阜六鐵路潁河橋?qū)}河防洪影響的防治與補(bǔ)救措施

梁小剛

新建阜陽至六安鐵路設(shè)計(jì)從阜淮線袁寨站下行端引出，在阜陽市跨越潁上縣境內(nèi)的潁河，最后經(jīng)寧西線引入六安站，全長約138km，總投資達(dá)42.6億元。阜六鐵路建成后，不僅將增強(qiáng)兩淮地區(qū)煤炭外運(yùn)能力，還有望成為華東鐵路第三通道的一部分。

新建阜陽至六安鐵路潁河特大橋自北（阜陽方向）向南（六安方向）依次跨越潁河左堤、潁河主河道和潁河右堤。沙潁河發(fā)源于河南省西部伏牛山脈，為淮河最大支流，河南省周口以上稱沙河，周口以下統(tǒng)稱潁河，沙潁河?xùn)|南方向流經(jīng)河南省魯山、平頂山、漯河、周口，安徽省界首、太和、阜陽、潁上，于潁上沫河口入淮河，干流全長620km，其中安徽境內(nèi)207km；流域面積39880km2，其中安徽境內(nèi)4112km2。

根據(jù)《中華人民共和國防洪法》等有關(guān)法律、法規(guī)的規(guī)定：在洪泛區(qū)、蓄滯洪區(qū)內(nèi)建設(shè)非防洪建設(shè)項(xiàng)目，應(yīng)當(dāng)編制洪水影響評(píng)價(jià)報(bào)告，并提出防御措施。為此，針對(duì)因阜六鐵路潁河特大橋建設(shè)造成的影響潁河河道防洪、泄洪安全等方面的問題，很有必要采取補(bǔ)救措施。

一、跨河橋梁工程概況

阜六鐵路潁河特大橋橋梁全長5540.16m，大橋孔數(shù)172孔，橋梁孔跨布置形式為：25-32m+1-24m+4-32m混凝土單線簡(jiǎn)支T梁（左堤內(nèi)引橋）+（40+64+40）m雙線混凝土連續(xù)梁（跨左堤引橋）+5-32m+2-24m+5-32m混凝土單線簡(jiǎn)支T梁（左堤外引橋）+（70+120+70）m雙線混凝土連續(xù)梁（潁河主跨）+3-32m+1-24m+2-32m混凝土單線簡(jiǎn)支T梁（右堤外引橋）+（32+48+32）m雙線混凝土連續(xù)梁（跨右堤引橋）+6-32m+2-24m+37-32m+33-24m+5-32m混凝土單線簡(jiǎn)支T梁+（40+64+40）m單線混凝土連續(xù)梁+27-32m混凝土單線簡(jiǎn)支T梁（右堤內(nèi)引橋）。

橋梁共設(shè)橋墩橋臺(tái)173個(gè)，0～31號(hào)布置在潁河左堤背水側(cè)，32～45號(hào)布置在潁河左岸灘地上，其中36、37號(hào)跨越潁左生產(chǎn)圩堤，46和47號(hào)布設(shè)在潁河主槽之中，48～55號(hào)布設(shè)在潁河右岸灘地，其中48號(hào)位于潁河右岸生產(chǎn)圩堤背水側(cè)，56～172號(hào)布設(shè)在潁河右堤背水側(cè)。

二、防治與補(bǔ)救措施

1.堤身加固

根據(jù)沙潁河治理規(guī)劃，淮北大堤潁左堤50年一遇規(guī)劃堤防斷面為：頂寬8m，迎水側(cè)邊坡1∶3，背水側(cè)在堤頂以下3m處設(shè)2m寬平臺(tái)，平臺(tái)以上邊坡1∶3，平臺(tái)以下邊坡1∶5，堤頂高程為設(shè)計(jì)洪水位加安全超高2m（即：31.97+2=33.97m）；潁河右堤50年一遇規(guī)劃堤防斷面為：頂寬6m，迎水側(cè)、背水側(cè)邊坡均為1∶3，堤頂高程為設(shè)計(jì)洪水位加安全超高1.5m（即：31.97+1.5=33.47m）。

橋址處現(xiàn)狀潁左堤堤頂高程33.36m，潁右堤32.86m，堤防現(xiàn)狀斷面達(dá)不到規(guī)劃設(shè)計(jì)斷面，為防止橋梁工程建設(shè)對(duì)以后的堤防加固施工產(chǎn)生影響，應(yīng)在大橋施工的同時(shí)，先期對(duì)該跨越處堤防按照規(guī)劃斷面標(biāo)注進(jìn)行加高培厚。因兩岸跨堤處大橋的橋墩均靠近堤防背水側(cè)，而迎水側(cè)橋墩與堤腳之間有一定的空間，因此，加固方法采用迎水面加培的原則，加固范自橋軸線上游25m至下游25m共50m長堤段（含過渡段）。

2.防滲處理

橋墩施工期間，采用灌注樁施工工藝，破壞了堤防的正常的土壓力平衡，橋墩建成后，由于上部橋梁動(dòng)荷載通過橋墩對(duì)橋墩附近堤身產(chǎn)生擾動(dòng)作用，形成堤防與樁體間的空隙，縮短了堤防的滲徑，并且易產(chǎn)生類似接觸性沖刷等滲透破壞，從堤防安全防滲穩(wěn)定安全考慮，需進(jìn)行堤防滲流穩(wěn)定計(jì)算。

（1）滲透穩(wěn)定計(jì)算

①計(jì)算參數(shù)選?。号c堤身及堤基滲流穩(wěn)定計(jì)算有關(guān)的主要參數(shù)有土層分布、各土層的滲透系數(shù)及土層厚度等。計(jì)算斷面各土層滲透系數(shù)參照《淮北大堤加固工程初步設(shè)計(jì)》中提供的各土層滲透系數(shù)，根據(jù)土層的地質(zhì)特性，通過工程類比選定，橋墩附近可近似看作透水性較好的土層，滲透系數(shù)取樁體穿透所在土層10倍。

②橋墩位置：根據(jù)橋梁工程布置，31號(hào)橋墩布置在潁左堤背水坡堤腳處；32號(hào)橋墩布置在潁左堤迎水側(cè)，其承臺(tái)邊緣距離堤腳9.74m；55號(hào)橋墩布置在潁右堤迎水側(cè)，其橋墩距離堤腳4.3m，56號(hào)橋墩布置在潁右堤背水側(cè)堤腳，占用了部分堤身斷面。

③計(jì)算結(jié)果：采用“水工結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)”（AUTOBANK）對(duì)潁左、右堤在50年一遇洪水位31.97m，相應(yīng)背水側(cè)無水工況下進(jìn)行滲流穩(wěn)定計(jì)算，結(jié)果為潁左堤最大水力坡降為0.37，潁右堤為0.54。根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》，堤身處粉土的允許坡降為0.4～0.5，潁左堤規(guī)劃斷面在設(shè)計(jì)洪水條件下其滲流是穩(wěn)定的；潁右堤大于規(guī)范允許值，需進(jìn)行防滲處理。

（2）防滲處理措施

①堤防防滲處理：通過滲流計(jì)算，潁右堤水力坡降大于規(guī)范允許值，為了有效降低橋墩處堤身和堤基強(qiáng)透水層的孔隙率，阻斷滲流通道，提高堤身、堤基密實(shí)度，減小滲透量，對(duì)潁右堤橋位處堤防采取高壓擺噴截滲墻處理，截滲墻布置在潁右堤迎水側(cè)堤肩1.0m處，墻底深入相對(duì)不透水層1.0m，墻底平均高程為13.4m，墻頂高程為堤防加固后頂高程33.47m，截滲墻平均深20.07m。

②橋墩局部防護(hù)：近堤橋墩基礎(chǔ)施工，不可避免地會(huì)對(duì)堤基產(chǎn)生擾動(dòng)，可能引起局部滲透變形，對(duì)堤防安全構(gòu)成威脅，故應(yīng)對(duì)位于堤防安全保護(hù)范圍內(nèi)的橋墩基礎(chǔ)（承臺(tái)）作局部防滲處理。一般不透水堤基堤防安全保護(hù)范圍為堤腳內(nèi)外各100m，本次局部防護(hù)主要涉及潁左堤背水側(cè)28～31號(hào)、迎水側(cè)32～39號(hào)共12個(gè)橋墩；潁右堤迎水側(cè)48～49號(hào)、54～55號(hào)、背水側(cè)56～58號(hào)共7個(gè)橋墩。

防滲處理原則為：迎水側(cè)采用截滲處理，從源頭堵截滲流通道；背水側(cè)采用導(dǎo)滲處理，將滲水安全導(dǎo)出降壓，保護(hù)基土不隨滲水流失而產(chǎn)生堤基滲流破壞。按此原則，對(duì)迎水側(cè)橋墩承臺(tái)的原基坑開挖擾動(dòng)部位用復(fù)合土工膜作防滲處理，復(fù)合土工膜選用二布一膜,土工膜上部采用5cm粗砂保護(hù)層后，上部再回填夯實(shí)20cm的粘土封閉層，最上面用20cm干砌塊石護(hù)面作為保護(hù)層，并起到防沖作用；對(duì)背水側(cè)橋墩承臺(tái)的原基坑開挖擾動(dòng)部位用土工布作反濾保護(hù)處理，土工布上部亦采用干砌塊石護(hù)面作為保護(hù)層。

3.行洪斷面補(bǔ)償

（1）阻水?dāng)嗝婷娣e

由于橋墩阻水，減少了河道有效行洪斷面面積，形成壅水，降低了河道行洪能力。根據(jù)本橋梁工程防洪評(píng)價(jià)報(bào)告，50年一遇洪水時(shí)，橋墩阻水面積272m2，占原有過水?dāng)嗝娴?.2%，造成的橋前最大壅水高度為0.76cm，壅水曲線全長318.8m，。需進(jìn)行河道斷面補(bǔ)償，以減小本工程對(duì)泄洪的影響。

（2）占用面積補(bǔ)償

根據(jù)《中華人民共和國河道管理?xiàng)l例》等有關(guān)規(guī)定，建設(shè)跨河、穿河、臨河項(xiàng)目應(yīng)符合防洪規(guī)劃，其占用的河道有效行洪斷面應(yīng)以補(bǔ)償。補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)不小于橋墩阻水面積的1.2倍，本橋補(bǔ)償面積為272m2×1.2＝326m2。

潁河特大橋位于上下游兩個(gè)正反彎道中間，跨越處河道相對(duì)較為順直，主流線略貼近右岸，但右岸岸線已接近生產(chǎn)圩堤堤腳，無切灘余地，根據(jù)河勢(shì)結(jié)合現(xiàn)狀河道斷面，擬采用于左岸切灘方案，以擴(kuò)大主槽寬度，達(dá)到斷面占用補(bǔ)償、提高過流能力、改善水流條件的作用。

斷面補(bǔ)償切灘底部高程15.0～18.0m，開挖邊坡1∶3，水上切灘最大寬度21.8m，補(bǔ)償面積331m2，切灘范圍為橋軸線上游150m至下游150m，為使水流進(jìn)出平順，上下游各設(shè)100m銜接段。

根據(jù)工程防洪評(píng)價(jià)報(bào)告中的沖刷計(jì)算，50年一遇洪水時(shí)，主槽局部沖刷線深度為2.28m，河槽局部沖刷對(duì)橋墩基礎(chǔ)穩(wěn)固性會(huì)產(chǎn)生一定影響。46和47號(hào)橋墩位于本次防洪影響處理設(shè)計(jì)的斷面補(bǔ)償切灘范圍內(nèi)，暴露在切灘線上，將來不僅阻水，且不利橋梁安全運(yùn)用，應(yīng)降至斷面疏浚后沖刷線以下0.5m，建議值見表1。

4.岸坡防護(hù)

根據(jù)工程的防洪評(píng)價(jià)報(bào)告，由于橋墩束水作用，水流受橋墩的阻壅，河道水流流速增加，局部水面比降和流速加大，必將引起河槽及岸坡沖刷，高水位時(shí)還會(huì)波及堤防迎水坡，危及岸坡穩(wěn)定和堤防安全，因此需對(duì)橋軸線上、下游影響范圍內(nèi)的堤防及河岸進(jìn)行防護(hù)。

（1）護(hù)岸

根據(jù)橋梁平面布置圖，橋址處于潁河上下游兩個(gè)正反彎道之間，局部河勢(shì)基本順直，水流深泓線稍偏向右岸，受河勢(shì)及彎道環(huán)流影響右岸有所沖刷，根據(jù)實(shí)測(cè)斷面，橋址處左岸平均岸坡比1∶2.4，右岸1∶1.7，較陡，為保護(hù)岸坡穩(wěn)定，對(duì)橋位軸線上游250m至下游250m（上下游各含100m長過渡段）范圍內(nèi)的潁河左岸，結(jié)合行洪斷面補(bǔ)償對(duì)切灘后的岸坡做水上干砌塊石結(jié)合水下拋石固腳防護(hù)，護(hù)岸總長為500m。右岸因臨河現(xiàn)有一道生產(chǎn)圩堤，且灘唇線距離生產(chǎn)圩堤不足7m，也應(yīng)沿原始坡比進(jìn)行防護(hù)，防護(hù)范圍沿大橋軸線上下游各150m，總長300m。

干砌塊石護(hù)岸頂高程平或略低于灘地高程，其中潁河左岸在切灘后灘地高程約30.34m，右岸現(xiàn)狀灘地高程28.70m；勒腳高程按潁上閘上多年非汛期平均水位控制取24.0m；左岸邊坡結(jié)合切灘為1∶3，右岸為原始坡比。順?biāo)鞣较蛎?0m設(shè)一道順坡向漿砌石條埂，坡長大于8m時(shí)，沿垂直水流方向每隔8m設(shè)置一道縱向條梗，條埂截面尺寸為0.4m×0.6m（寬×深，下同），勒腳、封頂、封邊為M10的漿砌石，尺寸勒腳為0.6m×0.8m，其余為0.4m×0.6m；水下拋石左岸底高程結(jié)合切灘取15.0～18.0m，右岸取18.40m，坡比左岸為1∶3，右岸沿原始坡比防護(hù)。拋石護(hù)岸采用平順拋?zhàn)o(hù)方式，一般拋石厚度按0.6m控制，為增強(qiáng)穩(wěn)定性，底部設(shè)5m長平拋段，厚度增大到0.8m。

（2）護(hù)坡

為保證堤防安全，分別對(duì)橋軸線上下游各150m范圍內(nèi)的潁左堤、潁右堤的迎水坡做干砌預(yù)制混凝土砌塊護(hù)坡，為連接平順，上下游各增加30m長過渡段，護(hù)坡總長為720m。護(hù)砌頂高程為設(shè)計(jì)洪水位以上1.0m，即32.97m；護(hù)砌底高程根據(jù)灘地地形確定：潁左堤為28.15～28.69m；潁右堤為 26.50～27.31m，坡比均為1∶3。砌塊護(hù)坡面層厚度0.12m，下設(shè)0.10m厚的碎石墊層，墊層與土基結(jié)合面鋪設(shè)一層土工布，沿水流方向每20m設(shè)一道混凝土條梗，底部勒腳、上部封頂及條梗均采用C25現(xiàn)澆混凝土，截面尺寸為0.4m×0.6m，封頂及勒腳每隔20m設(shè)一分縫，縫內(nèi)夾20mm厚閉孔板。

表1 承臺(tái)高程建議值

因沙潁河兩岸堤防土質(zhì)多為粉土，為保護(hù)堤防，防止雨季水土流失形成險(xiǎn)情，在兩岸堤防護(hù)坡范圍內(nèi)背水側(cè)邊坡及迎水側(cè)混凝土預(yù)制塊護(hù)坡封頂至堤頂間進(jìn)行草皮防護(hù)，草皮采用百慕大狗牙根系列草皮，鋪植比例1∶2