公路橋工程穿越河流防洪影響評價研究

陳龍飛 李建創 文建聰

1.三亞市大隆水利工程管理局 海南 三亞 572000

2.海南省地質調查院 海南 海口 570206

因為經濟建設發展提出的需求,河道管理范圍正在逐步增加建設的項目。為了對河道行洪安全給予保障,依照相關部門編制的法規,河道管理范圍當中,對于各建設項目的開展,需要實施防洪影響評價。因此,本文結合實際案例,詳細分析了公路路橋工程穿越河流防洪影響計算內容以及具體的評價方法。

1 工程概況

某高速公路工程,將某村莊和某河流進行連接,需要修建大橋。針對橋梁的設計,荷載為公路-I級。擬建的大橋,單孔跨徑35m、跨徑總長601m,梁底高程設計數值為50.082m,與河道交角處有98°。擬建大橋四周屬于典型的復式河道斷面,兩岸建造的堤防以及河岸非常明顯,河道也比較順直。工程河段河寬約550m,水深約3.9m。設計邊坡1：2。

2 防洪評價計算

2.1 設計洪水計算

根據《防洪標準》(GB50201-2014)、《公路橋涵設計通用規范》(JTGD60-2015)以及《公路工程水文勘測設計規范》(JTGC30-2015)的相關規定,橋梁所在河段周邊為鄉村防護區,設計防洪標準為10年一遇,設計洪峰流量為12300m3/s設計,橋梁屬于二級公路上的大橋,設計防洪標準為百年一遇,設計洪峰流量為24800m3/s。本文將按照10年一遇河段防洪標準以及100年一遇橋梁防洪標準進行防洪影響評價工作[1]。

2.2 計算設計的洪水位

對該河道的行洪條件分析之后,從整體角度來說,與恒定非均勻流方法相符,能夠符合其基本要求。水利計算的方法為天然河道推求水面線,過程中對河道測量圖進行詳細分析,并利用逐斷面試算的方法。首先選定橋址下游約3km處的某水文站實測斷面為下游起算斷面,然后根據該斷面實測水位流量關系曲線及上述洪水計算成果推算出斷面各頻率相應起算水位,結合水文資料以及提供的河槽類型資料等,選用河槽糙率0.03的數值,灘地糙率0.04的數值,逐段面推算得到上游大橋斷面的設計洪水位。

最后計算出10年一遇設計洪峰流量為12300m3/s,橋址處相應設計洪水位為28.09m；100年一遇的行洪流量數值為24800m3/s,橋址處相應設計洪水位為34.43m。

2.3 計算壅水

計算壅水的依據便是建橋之前和建橋之后,河道過水斷面產生的面積變化,推算出建橋前后橋梁斷面洪水位變化情況。最后計算出當遭遇10年一遇設計洪水時,橋梁建成后產生的壅水高度為0.095m,壅長136m；當遭遇100年一遇設計洪水時,橋梁建成后產生的壅水高度為0.096m,壅長137m。

2.4 計算沖刷

在河床全斷面當中,因為水流會發生沖刷效果,所以對于沖刷深度要開展相應的計算,結合具體的沖刷公式,依照現場實際勘察結果發現,該河道屬于典型的沙壤土河床,以此對沖刷深度進行計算。最終的結果為當遭遇10年一遇設計洪水時,其建橋之前的具體流速為2.81m/s,建橋之后的流速有所增加,提升至2.87m/s,河流有0.06m/s的流速增加,一般沖刷深度數值為3.0m；當遭遇100年一遇設計洪水時,其建橋之前的具體流速為3.22m/s,建橋之后的流速有所增加,提升至3.30m/s,河流有0.08m/s的流速增加,一般沖刷深度數值為3.8m[2]。

3 防洪影響評價

3.1 布設橋梁

根據交通部門給出的線路圖以及橋型圖,該橋與河流水流方向有98°的夾角。其中,橋墩應用平行于水流方向的方法進行布置,對行洪產生的影響范圍會有所縮減,進而使建成橋梁之后,不會對整體流勢力產生嚴重影響。此外,大橋的長度滿足河道行洪要求。

3.2 橋梁梁底高程評價

根據給出的路線圖以及橋型圖,該大橋的梁底高程數值為50.082m,最低梁底允許高程為50.02m,所以橋底高程滿足河道行洪要求。

3.3 河道流勢影響評價

橫斷面的流速受到斷面形狀、糙率、水位、水深等因素的影響,橋墩所在河段河道平面型態為V型,最大流速在河流深泓線處。橋梁建設后,橋墩阻水,流速會產生的一定的變化,流速變化局限于橋址斷面上下游100m范圍。總體來看,流速變化幅度較小,流速變化不會造成河道沖刷或者淤積。由于流速在斷面的分布隨水深的增加而增大,因此深泓線處流速變化較大,而兩岸岸坡處由于流速較小,影響不明顯。橋梁建成后,由于流速變化在橋墩處所產生的漩渦,增加了水流的紊動程度,因此建橋后主要是影響橋墩附近局部沖刷[3]。

4 公路橋工程穿越河流防洪建議分析

4.1 橋墩局部沖刷計算研究表明,各橋墩局部有所沖刷,在施工過程中應加強對橋墩的防護。

4.2 橋梁左側現狀有一條低干渠和供水取水井,建議橋梁施工時采取一定的防護措施保護低干渠和取水井工程,防止施工產生破壞。

4.3 建議施工期加強對河道的觀測,出現險情及時采取措施。

4.4 建設單位應按有關規定辦理涉水施工手續,涉水事宜應及時同當地水行政主管部門聯系協調。公路建設和施工單位應嚴格按照設計和防洪評價要求進行施工,對跨河跨堤等工程,竣工時應有水行政主管部門參加驗收。

4.5 施工單位要制定詳細、可行的施工組織計劃,合理安排施工計劃,做好統籌安排,保質保量按期完成工程。

5 結語

總之,高速公路屬于非常關鍵的交通,能夠促進經濟,聯通各個區域。為了將高速公路帶動經濟的價值作用全面發揮出來,在公路沿線,會對很多條連接線進行布置。其中,本文的某高速引線將某村莊和某河流進行連接,需要修建大橋。擬建大橋四周屬于典型的復式河道斷面,為了對河勢穩定性、行洪安全性等給予保障,要開展系統的防洪影響評價。通過評價分析,大橋的建設對于村莊安全不會有影響。