信湖煤礦鐵路專用線渦河大橋洪水影響評(píng)價(jià)

王彥武

(亳州市河川水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院 236800)

1 概況

1.1 鐵路橋概況

為突出和發(fā)揮渦陽(yáng)縣區(qū)位與資源優(yōu)勢(shì)，加大信湖煤礦對(duì)外運(yùn)輸條件，進(jìn)一步完善礦區(qū)交通，新建信湖煤礦鐵路專用線。

信湖煤礦位于安徽省淮北礦區(qū)四大煤田之一的渦北煤田區(qū)，根據(jù)礦區(qū)總體規(guī)劃，信湖煤礦鐵路專用線將接軌于該礦井鐵路裝車站。自接軌點(diǎn)引出后，通過(guò)張瓦房渦河、省道S307渦標(biāo)河、石雁溝節(jié)點(diǎn)后，接入渦北礦井裝車站。新建鐵路橋工程位于渦陽(yáng)縣陳大鎮(zhèn)和張老家鄉(xiāng)渦河河段，于陳大鎮(zhèn)白果村跨越渦河。

按鐵路Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，橋梁總長(zhǎng)為566.5m。防洪標(biāo)準(zhǔn)采用50年一遇，橋墩采用園端形橋墩，橋臺(tái)采用T形橋臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

1.2 渦河概況

渦河為淮河第二大支流，淮北平原區(qū)河道，發(fā)源于河南省尉氏縣，東南流經(jīng)河南省開(kāi)封、通許、扶溝、太康、鹿邑和安徽省毫州、渦陽(yáng)、蒙城，于懷遠(yuǎn)縣城附近注入淮河。工程位于渦河中游，渦陽(yáng)閘上9.7km處，工程河段設(shè)計(jì)堤距約為350m;工程段設(shè)計(jì)河底高程22.01m，設(shè)計(jì)底寬90m，邊坡為1∶4;渦河設(shè)計(jì)堤型為均質(zhì)土堤，工程位置段堤防間距約為325m，左、右岸堤防均為土質(zhì)防洪堤，堤頂寬4.0m，內(nèi)外側(cè)邊坡1∶3，堤頂高程為33.7m。

2 評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)

考慮到橋梁安全對(duì)確保交通的重要性，計(jì)算橋設(shè)計(jì)水位時(shí)，一般采用100年一遇洪水，但若按此高洪水頻率設(shè)計(jì)，橋面高程高出原地面很多，導(dǎo)致兩岸道路受淹、交通停頓，而橋高聳，為此按當(dāng)?shù)貙?shí)際防洪頻率來(lái)確定梁底設(shè)計(jì)標(biāo)高。

防洪評(píng)價(jià)計(jì)算一般包括以下部分:水文分析計(jì)算、壅水分析計(jì)算、沖刷與淤積分析計(jì)算、河勢(shì)影響分析計(jì)算、排澇影響分析計(jì)算以及其他有關(guān)計(jì)算。根據(jù)不同的涉河工程，計(jì)算側(cè)重點(diǎn)不同。本次渦河大橋防洪影響評(píng)價(jià)做了前三項(xiàng)的分析計(jì)算。

水文分析采用《安徽省渦河近期治理工程初步設(shè)計(jì)總報(bào)告》設(shè)計(jì)成果推算;對(duì)于鐵路橋梁建設(shè)對(duì)河道所產(chǎn)生的沖刷深度和壅水高度，鐵路系統(tǒng)無(wú)現(xiàn)行計(jì)算規(guī)范，故本項(xiàng)目壅水高度、沖刷深度按《公路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGC 30—2002)計(jì)算;橋梁數(shù)據(jù)采用《信湖煤礦鐵路專用線方案設(shè)計(jì)》中提供的數(shù)據(jù);堤防穩(wěn)定性計(jì)算采用《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50286—98)計(jì)算公式。

3 防洪評(píng)價(jià)計(jì)算

3.1 水文計(jì)算

根據(jù)淮北水文計(jì)算辦法和暴雨徑流推求，工程處5年一遇洪水流量1500m3/s，20年一遇洪水流量2400m3/s，50年一遇校核洪水2900m3/s。

橋址處5年一遇排澇水位29.91m，20年一遇洪水水位31.87m，50年一遇校核洪水水位32.47m;現(xiàn)狀河底平均高程21.00m，設(shè)計(jì)河底高程22.00m;堤防堤頂高程為33.37m。

3.2 壅水計(jì)算

壅水分析計(jì)算采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算分析。河道斷面面積采用橋址處實(shí)測(cè)高程繪制量算，橋墩阻水面積采用垂直投影法進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)《公路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGC 30—2002)與《公路橋位勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ 062—1991)，工程建成后:5年一遇排澇流量下，工程壅水高度0.88cm，壅水長(zhǎng)度173m;20年一遇洪水流量下，工程壅水高度1.35cm，壅水長(zhǎng)度264m;50年一遇校核洪水流量下，工程壅水高度1.66cm，壅水長(zhǎng)度325m。

3.3 沖刷計(jì)算

由于河槽土層分布厚度不一，沖刷采用逐層漸近計(jì)算法進(jìn)行，對(duì)非黏性土、黏性土分別計(jì)算，然后根據(jù)沖刷土層厚度確定最大沖刷深度。

根據(jù)地勘圖紙，現(xiàn)狀河道水深均高于一般沖刷水深，不產(chǎn)生一般沖刷，局部沖刷較大。河槽處橋墩附近粉質(zhì)黏土缺失，上層沖刷層均為非黏性土;河灘處橋墩附近上層沖刷層為非黏性土，下層為粉質(zhì)黏土。據(jù)此，橋墩處土層組合后的最不利沖刷結(jié)果為:在5年一遇排澇水位、20年一遇洪水位、50年一遇校核洪水位下沖刷深度分別為7.06m、7.99m、8.42m，河灘沖刷深度分別為0.40m、0.51m、1.00m。

3.4 堤防滲流穩(wěn)定計(jì)算

根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)資料，本次采用的堤基滲流計(jì)算方法，主要是按照《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50286—98)推薦的雙層堤基滲流計(jì)算方法公式，對(duì)工程河道段進(jìn)行滲流分析計(jì)算。

工程新建不會(huì)導(dǎo)致滲流發(fā)生，渦河堤身左側(cè)斷面滲透坡度為0.015，右側(cè)斷面滲流穩(wěn)定，滲透坡度為0.029，遠(yuǎn)小于允許出逸坡度，滿足設(shè)計(jì)要求，不會(huì)發(fā)生滲流。

4 防洪評(píng)價(jià)

信湖煤礦鐵路專用線渦河大橋工程布置在河道上的橋梁段會(huì)造成一定的壅水，減少河道有效過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，流態(tài)變化對(duì)河床會(huì)產(chǎn)生一定的沖刷。

a.信湖煤礦渦河大橋橋位附近河段屬穩(wěn)定河段，設(shè)計(jì)方案中橋墩軸線與水流方向一致，滿足橋墩軸線與水流方向一致的要求。橋梁墩臺(tái)部在5年一遇排澇水位、20年一遇洪水位、50年一遇校核洪水位下沖刷深度分別為6.58m、7.38m、7.79m，河灘沖刷深度分別為0.31m、0.45m、0.48m。沖刷深度很大，對(duì)河勢(shì)穩(wěn)定與橋梁穩(wěn)定存在一定安全隱患。

b.建橋?qū)拥佬泻橛幸欢ㄓ绊憽９こ探ǔ珊螅s小了河道過(guò)流面積。20年一遇洪水下，橋梁墩臺(tái)總阻水面積占橋梁過(guò)水總面積的6%，建議加大河道斷面以彌補(bǔ)橋梁墩臺(tái)阻水面積。建橋后，橋墩阻水影響明顯，橋墩附近可能出現(xiàn)較大的雍水。5年一遇、20年一遇、50年一遇流量下，工程雍水高度分別為 0.89cm、1.33cm、1.64cm，雍水長(zhǎng)度分別為 175m、260m、322m。

c.信湖煤礦渦河大橋工程橋位處兩側(cè)均有堤防，橋梁梁底高程需高出堤頂?shù)孛?.5m的凈空，橋下凈空滿足防汛通道要求。

d.渦河通航標(biāo)準(zhǔn)為四級(jí)航道，根據(jù)內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，設(shè)計(jì)通航船體最大凈寬為18.4m，凈空尺寸不小于8m。橋梁梁底高程按高出渦河通航水位8m，即38.3m設(shè)計(jì);工程設(shè)計(jì)通航孔凈寬為90m，大于通航船體最大凈寬;工程處最高航位水位為30.3m，橋梁梁底高程高出水面8.00m，可以滿足河道通航需要。

e.由于工程工期較長(zhǎng)，施工期間應(yīng)注意清理施工垃圾，避免隨便丟棄;加強(qiáng)施工管理，減少對(duì)水域的污染。在施工過(guò)程中注意保護(hù)周邊環(huán)境，避免對(duì)岸坡林草植被的破壞。在汛前，必須將河道及灘地施工區(qū)一切臨時(shí)建筑物、施工器材、施工圍堰等清理完畢，以恢復(fù)河道原有的行洪能力。■