沾临高速输沙渠大桥输水影响分析及对策

山东省胶东地区引黄调水工程（简称胶东调水工程）联合调度黄河水、长江水、当地水，年调水量近10 亿m3，是山东省骨干水网之一，也是保障山东省胶东4 市用水安全的“生命之渠”。工程全长572km，途径6 地市20 个县市区，沿线经济社会发达、人口密集，与铁路公路、水电油气等基础设施交叉多。本文以沾临高速公路桥梁建设为例，分析桥梁规划期、建设期、运营期等不同阶段的输水影响，探析防护和补救措施，保障调水运行安全和水质安全，推进桥梁建设顺利实施。

一、工程概况及背景

沾化至临淄高速公路（简称沾临高速）是山东省高速公路2014—2030年路网规划的重要项目之一。该项目将加强京津冀鲁与长江经济带的联系，促进山东半岛蓝色经济区、黄河三角洲高效生态经济区开发，实现山东省省会城市群经济圈联动发展。路线全长107.69km，双向六车道，设计速度120km/h。沾临高速在滨州市博兴县拟建输沙渠大桥，跨越胶东调水工程高、低输沙渠。高、低输沙渠采用两渠三堤型式，并线平行布置。

为最大限度减小大桥建设对高、低输沙渠的影响，原则上大桥宜一孔跨越高、低输沙渠。鉴于该桥位于沾临高速黄河大桥和蔡寨互通立交之间，桥位和走向严重受到限制，无法与高、低输沙渠正交。综合分析不同桥型方案的经济性适用性和输水影响，大桥上部结构拟采用108m 钢桁架梁跨越高输沙渠、70m 钢混组合梁跨越低输沙渠，拟在低输沙渠右侧滩地布设一排桥墩。大桥全长961.08m，设计宽度31m，设计荷载为公路一级。桥下净空不小于4.5m，满足调水工程清淤和抢险需要。

二、输水影响分析

1.规划期影响

本文主要分析两种不同桥梁方案的输水影响。方案一斜拉桥方案。受桥位、走向制约，大桥与高、低输沙渠斜交的净跨度为180m，若一孔跨越高、低输沙渠，宜选用斜拉桥，主跨为95+210+95m。该方案在渠道内不设桥墩、不设施工临时支架，对调水工程近期和远期的影响较小。同时，该方案主跨跨径大、需采用悬臂挂篮施工，现场混凝土浇筑量大，预应力筋张拉及拉索安装技术复杂，施工难度大、工期长、不确定因素多、后期运行维护工作量大，对输水有一定影响。该方案桥梁建筑高度比方案二高6.5m，为满足桥下净空要求，桥梁需整体加高6.5m，进一步增加了工程量和工期，加剧了输水不利影响。该方案造价近2 亿元，经济合理性差。方案二108m 钢桁架+70 钢混组合梁方案。该方案上部结构为简支梁，技术成熟，空中现场作业少、工期短，施工期间对调水运行安全和水质安全影响较小。该方案建筑高度低，在满足桥下净空要求的同时，降低了桥梁总工作量，缩短了工期，减轻了输水不利影响。同时，该方案下部结构需在低输沙渠右侧滩地设置一排桥墩，桩基施工将破坏堤防和低输沙渠原土体结构，改变渗流特性，影响堤身稳定和安全。再者，该方案对高、低输沙渠未来的规划实施有一定影响。

2.建设期影响

一是大桥建设与调水运行互相影响。调水工程常年运行，大桥建设与调水运行同期进行，存在时间、空间上的冲突，两者互相干扰和影响。桥梁施工期间的不确定因素，对调水运行安全和水质安全有一定影响。二是下部结构施工影响。方案二原设计在低输沙渠右侧滩地布置4 个承台,承台长宽高为7.6m×7.6m×3.5m。承台基坑开挖量大、施工期长、支护困难，叠加粉土堤身和渠道常年高水位运行等因素，进一步加剧了承台基坑施工对堤身稳定、调水运行安全和水质安全的不利影响。桥墩灌注桩施工期长，在地表动荷载、渠道常年高水位运行等因素影响下，桩体与堤身接触的区域是薄弱环节，有发生渗透、失稳破坏的可能。经堤防渗流计算，堤坡渗透比降、堤基出逸比降均小于规范允许值；经堤防边坡抗滑稳定计算，在低输沙渠右侧滩地设置桥墩及灌注桩，总体有利于堤防抗滑稳定。灌注桩施工需要大量泥浆，泥浆的配制、输送和存放，有污染渠道水质的风险。三是上部结构施工影响。上部结构施工期间，构件及防护照明设施等的吊装安装、混凝土浇筑及养护、桥面铺装等环节，有污染渠道水质的风险。108m 钢桁架梁拼装，需在高输沙渠上搭设施工临时支架，一方面增加了污染水质的风险，同时，临时支架搭设可构成封闭的防护结构，降低了上部结构施工对调水运行安全和水质安全的影响。

3.运行期影响

一是桥面降水影响。桥面积聚了大量粉尘、尾气颗粒、轮胎磨损颗粒。遇雨雪天气，桥面积水裹挟大量固体污染物，若流入调水渠道，将严重污染渠道水质。二是运输车辆影响。沾临高速沿线石化工业尤其发达，危化品及其他有毒有害物品泄漏、货物洒落、颗粒物飘逸等均会污染渠道水质。三是突发交通事故影响。高速公路车流量大，节假日尤其密集，易引发交通事故。交通事故一旦出现车辆油液泄漏、车辆起火，将会污染渠道水质，影响调水运行。四是桥梁维护影响。输沙渠大桥结构复杂，设计寿命长，运行期内需定期维修维护。桥梁结构、桥面铺装、安全照明防护设施等的维护维修施工，会产生高空坠物、碎屑、粉尘等风险，影响调水运行安全和水质安全。

三、防护和补救措施

1.规划期优化桥梁设计方案

一是优化桥跨和基础设计。综合考虑桥梁经济适用性及不同方案的输水影响，拟采用108m 钢桁架+70m 钢混组合梁方案，低输沙渠右侧滩地布置的桥墩及基础选用直径3.5m 的灌注桩,地表以下不设系梁或承台。该方案上部结构技术成熟，有利于加快施工进度、减少桥梁后期维护工作量、降低建筑高度，在满足桥下净空要求的同时，降低了桥梁建设对调水工程的不利影响。桥梁下部结构施工不需要大开挖，在保障堤身稳定和安全的同时，最大限度减小桥梁基础占压低输沙渠右侧滩地，便于调水工程远期规划的实施。二是增加中间堤防截渗设计。为防止桥梁桩基础施工引起中间堤身渗透破坏，在堤身断面内设置一道高压喷射防渗墙，进一步确保中间堤身稳定和安全。三是增强桥梁防护设施。设置桥面雨水收集系统和调蓄池，避免桥面污水、车辆油液、危化品泄漏等污染渠道水质。桥梁两侧设置加强型的防撞护栏，护栏等级提高到HA 级，降低交通事故对输水的影响；两侧设置防落网，防止旅客垃圾、运输的货物或颗粒物等落入输水渠道。桥面设置安全警示标志，提示司机谨慎驾驶，同时禁止桥面停车，进一步降低交通事故对输水的影响。四是加强中间堤防及桥墩的防渗措施，护砌中间堤防的堤坡、堤脚，用黏土回填桥墩四周，进一步避免渗透破坏。五是加强主桥钢桁架和钢混组合梁的钢结构部件防腐设计和处理，延长钢结构部件维护周期，减少运营期内的除锈、喷涂等维护工作量。

2.建设期加强施工措施和监管

一是加强施工方案管理。大桥施工方案应先征得胶东调水工程现场管理机构的同意，避免盲目施工影响调水运行安全和水质安全。施工期间，施工单位应严格按照确定的方案施工；同时，胶东调水工程现场管理机构应加强现场监管，严禁超载超限车辆在堤顶路行驶，及时发现并制止施工人员的不当行为，保障调水工程不受损害。二是加强监测。加强防渗墙灌浆施工压力和地表变形监测，加强中间堤身沉降位移渗流监测，发现异常及时加固处理，确保中间堤身稳定和安全。

3.运营期加强维修维护管理

一是优化桥梁维护维修施工方案和安排。维护维修施工宜在渠道停水期实施，经胶东调水工程管理部门同意，并采取保障调水运行安全和水质安全的措施。二是加强大桥日常检修和维护，避免钢桁架螺栓及杆件、防落网及底座、照明灯杆及底座、警示板支架及底座锈蚀，避免桥面铺装层破裂脱落，避免桥面雨水收集系统老化渗漏。

四、结论

本文综合分析不同桥梁方案及其不同阶段对胶东调水工程的影响，拟采用108m 钢桁架梁+70 钢混组合梁方案跨越高、低输沙渠，采取有针对性的防护和补救措施，并与桥梁建设同步实施，最大限度降低大桥建设对输水的不利影响，全面保障胶东调水工程运行安全和水质安全，为类似的工程建设提供参考■