馬曉峰
(遼寧省遼陽(yáng)水文局,遼寧 遼陽(yáng) 111000)
基于跨河橋梁建設(shè)對(duì)防洪影響評(píng)價(jià)研究
——以朝陽(yáng)市燕陽(yáng)山南路凌河大橋?yàn)槔?/p>
馬曉峰
(遼寧省遼陽(yáng)水文局,遼寧 遼陽(yáng) 111000)
為了保障橋梁的建設(shè)和工程竣工后的安全運(yùn)行,對(duì)橋梁建設(shè)對(duì)于河道行洪安全有一個(gè)客觀的、全面的評(píng)價(jià)。文章通過(guò)對(duì)燕陽(yáng)山南路凌河大橋工程進(jìn)行了防洪影響進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià),得出了工程建設(shè)對(duì)該段河道行洪影響極小的結(jié)論,同時(shí)提出了該工程建設(shè)對(duì)河道防洪安全影響提出了相應(yīng)的建議。通過(guò)對(duì)該項(xiàng)目建設(shè)的防洪影響綜合評(píng)價(jià)旨在為類(lèi)似工程建設(shè)提供參考和借鑒作用。
交通道路;橋梁;大凌河;影響分析;防洪評(píng)價(jià)
為了使朝陽(yáng)更快地朝著跨河而立的現(xiàn)代化特大型城市邁進(jìn),朝陽(yáng)市委、市政府提出建設(shè)燕陽(yáng)山南路凌河大橋工程(燕陽(yáng)山南路凌河大橋位置詳見(jiàn)圖1)。目前,燕陽(yáng)山南路大橋上游已建有3座各具特色橫跨大凌河的橋梁,它們分別為珠江大橋,凌鳳大橋和麒麟大橋。這3座大橋均位于朝陽(yáng)市老城區(qū),燕都新城暫時(shí)沒(méi)有跨越大凌河的橋梁。大橋的位置位于朝陽(yáng)市市區(qū)下游燕都新區(qū)內(nèi)第四道橡膠壩下約177m。大橋上游大凌河干流上有閻王鼻子水庫(kù)、有朝陽(yáng)水文站、城市防洪工程堤防、四道橡膠壩以及由橡膠壩攔蓄成的四座人工湖。支流十家子河上有3座人工湖及堤防工程。本項(xiàng)目場(chǎng)地位于朝陽(yáng)市東北部,是連接朝陽(yáng)市燕都新區(qū)大凌河兩岸的主要通道之一,主要跨越大凌河,與東岸東環(huán)城路、西岸壩上路平交,地面高程為154.88-158.76m。屬第四紀(jì)沖擊河床及漫灘地貌單元[1]。本場(chǎng)地在大地構(gòu)造上位于橫亙山華北地臺(tái)北部,屬華北臺(tái)地的一部分。以北票-承德深斷裂為界,北為內(nèi)蒙地軸南緣部分,南為燕遼臺(tái)陷帶(遼西古中坳陷)。

圖1 燕陽(yáng)山南路凌河大橋位置圖
燕陽(yáng)山南路凌河大橋北接燕都新區(qū)的濱河西路,南接鳳凰大街(朝陽(yáng)外環(huán)),大體呈北南走向[2],本項(xiàng)目橋及引線(xiàn)全長(zhǎng)520m,其中主橋結(jié)構(gòu)形式為五跨變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋,跨徑布置為40m+3×65m+40m=275m;兩側(cè)引橋橋長(zhǎng)及跨徑布置相同,均為五等跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋,兩側(cè)引橋橋長(zhǎng)均為122.5m,跨徑布置為5×24.5=122.5m。所有基礎(chǔ)均采用鉆孔灌注樁。新建道路規(guī)模如下:
2.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
1)道路等級(jí):一級(jí)公路(參照城市主干道標(biāo)準(zhǔn))。
2)設(shè)計(jì)速度:50km/h。
3)行車(chē)道數(shù):雙向四車(chē)道。
4)橋面寬度:2.5m(人行道及欄桿)+3.0m(非機(jī)動(dòng)車(chē)道)+7(機(jī)動(dòng)車(chē)道)+0.5m(分隔帶)+7(機(jī)動(dòng)車(chē)道)+3.0m(非機(jī)動(dòng)車(chē)道)+2.5m(人行道及欄桿)=25.5m。
5)橋梁縱坡:2.2%。
6)橋梁橫坡:車(chē)行道1.5%,人行道1%。
7)橋涵設(shè)計(jì)荷載:城市A級(jí)。
8)設(shè)計(jì)洪水頻率:100a一遇。
9)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限:100a。
10)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全等級(jí):一級(jí)。
11)結(jié)構(gòu)環(huán)境類(lèi)別:I類(lèi)。
12)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn):按《公路橋梁抗震細(xì)則》B類(lèi)橋梁設(shè)計(jì)。根據(jù)GB18306-2001《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》,橋位區(qū)地震基本烈度為VII度(抗震構(gòu)造設(shè)施按VIII度設(shè)防),設(shè)計(jì)地震加速度值為0.10g。
2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1)主橋主梁采用單箱五室變截面連續(xù)箱梁,橋面橫坡為雙向1.5%,由箱梁頂面的坡度形成,梁底水平。跨中中心線(xiàn)處梁高1.8m,主墩墩頂中心線(xiàn)處梁高4.2m,箱梁高度在距離主墩中心線(xiàn)1.5-32.5m范圍內(nèi)按二次拋物線(xiàn)變化,拋物線(xiàn)方程H=1.8+X2/400.4。
2)主梁頂板寬度為25.5m,頂板厚度為25cm,等高段底板厚為25cm,變高段底板厚度由25cm變化到50cm,厚度變化按二次拋物線(xiàn)變化。外側(cè)腹板為斜腹板,厚度為0.55m,內(nèi)側(cè)腹板均為直腹板,厚度為0.48m,主梁懸臂板長(zhǎng)2.75m,端部高0.2m,根部高度為0.6m。
3)主橋主梁中橫梁厚度為3m,端橫梁厚度為1.8m。
4)引橋主梁采用單箱五室截面連續(xù)箱梁,中心線(xiàn)處梁高為1.8m,頂板寬25.5m,設(shè)1.5%雙向橫坡,底板水平。標(biāo)準(zhǔn)段頂板厚度為25cm,底板厚為23cm。
5)引橋主梁中橫梁厚度為2m,端橫梁厚度為1.7m。
6)主橋主墩(6#墩-9#墩)為獨(dú)柱異形墩,橫向布置2個(gè)。墩身截面為矩形截面,墩底尺寸為2.2m×4.9m,6#墩和9#墩橋墩高度為8.22m,7#墩和8#墩高度為8.92m,橋墩采用C40混凝土。橋墩下為承臺(tái)和樁基礎(chǔ)。承臺(tái)尺寸為5.4m×4.2m×2.5m。承臺(tái)下設(shè)1根鉆孔灌注樁,樁徑2.8m,樁長(zhǎng)14m。
可以預(yù)測(cè),以不同結(jié)構(gòu)的MoS2納米微球?yàn)樵希砷_(kāi)發(fā)出耐磨自潤(rùn)滑性能優(yōu)異的自潤(rùn)滑涂層,使得MoS2納米微球的使用范圍得到更大程度的推廣。
7)引橋主墩(1#墩-4#墩、11#墩-14#墩)均為獨(dú)柱異形墩,橫向布置2個(gè)。墩身截面為矩形截面,墩底尺寸為1.5m×2.7m,墩高為7.68-9.3m,橋墩采用C40混凝土。橋墩下為承臺(tái)和樁基礎(chǔ)。承臺(tái)尺寸為3.2m×3.2m×2m。承臺(tái)下設(shè)1根鉆孔灌注樁,樁徑2m,樁長(zhǎng)14.5m。
8)主橋和引橋的過(guò)渡墩(5#墩、10#墩)均為獨(dú)柱異形墩,橫向布置2個(gè)。墩身截面為矩形截面,墩底尺寸為1.8m×2.7m,墩高為9.84m,橋墩采用C40混凝土。橋墩下為承臺(tái)和樁基礎(chǔ)。承臺(tái)尺寸為3.2m×3.2m×2m。承臺(tái)下設(shè)1根鉆孔灌注樁,樁徑2m,樁長(zhǎng)14.5m。
9)橋臺(tái)為一字式橋臺(tái),下設(shè)承臺(tái)和樁基礎(chǔ),承臺(tái)尺寸為26.5m×4.1m×2.5m,承臺(tái)下設(shè)3根鉆孔灌注樁,樁徑2m,樁長(zhǎng)18m。
10)人行道寬度2.5m(含欄桿),高于車(chē)行道40cm,由內(nèi)墻、外墻和人行道板組成。人行道下部為管廊,供電力和通訊管線(xiàn)使用。人行道欄桿采用鋼結(jié)構(gòu)。
11)混凝土橋面用改性瀝青鋪裝,厚度為10cm,分兩層施工,底層鋪裝采用6cmAC-16改性瀝青混凝土,頂層鋪裝采用4cmSMA-13改性瀝青混凝土,鋪設(shè)時(shí)應(yīng)在橋面板上先涂刷防水黏結(jié)層。
本工程的防洪影響評(píng)價(jià),主要依據(jù)該項(xiàng)目建議書(shū)提出的工程布置、工程規(guī)模、防洪標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)對(duì)河段地形、地貌、河床基巖組成等河道地形資料的分析、預(yù)測(cè)河道河勢(shì)變化趨勢(shì),評(píng)價(jià)其對(duì)上下游地區(qū)的防洪安全帶來(lái)的影響等[3]。主要研究?jī)?nèi)容及分析方法如下:
1)通過(guò)對(duì)大橋所在位置河段歷史資料分析,評(píng)價(jià)河段的發(fā)展趨勢(shì)。
2)通過(guò)洪水計(jì)算,評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)洪水依據(jù)。
3)大橋所在位置河段的河道沖刷計(jì)算分析。
4)工程建設(shè)后對(duì)河道河勢(shì)的影響等[4]。
4.1 評(píng)價(jià)結(jié)論
依據(jù)建設(shè)項(xiàng)目防洪評(píng)價(jià)報(bào)告書(shū)編制的要求,通過(guò)調(diào)研和收集工程有關(guān)河道、堤防、水利設(shè)施、地質(zhì)、水文、測(cè)繪等資料,編制完成了本工程的河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目的防洪評(píng)價(jià)報(bào)告,本報(bào)告研究成果可為有關(guān)部門(mén)評(píng)估咨詢(xún)提供科學(xué)依據(jù)[5]。并對(duì)朝陽(yáng)市燕陽(yáng)山南路凌河大橋建設(shè)工程跨河的計(jì)算分析后得出:
4.1.1 水文分析成果
燕陽(yáng)山南路凌河大橋跨越大凌河處100a一遇洪峰流量為9898m3/s,相應(yīng)的洪水位為161.73m。
4.1.2 項(xiàng)目建設(shè)對(duì)行洪的影響
在100a一遇設(shè)計(jì)洪峰流量下,項(xiàng)目建設(shè)后大橋的阻水面積為206m2,占河道過(guò)水面積的6.8%。橋前壅水高度為0.30m,其影響最遠(yuǎn)達(dá)1400m。綜合分析本項(xiàng)目建設(shè)在一定范圍內(nèi)會(huì)影響河道的水位變化,對(duì)河道行洪有一定影響[6]。
4.1.3 項(xiàng)目建設(shè)對(duì)河勢(shì)的影響
大橋在相應(yīng)設(shè)計(jì)100a一遇洪峰水位下,由于橋建成束窄了行洪斷面,加大了橋下游的洪水流速,橋斷面的流速增大了0.2m/s,增大幅度為6%。流速的增大增加了水流的紊動(dòng)程度,特別是加大了橋墩附近及下游河岸沖刷。大橋走向與大凌河水流方向正交不會(huì)改變水流方向,對(duì)河流不會(huì)有影響。由于橋梁的建成加大了下游的流速,使橋梁跨越大凌河段一般沖刷深最深可達(dá)2.15m,洪水過(guò)后可使河床局部下切,對(duì)河勢(shì)有一定影響[7]。
4.1.4 項(xiàng)目建設(shè)對(duì)防汛搶險(xiǎn)、其它水利工程的影響
燕陽(yáng)山南路凌河大橋橫跨大凌河,建成后接通左岸防汛搶險(xiǎn)路與右岸環(huán)城路,使大凌河朝陽(yáng)城區(qū)段兩岸的交通更加方便,有利于防汛搶險(xiǎn)的交通。不會(huì)對(duì)防汛搶險(xiǎn)產(chǎn)生不利影響。本工程施工過(guò)程中,會(huì)破壞橋址附近河道兩岸堤防、岸坡和相關(guān)配套設(shè)施,并減小河槽的行洪斷面,對(duì)泄洪產(chǎn)生影響。同時(shí)根據(jù)前面水面線(xiàn)計(jì)算分析可知上游第四道橡膠壩泄洪時(shí)水位會(huì)最高壅高0.23m,因此會(huì)對(duì)上游的第四道橡膠壩址位置的泄洪產(chǎn)生影響[8]。
4.1.5 項(xiàng)目建設(shè)對(duì)水利規(guī)劃的影響
朝陽(yáng)市燕陽(yáng)山南路凌河大橋建設(shè)工程符合朝陽(yáng)市城市整體規(guī)劃原則;大橋竣工后,可連接大凌河兩岸,對(duì)大凌河流域河道生態(tài)治理、環(huán)境保護(hù)、交通要求等方面都起到積極的促進(jìn)作用,對(duì)規(guī)劃的實(shí)施均無(wú)影響。施工期會(huì)破壞岸坡綠化帶,還會(huì)有永久占用綠化帶的橋墩及引橋,但是占用面積較小,對(duì)河道生態(tài)治理規(guī)劃影響也比較小。大橋位于采砂規(guī)劃中所劃定的禁采區(qū),因此對(duì)采砂規(guī)劃沒(méi)有影響[9]。
4.2 建議
1)橋梁工程應(yīng)在非汛期施工,以免修筑圍堰影響防洪安全及施工安全。
2)橋梁跨越大凌河與堤防有交叉,若施工需要改變現(xiàn)狀,應(yīng)由大橋建設(shè)單位與堤防管理單位進(jìn)行溝通。
3)在工程施工結(jié)束后,應(yīng)對(duì)河道、堤防、綠化帶以及防汛路進(jìn)行及時(shí)恢復(fù),并及時(shí)運(yùn)走施工垃圾,以免影響河道行洪。
城市的迅猛發(fā)展離不開(kāi)交通的保障,但是道路修建涉及到跨河橋梁建設(shè)勢(shì)必會(huì)對(duì)河道行洪有一定的影響,如果橋梁建設(shè)對(duì)河道泄洪和河勢(shì)的改變以及對(duì)現(xiàn)有水利工程和水利規(guī)劃的影響在允許范圍內(nèi),那么道路橋梁建設(shè)將會(huì)對(duì)推動(dòng)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展起到不可替代的作用。通過(guò)本次防洪影響綜合評(píng)價(jià),為該項(xiàng)目建設(shè)前期規(guī)劃論證提供了詳實(shí)數(shù)據(jù)和理論支撐,也為朝陽(yáng)市新城區(qū)建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)保障。
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1007-7596(2017)06-0044-03
2017-05-19
馬曉峰(1981-),男,遼寧遼陽(yáng)人,助理工程師,研究方向?yàn)樗乃Y源、水利工程及水利信息化等。
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