西成鐵路澇河對角岔鋼橋防洪評價探析

王麗霞（戶縣水務局　陜西　戶縣　710300）

工程

西成鐵路澇河對角岔鋼橋防洪評價探析

王麗霞
（戶縣水務局陜西戶縣710300）

通過分析研究西成鐵路對角岔鋼便橋?qū)澈臃篮橛绊?、澇河洪水對鋼便橋的影響，計算確定鋼架橋是否滿足過洪要求，對項目防洪方案進行評價，并對不利影響提出措施，以確保西成鐵路建設順利進行。

澇河；對角岔鋼橋；防洪；評價

1　概況

1.1西成鐵路對角岔鋼便橋情況

西成鐵路全長約660km，其中西安至成都鐵路客運專線 XCZQ-2標段，正線長度34.301km，路線起于秦嶺北麓低中山區(qū)戶縣境內(nèi)，主線由清涼山隧道引入，終于大秦嶺隧道的1#斜井段。西成鐵路戶縣澇河對角岔鋼便橋位于澇河上游大岔溝口以上約200m處，為西成鐵路物料運輸橫跨戶縣澇河的一座臨時性鋼結構便橋，橫跨澇河主河道，便橋全長36m，分3跨，跨徑12m。兩岸橋臺與橋墩基礎采用C20片石砼，埋深3.5m，迎水面寬1.5m，順水流長6.0m，橋面為10mm鋼板；欄桿為16#工字鋼，欄桿中間用φ50mm鋼管連接。該橋主要承擔紙坊一號隧道的石渣外運和鋼材、混凝土等材料的運輸，服務期4年。

1.2澇河概況

澇河屬渭河一級支流，發(fā)源于秦嶺北麓靜腦峪，流域面積663km2，河道全長82km，天然落差2092.0m，平均比降24.3‰。本次鋼便橋橋址處控制流域面積271.5km2，峪口以上流域全為土石山區(qū)。澇河流域?qū)倥瘻貛Т箨懶约撅L氣候區(qū)，多年平均降雨量750.8mm，多年平均徑流量1.33億m3，實測最大洪峰流量904m3/s（1957年），多年日平均流量4.21m3/s。

1.3項目區(qū)防洪情況

西成鐵路戶縣澇河對角岔鋼便橋位于秦嶺深山區(qū)，河谷狹窄，水流湍急，兩岸基巖裸露，岸坡及頂坡植被良好，相對高差達300m～600m，山谷兩岸坡度在45°～85°左右。項目區(qū)所處河段為戶縣東流水電站保護區(qū)，現(xiàn)狀右堤護岸采用漿砌石護坡和防洪墻砌護（其中0+000～0+168段為漿砌石護坡，0+168～ 0+318段為漿砌石防洪墻），設防防洪標準為30年一遇洪水；左岸漿砌石護岸為西漢高速路施工時為了保護戶菜路而進行的局部加高加固，未設防洪標準。

2　河道演變

2.1河道歷史演變

對角岔鋼便橋地處秦嶺北麓石質(zhì)山地河谷區(qū)，該區(qū)域地形大致呈羽狀，地勢南高北低，地質(zhì)構造復雜。經(jīng)過漫長的歲月里，巖性地質(zhì)表層不斷風化，在雨水侵蝕、沖刷和水流下切作用下，坡面漫流向斷裂帶匯集，逐步形成小溪—河溝—河道，隨之澇河便不斷發(fā)育成熟。

2.2河道近期演變

由于東流水電站和西漢高速路的建設，澇河河道縱向演變存在沖刷和下切趨勢，隨著水流與河床的自動調(diào)整，河床縱向向著平衡方向發(fā)展。河道彎曲基本定型，基巖、邊巖雖然會風化，但河床及岸邊巖性相對堅硬，加之，左右堤岸已進行漿砌石砌護，彎曲段和順直段變遷可能性很小，狹谷和寬谷只會在漫長的歲月里變得稍寬敞一些，但這種變化速度是微小的。

3　防洪評價

根據(jù)西成鐵路戶縣澇河對角岔鋼便橋的功能作用，綜合考慮確定西成鐵路戶縣澇河對角岔鋼便橋的防洪標準為10年一遇，設計洪峰流量Q10%=312m3/s，工程等別為Ⅴ等，建筑物級別為5級。

3.1洪水分析

澇河對角岔鋼便橋工程區(qū)附近沒有實測洪水資料，采用下游澇峪水文站實測資料作為控制站進行設計洪水推求。澇河的洪水是由暴雨形成的，最早發(fā)生在4月，最遲出現(xiàn)在11月，但量級和強度較大的暴雨一般發(fā)生在7月～10月。洪水大多陡漲陡落，且流程短，比降大，因此洪水特征表現(xiàn)為匯流歷時短，傳播速度快，峰型多為尖瘦型，歷時一般1天～2天；但由秋季連續(xù)陰雨的形成的洪峰，峰型矮胖，歷時較長。

3.2洪水洪峰流量計算

洪峰流量的選樣采用年最大值法，本次選用基礎資料為澇峪口水文站1944年～2010年水文年鑒整編成果中洪水資料。根據(jù)澇峪水文站1944年～2010年67年洪水資料加入1898年調(diào)查洪水按不連序系列進行頻率計算，得上游山區(qū)設計洪峰流量。洪峰流量計算時，將1898年洪水提出作為特大值處理，重現(xiàn)期為110年，1957年、1987年雖然發(fā)生的洪水較大，在67年的長系列資料中按照特大值處理時在1898年洪水控制的情況下影響不大，因此本次不將1957年、1987年洪水作為特大值處理。用矩法估算統(tǒng)計參數(shù)初始值，然后采用P—Ⅲ型曲線適線，適線后洪峰流量統(tǒng)計參數(shù)及不同頻率洪峰流量成果見表3-1。

表3-1　　澇峪水文站不同頻率洪峰流量計算成果表　　單位：m3/s

考慮本次設計洪水采用的系列資料與上級部門批復的《澇河治理規(guī)劃》中系列資料相近，且計算結果也基本一致，為保持與《澇河治理規(guī)劃》的一致性，本次設計采用上級部門批復的《澇河治理規(guī)劃》中10年一遇洪峰流量368m3/s作為設計依據(jù)。

3.3工程區(qū)設計洪水計算

依據(jù)控制站設計洪水洪峰流量計算成果，采用面積比擬法，經(jīng)分析計算，本次工程區(qū)10年一遇澇河設計洪峰流量為312m3/s。根據(jù)確定的河道糙率、起始斷面的水位～流量關系和設計河道斷面，首先計算各橫斷面的水力因子，以下游控制斷面為起始斷面推算上游水位，從下游向上游采用能力能量守恒方程逐斷面進行水面線計算，最后推求出該段規(guī)劃河道設計洪水位。計算得起始斷面水深2.24m，洪水水位為725.64m。

3.4雍水分析計算

西成鐵路戶縣澇河對角岔鋼便橋由于受地形及附近西漢高速路等條件限制，左岸橋臺布置在河道灘地上，右岸橋臺建河堤上，2個橋墩建在河道內(nèi)，束窄了河道行洪斷面，使過水面積減少，同時增大了水流阻力，造成橋位上游一定范圍內(nèi)水位雍高，行洪能力降低，阻水面積3.9m2，阻水寬度1.3m，對河道行洪有一定影響，對河勢穩(wěn)定也將產(chǎn)生一定的不利影響。根據(jù)公式計算的鋼便橋處雍水成果見表3-2。

表3-2　　鐵路規(guī)范公式大橋壅水高度計算成果表

表3-3　　梁底高程復核成果表　　單位：（m）

計算的雍水高度為0.08m，雍水曲線長度為8m。

3.5橋位處堤頂高程復核

依據(jù)《西安市實用水文手冊》，橋位所在地區(qū)最大風速為17m/s；風區(qū)浪程長度分析取40m，10年一遇洪水的平均水域深度為2.50m，經(jīng)計算的波浪高度為0.10m，橋下凈空安全值取0.50m。

差值為“-”時，說明設計梁底高程低于本次復核要求的梁底高程。

從表3-3中可以看出，西成高鐵戶縣澇河對角岔鋼便橋設計左岸橋臺和1#橋墩的梁底高程，低于本次復核要求的梁底高程，不滿足橋位河段防洪和橋梁設計要求。

西成鐵路戶縣澇河對角岔鋼便橋建成后，10年一遇洪水橋前最大雍水高度為0.08m，西成鐵路戶縣澇河對角岔鋼便橋橋址安全堤（岸）頂高程=10年一遇洪水位729.98m+堤頂超高 0.8m+橋前雍水0.08m=730.86m，建橋前右堤護岸高度為731.97m，設計右岸橋梁底高程731.25m，均滿足10年一遇洪水過洪要求；建橋前左岸灘面高程730.54m，設計左岸橋梁底高程729.80m，低于安全堤頂高度1.06m，均不滿足10年一遇過洪要求，需抬高橋面或采取河道疏浚措施，增加河道行洪斷面。

3.6河床沖刷分析

根據(jù)洪水沖刷計算，西成鐵路戶縣澇河對角岔鋼便橋計算基礎最低沖刷高程為725.08m，而該鋼便橋設計左岸橋臺基礎底高程726.30m、1#橋墩基礎底高程723.85m、2#橋墩基礎底高程724.02m、右岸橋臺基礎底高程727.75m，因此，鋼便橋河道內(nèi)的1#和2#橋墩基礎埋深滿足要求；而左岸橋臺建在河道灘面上，且基礎埋深不能滿足抗沖刷要求；右岸橋臺盡管有砌石護岸防護，但是橋臺基礎埋深不夠。

3.7項目建設對第三人合法水事權益的影響分析

經(jīng)現(xiàn)場勘查，該便橋所在河段上下游影響范圍內(nèi)，除東流水電站和人行便橋外，無其他企事業(yè)單位和蓄、引、提水設施。緊鄰該橋下游右岸已建成東流水電站，現(xiàn)狀護坡砌護高度為 731.97，該橋設計右岸橋梁底高程731.25m，因此對東流水電站防洪安全有一定影響。距該便橋下游70m處有一座鋼架人行便橋，對人行便橋影響不大。

4　結論和建議

通過對西成鐵路戶縣澇河對角岔鋼便橋所在河段水文泥沙特性、河道沖淤變化規(guī)律、鋼便橋建設對所在河段防洪影響，以及對第三合法權益人的影響分析，得出以下結論和建議。

4.1結論

（1）根據(jù)臨時水工建筑物洪水設計標準需為10年～5年要求，結合西成鐵路戶縣澇河對角岔鋼便橋主要功能，綜合考慮確定西成鐵路戶縣澇河對角岔鋼便橋的防洪標準為10年一遇，工程等別為Ⅴ等，工程級別為5級。經(jīng)本次洪水分析計算，確定鋼便橋處10年一遇洪水流量為312m3/s，洪水位為729.98m。

（2）按照本次防洪標準10年一遇洪水分析結果，設計右岸橋梁高程731.25m，而現(xiàn)狀橋梁處護坡砌護高程731.97m，橋梁底低于該橋下游右岸東流水電站的現(xiàn)狀護坡，降低了河道行洪能力，因此對東流水電站防洪安全造成影響，需對該橋下游護坡進行加高至731.97m，確保東流水電站的防洪安全。

（3）需抬高左岸橋臺和1#橋墩梁底高程到730.52m或清理疏浚河道，增加河道行洪斷面。

（4）經(jīng)設計洪水沖刷計算，西成鐵路戶縣澇河對角岔鋼便橋1#和2#橋墩基礎埋深滿足要求；左岸橋臺建在河道內(nèi)，基礎埋深不能滿足抗沖刷要求，右岸橋臺盡管有砌石護坡防護，但是橋臺基礎埋深不夠，因此，便橋極易遭到洪水沖刷破壞?？紤]到便橋為臨時性橋梁，建議建設單位使用中隨時關注，如遭破損，隨時修復加固。

4.2建議

（1）鋼便橋為臨時性便橋，施工單位應根據(jù)橋梁荷載能力，限制超載車輛通行。

（2）項目區(qū)處于山區(qū)，暴雨洪水多發(fā)，山地災害隱患嚴重，要加強與防汛、水文等部門的聯(lián)系，汛期服從防汛部門的統(tǒng)一領導和調(diào)度，注意掌握流域雨、水、汛情信息，做好山洪災害監(jiān)測，制定切實可行的防洪預案，確保鋼便橋及電站廠區(qū)安全。

（3）由于項目區(qū)在山區(qū)，要加強安全生產(chǎn)管理，注重安全教育。

（4）項目區(qū)車輛在運輸行駛中既要重視保護山林生態(tài)環(huán)境，更要保護河道及水資源生態(tài)環(huán)境。陜西水利

（責任編輯：唐紅云）

TV91

B