信湖煤矿铁路专用线涡河大桥洪水影响评价

王彦武

(亳州市河川水利规划设计院 236800)

1 概况

1.1 铁路桥概况

为突出和发挥涡阳县区位与资源优势，加大信湖煤矿对外运输条件，进一步完善矿区交通，新建信湖煤矿铁路专用线。

信湖煤矿位于安徽省淮北矿区四大煤田之一的涡北煤田区，根据矿区总体规划，信湖煤矿铁路专用线将接轨于该矿井铁路装车站。自接轨点引出后，通过张瓦房涡河、省道S307涡标河、石雁沟节点后，接入涡北矿井装车站。新建铁路桥工程位于涡阳县陈大镇和张老家乡涡河河段，于陈大镇白果村跨越涡河。

按铁路Ⅰ级标准设计，桥梁总长为566.5m。防洪标准采用50年一遇，桥墩采用园端形桥墩，桥台采用T形桥台，钻孔灌注桩基础。

1.2 涡河概况

涡河为淮河第二大支流，淮北平原区河道，发源于河南省尉氏县，东南流经河南省开封、通许、扶沟、太康、鹿邑和安徽省毫州、涡阳、蒙城，于怀远县城附近注入淮河。工程位于涡河中游，涡阳闸上9.7km处，工程河段设计堤距约为350m;工程段设计河底高程22.01m，设计底宽90m，边坡为1∶4;涡河设计堤型为均质土堤，工程位置段堤防间距约为325m，左、右岸堤防均为土质防洪堤，堤顶宽4.0m，内外侧边坡1∶3，堤顶高程为33.7m。

2 评价方法与标准

考虑到桥梁安全对确保交通的重要性，计算桥设计水位时，一般采用100年一遇洪水，但若按此高洪水频率设计，桥面高程高出原地面很多，导致两岸道路受淹、交通停顿，而桥高耸，为此按当地实际防洪频率来确定梁底设计标高。

防洪评价计算一般包括以下部分:水文分析计算、壅水分析计算、冲刷与淤积分析计算、河势影响分析计算、排涝影响分析计算以及其他有关计算。根据不同的涉河工程，计算侧重点不同。本次涡河大桥防洪影响评价做了前三项的分析计算。

水文分析采用《安徽省涡河近期治理工程初步设计总报告》设计成果推算;对于铁路桥梁建设对河道所产生的冲刷深度和壅水高度，铁路系统无现行计算规范，故本项目壅水高度、冲刷深度按《公路工程水文勘测设计规范》(JTGC 30—2002)计算;桥梁数据采用《信湖煤矿铁路专用线方案设计》中提供的数据;堤防稳定性计算采用《堤防工程设计规范》(GB 50286—98)计算公式。

3 防洪评价计算

3.1 水文计算

根据淮北水文计算办法和暴雨径流推求，工程处5年一遇洪水流量1500m3/s，20年一遇洪水流量2400m3/s，50年一遇校核洪水2900m3/s。

桥址处5年一遇排涝水位29.91m，20年一遇洪水水位31.87m，50年一遇校核洪水水位32.47m;现状河底平均高程21.00m，设计河底高程22.00m;堤防堤顶高程为33.37m。

3.2 壅水计算

壅水分析计算采用经验公式计算分析。河道断面面积采用桥址处实测高程绘制量算，桥墩阻水面积采用垂直投影法进行计算。

根据《公路工程水文勘测设计规范》(JTGC 30—2002)与《公路桥位勘测设计规范》(JTJ 062—1991)，工程建成后:5年一遇排涝流量下，工程壅水高度0.88cm，壅水长度173m;20年一遇洪水流量下，工程壅水高度1.35cm，壅水长度264m;50年一遇校核洪水流量下，工程壅水高度1.66cm，壅水长度325m。

3.3 冲刷计算

由于河槽土层分布厚度不一，冲刷采用逐层渐近计算法进行，对非黏性土、黏性土分别计算，然后根据冲刷土层厚度确定最大冲刷深度。

根据地勘图纸，现状河道水深均高于一般冲刷水深，不产生一般冲刷，局部冲刷较大。河槽处桥墩附近粉质黏土缺失，上层冲刷层均为非黏性土;河滩处桥墩附近上层冲刷层为非黏性土，下层为粉质黏土。据此，桥墩处土层组合后的最不利冲刷结果为:在5年一遇排涝水位、20年一遇洪水位、50年一遇校核洪水位下冲刷深度分别为7.06m、7.99m、8.42m，河滩冲刷深度分别为0.40m、0.51m、1.00m。

3.4 堤防渗流稳定计算

根据地质勘测资料，本次采用的堤基渗流计算方法，主要是按照《堤防工程设计规范》(GB 50286—98)推荐的双层堤基渗流计算方法公式，对工程河道段进行渗流分析计算。

工程新建不会导致渗流发生，涡河堤身左侧断面渗透坡度为0.015，右侧断面渗流稳定，渗透坡度为0.029，远小于允许出逸坡度，满足设计要求，不会发生渗流。

4 防洪评价

信湖煤矿铁路专用线涡河大桥工程布置在河道上的桥梁段会造成一定的壅水，减少河道有效过水断面面积，流态变化对河床会产生一定的冲刷。

a.信湖煤矿涡河大桥桥位附近河段属稳定河段，设计方案中桥墩轴线与水流方向一致，满足桥墩轴线与水流方向一致的要求。桥梁墩台部在5年一遇排涝水位、20年一遇洪水位、50年一遇校核洪水位下冲刷深度分别为6.58m、7.38m、7.79m，河滩冲刷深度分别为0.31m、0.45m、0.48m。冲刷深度很大，对河势稳定与桥梁稳定存在一定安全隐患。

b.建桥对河道行洪有一定影响。工程建成后，缩小了河道过流面积。20年一遇洪水下，桥梁墩台总阻水面积占桥梁过水总面积的6%，建议加大河道断面以弥补桥梁墩台阻水面积。建桥后，桥墩阻水影响明显，桥墩附近可能出现较大的雍水。5年一遇、20年一遇、50年一遇流量下，工程雍水高度分别为 0.89cm、1.33cm、1.64cm，雍水长度分别为 175m、260m、322m。

c.信湖煤矿涡河大桥工程桥位处两侧均有堤防，桥梁梁底高程需高出堤顶地面4.5m的净空，桥下净空满足防汛通道要求。

d.涡河通航标准为四级航道，根据内河通航标准规定，设计通航船体最大净宽为18.4m，净空尺寸不小于8m。桥梁梁底高程按高出涡河通航水位8m，即38.3m设计;工程设计通航孔净宽为90m，大于通航船体最大净宽;工程处最高航位水位为30.3m，桥梁梁底高程高出水面8.00m，可以满足河道通航需要。

e.由于工程工期较长，施工期间应注意清理施工垃圾，避免随便丢弃;加强施工管理，减少对水域的污染。在施工过程中注意保护周边环境，避免对岸坡林草植被的破坏。在汛前，必须将河道及滩地施工区一切临时建筑物、施工器材、施工围堰等清理完毕，以恢复河道原有的行洪能力。■