241 国道跨柳根河大桥防洪影响分析及对策

任学强

（山西省平遥县水利局，山西 晋中 031100）

1 工程概况

柳根河属汾河的一级支流，发源于山西省晋中市平遥县卜宜乡东西观寺村，于中都乡曹村汇入汾河，流域面积201 km2，河长36 km，流域多年平均降水量488.2 mm，降水年内分配不均，年际变化大，汛期降水量占全年降水量的70%以上，多以暴雨形式出现。共建有3 座小型水库，分别为高林水库、南王水库和军寨水库。县城以上段河道防洪标准为10 年一遇，堤防级别为5 级，县城至入汾口段河道防洪标准为20年一遇，堤防级别为4 级。

241 国道是汾阳市至沁源县一级公路新建工程，是晋东南的晋煤外运的主要通道，也是晋中市“六横六纵六环六出口”公路网骨架中的六横之一。主要建设范围在晋中市平遥县境内，柳根河特大桥位于县城以下段，距离入汾河口2.5 km处，桥址处河道在南同蒲铁路和108 国道之间，河道宽66 m，主槽宽4 m，深0.5 m，两岸堤防高3.5 m。桥梁中心桩号K19+542.5，桥长120 m，宽22.7 m，桥墩直径1.6 m，埋深60～87 m，梁底板高程754.98 m。结构为2×60 m 预应力混凝土转体连续梁，主墩采用花瓶墩，边墩采用矩形墩，桥梁设计防洪标准为100 年一遇。工程区地震动峰值加速度值为0.20 g，地震反应谱特征周期0.55 s，地震基本烈度为8 度。

2 防洪计算情况

桥梁由北向南依次跨越108 国道、柳根河、南同蒲铁路、东夏公路，根据桥梁设计单位提供的《国道241 线平遥香乐至沁源后沟段公路新建工程初步设计说明》，跨南同蒲铁路需要转体施工，由于南同蒲铁路与东夏线之间空间狭小，需将转体主墩设置在柳根河与南同蒲铁路之间，为保证铁路安全距离要求，将转体主墩设计在柳根河左岸堤顶路。跨铁路一组边墩设置在南同蒲铁路与东夏公路之间，为满足转体两侧重量相等跨径对称的条件，转体另一侧边墩设置在河道内，靠近右岸河堤处，桥墩将永久占用右岸堤防内侧，造成雍水和河岸冲刷。

柳根河河道的河宽、河底高程沿程变化比较大，该桥建成后，导致断面缩窄，上游水位升高，流速增大，对河床及两岸产生一定的冲刷，一般冲刷深度0.6 m，桥墩处局部冲刷深度0.4 m，岸坡冲刷深度0.15 m。当发生20 年一遇的洪水时，桥址断面洪峰流量为305 m3/s，断面阻水比为12.2%，最大壅高0.22 m，壅水长度0.92 km。若发生超过20 年一遇的洪水时，洪水将漫过堤防，流向两岸。

3 防洪影响分析

3.1 对河道治理工程影响分析

柳根河县城以下段河道治理工程正在实施，治理范围从县城西外环至柳根河入汾口，治理长度6.5 km，包括河道疏浚，堤防加高培厚，堤顶宽度将达到7 m，沥青路面硬化宽度达到5 m，硬化、绿化长度13 km。大桥横跨柳根河，位于河道治理范围内，需占用河道治导线范围内的土地，并且桥梁主墩占用左岸堤顶防汛抢险路，边墩设置在河道内，靠近右岸堤防。工程需要永久或临时占用河道或水利工程管理范围内的土地，公路建设单位应与有关管理部门及时联系和协商，解决施工对已经确权划界土地的征、占、用问题。

3.2 对河道泄洪影响分析

流域洪水主要由暴雨形成，大洪水多发生在7—8 月，由于形成洪水的暴雨类型不同，导致洪水过程也不同，大范围长历时暴雨形成的洪水基本属矮胖型，涨水及退水时间段均长，洪量大；小范围局部暴雨则形成尖瘦型洪水，历时较段，呈峰高量小的特点。

该桥的建设束窄了河道断面，造成上游壅水，壅高水位，加大上游淹没范围。工程施工期间对行洪的影响主要有以下三个方面：①在河道上搭设施工便桥，对河道行洪能力有一定阻碍作用；②在河滩上堆放施工器材、工具等物品阻水，降低河道行洪能力；③在河滩内填筑施工围堰，减小行洪断面面积，降低行洪能力。

3.3 对河势稳定性影响分析

柳根河治导线范围内河道演变主要表现在垂向上的变化，影响因子中比较重要的为气候因子与植被因子，气候变化对土壤侵蚀、堆积及植被影响略大，极端的气候变化产生的大洪水会对河道产生冲刷。河道在长期的自然水流作用下，已达到一种动态冲淤平衡，大桥边墩设置在河道滩槽上，由于桥址处水流流速改变，增加了水流对河床的冲刷，当堤防达到最大过流能力时，增加了河床冲刷深度，究其原因是由于大桥边墩占据了行洪河道，阻水面积增大而使流速增大，当洪水较大时，桥墩的布置方式也加剧了冲刷，改变了河道的天然态势，形成新的冲刷和淤积。

3.4 对堤防护岸的影响分析

根据《山西省河道管理条例》第十条规定，有堤防的河道，其管理范围为两岸堤防之间的水域、沙洲、滩地（包括可耕地）、行洪区、两岸堤防及护堤地。工程位置属河道堤防管理范围，大桥的建设会影响堤防的抗滑性和渗流稳定性，还可能造成堤防损毁，同时，建成后大桥的管理与河道管理相互冲突。

大桥的主桥墩永久占用左岸堤防，边墩在河道内，且靠近右岸堤防，布置形式为矩形墩，在桥墩施工过程中，需要开挖地基，将会破坏现有堤防。工程建成后局部流速加快，对堤防基础冲刷增大，大桥建设使得涉及河段堤防局部堤顶高程不满足设计防洪标准。

3.5 对防汛抢险的影响分析

根据防洪评价导则规定，防汛抢险通道净空应不小于4.5 m，并满足三级路面通车要求。大桥桥下净高为25 m，净空高度满足要求，但是大桥的建设，阻断了左岸原防汛抢险道路，项目建成后对所跨越河道的防洪抢险有一定影响。其次桥梁工程施工期长达3 年，工程建设在河道内施工，施工期间对河道防汛抢险有影响。

4 对策

4.1 优化工程设计

进一步提升公路建设理念，细化设计方案，将绿色公路建设相关要求落到实处，结合项目特点及沿线城镇规划、土地利用规划、河道治理规划等，加强土石方调配和综合利用，尽量减少借方。根据防洪计算结果，工程设计单位应进一步优化设计，对影响范围内堤防进行必要的防护和加固，主要分为以下几个方面：①主墩永久占据左岸堤顶路，将堤顶路拓宽顺直，向上下游延长，宽度和弯度均应满足防汛抢险要求；②主墩混凝土与堤防土体容易产生接触缝隙，导致接触渗漏，危及堤防安全，建议增加防接触渗漏措施；③边墩设置在河道内，布置形式为矩形，建议在边墩迎水面增设分水尖，以减少行洪阻力和雍水；④桥梁导致河道最大行洪能力降低，应对桥址上游两岸堤防进行加高0.22 m，长度920 m；⑤针对桥址处局部冲刷深度较大的情况，建议增加桥墩周围河床的防护，做好墩台处的防护和排水设计，保证结构安全耐久；⑥针对桥梁建设对河岸冲刷的情况，建议增加桥墩处河岸的衬砌防护。

4.2 规范施工管理

工程建设与运行应服从防洪、河道管理及治理、河道工程运行维护及生态修复等相关规划。该工程施工必须在县水行政主管部门的全程监督下进行，施工过程中要注意保护两岸堤防等水工程设施，为确保施工期间河道行洪安全，应采取以下措施：①施工期阻水作用较大的临建工程应满足防洪要求，施工单位须编制汛期施工防洪应急预案，并报河道主管部门核准备案，并接受监督与管理；②施工单位要合理安排工期，与河道主管部门、水情部门保持信息互通，根据洪水预报，及时采取措施，确保防洪安全和施工安全；③施工期间避免弃土堵塞、压缩河道，河道内不宜堆放大量的施工物料；④施工结束后，要及时将各种临建设施及废弃物清出河道，恢复河道原貌，确保行洪安全。

4.3 加强防洪监管

工程施工应安排在非汛期，否则应制定度汛方案及应急预案，并报相关部门。防汛管理部门应针对下大桥的建设，加强日常监管：①桥梁主墩阻断了原防汛抢险道路，加强新修绕行抢险道路的监管，以满足防汛抢险要求；②工程建设位于河道管理范围内，部分桥梁将永久占用现有堤防，施工过程中对堤防有所损坏，施工过程中应采取适当措施，对堤防基础进行防护，对地基进行夯实等，保证堤身稳定不受影响；③施工过程中对堤防造成损坏，完工后应按原状对其进行恢复，并请当地水行政主管部门进行验收；④对因桥梁建设破坏堤防部分进行加高加固处理，不因桥梁建设影响堤防防洪能力。

4.4 保护河道环境

工程施工过程中要加强环境保护，充分贯彻环评、水保要求、深化落实工程措施设计，保护沿线自然生态环境。施工期间会破坏现有植被和河道，产生弃土弃渣等废弃建筑材料、生活垃圾等，为保护河道生态环境，应采取以下措施：①要编制工程施工环保计划，及时做好水土保持工作，对可能造成的水土保持方面的影响做好预测和评估，并拟定减少影响的措施；②要加强对施工现场的环境管理，制定科学合理的施工取土原则与方案，减少水土流失；③要注意支挡防护，减少对河道的破坏和干扰；④要尽量减少开挖面，减少对植被的影响范围；⑤要对施工区域内生产、生活产生的废水、污水等应通过适当处理，实现达标排放，杜绝任意弃置或直接向河道排放，避免对河道水质及周边环境产生污染；⑥要及时恢复河道、岸边开挖等毁坏的生物保护和地表植被。