新汴河航道整治唐河地下涵防護措施對原工程的影響分析

（安徽省宿州市水利局唐河地下涵管理所 宿州 234000 宿州市埇橋區(qū)水利局 宿州 234000中水淮河安徽恒信工程咨詢有限公司 合肥 230000）

1 概述

新汴河航道（宿縣閘～徐崗段）整治工程全長95.1km，起自宿州市宿縣船閘下，經(jīng)靈璧、泗縣，終于皖蘇省界徐崗，采用Ⅳ級標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，航道設(shè)計底寬50m，航道設(shè)計水深2.5m，航道最小彎曲半徑330m。建成后可實現(xiàn)宿州市水路交通互補，水運運輸可通江達海，對加快宿州市地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展具有重大意義。

新汴河航道泗縣長溝段有一地下涵工程，是新汴河立交工程，處在新汴河航道底，位于樁號K60+790 處。

1.1 唐河地下涵工程現(xiàn)狀

圖1 唐河地下涵涵頂防護斷面圖

唐河地下涵呈倒虹吸布置，共 12 孔，地下涵總長 304m，其中進口控制段和出口段底高程均為▽14.1（85 黃海高程系）。新汴河主河槽以下洞身段長度 200m，進出口斜坡段長度各 36m，進口堤身段 17m，出口堤身段 15m。涵洞共為 14 節(jié)，每節(jié)長度為 15～25m。新汴河主河槽以下洞身段底高程▽7.17，頂高程▽13.57，現(xiàn)狀防護頂高程▽15.37。涵洞為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，3 孔一聯(lián)，總布置寬度70.8m。

1.2 唐河防護工程

唐河地下涵防護總長度為 190m，寬度90m,即地下涵中軸線兩側(cè)各45m 鋼筋混凝土防護層，上、下游 50m 布置素混凝土護底，沿素混凝土護坦前沿各布置鋼包角混凝土格梗；防護兩側(cè)布置素混凝土護坡，上、下游左右岸 15m 現(xiàn)狀拋石防沖槽布置, C20 細(xì)石子混凝土灌砌填縫，35m 原狀土布置素混凝土護砌。配以間距 5×5m 網(wǎng)格梁結(jié)構(gòu)加強，梁結(jié)構(gòu)尺寸 0.4m×0.38m，防護層結(jié)構(gòu)分縫長度15～20m，垂直水流向防護層結(jié)構(gòu)分縫同地下涵原結(jié)構(gòu)分縫，縫間設(shè)閉孔泡沫板。防護板網(wǎng)格中設(shè)透水孔，下設(shè) 0.19m 厚碎石墊層。防護層與現(xiàn)狀河道左右岸護底順接，上下游 50m 布置0.3m 厚C20 混凝土、0.2m級配碎石、0.1m 中粗砂作為護底。唐河地下涵涵頂防護斷面見圖1。

表1 航道防護工程施工期抗浮穩(wěn)定計算成果表

圖2 邊聯(lián)唐河最高洪水+新汴河地下水位▽6.37m

圖3 邊聯(lián)唐河最高洪水+新汴河地下水位▽11.0m

圖4 中聯(lián)唐河最高洪水+新汴河地下水位▽6.37m

圖5 中聯(lián)唐河最高洪水+新汴河地下水位▽11.0m

表2 唐河地下涵洞身結(jié)構(gòu)內(nèi)力復(fù)核計算成果表

2 結(jié)構(gòu)安全分析

2.1 地下涵抗浮穩(wěn)定安全分析

最不利工況抗浮穩(wěn)定性：在本次施工條件下，抗浮穩(wěn)定計算主要考慮地下涵正常過水，本次施工采用干地施工，即去除現(xiàn)有涵頂覆土及排除圍堰內(nèi)河水，地下水位按照平涵頂高度▽13.57m 最不利工況計算地下涵抗浮。

抗浮穩(wěn)定計算式為Kf=∑V/∑U（式中：Kf為涵洞抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)，∑V 為作用在涵洞上全部向下的鉛直力之和（kN），∑U 為作用在涵洞基底面上的揚壓力（kN））。地下涵抗浮穩(wěn)定計算見表1。

唐河地下涵為倒虹吸布置涵內(nèi)正常為滿水狀態(tài)，從計算結(jié)果來看施工期涵洞保持充滿水情況，抗浮穩(wěn)定滿足要求。

2.2 唐河地下涵結(jié)構(gòu)復(fù)核

此次復(fù)核主要考慮工況為唐河地下涵唐河最高洪水位（▽20.25m）+防護工程施工期新汴河地下水位平涵底(▽6.37m)這種不利工況。通過對不利工況結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算來復(fù)核地下涵施工圖（圖2～圖5）中實際配筋率能否滿足要求，從而驗算洞身結(jié)構(gòu)安全性。唐河地下涵洞身結(jié)構(gòu)內(nèi)力復(fù)核計算成果表2。

復(fù)核結(jié)論，唐河最高洪水位+新汴河地下水位平涵底高程，邊聯(lián)邊墩內(nèi)側(cè)和中聯(lián)兩邊墩內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)不滿足安全要求；相應(yīng)調(diào)整了施工期新汴河地下水位高程為▽11m，在唐河最高洪水位工況下結(jié)構(gòu)安全滿足要求。施工過程中必須嚴(yán)格控制地下水位高程。

3 影響分析的必要性

新汴河航道由Ⅵ級航道調(diào)整為Ⅳ級航道，改變了唐河地下涵原設(shè)計運行條件，因此需對地下工程進行安全影響分析。唐河地下涵工程是2013年10月新建建筑物，按現(xiàn)行規(guī)范對涵洞進行結(jié)構(gòu)重建會造成很大的經(jīng)濟損失，同時也會產(chǎn)生一定的社會影響。通過對唐河地下涵工程的穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)分析，論證原運行條件改變后地下涵工程總體穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)安全性，并提出建議和解決方案，采取一定的防護措施后，消除航道施工過程中對地下涵工程造成的不利影響是非常必要的■