇影響分析計算以及其他有關計算。根據不同的涉河工程，計算側重點不同。本次渦河大橋防洪影響評價做了前三項的分析計算。

水文分析采用《安徽省渦河近期治理工程初步設計總報告》設計成果推算;對于鐵路橋梁建設對河道所產生的沖刷深度和壅水高度，鐵路系統無現行計算規范，故本項目壅水高度、沖刷深度按《公路工程水文勘測設計規范》(JTGC 30—2002)計算;橋梁數據采用《信湖煤礦鐵路專用線方案設計》中提供的數據;堤防穩定性計算采用《堤防工程設計規范》(GB 50286—98)計算公式。

3 防洪評價計算

3.1 水文計算

根據淮北水文計算辦法和暴雨徑流推求，工程處5年一遇洪水流量1500m3/s，20年一遇洪水流量2400m3/s，50年一遇校核洪水2900m3/s。

橋址處5年一遇排澇水位29.91m，20年一遇洪水水位31.87m，50年一遇校核洪水水位32.47m;現狀河底平均高程21.00m，設計河底高程22.00m;堤防堤頂高程為33.37m。

3.2 壅水計算

壅水分析計算采用經驗公式計算分析。河道斷面面積采用橋址處實測高程繪制量算，橋墩阻水面積采用垂直投影法進行計算。

根據《公路工程水文勘測設計規范》(JTGC 30—2002)與《公路橋位勘測設計規范》(JTJ 062—1991)，工程建成后:5年一遇排澇流量下，工程壅水高度0.88cm，壅水長度173m;20年一遇洪水流量下，工程壅水高度1.35cm，壅水長度264m;50年一遇校核洪水流量下，工程壅水高度1.66cm，壅水長度325m。

3.3 沖刷計算

由于河槽土層分布厚度不一，沖刷采用逐層漸近計算法進行，對非黏性土、黏性土分別計算，然后根據沖刷土層厚度確定最大沖刷深度。

根據地勘圖紙，現狀河道水深均高于一般沖刷水深，不產生一般沖刷，局部沖刷較大。河槽處橋墩附近粉質黏土缺失，上層沖刷層均為非黏性土;河灘處橋墩附近上層沖刷層為非黏性土，下層為粉質黏土。據此，橋墩處土層組合后的最不利沖刷結果為:在5年一遇排澇水位、20年一遇洪水位、50年一遇校核洪水位下沖刷深度分別為7.06m、7.99m、8.42m，河灘沖刷深度分別為0.40m、0.51m、1.00m。

3.4 堤防滲流穩定計算

根據地質勘測資料，本次采用的堤基滲流計算方法，主要是按照《堤防工程設計規范》(GB 50286—98)推薦的雙層堤基滲流計算方法公式，對工程河道段進行滲流分析計算。

工程新建不會導致滲流發生，渦河堤身左側斷面滲透坡度為0.015，右側斷面滲流穩定，滲透坡度為0.029，遠小于允許出逸坡度，滿足設計要求，不會發生滲流。

4 防洪評價

信湖煤礦鐵路專用線渦河大橋工程布置在河道上的橋梁段會造成一定的壅水，減少河道有效過水斷面面積，流態變化對河床會產生一定的沖刷。

a.信湖煤礦渦河大橋橋位附近河段屬穩定河段，設計方案中橋墩軸線與水流方向一致，滿足橋墩軸線與水流方向一致的要求。橋梁墩臺部在5年一遇排澇水位、20年一遇洪水位、50年一遇校核洪水位下沖刷深度分別為6.58m、7.38m、7.79m，河灘沖刷深度分別為0.31m、0.45m、0.48m。沖刷深度很大，對河勢穩定與橋梁穩定存在一定安全隱患。

b.建橋對河道行洪有一定影響。工程建成后，縮小了河道過流面積。20年一遇洪水下，橋梁墩臺總阻水面積占橋梁過水總面積的6%，建議加大河道斷面以彌補橋梁墩臺阻水面積。建橋后，橋墩阻水影響明顯，橋墩附近可能出現較大的雍水。5年一遇、20年一遇、50年一遇流量下，工程雍水高度分別為 0.89cm、1.33cm、1.64cm，雍水長度分別為 175m、260m、322m。

c.信湖煤礦渦河大橋工程橋位處兩側均有堤防，橋梁梁底高程需高出堤頂地面4.5m的凈空，橋下凈空滿足防汛通道要求。

d.渦河通航標準為四級航道，根據內河通航標準規定，設計通航船體最大凈寬為18.4m，凈空尺寸不小于8m。橋梁梁底高程按高出渦河通航水位8m，即38.3m設計;工程設計通航孔凈寬為90m，大于通航船體最大凈寬;工程處最高航位水位為30.3m，橋梁梁底高程高出水面8.00m，可以滿足河道通航需要。

e.由于工程工期較長，施工期間應注意清理施工垃圾，避免隨便丟棄;加強施工管理，減少對水域的污染。在施工過程中注意保護周邊環境，避免對岸坡林草植被的破壞。在汛前，必須將河道及灘地施工區一切臨時建筑物、施工器材、施工圍堰等清理完畢，以恢復河道原有的行洪能力?！?/p>