高速公路跨汾河大桥防洪影响补救方案

宿宾

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

高速公路跨汾河大桥防洪影响补救方案

宿宾

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

介绍了高速公路跨汾河大桥基本情况，该大桥的兴建将对河道防洪产生影响，从五方面论述了大桥对河道防洪的影响，在此基础上提出了防洪影响补救方案，详细阐述了工程布置过程，结合不同影响因素采取了相应的补救措施。

防洪影响；补救方案；工程布置；高速公路；汾河大桥

1 概况

1.1 桥梁状况

高速公路跨汾河大桥长432m，上部为17～25m装配式预应力混凝土连续箱梁，箱梁采用单箱单独预制安装、现浇连续接头，先简支后连续的结构体系。下部桥墩共18排，每排6个，采用直径1.3m的柱式墩，桩基为直径1.5m的钻孔灌注桩，按摩擦桩设计；桥台为柱式台，桩基为直径1.5m的钻孔灌注桩，按摩擦桩设计。桥面铺装为10cm厚的沥青混凝土+9cm厚的C40防水混凝土，并设置桥面锚固钢筋与行车道板连接为整体；在桥面板现浇C40防水混凝土，顶面设置防水层，桥面净宽2×12.0m。汽车荷载等级为公路-I级。

大桥斜跨汾河，交角为40°，每排6个桥墩连线与水流方向一致。

1.2 河道概况

汾河是黄河第二大支流，干流发源于晋西北宁武县西南管涔山雷鸣寺上游的宋家崖，全长694km，流域总面积39471km2。

桥址处河道微弯，断面宽浅呈“U”型，附近堤防不完整，堤距200～300m，为均质土堤，现状堤顶宽窄不一，宽约5.5m左右，内边坡1∶2～1∶3，外边坡1∶1.8～1∶3，堤高3～5m。

2 防洪影响评价

2.1 水文基本资料

根据《防洪标准》规定，高速公路跨汾河大桥防洪标准为100年一遇。

高速公路跨汾河大桥控制流域面积18286.8km2，上游59.7km处有水文测站A，下游33.1km处有水文测站B，两测站均有实测水文资料，成果可靠，可直接用于水文分析计算。

2.2 洪水分析计算

洪水计算可依据水文测站A，B设计洪水，点绘洪峰—面积相关曲线，结合高速公路跨汾河大桥桥址以上流域面积，确定桥址断面的设计洪水。

水文测站A100年一遇设计洪峰流量为2520m3/s，20年一遇设计洪峰流量为1590m3/s。水文测站B100年一遇设计洪峰流量为3140m3/s，20年一遇设计洪峰流量为1900m3/s。

桥址断面设计洪水依据水文测站A，B设计洪水，由洪峰—面积相关曲线求得。《汾河中游段河道治理规划报告》中确定本河段设计流量为2000m3/s，根据洪峰流量—面积相关曲线可得出桥址处断面计算值为1740m3/s，考虑到工程的安全性，20年一遇洪水采用2000m3/s。

2.3 大桥建设对河道防洪影响

一是桥梁底部高程不满足防洪要求。根据《公路工程水文勘测设计规范》《公路桥涵设计通用规范》，确定桥梁底部高程为设计洪水位、壅水高度、风壅增水高度、桥墩冲高与桥下净空安全值之和。大桥桥址处100年一遇洪水位为742.22m，加桥下壅水高度0.23m，风壅高度0.04m，波浪高度0.47m和桥下净空安全超高0.50m，计算得桥梁底部高程安全值为743.46m。根据复核结果可知，0～5号桥墩和12～17号桥墩桥梁设计梁底部高程较低，不能满足防洪要求，故需整改河道，降低桥址处河道水位。

二是建桥后河道壅水影响。建桥后20年一遇洪水位为741.03m，最大壅水高度0.45m，壅水影响长度约6km。建桥后堤防不能满足20年一遇洪水标准，需采取措施消除壅水影响。

三是高速公路跨汾河大桥桥面切断堤顶防汛抢险道路，阻断交通，影响防汛抢险正常开展。

四是施工便桥采用永久性混凝土桥墩，缩窄了河道主槽，影响主槽过流能力。

五是桥下主槽两侧建有护岸，缩窄行洪断面，影响主槽过流能力。

3 防洪影响补救方案

3.1 补救方案

根据高速公路跨汾河大桥和该段河道现状，确定补救方案。工程建设任务包括：整改桥址附近河道，使高速公路跨汾河大桥桥址断面水位下降，从而使桥梁底部高程满足防洪要求。通过拓宽主槽，修整滩面降低水位。消除建桥后20年一遇洪水壅水影响。按规划要求整改桥址上游6km河道主槽，中水整治宽度60m。恢复抢险道路，清除河道内一切施工临时设施。

3.2 工程建设规模

3.2.1 桥址断面最高允许水位

为满足防洪要求，大桥桥址处水位与超高之和应小于大桥梁底最底高程742.24m。各项超高之和为1.24m，即拓宽主槽后桥址处水位应不超过741.00m。

3.2.2 满足要求的桥址断面

建桥后桥梁形成挡水胸墙，根据《水力学》，大桥处水位—流量关系应按宽顶堰流计算。建桥后桥址处断面水位—流量关系见图1。经计算，桥址上游河道最大过流能力为2450m3/s，桥址断面采用复式断面，主槽底宽80m，主槽边坡1∶2，滩面高2m，堤防内边坡1∶2。整改后桥址处100年一遇洪水位为740.90m，20年一遇洪水位为740.00m，满足防洪要求。

图1 桥址断面水位—流量关系曲线

3.2.3 满足要求的下游整改长度

因控制断面在下游，故桥址下游河道需整改，以防下游回水抬高桥址处水位。

考虑整改的一致性，并结合该段河道长远规划，经多次试算，下游河道整改后亦采用复式断面，主槽宽80m，边坡1∶2，滩面高2m，整改后桥址下游水面曲线推算结果见表1。

表1 建桥后拓宽主槽100年一遇河道水面线成果

从表1看出，桥址下游河道整改后，水位演算到桥址，可与桥址水位衔接。

3.2.4 整改后壅水影响

桥址断面河道整改后，20年一遇洪水位为740.00m，以此水位为起调水位，整改后上游20年一遇水面曲线见表2，并与建桥前20年一遇水面线进行比较。

表2 汾河大桥建桥前后水位变化表

由表2可知，桥址及其下游河道整改后，上游水位相应降低，消除了壅水影响。故桥址上游河道不需进行大的整改，按规划将上游6km河道主槽拓宽到60m，并将堤防加高到建桥前20年一遇防洪标准。

4 工程布置

4.1 整改河道工程

桩号0+000—3+330整改后河道采用复式断面，主槽底宽80m，深2m，堤防内边坡1∶2，外边坡1∶2.5。断面3+330上游70m处开始整改，主槽扩散渐变段70m，从断面3+330开始按设计复式断面往下游开挖整治，直到0+000断面，再往下游开挖50m，并进行主槽收缩渐变段整改。河道整改长度3.3312km。该段纵坡保持不变，为0.57‰。桩号3+330—8+464段将河道主槽底宽拓宽至60m，主槽深2m，边坡1∶2，滩地维持现状，共5.204km，纵坡保持不变，为0.8‰。

主槽边坡采用干砌石护坡，厚度35cm，岸墙宽2.236m，长8.5km；坡脚采用干砌石防护，宽1.0m，深1.0m，长8.5km。

4.2 堤防加高或新建工程

根据壅水分析计算，对桥址下游500m、上游6km范围内的河道在现有堤防基础上加高加固，满足20年一遇洪水标准，右岸桥址下游河道现状无堤防，可依据河道地形自然走势，在下游右岸500m范围内修筑堤防，满足20年一遇洪水标准。堤防加高长度12km，新建长度0.5km。现状堤防为土堤，故加高或新建堤防采用碾压土石结构，内边坡1∶2，堤顶宽6m，向背水坡培厚。堤顶泥结石铺路，厚15cm。

4.3 救援通道整改

为保证救援通道在洪水来临时的畅通，提出两种方案：一是设置绕行至两侧附近桥梁下的防洪救援专用道路；二是汾河桥东西两侧增加应急抢险救援用平交口。

5 结论

高速公路跨汾河大桥的建设对河道防洪产生的影响，可针对不同的影响采取相应的防洪补救措施：一是整改拓宽河道使大桥桥址断面水位下降，从而使桥梁底部高程满足防洪要求，并消除壅水影响；二是堤防加高，河道满足20年一遇的防洪标准；三是恢复抢险道路，保证救援通道在洪水期的畅通。

TV87

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1004-7042（2016）01-0014-02

宿宾（1984-），男，2009年毕业于华北水利水电学院农业水土工程专业，工程师。

2015-11-19；

2015-12-28