公路桥工程穿越河流防洪影响评价研究

陈龙飞 李建创 文建聪

1.三亚市大隆水利工程管理局 海南 三亚 572000

2.海南省地质调查院 海南 海口 570206

因为经济建设发展提出的需求,河道管理范围正在逐步增加建设的项目。为了对河道行洪安全给予保障,依照相关部门编制的法规,河道管理范围当中,对于各建设项目的开展,需要实施防洪影响评价。因此,本文结合实际案例,详细分析了公路路桥工程穿越河流防洪影响计算内容以及具体的评价方法。

1 工程概况

某高速公路工程,将某村庄和某河流进行连接,需要修建大桥。针对桥梁的设计,荷载为公路-I级。拟建的大桥,单孔跨径35m、跨径总长601m,梁底高程设计数值为50.082m,与河道交角处有98°。拟建大桥四周属于典型的复式河道断面,两岸建造的堤防以及河岸非常明显,河道也比较顺直。工程河段河宽约550m,水深约3.9m。设计边坡1：2。

2 防洪评价计算

2.1 设计洪水计算

根据《防洪标准》(GB50201-2014)、《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2015)以及《公路工程水文勘测设计规范》(JTGC30-2015)的相关规定,桥梁所在河段周边为乡村防护区,设计防洪标准为10年一遇,设计洪峰流量为12300m3/s设计,桥梁属于二级公路上的大桥,设计防洪标准为百年一遇,设计洪峰流量为24800m3/s。本文将按照10年一遇河段防洪标准以及100年一遇桥梁防洪标准进行防洪影响评价工作[1]。

2.2 计算设计的洪水位

对该河道的行洪条件分析之后,从整体角度来说,与恒定非均匀流方法相符,能够符合其基本要求。水利计算的方法为天然河道推求水面线,过程中对河道测量图进行详细分析,并利用逐断面试算的方法。首先选定桥址下游约3km处的某水文站实测断面为下游起算断面,然后根据该断面实测水位流量关系曲线及上述洪水计算成果推算出断面各频率相应起算水位,结合水文资料以及提供的河槽类型资料等,选用河槽糙率0.03的数值,滩地糙率0.04的数值,逐段面推算得到上游大桥断面的设计洪水位。

最后计算出10年一遇设计洪峰流量为12300m3/s,桥址处相应设计洪水位为28.09m；100年一遇的行洪流量数值为24800m3/s,桥址处相应设计洪水位为34.43m。

2.3 计算壅水

计算壅水的依据便是建桥之前和建桥之后,河道过水断面产生的面积变化,推算出建桥前后桥梁断面洪水位变化情况。最后计算出当遭遇10年一遇设计洪水时,桥梁建成后产生的壅水高度为0.095m,壅长136m；当遭遇100年一遇设计洪水时,桥梁建成后产生的壅水高度为0.096m,壅长137m。

2.4 计算冲刷

在河床全断面当中,因为水流会发生冲刷效果,所以对于冲刷深度要开展相应的计算,结合具体的冲刷公式,依照现场实际勘察结果发现,该河道属于典型的沙壤土河床,以此对冲刷深度进行计算。最终的结果为当遭遇10年一遇设计洪水时,其建桥之前的具体流速为2.81m/s,建桥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,一般冲刷深度数值为3.0m；当遭遇100年一遇设计洪水时,其建桥之前的具体流速为3.22m/s,建桥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,一般冲刷深度数值为3.8m[2]。

3 防洪影响评价

3.1 布设桥梁

根据交通部门给出的线路图以及桥型图,该桥与河流水流方向有98°的夹角。其中,桥墩应用平行于水流方向的方法进行布置,对行洪产生的影响范围会有所缩减,进而使建成桥梁之后,不会对整体流势力产生严重影响。此外,大桥的长度满足河道行洪要求。

3.2 桥梁梁底高程评价

根据给出的路线图以及桥型图,该大桥的梁底高程数值为50.082m,最低梁底允许高程为50.02m,所以桥底高程满足河道行洪要求。

3.3 河道流势影响评价

横断面的流速受到断面形状、糙率、水位、水深等因素的影响,桥墩所在河段河道平面型态为V型,最大流速在河流深泓线处。桥梁建设后,桥墩阻水,流速会产生的一定的变化,流速变化局限于桥址断面上下游100m范围。总体来看,流速变化幅度较小,流速变化不会造成河道冲刷或者淤积。由于流速在断面的分布随水深的增加而增大,因此深泓线处流速变化较大,而两岸岸坡处由于流速较小,影响不明显。桥梁建成后,由于流速变化在桥墩处所产生的漩涡,增加了水流的紊动程度,因此建桥后主要是影响桥墩附近局部冲刷[3]。

4 公路桥工程穿越河流防洪建议分析

4.1 桥墩局部冲刷计算研究表明,各桥墩局部有所冲刷,在施工过程中应加强对桥墩的防护。

4.2 桥梁左侧现状有一条低干渠和供水取水井,建议桥梁施工时采取一定的防护措施保护低干渠和取水井工程,防止施工产生破坏。

4.3 建议施工期加强对河道的观测,出现险情及时采取措施。

4.4 建设单位应按有关规定办理涉水施工手续,涉水事宜应及时同当地水行政主管部门联系协调。公路建设和施工单位应严格按照设计和防洪评价要求进行施工,对跨河跨堤等工程,竣工时应有水行政主管部门参加验收。

4.5 施工单位要制定详细、可行的施工组织计划,合理安排施工计划,做好统筹安排,保质保量按期完成工程。

5 结语

总之,高速公路属于非常关键的交通,能够促进经济,联通各个区域。为了将高速公路带动经济的价值作用全面发挥出来,在公路沿线,会对很多条连接线进行布置。其中,本文的某高速引线将某村庄和某河流进行连接,需要修建大桥。拟建大桥四周属于典型的复式河道断面,为了对河势稳定性、行洪安全性等给予保障,要开展系统的防洪影响评价。通过评价分析,大桥的建设对于村庄安全不会有影响。