劉紅軍
淺議河道管理范圍內橋梁工程建設方案審查要點和防洪評價主要技術參數控制
劉紅軍
河道管理范圍內建設項目按照與河道管理范圍(堤防、河道)的位置和連(搭)接關系可劃分為攔河、跨堤(河)、臨河、穿堤(河)等,橋梁工程屬于跨堤(河)工程。各類涉河建設工程占用河道管理范圍面積大小不同、交叉或搭接方式不同、對行洪和水工程等產生影響大小或程度不同。因此不同類型、不同種類的建設項目在進行建設方案及位置和界限審查時,其審查要點是不同的,防洪評價主要技術參數及控制值也應不同。筆者在分析橋梁工程防洪影響的基礎上,提出橋梁工程建設方案審查要點及主要技術參數控制建議。
橋梁工程建設對河道行洪及水利工程運行帶來一定影響,河道行洪對已建橋梁安全和使用也將帶來一定影響。橋梁工程與河道防洪的互相影響大致可分為以下10類:
1.橋梁工程對水利規劃實施的影響
橋梁工程選址將對水利綜合規劃、防洪規劃、岸線規劃、整治規劃等水利相關規劃的實施帶來一定影響。如橋梁選址占用規劃防洪設施用地范圍規劃保留區),橋墩布置在河道整治規劃范圍內增加防洪規劃或整治規劃的實施難度等。
2.橋梁工程對河道泄洪的影響
布置在河道里的橋墩占用河道斷面,使行洪斷面束窄,形成阻水比,造成局部河段壅水,影響河道行洪順暢,且降低工程所在河段防洪標準。
3.橋梁工程對河勢穩定的影響
當橋墩布置與順流方向有一定夾角
時,產生挑流現象,形成丁壩效應,對河勢穩定產生影響,進而對叉道分流比產生影響等。
4.橋梁工程對河道沖刷與淤積的影響
在橋墩上下游一定范圍內發生淤積;在最大壅水斷面的下游,水流流速增大,挾砂能力加強,對局部河床或岸坡產生沖刷影響,造成一定范圍內原有防護工程失效或破壞。
5.橋梁工程對排澇設施的影響
當橋梁工程建在有排澇工程或設施的河段,會引起排澇設施附近內外水位的變化,影響排澇設施使用功能。
6.橋梁工程對堤防及岸坡穩定的影響
如邊墩布置在堤身斷面上或岸坡上,可能形成滲流通道,對堤身或岸坡穩定產生影響。
7.橋梁工程對堤防運行管理和防汛搶險的影響
如邊墩布置在堤防管理范圍內或橋梁底高程距現狀或規劃堤頂高程較小,會妨礙堤防日常維護檢查和防汛搶險,對堤防運行管理和防汛搶險產生影響。
8.橋梁工程施工方案的影響
施工圍堰占用河道斷面,影響行洪順暢;施工震動對堤防、岸坡穩定產生影響;施工布置占用管理范圍或防汛搶險道路,對堤防運行管理和防汛搶險產生影響等。
9.橋梁工程的累計影響
在一條河道上建設2座以上橋梁,橋梁將對河道產生累計影響,橋梁相距過近,產生壅水疊加,累計影響更大。
10.洪水對橋梁工程的影響
如設防標準不夠,洪水期會產生橋梁淹沒影響。洪水期漂浮物堵塞橋孔(拱橋)影響橋梁結構安全;施工期洪水影響橋梁安全施工等。
全面掌握橋梁工程可能給防洪帶來的影響后,應根據橋梁工程的結構特征和施工特點,加強橋梁工程設計和施工方案的審查,提出優化完善意見,最大程度減少橋梁工程對防洪的影響。
1.橋位選址要求
橋位應選擇河道順直穩定、河床地質良好、河槽能通過設計行洪流量的河段,而不宜選擇在河叉、沙洲、古河道、急彎、匯合口等河段。橋位應避開行洪瓶頸河段,在國家重點防洪城市的行洪瓶頸河段,其橋墩不應布置在河道和堤防斷面內,應采用一跨跨越。橋位布置應避開(防洪)規劃保留區、防洪排澇等水工程設施、引用水源取水口、河道堤防的險工險段、水文觀測斷面等。
2.墩臺布設要求
橋梁的橋跨布置應順應河勢,避免在主行洪河槽內多設橋墩。在防洪重點河段或主要行洪河口的主行洪河道斷面內,不宜布置橋墩。邊墩不應布置在堤身設計斷面以內,當確需布置在堤身背水坡時,必須進行專題論證,滿足堤身抗滑和滲流穩定的要求。邊墩不應占用防汛搶險道路,不宜布置在堤防管理范圍或保護范圍以內,當確需布置時應征得堤防管理單位的同意。橋墩迎水面宜采用流線型,橋臺順水流方向的軸線應與洪水主流流向基本一致。橋梁承臺對于山區等一般河道,主槽處承臺頂高程宜在平均水位以下,邊灘的承臺頂高程宜在灘面以下。防洪規劃明確需要疏浚的河段,承臺頂高程應相應降低。
3.梁板布置要求
梁底高程應高于設計防洪(潮)水位,同時預留一定的空間,可通過漂流物。跨堤橋梁梁底標高應高于現狀或規劃的堤頂高程。防汛通道與梁底的凈高應滿足防汛搶險車輛通行的凈高要求,確實不能滿足凈高要求時應在堤背坡設置防汛通道及上下堤的交通坡道。橋面集中排水應避開堤身(岸),以免雨水排放造成堤身(岸)沖刷,影響堤防(岸)安全。
4.施工工期及方法要求
橋梁基礎工程施工不宜安排在汛期施工,以免河道行洪不暢。鄰堤防較近邊墩的施工,應避免振動過大的施工方法,以免影響堤防安全。施工圍堰的設防標準及措施應滿足所在河段設防標準,不影響泄洪安全。施工棧橋及圍堰等臨時建筑物應在汛前拆除,如不能拆除,應制定安全度汛方案,并征得防汛部門同意,以確保河道防洪安全。
5.上下游堤防防護范圍要求
橋梁上下游堤防防護范圍確定需綜合考慮河道及堤防的重要程度、河道的比降、流速變化大小、河道地質狀況和河勢穩定等情況。國家重點、重要防洪城市河段,工程建設對堤防沖刷嚴重時,其護岸范圍宜通過水工模型試驗來確定。易沖刷岸坡上的堤防除做好護岸外,還應采取護底措施。
6.第三方合法水事權益要求
根據橋梁工程的布置及施工組織設計,分析工程施工期和運行期是否影響附近水文站點正常使用、取水口的正常取水、臨近碼頭的正常靠泊等第三方的合法水事權益。
橋梁工程涉及防洪的主要技術參數包括橋梁阻水比、最大壅水高度、梁底高程、流速變化、邊墩離堤腳距離、上下游堤防的防護范圍、壅水疊加等。根據相關設計規范,建議對上述主要技術參數進行嚴格的定量控制,消除或減輕橋梁工程對防洪的影響。
1.橋梁阻水比
城市河段橋梁阻水比宜控制在5%以內;其他河段跨越Ⅰ、Ⅱ級堤防的橋梁阻水比宜控制在6%以內;跨越Ⅲ級以下堤防的橋梁阻水比宜控制在8%以內;其余無堤防河段的橋梁的阻水比宜控制在12%以內。
2.最大壅水高度
城市河段橋梁工程最大壅水高度應控制在5cm以內;其他河段跨越Ⅰ、Ⅱ級堤防的橋梁工程最大壅水高度控制在5cm以內;跨越Ⅲ級以下堤防橋梁橋墩阻水引起的最大壅水高度控制在7cm以內;其余無堤防河段控制在10cm以內。
3.梁底高程
主跨部分梁底高程高于設計防洪水
位,洪水期無大漂浮物的河段,另加不小于50cm的超高,洪水期有大漂浮物的河段另加不少于1.5m的超高;跨堤部分梁底高程應高于規劃的堤頂高程,堤頂有通車要求的按不小于4.5m凈空考慮,其余按不小于2.5m凈空確定,確實不能滿足凈高要求時應在堤背坡設置防汛通道及上下堤的交通坡道;堤頂交通防汛通道一般按滿足三級道路通車要求控制,即寬度不小于6m,凈空不小于4.5m,上下堤坡度不大于8%。
4.流速變化
相同頻率洪水條件下,建橋前后堤腳前沿流速增幅應控制在5%以內;建在分汊河段上的橋梁不得影響分汊河道分流比變化。
5.邊墩離堤腳距離
邊墩離堤腳距離宜為邊墩寬度(直徑)的3~4倍,以減少橋墩沖刷坑對堤防穩定的影響。
6.上下游堤防的防護范圍
上游防護50~100m,下游防護100~200m;護岸頂高程應超過設計洪水位0.5m以上,通航河道的護岸頂高程不宜低于最高通航水位加0.8~1.5倍船行波高,護腳基礎應在沖刷線以下。
7.壅水疊加
新建橋梁的沿程壅水與已建橋梁、碼頭等涉水建筑物的壅水疊加后的壅水值,對Ⅰ、Ⅱ級堤防壅水疊加高度宜控制在7cm以內,對Ⅲ級以下堤防壅水疊加高度宜控制在10cm以內,其余無堤防河段控制在12cm以內■
(作者單位:江蘇省鹽城市水利局224002)