新汴河航道整治唐河地下涵防护措施对原工程的影响分析

（安徽省宿州市水利局唐河地下涵管理所 宿州 234000 宿州市埇桥区水利局 宿州 234000中水淮河安徽恒信工程咨询有限公司 合肥 230000）

1 概述

新汴河航道（宿县闸～徐岗段）整治工程全长95.1km，起自宿州市宿县船闸下，经灵璧、泗县，终于皖苏省界徐岗，采用Ⅳ级标准建设，航道设计底宽50m，航道设计水深2.5m，航道最小弯曲半径330m。建成后可实现宿州市水路交通互补，水运运输可通江达海，对加快宿州市地区经济发展具有重大意义。

新汴河航道泗县长沟段有一地下涵工程，是新汴河立交工程，处在新汴河航道底，位于桩号K60+790 处。

1.1 唐河地下涵工程现状

图1 唐河地下涵涵顶防护断面图

唐河地下涵呈倒虹吸布置，共 12 孔，地下涵总长 304m，其中进口控制段和出口段底高程均为▽14.1（85 黄海高程系）。新汴河主河槽以下洞身段长度 200m，进出口斜坡段长度各 36m，进口堤身段 17m，出口堤身段 15m。涵洞共为 14 节，每节长度为 15～25m。新汴河主河槽以下洞身段底高程▽7.17，顶高程▽13.57，现状防护顶高程▽15.37。涵洞为钢筋混凝土结构，3 孔一联，总布置宽度70.8m。

1.2 唐河防护工程

唐河地下涵防护总长度为 190m，宽度90m,即地下涵中轴线两侧各45m 钢筋混凝土防护层，上、下游 50m 布置素混凝土护底，沿素混凝土护坦前沿各布置钢包角混凝土格梗；防护两侧布置素混凝土护坡，上、下游左右岸 15m 现状抛石防冲槽布置, C20 细石子混凝土灌砌填缝，35m 原状土布置素混凝土护砌。配以间距 5×5m 网格梁结构加强，梁结构尺寸 0.4m×0.38m，防护层结构分缝长度15～20m，垂直水流向防护层结构分缝同地下涵原结构分缝，缝间设闭孔泡沫板。防护板网格中设透水孔，下设 0.19m 厚碎石垫层。防护层与现状河道左右岸护底顺接，上下游 50m 布置0.3m 厚C20 混凝土、0.2m级配碎石、0.1m 中粗砂作为护底。唐河地下涵涵顶防护断面见图1。

表1 航道防护工程施工期抗浮稳定计算成果表

图2 边联唐河最高洪水+新汴河地下水位▽6.37m

图3 边联唐河最高洪水+新汴河地下水位▽11.0m

图4 中联唐河最高洪水+新汴河地下水位▽6.37m

图5 中联唐河最高洪水+新汴河地下水位▽11.0m

表2 唐河地下涵洞身结构内力复核计算成果表

2 结构安全分析

2.1 地下涵抗浮稳定安全分析

最不利工况抗浮稳定性：在本次施工条件下，抗浮稳定计算主要考虑地下涵正常过水，本次施工采用干地施工，即去除现有涵顶覆土及排除围堰内河水，地下水位按照平涵顶高度▽13.57m 最不利工况计算地下涵抗浮。

抗浮稳定计算式为Kf=∑V/∑U（式中：Kf为涵洞抗浮稳定安全系数，∑V 为作用在涵洞上全部向下的铅直力之和（kN），∑U 为作用在涵洞基底面上的扬压力（kN））。地下涵抗浮稳定计算见表1。

唐河地下涵为倒虹吸布置涵内正常为满水状态，从计算结果来看施工期涵洞保持充满水情况，抗浮稳定满足要求。

2.2 唐河地下涵结构复核

此次复核主要考虑工况为唐河地下涵唐河最高洪水位（▽20.25m）+防护工程施工期新汴河地下水位平涵底(▽6.37m)这种不利工况。通过对不利工况结构内力计算来复核地下涵施工图（图2～图5）中实际配筋率能否满足要求，从而验算洞身结构安全性。唐河地下涵洞身结构内力复核计算成果表2。

复核结论，唐河最高洪水位+新汴河地下水位平涵底高程，边联边墩内侧和中联两边墩内侧结构不满足安全要求；相应调整了施工期新汴河地下水位高程为▽11m，在唐河最高洪水位工况下结构安全满足要求。施工过程中必须严格控制地下水位高程。

3 影响分析的必要性

新汴河航道由Ⅵ级航道调整为Ⅳ级航道，改变了唐河地下涵原设计运行条件，因此需对地下工程进行安全影响分析。唐河地下涵工程是2013年10月新建建筑物，按现行规范对涵洞进行结构重建会造成很大的经济损失，同时也会产生一定的社会影响。通过对唐河地下涵工程的稳定和结构分析，论证原运行条件改变后地下涵工程总体稳定性和结构安全性，并提出建议和解决方案，采取一定的防护措施后，消除航道施工过程中对地下涵工程造成的不利影响是非常必要的■