橋梁設計中的水文問題分析

左自偉 袁智（中國公路工程咨詢集團有限公司，湖北武漢 430013）

橋梁設計中的水文問題分析

左自偉 袁智
（中國公路工程咨詢集團有限公司，湖北武漢 430013）

橋梁設計中的重要參考因素就是水文問題。橋梁建設屬于公路建設的一部分，是跨越河流的建設物，但是由于橋梁直接位于河流之上，因此會受到洪水的擊打與會沖擊，導致橋梁出現較多的水毀現象，帶來了極大的經濟損失與安全損失。一旦發生橋梁水毀，就會使橋墩出現裂縫以及沉陷，嚴重時還會導致整個引道以及橋梁都被水沖斷，中斷了交通，影響了公路的正常交通與運輸。為了保證橋梁的質量，使其滿足基本的運營安全，因此要重視橋梁設計中的水文問題。本文主要分析導致橋梁水毀的原因，對橋梁設計中的水文問題進行研究。

橋梁設計 水文問題 水毀 治理措施

1 引言

橋梁是跨越河流的公路形式，橋梁工程的建設比較復雜，并且在施工中占據著較大的造價比重，在進行橋梁設計與規劃的時候，不僅要確定工程的實際規模，還要重視水文問題，橋梁的施工規模決定了洪水通過的大小，因此了解橋梁設計中的水文問題對橋梁建設具有重要意義，以下進行簡單的分析。

2 導致橋梁發生水毀的主要原因分析

2.1 洪水橋址沖刷導致橋墩基礎埋設不足

橋梁水毀的一個重要原因就是由于橋址的不斷沖刷，導致橋墩墩臺的基礎埋設深度不足。造成橋墩墩臺受到沖刷不都拿的主要原因有：橋梁設計的橋孔較多，極大的縮小了河床的過水斷面，導致橋梁洪水泄流的速度增大；有時候河道的變遷還會影響著水流過橋的基本流態，水流流態的改變會造成洪水對橋墩墩臺的斜向沖擊，沖擊的過程中會在橋墩墩臺基礎的周圍形成一個水流的漩渦；現在河道下游出現了較多挖土取沙現象，導致整體河床的比降增大了許多。

2.2 橋孔的設計不能滿足基礎的輸沙以及排洪需求

橋孔的設計也會影響到橋梁的整體質量，當橋孔設計較小時，就不能滿足基礎的泄洪要求，一旦洪水排泄不通暢，就會導致橋梁上游的水位增高，或者還會漫過橋面，加劇了橋址沖刷的力度，導致橋梁的錐坡以及墩臺很容易被沖毀，橋梁的引道也可能被沖斷。當洪水中含有較多的漂浮物以及泥沙時，經常會堵塞橋孔，一旦橋孔堵塞不能及時洪泄，洪水就會直接作用到橋梁本身，導致橋梁被沖垮。

2.3 橋梁下河道的變遷

一旦河道變遷，就會導致洪水對河床沖擊的流態發生改變，這樣就會加劇對橋梁局部墩臺的沖刷。橋梁水毀的典型形式就是橋頭被沖斷，橋梁的錐坡等防護與調治設施被沖毀。

2.4 橋梁的防護設施以及調治不完善

橋梁防護與調治設施的主要功能就調節與治理水流，保證橋孔泄洪的通暢。若是橋梁沒有建設防護以及調治的構造設施，就會導致洪水排泄的方向偏離橋孔，減少了橋下的泄洪面積，更加加劇了對橋墩墩臺的沖刷力度。

2.5 橋梁工程施工的質量影響

橋梁工程的施工質量也會影響到橋梁的使用壽命以及耐久性。由于常見的水毀情況大多都是洪水對墩臺的持續沖刷，因此，若是橋墩墩臺施工的質量難以控制，那樣在長期洪水漂浮物、沖刷、凍融的撞擊與沖擊作用下很容易導致橋墩的墩臺出現質量裂縫現象，一旦墩臺局部被毀，很容易加劇后期的水毀事故。所以在進行橋梁工程施工的時候，要按照規范的質量操作標準，做好質量驗收工作，從而保證橋梁的質量那就堅固。

2.6 生態環境的作用

現在隨著全球變暖，生態環境也逐漸變得惡劣起來，干旱以及洪澇現象嚴重，一旦發生強降雨很容易導致洪水的發生，橋梁被沖毀的事故增多。生態環境的優良會提高地表的糙率程度，降低了水土流失的現象發生，這是從根本思路上避免橋梁被洪水沖毀。

3 針對橋梁設計中水文問題的措施研究

3.1 要合理的選擇橋位，做好橋孔的規范設計

橋位選擇的不合理也會造成洪水排泄的不通暢，繼而導致橋梁被毀，橋位選擇的常見的水文方面問題：橋位選擇在經常發生變遷的河段內；將橋位確定在洪水湍急部分，很容易導致洪水排泄偏離橋孔方向；橋位選擇在有直流流出或匯入的河段；沒有進行橋位的實際勘查，在確定橋位時直接按照路線的跨越位置，這樣容易導致河流與橋位的斜交；將橋位確定在容易發生泥石流的河段，這樣很容易的堵塞橋孔，導致橋梁被洪水沖毀。橋位的選擇會極大的影響著橋梁工程的質量，因此在進行橋梁設計時要做好橋梁工程的地質勘查以及水文調查，從而選擇合適的橋位，保證河道順直、河流穩定，橋位的水文地質狀況良好，只有這樣才能夠滿足洪水泄流的要求。水文的詳細調查可以獲得河流的基本特點，掌握河道供水的比降、洪水最高位、糙率、流域面積等水文資料，再通過水文設計，從而確定橋孔的大小、長度、橋墩墩臺的埋設深度等，使其滿足基礎的質量要求。

3.2 橋墩墩臺的結構要合理，設計好埋設的深度

橋梁墩臺的結構會直接影響到被洪水沖刷的局部深度。通常重力結構的墩臺在抗沖刷方面比柱式的墩臺要弱，因此在設計墩臺時要盡量考慮使用柱式或者樁基礎的墩臺。墩臺基礎埋設的深度不夠導致橋梁發生水毀的現象比較頻繁。現今，我國中型以及大型的橋梁施工一般都采用鉆孔灌注樁基礎的墩臺，避免了以往因為基礎埋設不深導致的橋梁水毀現象。橋梁基礎在設計埋設深度時要嚴格按照水溫水利進行計算，結合橋梁工程的實際水文地質狀況保證橋梁墩臺的安全埋設深度符合質量的安全要求，避免在遇到洪水時發生水毀事故。橋梁設計時要預測計算，考慮到實際最大洪水沖刷的最不利水利條件，將這些因素考慮到橋梁的設計中，從而保證橋梁工程在遇到任何情況下的洪水問題都不會發生安全事故。

3.3 完善橋梁工程的防護與調治

橋梁的防護與調治是保證橋梁安全、降低水流沖刷、改善水流流態、穩定河岸的重要措施。在橋梁設計時，要充分考慮到橋梁的防護以及調治要素，重點做好工程的防護施工，從而保證橋梁的質量。

3.4 做好橋梁設計水文方面的預防與治理

（1）檢查橋梁的基礎排洪。汛期我們要根據氣象機構的氣候預報以及橋梁河道上游的水量匯集面積，預測河道洪峰的流量以及降雨量，從而檢驗橋梁的基礎排洪能力。橋梁的排洪能力決定著橋梁的安全質量，我們要定期對橋梁排洪能力進行檢驗，根據氣候預測，及

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時做好防護措施，比如若是橋梁的排洪能力不足以滿足排洪的基本要求，就需要采取清淤、導流、分流等治理措施，保證橋梁的安全。（2）做好橋梁防護設施以及工程的安全質量檢查。根據氣候預測要做好汛期橋梁的防護與調治，分別對下雨前、下雨時、下雨后進行安全質量的檢查工作，查看橋梁墩臺是否剝落風化、是否開裂沉陷，橋梁錐坡是否發生傾斜與裂縫，橋梁防護與調治的設施是否完好無損。若是出現質量問題就要及時修理，確保橋梁的安全質量。（3）加固與防護橋梁墩臺。在汛期，還要及時的檢查橋址河床以及橋梁墩臺被洪水沖刷的情況，查看橋梁墩臺是否出現基礎埋設不足，河床是否下切等，及時的處理質量安全問題，做好加固與防護的措施，保證橋梁的質量。

若是橋梁下河床連續被沖刷下切，那么在橋位下游的河道槽內，要設置攔截淤泥的防護墻體，從而保證橋梁墩臺不受到洪水的持續沖刷。一般攔截淤泥的防護墻體基礎埋設的深度要根據洪水實際沖刷的狀況確定，保證防護墻體的頂高要與河槽底標高相同，假若橋梁墩臺的埋設比較淺，那攔截淤泥的防護墻體在設置高度時就可以超過河槽底標高，這樣可以有效的避免河床被連續沖刷引發橋梁被沖毀的事故發生。河床連續被沖刷，這樣會導致橋梁墩臺的埋設不夠，為了避免河床出現持續沖刷下切現象，要對的橋梁下的河床采取加固防護措施。

橋梁墩臺的局部會受到洪水的持續沖刷，因此要做好橋梁墩臺的沖刷防護，一般采取的防護措施有立面防護以及平面防護，立面的沖刷防護就是要建立防護的帷幕，而平面沖刷防護就是根據沖刷的大小采取漿砌片石、干砌、拋石等防護，不論采取哪一種防護措施都需要將防護的頂面位于墩臺沖刷的底部，從而保證橋梁的質量。

3.5 采用工程與生物防護治理橋梁設計中的水文問題

橋梁設計還要考慮到工程防護以及生物防護兩大手段，在橋梁河道的兩旁種植樹木可以有效的溫度河岸、攔洪落淤、降低河水流速，從而避免出現河道的變遷致使橋梁被沖毀。將橋梁的工程防護以及生物防護結合應用，提高了橋梁安全防護的效果。生物以及工程防護可以針對橋位河灣、橋位河段以及橋位流域，做好橋梁的綜合防治工程，公路建設部門要與各個水文相關部門進行配合，做好橋梁的安全防護與治理工作，從而改善生態環境，避免出現橋梁災害事故的發生。

4 結語

總之，隨著我國公路橋梁建設的數量以及規模增加，橋梁設計中的水文問題就更加突出，如何協調好水文方面的問題，提高橋梁工程的質量具有重要意義。我們要將水文方面的防治融入到橋梁設計中，從而提高橋梁的質量。

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左自偉（1984—），男，湖北黃石人，本科，工程師，主要從事橋梁設計方向；袁智（1987—），男，湖南瀏陽人，本科，現任工程師，主要從事橋梁設計方向。