王 松
(安徽省淮河河道管理局 蚌埠 233000)
随着我国经济的快速发展,作为基础设施的公路、铁路等交通工程进入了建设高潮。跨河桥梁是交通工程与河流立体交叉的建筑物,跨河桥梁工程的建设或多或少地对防洪造成不利影响,如造成汛期水位壅高、束水、挑流、河底河岸冲刷等,对河势稳定、防汛抢险和水利管理等带来不便。为保障河道行洪安全和桥梁运行安全,对跨河桥梁开展防洪评价,是评价桥梁建设对河道行洪和堤防安全以及桥梁运行安全影响的重要工作,也是水行政主管部门对桥梁建设行政许可的技术支撑之一。本文结合徐明高速公路淮河桥的防洪评价,对跨河桥梁防洪评价报告编制时应注意的一些问题进行探讨,使防洪评价工作能够结合实际情况,充分反映建设项目对防洪的影响,以便采取对策保证河道行洪安全。
由于各个行业之间的差别,桥梁设计部门不一定能全面触及有关水利方面的规划、设计、水情、工情等。水利设计人员在做防洪评价时,应尽可能全面反映水利各方面的情况,并充分地分析建设项目可能产生的不利影响,供项目建设单位参考。包括河道冲淤、河道演变对建设项目的影响以及水情、水质、地下水位变化、冰情、凌汛等对建设项目的影响,不仅要对现状进行影响评价,还应将水利规划项目实施后的影响进行评价。
徐明高速公路五河淮河桥位于淮北大堤74+430,桥的起讫点桩号为K116+190~K119+406,全长3302m。主桥跨径布置为246m+125m,主桥全长371m,桥梁设计洪水标准为300年一遇,设计荷载等级为公路-Ⅰ级,桥墩轴线方向基本与水流方向一致,桥梁与淮北大堤、花园湖行洪堤立交。
桥梁布置应与所在河段近期、中远期水利规划相适应,分析桥梁建设对规划实施产生的影响,是否符合有关桥梁所在河道水利规划的总体要求与整治目标,是否会增加规划实施的难度,并且还应分析水利规划的实施对桥梁产生的不利影响。
徐明高速公路五河淮河桥所在河段存在着退堤、河道疏浚等水利规划。花园湖行洪堤退建约300m,将位于大桥的27#和28#桥墩之间,根据大桥的总体布置图可知,27#和28#桥墩跨径为40m,新建堤防堤身底宽需要45.8m左右,故防洪评价报告建议设计部门在大桥下一步设计,调整27#和28#桥墩之间跨径,达到46m以上,满足日后堤防退建的实施,消除大桥对堤防退建的影响。
大桥所在位置的河道疏浚底宽310m,切滩主要分布在左、右岸。桥位处大桥切滩后,可能对大桥左岸的16#和17#桥墩造成影响,桥梁设计部门根据水利规划切滩后的河段断面重新复核计算16#和17#桥墩的稳定。
在《编制导则》中,要求进行“项目建设对堤防、护岸及其他水利工程和设施的影响分析”,“对可能影响现有防洪工程安全的建设项目,应根据渗透稳定复核、结构安全复核、抗滑稳定安全复核等计算结果,进行影响分析”。在《堤防工程设计规范》中明确规定:“桥梁、渡槽、管道等跨堤建筑物、构筑物,其支墩不应布置在堤身设计断面以内。当需要布置在堤身背水坡时,必须满足堤身抗滑和渗流稳定的要求”。因此,在进行防洪评价时,如果桥墩布置在堤顶或临水坡,还应考虑到桥梁所在河段是否会妨碍堤防退建和新建堤防的水利规划的实施。
徐明高速淮河公路桥桥梁可能占用花园湖行洪堤退堤断面,且布置在淮北大堤背水侧。为避免对水利规划实施产生不利影响,评价报告中应要求建设单位对桥墩布置进行调整。考虑到桥梁设计在勘察阶段土的物理力学性能指标中无渗透系数,使其抗滑和渗流稳定计算的可靠性难以把握,并且施工过程中影响因素较多,桥墩与堤防结合处易产生类似接触冲刷等破坏形式。如果要求增大桥梁跨度,改变桥墩位置,不仅增加了工程项目的设计难度,且会增加建设项目的投资。因此,如果桥墩位置难以调整,可从堤防工程防护上采取措施,保证该段堤防的行洪安全。遵循“前堵、后排、中间截”的原则,报告中可建议取以下几种工程防治措施,满足堤防渗透稳定要求:一是堤坡防渗,为防止堤防渗透破坏,对桥位处的堤防在迎水坡采取防渗措施;二是堤身防渗,在堤顶采取垂直铺塑或水泥土截渗墙等措施,截断渗透通道;三是背水坡增建防渗平台,延长渗径,减小渗透比降。具体采用哪种措施可结合工程情况,进行处理方案费用比较。对于河道内的桥墩,特别是紧邻堤防的河滩地上的桥墩,在防洪评价时,不能仅考虑其阻水、冲刷问题,也应重视可能引起的渗漏问题。评价人员应收集穿越处河床的地质资料,了解河床地质情况,分析土质物理力学指标,判断是否有强透水层;桥墩修建是否破坏了上面的相对不透水层;强透水层是否在堤外出露,形成渗漏通道;堤外有出露时应分析行洪时渗径能否满足防渗要求,防止堤身内坡或堤脚附近发生管涌和流土破坏。
徐明高速淮河公路桥桥梁可能占用花园湖行洪堤退堤断面,对此建议设计部门调整跨距,避开新建堤防断面。针对桥墩布置在淮北大堤背水侧的问题,洪评中建议采取多头小直径水泥土截渗墙的工程补救措施以截断渗水通道。
徐明高速公路淮河桥跨越花园湖行洪区,采用40m连续箱梁结构,引桥长约2163m。根据安徽省实施《中华人民共和国防洪法》办法第二十四条“在洪泛区、行洪区、蓄洪区内,应当严格控制非防洪建设项目,的确需建设的,建设单位应当就建设项目对防洪可能产生的影响作出评价,提出防御措施”。行洪区作为汛期行洪断面组成部分,对河道防洪、行洪安全起着关键作用。
淮河行洪区位于淮河主河槽和两岸高标准堤防之间的低标准堤防保护、遇较大洪水时作为行洪通道的区域。行洪区内建设项目进行评价时,首先应考虑行洪区的范围,对于没有主要堤防的,如花园湖行洪区内南岸无堤防,主要以岗地为主,行洪区的范围应以行洪区设计水位的淹没范围为准。
从法规的要求看,防洪评价的主要内容有洪水和建设项目的相互关系,建设项目的防洪评价。新建或规划修建的高速铁路、公路等穿越行洪区内,行洪区是汛期行洪断面组成部分,若采用桥梁的跨越方案,不得在区内修建道路等阻水建筑物。徐明高速公路淮河桥跨越花园湖行洪区时不得在行洪水位淹没范围内修建道路,应采用全桥梁的方案。
沿淮各个行洪区不仅具有行洪和削减洪峰作用,并且还具有蓄洪区的作用,可以蓄洪错峰。在行洪区内修建桥梁不仅会在行洪区行洪时,占用过水断面,形成阻水建筑物,产生壅水和冲刷等现象,并且在行洪区蓄洪时会占用蓄洪区的库容。大桥跨汛期施工时,行洪区行洪前,应按当地防指要求拆除阻碍行洪的临时工程及设施。
在《编制导则》(试行)中,防洪综合评价主要是对建设项目的防洪影响进行综合评价,侧重于建设项目对水利的影响。而洪水对建设项目的影响,仅在其条款6.7中提出了“建设项目防御洪涝的设防标准与措施是否适当”,要求“分析建设项目运行期和施工期的设防标准是否满足现状及规划要求,并对其所采用的防洪、排涝措施是否适当进行分析评价”。由于该条内容及要求少,防洪评价不容易受到重视。大桥的防洪标准一般都高于该河段的防洪标准,例如徐明高速公路淮河桥防洪标准为300年一遇,而此段河道防洪标准仅为100年一遇。
建设项目防御洪涝的设防标准与措施是大桥主体工程设计人员的责任,但是考虑到各行业之间的差别,有关水利方面的规划、水情、工情等并不一定能全面掌握。评价人员应全面介绍水利方面有关情况,尤其发生超标准洪水时的堤防及水情情况,并对桥梁建设可能产生的不利影响进行分析,给桥梁设计人员以参考。
评价时应充分考虑设计洪水和超标准洪水情况下的冲刷以及堤防情况,防止因冲刷造成桥台悬空和受力情况的改变,影响大桥的安全。超标准洪水发生时,若超过堤防的防洪标准,桥址处堤防可能会弃守,尤其是行洪堤(非确保堤)行洪后洪水流速较大,将会造成大的冲刷坑,对桥墩乃至大桥的稳定造成不利影响。
大型桥梁是联接河流两岸陆域的重要建筑物,是支持人员、装备与物资频繁运输与大规模流动的可靠载体。桥梁对防洪产生的负面影响以及洪水对桥梁的不利影响,必须认真对待,不容忽视和低估,否则有可能造成堤溃、桥毁、人亡。加强对河道建设项目的管理,关键在于建立河道建设项目防洪影响评价机制。大桥的防洪评价还应注意对流域综合规划,以及对规划实施有何影响;项目建设是否符合防洪标准、有关技术和管理要求;对河势稳定、水流形态、水质、冲淤变化的影响;对河道行洪能力的影响;对堤防、护岸和其他水工程安全的影响;对防汛抢险的影响;建设项目防御洪涝的设防标准与措施是否适当;对第三人合法的水事权益影响;防洪评价报告选用的基本资料的准确性;计算分析方法、公式选用、参数选取的正确性;技术路线的合理性;防洪综合评价的分析是否充分;补救措施和建议的可操作性和经济性;评价结论的完整性、合理性、准确性等