宗志聰
摘 要:自開展河道管理范圍內建設項目管理以來,松遼流域對跨河橋梁防洪評價技術審查尚未制定統一的技術審查標準,本文總結了多年來跨河橋梁防洪評價技術審查的經驗,從橋位選擇、橋跨總體布置、橋梁與河道交角、梁底高程與河灘引路頂高程、橋墩布設、承臺布設等方面提出了適用于松遼流域跨河橋梁建設項目防洪影響評價的具體技術審查要求。
關鍵詞:松遼流域 橋梁防洪 評價技術 審查
中圖分類號:TV87 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2017)08(b)-0057-03
為了依法管理和保護河道,保障行洪安全、供水安全和水生態安全、發揮江河的綜合效益,1988年,國務院發布了《中華人民共和國河道管理條例》,由此揭開了河道管理范圍內建設項目管理的序幕。1992年4月,水利部、國家計委聯合頒發了《河道管理范圍內建設項目管理的有關規定》(水利部、國家計委水政[1992]7號)(以下簡稱《有關規定》),隨后實施的《中華人民共和國防洪法》和《水法》(修訂)進一步對河道管理范圍內建設項目審查管理進行了規定。2004年7月,水利部印發了《河道管理范圍內建設項目防洪評價報告編制導則》(試行),對防洪評價報告編制進行了規范,建設項目審查逐步向規范化邁進。
在松遼流域,防洪評價技術審查尚未制定統一的標準,而跨河橋梁是建設項目中影響較大的一種建設項目類型,對其技術審查開展研究是十分必要的。
1 基本要求
跨河橋梁必須服從河道流域防洪規劃,符合國家規定的防洪標準,符合水利工程設計、施工、管理的有關規定,必須保持河勢穩定和行洪通暢,確保堤防防洪安全。同時,應重點分析洪水對橋梁工程的影響,以保證橋梁工程安全。除滿足路線線位的基本要求外,應根據橋梁結構特點、運用要求、堤防工程級別和結構等情況,注重從地質條件和防洪安全方面考慮,選擇安全合理的位置和交叉、連接結構。
在水文監測保護區內,原則上不得進行橋梁建設,確需建設的應征得水行政主管部門同意。河道沖淤演變預測、重要技術指標參數的確定,應按項目難易程度、影響大小及河道防洪的重要性等,通過物理模型試驗或數學模型計算與原型資料分析相結合的方法取得。
上游、下游有已建、擬建水庫及蓄滯洪區時,應考慮其調度運用方式的影響。
橋梁的防洪標準應與所在河流、河段的防洪標準相協調。對沒有防洪(除澇)標準和防洪規劃的河段,應按《防洪標準》要求,根據橋梁工程規模等選取合理的防洪標準。當上游水庫、蓄滯洪工程的防洪標準低于橋梁的防洪標準時,應分析其潰決的影響。
冰凌較為嚴重的河流、河段,應充分考慮發生封河、開河及冰壩的影響,冰凌洪水位應與相應規劃設計成果相協調;在已建、擬建、規劃水庫的中尾部,應充分考慮橋梁建設對封河、開河及冰壩的影響。
2 技術審查要求研究
技術審查要求見圖1。
2.1 橋位選擇
橋位選擇應綜合考慮河道現狀、河勢、防洪及河道整治等對橋梁的要求,應消除或盡量減少大橋對河道的不利影響。
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,而不宜選擇在河汊、沙洲、衰亡河道、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,其引道不應布置在河道斷面內,橋墩應盡量少布置,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。
松遼流域橋梁建設項目橋位選擇需滿足上述一般要求,另外,對有通航要求的河段,應滿足《內河通航標準》的要求。對于國際界河,橋位選擇需出具外事部門意見。
2.2 橋跨總體布置
橋梁孔跨布置應根據河道特性、河勢演變規律及防洪(凌)需要確定。
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。有通航要求的河段,橋跨總體布置需滿足通航要求。橋跨總體布置還要考慮防凌要求。
在松遼流域,一跨跨越河道主槽的橋梁還較少,一般均為多跨型式,技術審查中通常是以壅水高度、行洪能力等方面能否滿足要求來衡量橋跨布置的合理性。在重點河段中的重要防洪城市河段,引道盡量不設置在河道斷面內。
從多年技術審查經驗來看,在重點河段上,橋跨布置分為主橋和灘橋(或汊河橋),如松花江干流木蘭松花江大橋(通航)主橋跨度為125m,灘橋最小跨度為40m;前嫩公路伊春至嫩江(省界)段嫩江縣嫩江公路大橋主橋跨度為70m,灘橋最小跨度為30m;松原至陶賴昭鐵路跨越第二松花江特大橋主橋跨度為80m,灘橋最小跨度為24m。對于通航河段,黑龍江干流、松花江干流、嫩江干流尼爾基以下、第二松花江豐滿水庫以下橋跨布置需滿足通航要求。因此,在重點河段上,橋梁跨度不得小于30m,通航河段,要滿足通航相關要求。
2.3 橋梁與河道交角
橋梁與河道的交角是指橋梁軸線與水流方向的交角。水流方向一般指大洪水水位下的水流方向。
《內河通航標準》第5.2.1條規定:“水上過河建筑物軸線的法線方向與水流方向的夾角不宜大于5°”。C.0.4規定:“黑龍江水系水上過河建筑物軸線的法線方向與水流流向的交角大于5°,且橫向流速大于0.3m/s時,通航凈寬增加值可參照本標準C.0.3取值”。
松遼流域橋梁建設項目技術審查過程中對橋梁與河道交角未做出具體的規定,從多年技術審查經驗來看,對于分汊型河道、游蕩型河道,在小水期與中、高水期的水流方向明顯不同,小水期水流方向曲折蜿蜒,大水期水流趨直,因此橋梁軸線宜與中、高水期水流方向基本一致。
2.4 梁底高程與河灘引路頂高程
梁底高程、河灘引路頂高程應符合《公路工程水文勘測設計規范》要求。endprint
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。有通航要求的河道,通航凈空應符合現行的《內河通航標準》。
《堤防工程設計規范》第10.4.2條規定:“跨堤建筑物、構筑物與堤頂之間的凈空高度,應滿足交通、防汛搶險、管理維修等方面的要求”。
松遼流域橋梁建設方案多由主橋和灘橋及河灘路堤組成,在多年技術審查中,主橋梁底高程、河灘路堤按照規范要求復核計算,控制要求為河道內橋梁最低梁底標高須同時滿足防洪、防凌要求;通航孔跨的梁底高程標高還應滿足《內河通航標準》的要求。跨堤處梁底高程應滿足防汛搶險要求。
2.5 橋墩布設
橋墩對河道的影響主要表現在河道橋墩的數目、橋墩的傾斜角度、橋墩的位置。
布設在河道內的橋墩,一般要求橋墩軸線布置應與水流方向保持一致,以避免對河勢穩定產生不利影響。對橋墩采用壁式的,尤其應注意保持與水流方向一致。經觀測表明,對重要河流、流速和比降較大的河流,由于壁式橋墩的特性,與水流方向的交角稍有變化則影響成倍增加。由于天然河道的特性,水流在一年中水位隨時不斷變化,主流流向也同時改變,影響也不同,對于具體建筑物設計而言,往往只能保證建筑物橋墩軸線在大流量高水位時保持與主流方向一致,因此,對重要河流和堤防,要求河道、岸坡的防護應根據模型試驗結果確定或相應加大。墩柱的設置以盡量減小對河道主流變化的影響為原則,承臺及墩柱形式宜采用流線形,使附近水流流態順暢。
橋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。橋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。
《堤防工程設計規范》第10.4.1條規定:“橋梁、渡槽、管道等跨堤建筑物、構筑物,其支墩不應布置在堤身設計斷面以內”。
《河道管理范圍內建設項目技術審查要點》(征求意見稿)中3.11規定:“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”。
在松遼水利委員會技術審查中,橋梁等跨堤建筑物、構筑物,其支墩布設必須滿足《堤防設計規范》規范要求。對布設在河道內的支墩,一般要求墩軸線布置應與大中洪水水流方向保持一致,主槽岸邊不宜布置橋墩。橋墩離堤腳距離宜為橋墩寬度(直徑)的3~4倍,對不滿足要求的要進行滲透穩定和抗滑穩定計算,并采取相應工程防護措施。對于冬季封江河段,橋墩宜設置破冰體以避免流冰對橋墩的沖擊破壞。
2.6 承臺布設
承臺設置以盡量減小對河道主流變化的影響為原則,承臺及墩柱形式宜采用流線形,使附近水流流態順暢。主槽處承臺頂高程宜在平均低水位以下,邊灘的承臺頂高程宜在灘面以下。在規劃中需要疏浚的河段,承臺頂高程應相應降低。
《河道管理范圍內建設項目技術審查要點》(征求意見稿)3.5規定:“主槽處承臺應設在規劃河床以下,應低于平均低水(潮)位,邊灘的承臺頂高程應在灘面以下。防洪規劃明確需要疏浚的河段,承臺頂高程應相應降低”。
在松遼流域橋梁建設項目技術審查中,一般要求承臺頂高程不得高于現狀河床,有疏浚規劃的,不得高于規劃河床,基本與上述規定相符合。鑒于此,承臺頂高程不得高于河道防洪標準下現狀河床高程與規劃河床高程數值低值者。邊灘的承臺頂高程宜在灘面以下。在規劃中需要疏浚的河段,承臺頂高程應相應降低。
2.7 橋梁與堤防交叉方式
為滿足堤防防汛搶險、管理維修等要求,橋梁與堤防交叉方式通常分為兩種,即立交和平交。對于重要堤防,橋梁跨越方式原則上應采取立交方式,并應滿足4.5m交通凈空要求。若確實難以做到,應滿足不小于人行通道2.2m的凈空要求,但應順堤專設防汛通道。位于多泥沙、淤積性河道的橋梁,應按設計使用年限考慮淤積影響,并盡量采用立交(跨越)方式。
當跨河建筑物與堤頂平交時,要求相交處路面高程應不低于規劃堤頂高程,還應與平交的堤防順接,并保持防汛搶險交通順暢。橋梁兩端與堤頂道路銜接段應按不低于公路標準與堤防平順連接,并采取措施滿足防汛搶險通道暢通的要求。橋梁跨越堤防時,上部排水不應沖刷堤防,以免造成較大沖溝,給工程日常管理帶來不便。
松遼流域橋梁建設項目技術審查中,對于重要堤防,橋梁跨越方式原則上應采取立交方式,跨越處防汛搶險通道尺寸應滿足4.5m交通凈空,凈寬不小于6.0m的要求。如橋梁梁底與堤頂的凈空無法滿足4.5m的要求時,則須滿足日常巡查和防汛檢查車輛通行要求(一般不少于2.2m凈空高度),并增設防汛輔道,設置上下堤的交通坡道。在橋下設置的箱涵,應滿足4.5m交通凈空,凈寬不小于6.0m的要求,應考慮排水要求,箱涵與堤防采用上下坡路連接。當跨河建筑物與堤頂平交時,要求引路頂高程不低于規劃堤頂高程,如需修建上下堤交通坡道與堤防連接,通過縱向坡度不大于8%的坡道與堤防連接,滿足防汛搶險通道暢通的要求。橋梁與堤防相處堤防需加高培厚至規劃堤防標準。
2.8 橋梁施工
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工程施工度汛標準,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。
在松遼流域橋梁建設項目技術審查控制原則與上述規定一致,即橋梁下部結構施工應避開主汛期;橋梁上部結構汛期施工時,不得設置阻水設施。在堤防區域內施工時,要做好堤身變形、滲漏的檢查和觀測,保證堤防工程安全和防汛道路暢通。
參考文獻
[1] 李森,沈毅,孟占利,等.跨河橋梁水環境風險模擬分析[J].公路交通科技:應用技術版,2011,7(2):207-210.
[2] 齊春友,黃凌春,張永紅.跨河橋梁施工技術[J].北京水務,2009(2):43-45.
[3] 朱秋菊,馮志鵬,鄭江麗.跨河橋梁及施工對河涌防洪引水與排水影響分析[J].東北水利水電,2014,32(1):3-4.
[4] 劉志,蔡云富.舒廬干渠跨渠橋梁存在的問題及對策[J].安徽水利水電職業技術學院學報,2008,8(2):38-39.
[5] 郭輝,齊梅蘭.跨河橋梁壓縮沖刷數值模擬研究[J].中國鐵道科學,2011,32(5):43-49.endprint