241 國道跨柳根河大橋防洪影響分析及對策

任學強

（山西省平遙縣水利局，山西 晉中 031100）

1 工程概況

柳根河屬汾河的一級支流，發源于山西省晉中市平遙縣卜宜鄉東西觀寺村，于中都鄉曹村匯入汾河，流域面積201 km2，河長36 km，流域多年平均降水量488.2 mm，降水年內分配不均，年際變化大，汛期降水量占全年降水量的70%以上，多以暴雨形式出現。共建有3 座小型水庫，分別為高林水庫、南王水庫和軍寨水庫?？h城以上段河道防洪標準為10 年一遇，堤防級別為5 級，縣城至入汾口段河道防洪標準為20年一遇，堤防級別為4 級。

241 國道是汾陽市至沁源縣一級公路新建工程，是晉東南的晉煤外運的主要通道，也是晉中市“六橫六縱六環六出口”公路網骨架中的六橫之一。主要建設范圍在晉中市平遙縣境內，柳根河特大橋位于縣城以下段，距離入汾河口2.5 km處，橋址處河道在南同蒲鐵路和108 國道之間，河道寬66 m，主槽寬4 m，深0.5 m，兩岸堤防高3.5 m。橋梁中心樁號K19+542.5，橋長120 m，寬22.7 m，橋墩直徑1.6 m，埋深60～87 m，梁底板高程754.98 m。結構為2×60 m 預應力混凝土轉體連續梁，主墩采用花瓶墩，邊墩采用矩形墩，橋梁設計防洪標準為100 年一遇。工程區地震動峰值加速度值為0.20 g，地震反應譜特征周期0.55 s，地震基本烈度為8 度。

2 防洪計算情況

橋梁由北向南依次跨越108 國道、柳根河、南同蒲鐵路、東夏公路，根據橋梁設計單位提供的《國道241 線平遙香樂至沁源后溝段公路新建工程初步設計說明》，跨南同蒲鐵路需要轉體施工，由于南同蒲鐵路與東夏線之間空間狹小，需將轉體主墩設置在柳根河與南同蒲鐵路之間，為保證鐵路安全距離要求，將轉體主墩設計在柳根河左岸堤頂路?？玷F路一組邊墩設置在南同蒲鐵路與東夏公路之間，為滿足轉體兩側重量相等跨徑對稱的條件，轉體另一側邊墩設置在河道內，靠近右岸河堤處，橋墩將永久占用右岸堤防內側，造成雍水和河岸沖刷。

柳根河河道的河寬、河底高程沿程變化比較大，該橋建成后，導致斷面縮窄，上游水位升高，流速增大，對河床及兩岸產生一定的沖刷，一般沖刷深度0.6 m，橋墩處局部沖刷深度0.4 m，岸坡沖刷深度0.15 m。當發生20 年一遇的洪水時，橋址斷面洪峰流量為305 m3/s，斷面阻水比為12.2%，最大壅高0.22 m，壅水長度0.92 km。若發生超過20 年一遇的洪水時，洪水將漫過堤防，流向兩岸。

3 防洪影響分析

3.1 對河道治理工程影響分析

柳根河縣城以下段河道治理工程正在實施，治理范圍從縣城西外環至柳根河入汾口，治理長度6.5 km，包括河道疏浚，堤防加高培厚，堤頂寬度將達到7 m，瀝青路面硬化寬度達到5 m，硬化、綠化長度13 km。大橋橫跨柳根河，位于河道治理范圍內，需占用河道治導線范圍內的土地，并且橋梁主墩占用左岸堤頂防汛搶險路，邊墩設置在河道內，靠近右岸堤防。工程需要永久或臨時占用河道或水利工程管理范圍內的土地，公路建設單位應與有關管理部門及時聯系和協商，解決施工對已經確權劃界土地的征、占、用問題。

3.2 對河道泄洪影響分析

流域洪水主要由暴雨形成，大洪水多發生在7—8 月，由于形成洪水的暴雨類型不同，導致洪水過程也不同，大范圍長歷時暴雨形成的洪水基本屬矮胖型，漲水及退水時間段均長，洪量大；小范圍局部暴雨則形成尖瘦型洪水，歷時較段，呈峰高量小的特點。

該橋的建設束窄了河道斷面，造成上游壅水，壅高水位，加大上游淹沒范圍。工程施工期間對行洪的影響主要有以下三個方面：①在河道上搭設施工便橋，對河道行洪能力有一定阻礙作用；②在河灘上堆放施工器材、工具等物品阻水，降低河道行洪能力；③在河灘內填筑施工圍堰，減小行洪斷面面積，降低行洪能力。

3.3 對河勢穩定性影響分析

柳根河治導線范圍內河道演變主要表現在垂向上的變化，影響因子中比較重要的為氣候因子與植被因子，氣候變化對土壤侵蝕、堆積及植被影響略大，極端的氣候變化產生的大洪水會對河道產生沖刷。河道在長期的自然水流作用下，已達到一種動態沖淤平衡，大橋邊墩設置在河道灘槽上，由于橋址處水流流速改變，增加了水流對河床的沖刷，當堤防達到最大過流能力時，增加了河床沖刷深度，究其原因是由于大橋邊墩占據了行洪河道，阻水面積增大而使流速增大，當洪水較大時，橋墩的布置方式也加劇了沖刷，改變了河道的天然態勢，形成新的沖刷和淤積。

3.4 對堤防護岸的影響分析

根據《山西省河道管理條例》第十條規定，有堤防的河道，其管理范圍為兩岸堤防之間的水域、沙洲、灘地（包括可耕地）、行洪區、兩岸堤防及護堤地。工程位置屬河道堤防管理范圍，大橋的建設會影響堤防的抗滑性和滲流穩定性，還可能造成堤防損毀，同時，建成后大橋的管理與河道管理相互沖突。

大橋的主橋墩永久占用左岸堤防，邊墩在河道內，且靠近右岸堤防，布置形式為矩形墩，在橋墩施工過程中，需要開挖地基，將會破壞現有堤防。工程建成后局部流速加快，對堤防基礎沖刷增大，大橋建設使得涉及河段堤防局部堤頂高程不滿足設計防洪標準。

3.5 對防汛搶險的影響分析

根據防洪評價導則規定，防汛搶險通道凈空應不小于4.5 m，并滿足三級路面通車要求。大橋橋下凈高為25 m，凈空高度滿足要求，但是大橋的建設，阻斷了左岸原防汛搶險道路，項目建成后對所跨越河道的防洪搶險有一定影響。其次橋梁工程施工期長達3 年，工程建設在河道內施工，施工期間對河道防汛搶險有影響。

4 對策

4.1 優化工程設計

進一步提升公路建設理念，細化設計方案，將綠色公路建設相關要求落到實處，結合項目特點及沿線城鎮規劃、土地利用規劃、河道治理規劃等，加強土石方調配和綜合利用，盡量減少借方。根據防洪計算結果，工程設計單位應進一步優化設計，對影響范圍內堤防進行必要的防護和加固，主要分為以下幾個方面：①主墩永久占據左岸堤頂路，將堤頂路拓寬順直，向上下游延長，寬度和彎度均應滿足防汛搶險要求；②主墩混凝土與堤防土體容易產生接觸縫隙，導致接觸滲漏，危及堤防安全，建議增加防接觸滲漏措施；③邊墩設置在河道內，布置形式為矩形，建議在邊墩迎水面增設分水尖，以減少行洪阻力和雍水；④橋梁導致河道最大行洪能力降低，應對橋址上游兩岸堤防進行加高0.22 m，長度920 m；⑤針對橋址處局部沖刷深度較大的情況，建議增加橋墩周圍河床的防護，做好墩臺處的防護和排水設計，保證結構安全耐久；⑥針對橋梁建設對河岸沖刷的情況，建議增加橋墩處河岸的襯砌防護。

4.2 規范施工管理

工程建設與運行應服從防洪、河道管理及治理、河道工程運行維護及生態修復等相關規劃。該工程施工必須在縣水行政主管部門的全程監督下進行，施工過程中要注意保護兩岸堤防等水工程設施，為確保施工期間河道行洪安全，應采取以下措施：①施工期阻水作用較大的臨建工程應滿足防洪要求，施工單位須編制汛期施工防洪應急預案，并報河道主管部門核準備案，并接受監督與管理；②施工單位要合理安排工期，與河道主管部門、水情部門保持信息互通，根據洪水預報，及時采取措施，確保防洪安全和施工安全；③施工期間避免棄土堵塞、壓縮河道，河道內不宜堆放大量的施工物料；④施工結束后，要及時將各種臨建設施及廢棄物清出河道，恢復河道原貌，確保行洪安全。

4.3 加強防洪監管

工程施工應安排在非汛期，否則應制定度汛方案及應急預案，并報相關部門。防汛管理部門應針對下大橋的建設，加強日常監管：①橋梁主墩阻斷了原防汛搶險道路，加強新修繞行搶險道路的監管，以滿足防汛搶險要求；②工程建設位于河道管理范圍內，部分橋梁將永久占用現有堤防，施工過程中對堤防有所損壞，施工過程中應采取適當措施，對堤防基礎進行防護，對地基進行夯實等，保證堤身穩定不受影響；③施工過程中對堤防造成損壞，完工后應按原狀對其進行恢復，并請當地水行政主管部門進行驗收；④對因橋梁建設破壞堤防部分進行加高加固處理，不因橋梁建設影響堤防防洪能力。

4.4 保護河道環境

工程施工過程中要加強環境保護，充分貫徹環評、水保要求、深化落實工程措施設計，保護沿線自然生態環境。施工期間會破壞現有植被和河道，產生棄土棄渣等廢棄建筑材料、生活垃圾等，為保護河道生態環境，應采取以下措施：①要編制工程施工環保計劃，及時做好水土保持工作，對可能造成的水土保持方面的影響做好預測和評估，并擬定減少影響的措施；②要加強對施工現場的環境管理，制定科學合理的施工取土原則與方案，減少水土流失；③要注意支擋防護，減少對河道的破壞和干擾；④要盡量減少開挖面，減少對植被的影響范圍；⑤要對施工區域內生產、生活產生的廢水、污水等應通過適當處理，實現達標排放，杜絕任意棄置或直接向河道排放，避免對河道水質及周邊環境產生污染；⑥要及時恢復河道、岸邊開挖等毀壞的生物保護和地表植被。