淺談河道沖刷對碼頭工程的影響

宋海濤 王德宇 王馨馨 史良輝 花金祥

（1.山東省泗水縣水利事業發展中心 泗水 273200 2.山東水之源水利規劃設計有限公司 濟南 250014）

1 基本情況

1.1 項目概況

淮南港潘集港區興華園碼頭工程位于淮南市潘集區平圩鎮淮河北汊的左岸潘集港區規劃作業區，上距平圩大件碼頭約136m，上距鵬源碼頭約500m；下距店集碼頭約75m，下距淮南淮河大橋約2.6km。

該碼頭擬建2 個300t 級散貨泊位(兼顧500t級)，年吞吐量按80 萬t 設計，港口使用岸線長度為202m。所建碼頭為中低水位碼頭，汛期允許淹沒。主要技術指標見表1。

表1 主要技術指標表

1.2 河道基本情況

淮河發源于河南省桐柏山，東流經鄂、豫、皖、蘇四省，主流在三江營入長江，全長約1000km，總落差約200m?；春痈闪骱楹涌谝陨蠟樯嫌危L360km，地面落差178m，流域面積為3.06 萬km2。洪河口至洪澤湖出口（中渡）為中游，長490km，地面落差16m，中渡以上流域面積為15.82 萬km2。中渡以下至三江營為下游入江水道，長150km，地面落差約6m，三江營以上流域面積為16.51 萬km2。

淮河干流兩岸自上而下分布蒙洼、城西湖、城東湖和瓦埠湖4 處蓄洪區以及南潤段、邱家湖、姜唐湖、壽西湖、董峰湖、上六坊堤、下六坊堤、石姚段、洛河洼、湯漁湖、荊山湖、方邱湖、臨北段、花園湖、香浮段、潘村洼等16 處行洪區；沿淮修筑各類堤防1700km，其中淮北大堤和城市工礦圈地長700 多km。

1.3 工程所在河段情況

擬建碼頭工程位置處淮河左堤頂高程27.19m，堤頂寬10m；左堤與下六坊行洪區之間河口寬316.9m；下六坊下段淮河左汊主河槽寬207.5m，河底高程11.72m；左灘地高程19.50～21.55m，左灘地寬92.2m。

2 評價計算

2.1 水文資料獲取及水文分析

水文分析計算內容包括擬建碼頭斷面處淮河防洪標準下的洪水位和流量。主要依據《淮河流域防洪規劃》《淮河干流正陽關至淮南段河工模型試驗研究報告（四）》相關水文水位站長系列水文資料等進行推算，并參照《安徽省淮南港潘集港區興華園碼頭工程可行性研究報告》的水位、流量成果，加以合理性分析后確定。

2.2 防洪標準

根據國務院辦公廳轉發水利部《關于加強淮河流域2001—2010年防洪建設若干意見的通知》，淮河流域2001—2010年防洪建設的主要目標是：淮河干流中游主要保護區達到100年一遇、下游達到100 一遇以上的防洪標準。

擬建碼頭位于淮南潘集區下六坊下段，北岸為淮北大堤饒荊段，防洪標準確定為100年一遇。

2.3 設計洪水

根據淮河干流河道特點及洪水特性，淮河干流設計洪水主要決定于最大30d 洪量,考慮歷史洪水1921年、1931年以及新中國成立后1950—1991年系列進行頻率計算后，正陽關30d 洪量均值為83.9 億m3、Cv=0.95、Cs=2.5Cv百年一遇30d 洪量為386 億m3,50年一遇為324 億m3。

正陽關控制下泄流量為10000m3/s，渦河口以下淮河干流控制下泄流量為13000m3/s，相應設計水位正陽關為26.40m，渦河口為23.39m。

根據《淮河流域防洪規劃》有關成果，擬建碼頭工程(饒荊段樁號68+052～68+254)位于潘集區的淮河左汊的左岸，距下游平圩淮河大橋約2.5km 左右,根據峽山口和田家庵的相應水位按距離內差法推求,計算碼頭處百年一遇設計洪水位為24.76m，全斷面流量10000m3/s。

根據《淮河干流正陽關至淮南段河工模型試驗研究報告（四）》，碼頭工程河段百年一遇水位24.76m,當下六坊堤全鏟除時，左汊、右汊、下六坊堤行洪區分流比約為1 ∶1 ∶2，左汊過水流量Q1=2500m3/s,行洪區過水流量Q2=5000m3/s,右汊過水流量為Q3=2500m3/s；當下六坊堤不鏟除時，其中左汊過水流量Q1=2850m3/s，行洪區過水流量Q2=4300m3/s，右汊過水流量為Q3=2850m3/s。

2.4 沖刷計算

碼頭工程建成后，由于平臺樁基對河道水流的阻礙作用，樁基周圍水流在河床面附近形成淘刷漩渦，引起河床的一般沖刷和橋墩的局部沖刷，沖刷深度與過流條件、河道斷面、河床土壤特性、碼頭工程幾何形狀等因素有關，考慮到涉河建筑中，橋梁的沖刷計算理論相對比較成熟，其沖刷計算公式應用范圍較廣，且平臺樁基與橋臺基礎相似，故本次碼頭平臺沖刷計算分析采用跨河橋梁沖刷理論進行分析計算。

本碼頭港池底高程13.21m，根據《公路工程水文勘測設計規范》（JTGC30-2002）的規定，用一般沖刷和局部沖刷的最不利組合來計算沖刷結果。

由表2 可知，碼頭段河道在不同工況下，碼頭基礎附近形成沖刷，對樁基的計算長度和裝卸平臺穩定還是有一定的影響，因此，碼頭建設時要進行必要防護，應做好港池岸坡防護，以消除沖刷對近岸岸坡的穩定影響。

表2 沖刷計算成果表

3 關于河道沖刷對碼頭工程影響分析

一般情況下，當河道行洪斷面中建設有永久性水工建筑物時，會因為水中建筑物阻水部分的阻擋而改變水流流態，從而對該處河底產生一定程度的淘刷，對河道的形態變化造成一定影響，為避免或減輕沖刷造成的影響，需采取沖刷補償措施來保持河道整體形態與河勢穩定。

根據河道沖刷分析計算，在不同工況條件下河槽最大沖刷深度分別為0.33m 和0.35m，河灘最大沖刷深度分別為0.23m 和0.60m 均較小，而沖刷主要會影響碼頭棧橋泊位以及樁基的穩定。該河段河道經多次分汊，且在碼頭工程下游約700m 處匯合，水流在此處易形成河道卡口，并在卡口上游形成渦流等不良流態，另外在橋墩附近易沖刷,不利于河岸穩定。本次施工采用的是現澆鋼筋混凝土梁板施工以及鉆孔灌注樁均符合《港口工程混凝土結構設計規范》（JTJ267-98）和《水工混凝土施工規范》（SDJ207-82）要求。工程基礎為Φ1000 鉆孔灌注樁，每排設3 根，上部結構為C25 現澆鋼筋混凝土桁架式，接岸為M10 漿砌塊石擋土墻。樁基距河底最低點埋深為14.8m，所以河道沖刷對樁基計算長度和棧橋穩定影響較小。

4 結語

淮南市興華園碼頭工程的建設未減小河道行洪斷面，不阻礙淮河行洪，由于碼頭基礎附近形成沖刷，但對樁基計算長度和棧橋穩定影響較小。對于受沖刷影響的碼頭工程，河岸應采用干砌石和拋石結合護岸，護砌長度沿碼頭港池，其護砌高度，河岸護砌為自設計枯水位到河灘采用干砌石護岸，設計枯水位以下采用拋石護岸，能保證待建港池邊坡的穩定■