312國(guó)道改擴(kuò)建工程大橋防洪評(píng)估及補(bǔ)救措施

童 斐，趙瑞明

312國(guó)道商州到商南公路擴(kuò)建工程起于商州區(qū)西北側(cè)G312構(gòu)峪收費(fèi)站出口處（K0+000），與現(xiàn)有G312二級(jí)公路順接，終點(diǎn)擬定在商南縣東側(cè)資峪橋以西（K53+850），路線(xiàn)全長(zhǎng)53.970 km。改擴(kuò)建工程跨越丹江、劉家河、會(huì)峪河等10 km2以上河流，涉及16座大中公路橋、6座小公路橋，新建及改擴(kuò)建里程44.821 km。為了確保工程順利實(shí)施，根據(jù)《河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目防洪評(píng)價(jià)報(bào)告編制導(dǎo)則》等有關(guān)規(guī)定，需對(duì)工程建設(shè)對(duì)河道行洪影響進(jìn)行分析。

1 河道行洪現(xiàn)狀及建設(shè)方案

1.1 河道現(xiàn)狀

丹江系漢江最大的一級(jí)支流，在陜西境內(nèi)流程259 km，流域面積7478 km2，河道平均比降3.27‰。有中小型水庫(kù)20座，控制面積2005.31 km2。國(guó)道312商州至商南段跨越的10 km2以上河流有丹江、大面河、甘河、陳家河、老君河、劉家河、西河等。

1.2 暴雨洪水特性

丹江流域暴雨洪水頻繁，尤其以局部性暴雨引起的突發(fā)性洪水最多，危害最大。丹江水系洪水是由暴雨產(chǎn)生，主要出現(xiàn)在7、8、9月間，并具有陡漲陡落、洪峰高、歷時(shí)短的特點(diǎn)，對(duì)下游防洪安全影響較大。

1.3 建設(shè)方案

國(guó)道312商州至商南段擴(kuò)建工程按公路Ⅰ級(jí)設(shè)計(jì)，100年一遇設(shè)防。主線(xiàn)采用雙向四車(chē)道一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度80 km/h。路基寬度24.5 m和21.5 m，行車(chē)道寬度2×2×3.75 m，中間帶3.0 m，硬路肩2×2.50 m，土路肩2×0.75 m。橋梁寬度與路基同寬，設(shè)計(jì)洪水頻率：特大橋按300年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，大、中、小橋及涵洞按100年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。橋面寬度2×12.15 m。

2 改擴(kuò)建工程防洪評(píng)估

2.1 防洪標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)要求

《陜西省防洪規(guī)劃報(bào)告》和“關(guān)于《商州區(qū)城市防洪規(guī)劃》的批復(fù)”等文件以及當(dāng)?shù)卣挠嘘P(guān)防洪精神，農(nóng)防河堤的防洪設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇洪水，而公路橋、涵洞按100年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，防洪標(biāo)準(zhǔn)高于所在河段防洪標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足防洪要求。

2.2 河道行洪

根據(jù)有關(guān)設(shè)計(jì)資料和本次復(fù)核成果，公路橋建設(shè)對(duì)沿岸有不同程度的壅水，具體見(jiàn)表1所示。

表1 大中橋100年一遇洪水壅水計(jì)算成果表

從表1可以看出，百年一遇洪水壅水高程0.03～0.21 m，壅水長(zhǎng)度0.98～49.4 m。受壅水影響，公路橋?qū)拥纼砂斗篮橛幸欢ㄓ绊懀瑫?huì)局部增加河道兩岸的淹沒(méi)損失和防洪壓力。部分橋梁工程施工將引起河流過(guò)流面積縮小，導(dǎo)致上游壅水、淤積，下游沖刷；同時(shí)還可能對(duì)河流泄洪、農(nóng)田灌溉等產(chǎn)生影響。橋位上游水位壅高的河段，要對(duì)堤防進(jìn)行加高加固，對(duì)下游堤防進(jìn)行防沖設(shè)施防護(hù)。大橋橋墩對(duì)橋位下游水流有一定的導(dǎo)流和挑流作用，在一定程度上將會(huì)改變主流方向，引起洪水流態(tài)、形態(tài)、流速等發(fā)生變化，橋墩占據(jù)了部分行洪斷面，降低了河道的行洪能力，但設(shè)計(jì)單位已注意到了這問(wèn)題，將部分橋梁長(zhǎng)度增加，采用全橋跨方式跨越主流，減少引道對(duì)主河段斷面的壓縮，降低對(duì)河道行洪的不利影響。

大橋建設(shè)期間，由于地形限制，部分施工機(jī)械及建筑物料將有一部分臨時(shí)會(huì)堆放在河道的河灘或者河道外部低平地帶，當(dāng)發(fā)生洪水時(shí)，容易影響行洪和發(fā)生不安全事故。本工程共設(shè)棄土場(chǎng)三處分別是：K30+000～K30+060路段北岸、K38+000～K38+015路段北岸、K38+900～K39+260路段南岸。三處棄土場(chǎng)均不在河道布設(shè)，所以，不影響行洪。

在大橋施工用的臨時(shí)便道、橋涵、圍堰等，在汛期都會(huì)影響河道泄洪。所以，主體工程施工應(yīng)安排在非主汛期進(jìn)行，各施工單位要編制防洪預(yù)案，落實(shí)防洪責(zé)任，河道內(nèi)橋梁施工安排在非汛期進(jìn)行，以避開(kāi)河道行洪期，盡量減小工程施工對(duì)區(qū)域防洪的影響。

2.3 河勢(shì)穩(wěn)定

由于國(guó)道312商州至商南公路改擴(kuò)建工程路線(xiàn)的線(xiàn)形要求，本工程路線(xiàn)布設(shè)一般與河道非正交，布置于河床上的橋梁下部結(jié)構(gòu)勢(shì)必形成挑水，并形成河道單岸的長(zhǎng)期沖刷。建筑物下游產(chǎn)生的過(guò)度沖刷，會(huì)破壞河勢(shì)的自然平衡，導(dǎo)致一定范圍內(nèi)河床在一定時(shí)期內(nèi)失衡，影響河勢(shì)穩(wěn)定；橋位以上河道產(chǎn)生壅水，會(huì)加大當(dāng)安全度汛壓力，也可能影響河勢(shì)穩(wěn)定。

根據(jù)各橋梁布設(shè)方案和有可能產(chǎn)生的沖刷、壅水情況，對(duì)橋梁上下游的河段應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)防護(hù)，對(duì)重點(diǎn)部位和受影響部位進(jìn)行相應(yīng)的工程措施加固，以維護(hù)河道岸線(xiàn)穩(wěn)定。冀村小橋，出水口距丹江河床高度為4.66m，由于水流的沖刷作用，會(huì)造成丹江河床沖刷成深坑，進(jìn)而影響路基安全。經(jīng)計(jì)算沖刷深度可達(dá)到3.50 m，加上丹江河床下切因素，冀村小橋出口段路基護(hù)坡基礎(chǔ)應(yīng)在4.0 m以上。

2.4 設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)與措施

根據(jù)國(guó)道312商州至商南公路改擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)圖紙和洪水復(fù)核計(jì)算，特大橋?yàn)?00年一遇洪水，其余大中小橋?yàn)?00年一遇洪水，涵洞按100年一遇洪水，既有橋涵接長(zhǎng)時(shí)采用100年一遇洪水頻率計(jì)算，其設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)符合中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)于Ⅰ級(jí)干線(xiàn)公路橋防洪標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。通過(guò)對(duì)各橋梁的設(shè)計(jì)洪水成果的復(fù)核可以看出，大中橋采用的設(shè)計(jì)洪水成果與復(fù)核成果基本一致，設(shè)計(jì)洪水和最低梁底高程基本能滿(mǎn)足建設(shè)項(xiàng)目防御一百年一遇洪水要求。但有個(gè)別小橋不能滿(mǎn)足百年一遇洪水過(guò)洪的需要，其中東沙溝小橋（K15+544.420）是一座1×5m的石砌板拱橋，經(jīng)計(jì)算其過(guò)水能力為24.5m3/s，100年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量為49.8m3/s，不能滿(mǎn)足過(guò)洪的要求。桃園溝小橋（K43+485.000）設(shè)計(jì)洪水位567.49 m，考慮波浪超高、漂浮物超高、安全超高共1.1 m，梁底最低標(biāo)高應(yīng)為568.59 m，而其梁底標(biāo)高實(shí)際為567.49 m，不能滿(mǎn)足過(guò)洪的要求。

2.5 第三人合法水事權(quán)益

大橋上下游影響范圍內(nèi)，除兩岸堤防工程外，有公路橋梁、地方道路等重點(diǎn)工程和設(shè)施。工程實(shí)施后，橋前壅水降低了兩岸的堤防防洪能力，橋下的沖刷對(duì)兩岸堤防的安全有一定的不利影響。橋梁上下游兩岸影響范圍內(nèi)，有城鎮(zhèn)、村莊、農(nóng)田等。公路橋的建設(shè)對(duì)河道行洪水位產(chǎn)生了程度不同的壅高，并由橋位向上游延伸一定長(zhǎng)度。河道洪水位的壅高，增加了流域內(nèi)洪水對(duì)沿岸的威脅，大洪水是橋前壅水和下游沖刷對(duì)沿岸城鎮(zhèn)、村莊、農(nóng)田等有一定影響，大橋涉及當(dāng)?shù)卮迕竦暮戏?quán)益，對(duì)于橋位處上下游的堤防和護(hù)岸的影響，通過(guò)工程措施補(bǔ)救后可以消除或減少。但橋位所在河段一般中常洪水時(shí)，壅水高度較小，對(duì)沿線(xiàn)影響較小。

3 工程影響及措施

3.1 對(duì)河道泄洪、河道管理影響及防治措施

公路橋的建設(shè)在河道內(nèi)設(shè)施橋墩，使橋前產(chǎn)生壅水，并由橋位向上游延伸一定長(zhǎng)度。占用河道的橋墩，使行洪面積減小，增加了流速，使局部河段沖刷增強(qiáng)，建議在橋位及其下游修建鎖壩。河道洪水位的壅高，增加了流域內(nèi)洪水對(duì)沿岸的威脅，降低了河道行洪安全，建議對(duì)上游河段進(jìn)行加高加固。具體加固措施和方案，可以由工程建設(shè)單位委托有資質(zhì)的單位做出設(shè)計(jì)方案，報(bào)當(dāng)?shù)厮姓鞴懿块T(mén)審批后，按期實(shí)施。

冀村小橋段應(yīng)在冀村小橋出口上下20 m范圍內(nèi)，將路基護(hù)坡基礎(chǔ)深度設(shè)計(jì)為4.0 m。東沙溝小橋（K15+544.420）、桃園溝小橋（K43+485.000）不能滿(mǎn)足過(guò)洪的要求。建議在原橋基礎(chǔ)和地質(zhì)狀況允許的情況下，對(duì)橋位上下河道采取清理的方法，疏通河道，增加泄洪量，使之達(dá)到泄洪標(biāo)準(zhǔn)。建議2：增加橋梁長(zhǎng)度或跨度，增加泄洪量，使之達(dá)到泄洪標(biāo)準(zhǔn)。具體措施應(yīng)在掌握全面的基礎(chǔ)資料的基礎(chǔ)上，科學(xué)論證比選，拿出合適的方案。

在公路橋施工期間，為確保行洪安全，應(yīng)采取以下措施：（1）施工圍堰、橋涵、便道等阻水作用較大的臨時(shí)建筑設(shè)施的設(shè)計(jì)方案應(yīng)報(bào)當(dāng)?shù)睾拥乐鞴懿块T(mén)審批，其高度、斷面、主跨及梁底高程等都應(yīng)該符合規(guī)范和防洪需要；（2）河道內(nèi)施工道路，路面高度不宜高出灘面0.5m；河道內(nèi)不應(yīng)堆放大量施工物料，以免阻礙汛期行洪；（3）河道范圍內(nèi)不能修建物資倉(cāng)庫(kù)和臨時(shí)工房，施工期間要與當(dāng)?shù)睾拥乐鞴懿块T(mén)、防汛部門(mén)、水文、氣象部門(mén)保持密切聯(lián)系，根據(jù)洪水情況和預(yù)報(bào)，及時(shí)采取措施，確保防汛安全；（4）施工結(jié)束后，要應(yīng)及時(shí)拆除臨時(shí)建筑和設(shè)施，盡可能恢復(fù)河道原貌，以利洪水通暢宣泄。

3.2 對(duì)河勢(shì)穩(wěn)定、防洪工程影響及防治措施

目前丹江及其支流橋址處全部為標(biāo)準(zhǔn)較低的土石堤，應(yīng)按照現(xiàn)狀進(jìn)行恢復(fù)及防護(hù)。河堤加固應(yīng)委托專(zhuān)業(yè)部門(mén)進(jìn)行勘測(cè)設(shè)計(jì)，按照10年一遇設(shè)計(jì)流量計(jì)算雍水長(zhǎng)度和高度，并進(jìn)行加固。在現(xiàn)狀基礎(chǔ)上采用相同材料進(jìn)行加固處理，迎水坡采用漿砌塊石。如為漿砌石河堤，則在同一河段采用相同材料，在雍水范圍內(nèi)進(jìn)行加高。對(duì)跨堤臨水坡橋墩進(jìn)行防滲處理。施工中在橋墩周?chē)@粘土環(huán)，深度自灘面至橋墩底部承臺(tái)，壁厚1m；局部沖刷嚴(yán)重的河段，應(yīng)在河道修建攔沙壩穩(wěn)固河床，防止河道繼續(xù)下切，影響下游河道防洪安全。橋面排水應(yīng)引至大堤坡腳之外。

3.3 公路橋運(yùn)用初期的工程觀測(cè)與防護(hù)

由于橋墩的布設(shè)，使橋位上、下游的河勢(shì)、水流形態(tài)、河道沖刷和淤積發(fā)生變化，堤防工程的工作狀態(tài)和防洪能力將受到影響。因此，建議本項(xiàng)目的橋梁建成后，需對(duì)橋梁附近河勢(shì)變化情況和堤防工程運(yùn)行情況進(jìn)行觀測(cè)和養(yǎng)護(hù)，觀測(cè)、養(yǎng)護(hù)時(shí)段不少于3年。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)國(guó)道312商州至商南公路改擴(kuò)建工程所在河道洪水特性、公路建設(shè)對(duì)所在河段防洪影響情況的分析和論證，本線(xiàn)采用100年一遇洪水設(shè)計(jì)和大中小橋梁采用的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，符合《中華人民共和國(guó)防洪標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)于Ⅰ級(jí)干線(xiàn)公路防洪標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，對(duì)河勢(shì)的穩(wěn)定影響甚微。部分小橋和堤基通過(guò)采取補(bǔ)救工程措施，可以滿(mǎn)足行洪需求。