引黃濟青輸沙渠大橋輸水影響評價

郝曉輝，劉莉莉，楊大偉

（山東省水利科學研究院，山東 濟南 250014）

引黃濟青輸沙渠大橋在濱州市博興縣喬莊鎮蔡寨村西南約500 m處跨越引黃濟青高低輸沙渠，其中12#和13#橋墩之間跨越高輸沙渠，13#和14#橋墩之間跨越低輸沙渠，13#橋墩位于低輸沙渠臨水坡上。鑒于引黃濟青輸沙渠大橋有橋墩布置在引黃濟青低輸沙渠堤身，不符合《涉水建設項目防洪與輸水影響評價技術規范》（DB37/T3704-2019）的要求，根據《涉水建設項目防洪與輸水影響評價技術規范》（DB37/T3704-2019）第10條“建設項目設計方案受嚴重制約而難以符合上述要求的，應進行專題論證后確定”。本文對引黃濟青輸沙渠大橋橋梁跨越渠道設計方案進行了論證，通過方案比選，推薦出技術上合理、經濟上可行的橋梁跨越設計方案。

1 橋梁設計方案

橋梁設計單位充分考慮橋梁跨越方案對引黃濟青高低輸沙渠工程的影響，設計了3種跨越渠道的橋梁方案。同時采取有效措施在橋梁建設和運營期間最大限度地保護渠道堤防安全，保障輸水能力和水質安全。

1.1 方案一：（108+70）m鋼桁梁+鋼混組合梁

1）設計方案。橋梁設計方案采用1孔108 m鋼桁梁跨越高輸沙渠，橋墩采用柱式墩，墩臺采用樁基礎，墩臺尺寸7.6 m×7.6 m×3.5 m（長×寬×高），橋墩樁徑1.8 m，橋墩柱徑3.5 m。采用一孔70 m組合梁跨越低輸水渠，橋墩樁徑1.6 m，橋墩柱徑1.8 m。工程投資8 900萬元。

2）工程特點。該方案需在低輸沙渠右堤臨水坡設置一排橋墩，橋墩承臺不在渠道輸水斷面范圍內，對輸水影響較小。對渠道未來的規劃治理有一定影響。

為減少基礎施工對渠道堤防的影響，本方案承臺采用了高出原地表的設計方案，上部結構施工，108 m鋼桁梁采用臨時支架預制拼裝，70鋼混組合梁采用架橋機架設施工。其中108 m鋼桁梁需要在渠道內設置臨時支架。

1.2 方案二：（108+70）m連續鋼桁梁

1）設計方案。本方案與方案一跨徑組合相同，主橋上部結構采用了108 m+70 m連續鋼桁梁，橋梁設計方案采用1孔108 m鋼桁梁跨越高輸沙渠，13#橋墩采用柱式墩，墩臺采用大直徑樁基礎，不設置承臺或系梁，樁基礎直徑3.5 m。工程投資10 900萬元。

2）工程特點。該方案需在低輸沙渠右堤臨水坡設置一排橋墩。橋墩樁基礎不在渠道輸水斷面內，對渠道輸水能力影響較小。對渠道未來的規劃治理影響較小。因未設承臺系梁，橋梁橋梁基礎施工所需開挖量較小，對堤防影響也較小。橋梁上部結構施工采用頂推施工，可不在渠道內設置臨時支撐。

1.3 方案三：（95+210+95）m斜拉橋

1）設計方案。主跨210 m的斜拉橋，一跨跨越高低輸沙渠，邊孔配跨按95 m設計。工程投資20 500萬元。

2）工程特點。該方案不在渠道內設橋墩，對堤防安全穩定及輸水影響很小。對渠道未來的規劃治理基本沒有影響。造價高，經濟合理性差。

1.4 方案比選

經過對比分析，引黃濟青輸沙渠大橋在做好施工期間相關防護工作的基礎上，在高、低輸沙渠之間設置橋墩是比較合理的技術經濟方案。綜合考慮渠道未來規劃需求及對現狀堤防安全穩定的影響，跨高、低輸沙渠推薦采用方案二，即（108+70）m的連續鋼桁梁方案。

2 輸水影響論證分析

2.1 與現有水利規劃的關系及影響分析

引黃濟青輸沙渠大橋在12#和13#橋墩之間跨越高輸沙渠，13#和14#橋墩之間跨越低輸沙渠，13#橋墩位于低輸沙渠的右堤堤身上，14#橋墩位于低輸沙渠的左堤堤角外，橋梁工程的建設會對渠道未來的規劃治理造成一定影響。

2.2 對堤防的影響分析

對建橋前后堤防的滲流、穩定分析采用《水工結構有限元分析系統AUTOBANK7.7》程序，經過模擬計算分析，橋梁基礎修建前后堤防的滲流場變化不大，堤身滲流逸出點的滲透坡降變化不大，都沒有超過允許坡降。抗滑穩定復核也滿足規范要求。但是根據模擬分析，各種工況下計算水力坡降最大值均出現在橋墩和堤基的結合部位，該處易成為堤基滲透穩定的薄弱環節，施工中應加強質量控制，并作橋墩局部防滲處理，減小橋梁建設對堤防穩定的影響。

2.3 對現有渠道襯砌的影響分析

引黃濟青輸沙渠，高渠設有混凝土板護砌邊坡及渠底；低渠沒有護砌，108 m鋼桁梁施工期間需要在高渠渠道內搭設臨時支架，支撐基礎采用混凝土擴大基礎，擴大基礎設置在渠頂、渠道中部平臺，在渠道中部平臺設置混凝土基礎會破壞混凝土護坡，施工完成后需原樣恢復。低渠側沒有設置臨時支架，施工期及運行期不會對低渠產生影響。

2.4 對渠道堤頂道路的影響分析

大橋跨高、低輸沙渠處左、右岸均有堤防，高輸沙渠左、右岸堤頂凈空分別為5.39 m、5.26 m，低輸沙渠左、右岸堤頂凈空分別為9.04 m、7.88 m，滿足日常管理通行的要求以及清淤機械通行凈空不低于4.5 m的要求。

2.5 對渠道輸水能力的影響分析

橋梁的建設對渠道運行安全的影響分為施工期和運行期影響。

1）施工期。根據施工組織設計，橋梁考慮非輸水期施工，若施工期間水位較高，可搭設鉆孔樁平臺進行施工。鉆孔泥漿可使用泥漿泵打入鋼制泥漿箱與沉淀箱中，然后對泥漿進行外運，避免污染渠道。

對渠道不利的環節主要有橋墩和鉆孔灌注樁施工、便橋拆除等。以上環節都在渠道內進行，施工過程中的土石方、施工機械都將占用渠道。根據施工進度，以上不利環節均安排在非輸水期進行，對渠道輸水基本沒有影響。根據施工布置，臨時生活區、預制場和棄土區均布置在渠道范圍以外，對渠道輸水基本沒有影響。施工結束后應將施工機械、棄土、施工材料等從渠道中清除，及時恢復渠道原貌，以免對輸水造成影響。評價認為橋梁施工期對渠道運行影響較小。

108 m鋼桁梁施工期間需要在高渠渠道內搭設臨時支架，支撐基礎采用混凝土擴大基礎，渠道設計水位13.99 m，渠道輸水斷面面積48.16 m2，混凝土擴大基礎斷面面積3.44 m2，占比7.14%，對渠道的輸水能力影響較小。

2）運行期。根據橋型布置圖，大橋在低輸水渠堤身上設置一排橋墩，橋墩與堤防坡線的交點高程均高于渠道設計輸水位，不會侵占渠道輸水斷面，對渠道的正常輸水能力沒有影響。

2.6 對輸水水質的影響分析

引黃濟青工程供水目標是城市生活和工業用水，水質必須達到國家地表水Ⅲ類水體標準。

施工期間的建筑垃圾、生活垃圾、糞便及其他廢棄物，容易進入渠道，污染水體。因此橋梁施工期間給輸水水質帶來一定的污染風險。根據施工組織方案，制定施工期水質保護方案，確保橋梁施工期間對渠道水質無影響。

運營期間，橋梁設計中充分考慮了對水源的保護：提高護欄防撞等級、橋梁兩側設置防落網、橋面積水匯集到橋梁兩端排出，在橋頭設置明顯的水源保護地標示牌，因此橋梁建成通車后，對輸水渠內水體水質基本無影響。

2.7 對第三者合法水事權益的影響分析

工程建設不會對第三者合法水事權益產生影響。

3 工程影響防治補救措施

3.1 低輸沙渠渠道防護設計

1）護砌長度。橋下36 m；上、下游分別為100 m、100 m。2）護坡、護底結構型式。護砌頂高程高于設計輸水水位0.5 m，護砌底高程8.65 m，邊坡1∶2。堤坡及渠底防護結構為：12 cm厚C30混凝土板。為適應地基沉陷和溫度變形的要求，每隔15 m設一道伸縮縫，縫寬2.0 cm，縫內以硬質閉孔泡沫板填塞，縫兩側各設斷面尺寸為0.3 m×0.4 m的C25混凝土齒墻。

3.2 防滲工程設計

本次設計對堤身采取高壓噴射防滲墻截滲措施。截滲墻布置在距內堤肩1.5 m，截滲范圍為：右岸橋下36 m，上游50 m、下游50 m。截滲墻頂高程同現狀堤頂高程16.43 m。截滲墻底部懸掛式伸入右岸堤20 m，墻底高程為-3.57 m。

3.3 重力式擋土墻設計

為減輕橋墩震動對堤防穩定的影響，在橋墩與堤防相交處設置重力式擋墻，墻頂寬0.5 m，背坡1∶0.5，墻高2～3.3 m。

3.4 安全防護網設計

橋梁施工期間和補救工程施工期對高輸水渠道的安全防護網造成一定的損壞，應按照原標準對損壞影響的安全防護網進行恢復重建，重建長度139 m。重建防護網采用工字鋼立柱防護網。

4 結語

在引黃濟青輸沙渠大橋輸水影響評價專題論證中，根據引黃濟青高低輸沙渠的具體情況，在保證堤防滲流及安全穩定的前提下，滿足渠道現狀及未來輸水的規劃要求，通過方案比選，選定了合理可行的設計方案，獲得了渠道管理部門的認可，取得了批復，推動了公路項目的進展。