沾臨高速輸沙渠大橋輸水影響分析及對策

山東省膠東地區引黃調水工程（簡稱膠東調水工程）聯合調度黃河水、長江水、當地水，年調水量近10 億m3，是山東省骨干水網之一，也是保障山東省膠東4 市用水安全的“生命之渠”。工程全長572km，途徑6 地市20 個縣市區，沿線經濟社會發達、人口密集，與鐵路公路、水電油氣等基礎設施交叉多。本文以沾臨高速公路橋梁建設為例，分析橋梁規劃期、建設期、運營期等不同階段的輸水影響，探析防護和補救措施，保障調水運行安全和水質安全，推進橋梁建設順利實施。

一、工程概況及背景

沾化至臨淄高速公路（簡稱沾臨高速）是山東省高速公路2014—2030年路網規劃的重要項目之一。該項目將加強京津冀魯與長江經濟帶的聯系，促進山東半島藍色經濟區、黃河三角洲高效生態經濟區開發，實現山東省省會城市群經濟圈聯動發展。路線全長107.69km，雙向六車道，設計速度120km/h。沾臨高速在濱州市博興縣擬建輸沙渠大橋，跨越膠東調水工程高、低輸沙渠。高、低輸沙渠采用兩渠三堤型式，并線平行布置。

為最大限度減小大橋建設對高、低輸沙渠的影響，原則上大橋宜一孔跨越高、低輸沙渠。鑒于該橋位于沾臨高速黃河大橋和蔡寨互通立交之間，橋位和走向嚴重受到限制，無法與高、低輸沙渠正交。綜合分析不同橋型方案的經濟性適用性和輸水影響，大橋上部結構擬采用108m 鋼桁架梁跨越高輸沙渠、70m 鋼混組合梁跨越低輸沙渠，擬在低輸沙渠右側灘地布設一排橋墩。大橋全長961.08m，設計寬度31m，設計荷載為公路一級。橋下凈空不小于4.5m，滿足調水工程清淤和搶險需要。

二、輸水影響分析

1.規劃期影響

本文主要分析兩種不同橋梁方案的輸水影響。方案一斜拉橋方案。受橋位、走向制約，大橋與高、低輸沙渠斜交的凈跨度為180m，若一孔跨越高、低輸沙渠，宜選用斜拉橋，主跨為95+210+95m。該方案在渠道內不設橋墩、不設施工臨時支架，對調水工程近期和遠期的影響較小。同時，該方案主跨跨徑大、需采用懸臂掛籃施工，現場混凝土澆筑量大，預應力筋張拉及拉索安裝技術復雜，施工難度大、工期長、不確定因素多、后期運行維護工作量大，對輸水有一定影響。該方案橋梁建筑高度比方案二高6.5m，為滿足橋下凈空要求，橋梁需整體加高6.5m，進一步增加了工程量和工期，加劇了輸水不利影響。該方案造價近2 億元，經濟合理性差。方案二108m 鋼桁架+70 鋼混組合梁方案。該方案上部結構為簡支梁，技術成熟，空中現場作業少、工期短，施工期間對調水運行安全和水質安全影響較小。該方案建筑高度低，在滿足橋下凈空要求的同時，降低了橋梁總工作量，縮短了工期，減輕了輸水不利影響。同時，該方案下部結構需在低輸沙渠右側灘地設置一排橋墩，樁基施工將破壞堤防和低輸沙渠原土體結構，改變滲流特性，影響堤身穩定和安全。再者，該方案對高、低輸沙渠未來的規劃實施有一定影響。

2.建設期影響

一是大橋建設與調水運行互相影響。調水工程常年運行，大橋建設與調水運行同期進行，存在時間、空間上的沖突，兩者互相干擾和影響。橋梁施工期間的不確定因素，對調水運行安全和水質安全有一定影響。二是下部結構施工影響。方案二原設計在低輸沙渠右側灘地布置4 個承臺,承臺長寬高為7.6m×7.6m×3.5m。承臺基坑開挖量大、施工期長、支護困難，疊加粉土堤身和渠道常年高水位運行等因素，進一步加劇了承臺基坑施工對堤身穩定、調水運行安全和水質安全的不利影響。橋墩灌注樁施工期長，在地表動荷載、渠道常年高水位運行等因素影響下，樁體與堤身接觸的區域是薄弱環節，有發生滲透、失穩破壞的可能。經堤防滲流計算，堤坡滲透比降、堤基出逸比降均小于規范允許值；經堤防邊坡抗滑穩定計算，在低輸沙渠右側灘地設置橋墩及灌注樁，總體有利于堤防抗滑穩定。灌注樁施工需要大量泥漿，泥漿的配制、輸送和存放，有污染渠道水質的風險。三是上部結構施工影響。上部結構施工期間，構件及防護照明設施等的吊裝安裝、混凝土澆筑及養護、橋面鋪裝等環節，有污染渠道水質的風險。108m 鋼桁架梁拼裝，需在高輸沙渠上搭設施工臨時支架，一方面增加了污染水質的風險，同時，臨時支架搭設可構成封閉的防護結構，降低了上部結構施工對調水運行安全和水質安全的影響。

3.運行期影響

一是橋面降水影響。橋面積聚了大量粉塵、尾氣顆粒、輪胎磨損顆粒。遇雨雪天氣，橋面積水裹挾大量固體污染物，若流入調水渠道，將嚴重污染渠道水質。二是運輸車輛影響。沾臨高速沿線石化工業尤其發達，?；芳捌渌卸居泻ξ锲沸孤?、貨物灑落、顆粒物飄逸等均會污染渠道水質。三是突發交通事故影響。高速公路車流量大，節假日尤其密集，易引發交通事故。交通事故一旦出現車輛油液泄漏、車輛起火，將會污染渠道水質，影響調水運行。四是橋梁維護影響。輸沙渠大橋結構復雜，設計壽命長，運行期內需定期維修維護。橋梁結構、橋面鋪裝、安全照明防護設施等的維護維修施工，會產生高空墜物、碎屑、粉塵等風險，影響調水運行安全和水質安全。

三、防護和補救措施

1.規劃期優化橋梁設計方案

一是優化橋跨和基礎設計。綜合考慮橋梁經濟適用性及不同方案的輸水影響，擬采用108m 鋼桁架+70m 鋼混組合梁方案，低輸沙渠右側灘地布置的橋墩及基礎選用直徑3.5m 的灌注樁,地表以下不設系梁或承臺。該方案上部結構技術成熟，有利于加快施工進度、減少橋梁后期維護工作量、降低建筑高度，在滿足橋下凈空要求的同時，降低了橋梁建設對調水工程的不利影響。橋梁下部結構施工不需要大開挖，在保障堤身穩定和安全的同時，最大限度減小橋梁基礎占壓低輸沙渠右側灘地，便于調水工程遠期規劃的實施。二是增加中間堤防截滲設計。為防止橋梁樁基礎施工引起中間堤身滲透破壞，在堤身斷面內設置一道高壓噴射防滲墻，進一步確保中間堤身穩定和安全。三是增強橋梁防護設施。設置橋面雨水收集系統和調蓄池，避免橋面污水、車輛油液、?；沸孤┑任廴厩浪|。橋梁兩側設置加強型的防撞護欄，護欄等級提高到HA 級，降低交通事故對輸水的影響；兩側設置防落網，防止旅客垃圾、運輸的貨物或顆粒物等落入輸水渠道。橋面設置安全警示標志，提示司機謹慎駕駛，同時禁止橋面停車，進一步降低交通事故對輸水的影響。四是加強中間堤防及橋墩的防滲措施，護砌中間堤防的堤坡、堤腳，用黏土回填橋墩四周，進一步避免滲透破壞。五是加強主橋鋼桁架和鋼混組合梁的鋼結構部件防腐設計和處理，延長鋼結構部件維護周期，減少運營期內的除銹、噴涂等維護工作量。

2.建設期加強施工措施和監管

一是加強施工方案管理。大橋施工方案應先征得膠東調水工程現場管理機構的同意，避免盲目施工影響調水運行安全和水質安全。施工期間，施工單位應嚴格按照確定的方案施工；同時，膠東調水工程現場管理機構應加強現場監管，嚴禁超載超限車輛在堤頂路行駛，及時發現并制止施工人員的不當行為，保障調水工程不受損害。二是加強監測。加強防滲墻灌漿施工壓力和地表變形監測，加強中間堤身沉降位移滲流監測，發現異常及時加固處理，確保中間堤身穩定和安全。

3.運營期加強維修維護管理

一是優化橋梁維護維修施工方案和安排。維護維修施工宜在渠道停水期實施，經膠東調水工程管理部門同意，并采取保障調水運行安全和水質安全的措施。二是加強大橋日常檢修和維護，避免鋼桁架螺栓及桿件、防落網及底座、照明燈桿及底座、警示板支架及底座銹蝕，避免橋面鋪裝層破裂脫落，避免橋面雨水收集系統老化滲漏。

四、結論

本文綜合分析不同橋梁方案及其不同階段對膠東調水工程的影響，擬采用108m 鋼桁架梁+70 鋼混組合梁方案跨越高、低輸沙渠，采取有針對性的防護和補救措施，并與橋梁建設同步實施，最大限度降低大橋建設對輸水的不利影響，全面保障膠東調水工程運行安全和水質安全，為類似的工程建設提供參考■