桥梁设计中的水文问题分析

左自伟 袁智（中国公路工程咨询集团有限公司，湖北武汉 430013）

桥梁设计中的水文问题分析

左自伟 袁智
（中国公路工程咨询集团有限公司，湖北武汉 430013）

桥梁设计中的重要参考因素就是水文问题。桥梁建设属于公路建设的一部分，是跨越河流的建设物，但是由于桥梁直接位于河流之上，因此会受到洪水的击打与会冲击，导致桥梁出现较多的水毁现象，带来了极大的经济损失与安全损失。一旦发生桥梁水毁，就会使桥墩出现裂缝以及沉陷，严重时还会导致整个引道以及桥梁都被水冲断，中断了交通，影响了公路的正常交通与运输。为了保证桥梁的质量，使其满足基本的运营安全，因此要重视桥梁设计中的水文问题。本文主要分析导致桥梁水毁的原因，对桥梁设计中的水文问题进行研究。

桥梁设计 水文问题 水毁 治理措施

1 引言

桥梁是跨越河流的公路形式，桥梁工程的建设比较复杂，并且在施工中占据着较大的造价比重，在进行桥梁设计与规划的时候，不仅要确定工程的实际规模，还要重视水文问题，桥梁的施工规模决定了洪水通过的大小，因此了解桥梁设计中的水文问题对桥梁建设具有重要意义，以下进行简单的分析。

2 导致桥梁发生水毁的主要原因分析

2.1 洪水桥址冲刷导致桥墩基础埋设不足

桥梁水毁的一个重要原因就是由于桥址的不断冲刷，导致桥墩墩台的基础埋设深度不足。造成桥墩墩台受到冲刷不都拿的主要原因有：桥梁设计的桥孔较多，极大的缩小了河床的过水断面，导致桥梁洪水泄流的速度增大；有时候河道的变迁还会影响着水流过桥的基本流态，水流流态的改变会造成洪水对桥墩墩台的斜向冲击，冲击的过程中会在桥墩墩台基础的周围形成一个水流的漩涡；现在河道下游出现了较多挖土取沙现象，导致整体河床的比降增大了许多。

2.2 桥孔的设计不能满足基础的输沙以及排洪需求

桥孔的设计也会影响到桥梁的整体质量，当桥孔设计较小时，就不能满足基础的泄洪要求，一旦洪水排泄不通畅，就会导致桥梁上游的水位增高，或者还会漫过桥面，加剧了桥址冲刷的力度，导致桥梁的锥坡以及墩台很容易被冲毁，桥梁的引道也可能被冲断。当洪水中含有较多的漂浮物以及泥沙时，经常会堵塞桥孔，一旦桥孔堵塞不能及时洪泄，洪水就会直接作用到桥梁本身，导致桥梁被冲垮。

2.3 桥梁下河道的变迁

一旦河道变迁，就会导致洪水对河床冲击的流态发生改变，这样就会加剧对桥梁局部墩台的冲刷。桥梁水毁的典型形式就是桥头被冲断，桥梁的锥坡等防护与调治设施被冲毁。

2.4 桥梁的防护设施以及调治不完善

桥梁防护与调治设施的主要功能就调节与治理水流，保证桥孔泄洪的通畅。若是桥梁没有建设防护以及调治的构造设施，就会导致洪水排泄的方向偏离桥孔，减少了桥下的泄洪面积，更加加剧了对桥墩墩台的冲刷力度。

2.5 桥梁工程施工的质量影响

桥梁工程的施工质量也会影响到桥梁的使用寿命以及耐久性。由于常见的水毁情况大多都是洪水对墩台的持续冲刷，因此，若是桥墩墩台施工的质量难以控制，那样在长期洪水漂浮物、冲刷、冻融的撞击与冲击作用下很容易导致桥墩的墩台出现质量裂缝现象，一旦墩台局部被毁，很容易加剧后期的水毁事故。所以在进行桥梁工程施工的时候，要按照规范的质量操作标准，做好质量验收工作，从而保证桥梁的质量那就坚固。

2.6 生态环境的作用

现在随着全球变暖，生态环境也逐渐变得恶劣起来，干旱以及洪涝现象严重，一旦发生强降雨很容易导致洪水的发生，桥梁被冲毁的事故增多。生态环境的优良会提高地表的糙率程度，降低了水土流失的现象发生，这是从根本思路上避免桥梁被洪水冲毁。

3 针对桥梁设计中水文问题的措施研究

3.1 要合理的选择桥位，做好桥孔的规范设计

桥位选择的不合理也会造成洪水排泄的不通畅，继而导致桥梁被毁，桥位选择的常见的水文方面问题：桥位选择在经常发生变迁的河段内；将桥位确定在洪水湍急部分，很容易导致洪水排泄偏离桥孔方向；桥位选择在有直流流出或汇入的河段；没有进行桥位的实际勘查，在确定桥位时直接按照路线的跨越位置，这样容易导致河流与桥位的斜交；将桥位确定在容易发生泥石流的河段，这样很容易的堵塞桥孔，导致桥梁被洪水冲毁。桥位的选择会极大的影响着桥梁工程的质量，因此在进行桥梁设计时要做好桥梁工程的地质勘查以及水文调查，从而选择合适的桥位，保证河道顺直、河流稳定，桥位的水文地质状况良好，只有这样才能够满足洪水泄流的要求。水文的详细调查可以获得河流的基本特点，掌握河道供水的比降、洪水最高位、糙率、流域面积等水文资料，再通过水文设计，从而确定桥孔的大小、长度、桥墩墩台的埋设深度等，使其满足基础的质量要求。

3.2 桥墩墩台的结构要合理，设计好埋设的深度

桥梁墩台的结构会直接影响到被洪水冲刷的局部深度。通常重力结构的墩台在抗冲刷方面比柱式的墩台要弱，因此在设计墩台时要尽量考虑使用柱式或者桩基础的墩台。墩台基础埋设的深度不够导致桥梁发生水毁的现象比较频繁。现今，我国中型以及大型的桥梁施工一般都采用钻孔灌注桩基础的墩台，避免了以往因为基础埋设不深导致的桥梁水毁现象。桥梁基础在设计埋设深度时要严格按照水温水利进行计算，结合桥梁工程的实际水文地质状况保证桥梁墩台的安全埋设深度符合质量的安全要求，避免在遇到洪水时发生水毁事故。桥梁设计时要预测计算，考虑到实际最大洪水冲刷的最不利水利条件，将这些因素考虑到桥梁的设计中，从而保证桥梁工程在遇到任何情况下的洪水问题都不会发生安全事故。

3.3 完善桥梁工程的防护与调治

桥梁的防护与调治是保证桥梁安全、降低水流冲刷、改善水流流态、稳定河岸的重要措施。在桥梁设计时，要充分考虑到桥梁的防护以及调治要素，重点做好工程的防护施工，从而保证桥梁的质量。

3.4 做好桥梁设计水文方面的预防与治理

（1）检查桥梁的基础排洪。汛期我们要根据气象机构的气候预报以及桥梁河道上游的水量汇集面积，预测河道洪峰的流量以及降雨量，从而检验桥梁的基础排洪能力。桥梁的排洪能力决定着桥梁的安全质量，我们要定期对桥梁排洪能力进行检验，根据气候预测，及

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时做好防护措施，比如若是桥梁的排洪能力不足以满足排洪的基本要求，就需要采取清淤、导流、分流等治理措施，保证桥梁的安全。（2）做好桥梁防护设施以及工程的安全质量检查。根据气候预测要做好汛期桥梁的防护与调治，分别对下雨前、下雨时、下雨后进行安全质量的检查工作，查看桥梁墩台是否剥落风化、是否开裂沉陷，桥梁锥坡是否发生倾斜与裂缝，桥梁防护与调治的设施是否完好无损。若是出现质量问题就要及时修理，确保桥梁的安全质量。（3）加固与防护桥梁墩台。在汛期，还要及时的检查桥址河床以及桥梁墩台被洪水冲刷的情况，查看桥梁墩台是否出现基础埋设不足，河床是否下切等，及时的处理质量安全问题，做好加固与防护的措施，保证桥梁的质量。

若是桥梁下河床连续被冲刷下切，那么在桥位下游的河道槽内，要设置拦截淤泥的防护墙体，从而保证桥梁墩台不受到洪水的持续冲刷。一般拦截淤泥的防护墙体基础埋设的深度要根据洪水实际冲刷的状况确定，保证防护墙体的顶高要与河槽底标高相同，假若桥梁墩台的埋设比较浅，那拦截淤泥的防护墙体在设置高度时就可以超过河槽底标高，这样可以有效的避免河床被连续冲刷引发桥梁被冲毁的事故发生。河床连续被冲刷，这样会导致桥梁墩台的埋设不够，为了避免河床出现持续冲刷下切现象，要对的桥梁下的河床采取加固防护措施。

桥梁墩台的局部会受到洪水的持续冲刷，因此要做好桥梁墩台的冲刷防护，一般采取的防护措施有立面防护以及平面防护，立面的冲刷防护就是要建立防护的帷幕，而平面冲刷防护就是根据冲刷的大小采取浆砌片石、干砌、抛石等防护，不论采取哪一种防护措施都需要将防护的顶面位于墩台冲刷的底部，从而保证桥梁的质量。

3.5 采用工程与生物防护治理桥梁设计中的水文问题

桥梁设计还要考虑到工程防护以及生物防护两大手段，在桥梁河道的两旁种植树木可以有效的温度河岸、拦洪落淤、降低河水流速，从而避免出现河道的变迁致使桥梁被冲毁。将桥梁的工程防护以及生物防护结合应用，提高了桥梁安全防护的效果。生物以及工程防护可以针对桥位河湾、桥位河段以及桥位流域，做好桥梁的综合防治工程，公路建设部门要与各个水文相关部门进行配合，做好桥梁的安全防护与治理工作，从而改善生态环境，避免出现桥梁灾害事故的发生。

4 结语

总之，随着我国公路桥梁建设的数量以及规模增加，桥梁设计中的水文问题就更加突出，如何协调好水文方面的问题，提高桥梁工程的质量具有重要意义。我们要将水文方面的防治融入到桥梁设计中，从而提高桥梁的质量。

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左自伟（1984—），男，湖北黄石人，本科，工程师，主要从事桥梁设计方向；袁智（1987—），男，湖南浏阳人，本科，现任工程师，主要从事桥梁设计方向。