橋梁跨越河流防洪綜合評價

李守忠，謝大勇

(遼寧省錦州水文局，遼寧 錦州121000)

0 前 言

在防洪評價工作中常遇到橋梁跨越河流的情況，按照《河道范圍內建設項目防洪評價報告編制導則》的要求需對橋梁進行防洪綜合評價［1］。

本文以錦赤鐵路跨越小凌河為例進行防洪綜合評價，供參考。

1 基本情況

基本情況包括4個部分:項目概況、河道概況、現有水利工程及其它設施情況和水利規劃及實施安排。

1.1 項目概況

錦赤鐵路經赤峰、朝陽、葫蘆島，接入錦州港，正線全長282.2 km。鐵路等級為1 級，洪水設計按100 a一遇標準。

線路出朝陽至錦州港段在跨越小凌河處需建橋梁3 處分別為小凌河1#、2#、3#特大橋。

1#橋位于錦州凌海市東札木林子村東與香磨屯西之間，橋長1 743.6 m，河道管理范圍內建橋墩25個。

2#橋位于錦州凌海市缸窯溝屯東與西札木林子屯西之間，橋長1 139.9 m，河道管理范圍內建橋墩26個。

3#橋位于錦州凌海市缸窯溝村與朝陽市網戶屯北側正跨小凌河，橋長1 638.9 m，河道管理范圍內建橋墩34個，橋梁跨越小凌河流位置詳見圖1。本期項目橋梁為T 型，橋墩采用圓弧型，基礎采用摩擦重力樁，墩徑2.22 ～5.44 m。

圖1 本期項目跨越小凌河位置圖

1.2 河道概況

本期項目跨越小凌河處為山丘區，河流為天然河道控制。

項目附近河道呈斜W 型，河流斷面高水寬約300 ～600 m，河道水流流向上部呈左——右走勢、中部呈右——左——右走勢、下部主流靠近左岸，河流兩岸為低山控制，河床比降約1.63‰，河床組成主槽多為粗、細沙及沙卵石組成，灘地及近岸邊有耕地、樹林。河床主槽糙率0.019 ～0.022，灘地糙率為0.045 ～0.055。

1.3 現有水利工程及其它設施情況

本期項目2#橋上游230 m處建有凌河至黃甲單線鐵路橋，橋長250 m，橋面寬8 m，有橋墩11個，單跨21 m。

大橋采用圓弧形混凝土塔型墩，墩高約6 ～12 m，頂寬2.5 m、底寬4.0 m。

本期項目2#橋(西)下建有下凌線小凌河公路橋，橋長310 m，橋面寬11 m，有橋墩14 組，單跨28 m。

大橋采用圓型雙柱懸梁混凝土重力墩，墩直徑為1 m，墩高4 ～8 m。

本期項目1#橋下50 m處建有錦朝高速小凌河大橋，橋長969 m，橋墩采用圓柱懸梁混凝土重力墩，全橋共有橋墩30 組，墩直經1.50 m。

本期項目跨越段左、右岸均為無堤段，洪水受兩岸低山控制，防洪標準依地勢可達20 ～100 a一遇。

1.4 水利規劃及實施安排

依據《錦凌水庫初步設計報告》，本期項目在其水庫回水范圍以外;依據《小凌河流域河道生態治理規劃報告》，黃土坎子至錦凌水庫回水末端有堤段沿堤防內側種植30 m 寬護堤林帶，無堤段沿兩側階地、村屯內側布置50 m寬生態林帶［2］。本期項目在此區段內。

2 防洪綜合評價

防洪綜合評價包括6個部分:對行洪安全的影響分析、對河勢的影響分析、對河床的影響、對防汛搶險的影響分析、對現有水利工程及設施影響分析和與現有水利規劃的關系及影響分析。

2.1 對行洪安全的影響分析

本期項目小凌河1#、2#、3#橋建設，橋墩占用河道行洪面積，將形成阻水作用，在設計100 a一遇洪峰水位下，橋墩阻水情況如下:

1)1#橋阻水面積為273 m2、占河道過水面積的11.5%。

2)2#橋(東)阻水面積為269 m2、占河道過水面積的14.7%。

3)2#橋(西)阻水面積為332 m2、占河道過水面積的13.1%。

4)3#橋阻水面積為370 m2，占河道過水面積的10.7%。

各橋阻水面積詳細情況見表1。

表1 本期項目跨越小凌河1#、2#、3#橋橋墩阻水情況統計表

大橋建成后，因橋墩占用行洪面積，橋孔壓縮水流，使橋位及上游洪水位壅高。

經前面分析計算，在100 a一遇設計洪峰水位下，橋墩前壅高最大值為2#橋(東)為0.15 m，其次為2#橋(西)壅 高0.14 m，1#、3#橋 壅 高 分 別 為0.04 m、0.08 m。

其影響范圍在1 200 ～2 620 m，其中1#橋影響最遠達2 620 m，其它各橋影響范圍在1 200 ～1 570 m。

綜合考慮在大橋建成后，本期項目建設會影響河道的水位變化，對河道行洪有一定影響。

2.2 對河勢的影響分析

對河勢的影響分析包括:對流速的影響和對流向的影響。

2.2.1 對流速的影響

相應設計100 a一遇洪峰水位下，由于橋墩阻水作用建橋后流速有所增大，各橋斷面流速增大范圍在0.18 ～0.60 m/s，增大幅度在6.7% ～11.9%。流速的增大增加了水流的紊動程度，特別是加大了橋墩附近及下游河岸的沖刷。

其中2#橋(東)斷面處建橋前后流速變化最大，由5.06 m/s增大至5.66 m/s、增幅為11.9%。

1#橋變化最小，由2.68 m/s增大至2.86 m/s、增幅6.7%。

圖2 2#橋橋墩對水流的影響示意圖

2.2.2 對流向的影響

2#橋橋軸斷面與流向不垂直，橋墩在一定程度上會改變主流方向(如圖2 所示)，大橋建成后會加重2#橋(西)下游河段左岸的沖刷，同時使左岸沖刷物在下游右岸淤積下來;大橋建成后2#橋(東)下游河段右岸的沖刷加大，其沖刷力度要大于西部，對岸邊不利。

1#橋與水流方向有5°夾角，對水流有一定影響，橋址附近水流呈上游向南下游向北方向的小幅調整。

3#橋與水流方向正交不會改變水流方向。

2.3 對河床的影響

由于橋梁的建成加大了斷面及下游的流速，使橋梁跨越小凌河段一般沖刷主槽可達0.92 ～3.65 m、邊灘可達1.50 ～5.80 m，邊灘沖刷大于主槽沖刷。

洪水過后可使河床局部下切同時主流會向邊灘發展，對河勢有一定的影響。

橋梁跨越女兒河段一般沖刷主槽為1.67 m、邊灘為0.13 m，邊灘沖刷小于主槽沖刷，洪水過后可使附近河槽局部下切，對河勢有一定的影響。

2.4 對防汛搶險的影響分析

本期項目建設小凌河段橋梁底面高于兩岸地面15 m以上，可以滿足防汛車輛的正常通行，不影響道路交通，項目建成后不會對防汛搶險造成影響。

2.5 對現有水利工程及設施影響分析

本期項目建設采用大開挖及樁基礎方式，小凌河項目建設斷面無堤防等水利工程設施。

本期項目建設在設計洪峰水位下可使小凌河2#橋(西)上游凌黃鐵路橋、下游下凌公路橋橋上水位分別抬高0.15、0.06 m，其水位不會影響其橋梁正常運行。

2.6 與現有水利規劃的關系及影響分析

依據《小凌河流域河道生態治理規劃報告》，小凌河段本期項目橋梁跨越處規劃有生態林帶，項目建設對其影響較小。

3 結 語

大橋建成后會影響河道的水位會產生變化，影響如下:

1)對河道行洪有一定影響。

2)對河勢的流速、流向、河床有影響。

3)不會對防汛搶險造成影響。

4)不影響現有水利工程及設施的正常運行。

5)對現有水利規劃影響較小。

［1］許艷，唐德善，蔣吉，等. 流域防洪體系的社會影響綜合評價研究［J］. 中國農村水利水電，2008(03):85 －87.

［2］胡清玲，藺秋生，高海靜，等. 河道范圍內修建碼頭工程的防洪影響評價［J］. 人民長江，2008，39(10):23 －25.