312國道改擴建工程大橋防洪評估及補救措施

童 斐，趙瑞明

312國道商州到商南公路擴建工程起于商州區(qū)西北側(cè)G312構(gòu)峪收費站出口處（K0+000），與現(xiàn)有G312二級公路順接，終點擬定在商南縣東側(cè)資峪橋以西（K53+850），路線全長53.970 km。改擴建工程跨越丹江、劉家河、會峪河等10 km2以上河流，涉及16座大中公路橋、6座小公路橋，新建及改擴建里程44.821 km。為了確保工程順利實施，根據(jù)《河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項目防洪評價報告編制導(dǎo)則》等有關(guān)規(guī)定，需對工程建設(shè)對河道行洪影響進行分析。

1 河道行洪現(xiàn)狀及建設(shè)方案

1.1 河道現(xiàn)狀

丹江系漢江最大的一級支流，在陜西境內(nèi)流程259 km，流域面積7478 km2，河道平均比降3.27‰。有中小型水庫20座，控制面積2005.31 km2。國道312商州至商南段跨越的10 km2以上河流有丹江、大面河、甘河、陳家河、老君河、劉家河、西河等。

1.2 暴雨洪水特性

丹江流域暴雨洪水頻繁，尤其以局部性暴雨引起的突發(fā)性洪水最多，危害最大。丹江水系洪水是由暴雨產(chǎn)生，主要出現(xiàn)在7、8、9月間，并具有陡漲陡落、洪峰高、歷時短的特點，對下游防洪安全影響較大。

1.3 建設(shè)方案

國道312商州至商南段擴建工程按公路Ⅰ級設(shè)計，100年一遇設(shè)防。主線采用雙向四車道一級公路標準，設(shè)計速度80 km/h。路基寬度24.5 m和21.5 m，行車道寬度2×2×3.75 m，中間帶3.0 m，硬路肩2×2.50 m，土路肩2×0.75 m。橋梁寬度與路基同寬，設(shè)計洪水頻率：特大橋按300年一遇洪水標準設(shè)計，大、中、小橋及涵洞按100年一遇洪水標準設(shè)計。橋面寬度2×12.15 m。

2 改擴建工程防洪評估

2.1 防洪標準、技術(shù)要求

《陜西省防洪規(guī)劃報告》和“關(guān)于《商州區(qū)城市防洪規(guī)劃》的批復(fù)”等文件以及當?shù)卣挠嘘P(guān)防洪精神，農(nóng)防河堤的防洪設(shè)防標準為10年一遇洪水，而公路橋、涵洞按100年一遇洪水標準設(shè)計，防洪標準高于所在河段防洪標準，滿足防洪要求。

2.2 河道行洪

根據(jù)有關(guān)設(shè)計資料和本次復(fù)核成果，公路橋建設(shè)對沿岸有不同程度的壅水，具體見表1所示。

表1 大中橋100年一遇洪水壅水計算成果表

從表1可以看出，百年一遇洪水壅水高程0.03～0.21 m，壅水長度0.98～49.4 m。受壅水影響，公路橋?qū)拥纼砂斗篮橛幸欢ㄓ绊懀瑫植吭黾雍拥纼砂兜难蜎]損失和防洪壓力。部分橋梁工程施工將引起河流過流面積縮小，導(dǎo)致上游壅水、淤積，下游沖刷；同時還可能對河流泄洪、農(nóng)田灌溉等產(chǎn)生影響。橋位上游水位壅高的河段，要對堤防進行加高加固，對下游堤防進行防沖設(shè)施防護。大橋橋墩對橋位下游水流有一定的導(dǎo)流和挑流作用，在一定程度上將會改變主流方向，引起洪水流態(tài)、形態(tài)、流速等發(fā)生變化，橋墩占據(jù)了部分行洪斷面，降低了河道的行洪能力，但設(shè)計單位已注意到了這問題，將部分橋梁長度增加，采用全橋跨方式跨越主流，減少引道對主河段斷面的壓縮，降低對河道行洪的不利影響。

大橋建設(shè)期間，由于地形限制，部分施工機械及建筑物料將有一部分臨時會堆放在河道的河灘或者河道外部低平地帶，當發(fā)生洪水時，容易影響行洪和發(fā)生不安全事故。本工程共設(shè)棄土場三處分別是：K30+000～K30+060路段北岸、K38+000～K38+015路段北岸、K38+900～K39+260路段南岸。三處棄土場均不在河道布設(shè)，所以，不影響行洪。

在大橋施工用的臨時便道、橋涵、圍堰等，在汛期都會影響河道泄洪。所以，主體工程施工應(yīng)安排在非主汛期進行，各施工單位要編制防洪預(yù)案，落實防洪責任，河道內(nèi)橋梁施工安排在非汛期進行，以避開河道行洪期，盡量減小工程施工對區(qū)域防洪的影響。

2.3 河勢穩(wěn)定

由于國道312商州至商南公路改擴建工程路線的線形要求，本工程路線布設(shè)一般與河道非正交，布置于河床上的橋梁下部結(jié)構(gòu)勢必形成挑水，并形成河道單岸的長期沖刷。建筑物下游產(chǎn)生的過度沖刷，會破壞河勢的自然平衡，導(dǎo)致一定范圍內(nèi)河床在一定時期內(nèi)失衡，影響河勢穩(wěn)定；橋位以上河道產(chǎn)生壅水，會加大當安全度汛壓力，也可能影響河勢穩(wěn)定。

根據(jù)各橋梁布設(shè)方案和有可能產(chǎn)生的沖刷、壅水情況，對橋梁上下游的河段應(yīng)重點加強防護，對重點部位和受影響部位進行相應(yīng)的工程措施加固，以維護河道岸線穩(wěn)定。冀村小橋，出水口距丹江河床高度為4.66m，由于水流的沖刷作用，會造成丹江河床沖刷成深坑，進而影響路基安全。經(jīng)計算沖刷深度可達到3.50 m，加上丹江河床下切因素，冀村小橋出口段路基護坡基礎(chǔ)應(yīng)在4.0 m以上。

2.4 設(shè)防標準與措施

根據(jù)國道312商州至商南公路改擴建工程設(shè)計圖紙和洪水復(fù)核計算，特大橋為300年一遇洪水，其余大中小橋為100年一遇洪水，涵洞按100年一遇洪水，既有橋涵接長時采用100年一遇洪水頻率計算，其設(shè)防標準符合中華人民共和國行業(yè)標準《防洪標準》中對于Ⅰ級干線公路橋防洪標準的規(guī)定。通過對各橋梁的設(shè)計洪水成果的復(fù)核可以看出，大中橋采用的設(shè)計洪水成果與復(fù)核成果基本一致，設(shè)計洪水和最低梁底高程基本能滿足建設(shè)項目防御一百年一遇洪水要求。但有個別小橋不能滿足百年一遇洪水過洪的需要，其中東沙溝小橋（K15+544.420）是一座1×5m的石砌板拱橋，經(jīng)計算其過水能力為24.5m3/s，100年一遇設(shè)計洪峰流量為49.8m3/s，不能滿足過洪的要求。桃園溝小橋（K43+485.000）設(shè)計洪水位567.49 m，考慮波浪超高、漂浮物超高、安全超高共1.1 m，梁底最低標高應(yīng)為568.59 m，而其梁底標高實際為567.49 m，不能滿足過洪的要求。

2.5 第三人合法水事權(quán)益

大橋上下游影響范圍內(nèi)，除兩岸堤防工程外，有公路橋梁、地方道路等重點工程和設(shè)施。工程實施后，橋前壅水降低了兩岸的堤防防洪能力，橋下的沖刷對兩岸堤防的安全有一定的不利影響。橋梁上下游兩岸影響范圍內(nèi)，有城鎮(zhèn)、村莊、農(nóng)田等。公路橋的建設(shè)對河道行洪水位產(chǎn)生了程度不同的壅高，并由橋位向上游延伸一定長度。河道洪水位的壅高，增加了流域內(nèi)洪水對沿岸的威脅，大洪水是橋前壅水和下游沖刷對沿岸城鎮(zhèn)、村莊、農(nóng)田等有一定影響，大橋涉及當?shù)卮迕竦暮戏?quán)益，對于橋位處上下游的堤防和護岸的影響，通過工程措施補救后可以消除或減少。但橋位所在河段一般中常洪水時，壅水高度較小，對沿線影響較小。

3 工程影響及措施

3.1 對河道泄洪、河道管理影響及防治措施

公路橋的建設(shè)在河道內(nèi)設(shè)施橋墩，使橋前產(chǎn)生壅水，并由橋位向上游延伸一定長度。占用河道的橋墩，使行洪面積減小，增加了流速，使局部河段沖刷增強，建議在橋位及其下游修建鎖壩。河道洪水位的壅高，增加了流域內(nèi)洪水對沿岸的威脅，降低了河道行洪安全，建議對上游河段進行加高加固。具體加固措施和方案，可以由工程建設(shè)單位委托有資質(zhì)的單位做出設(shè)計方案，報當?shù)厮姓鞴懿块T審批后，按期實施。

冀村小橋段應(yīng)在冀村小橋出口上下20 m范圍內(nèi)，將路基護坡基礎(chǔ)深度設(shè)計為4.0 m。東沙溝小橋（K15+544.420）、桃園溝小橋（K43+485.000）不能滿足過洪的要求。建議在原橋基礎(chǔ)和地質(zhì)狀況允許的情況下，對橋位上下河道采取清理的方法，疏通河道，增加泄洪量，使之達到泄洪標準。建議2：增加橋梁長度或跨度，增加泄洪量，使之達到泄洪標準。具體措施應(yīng)在掌握全面的基礎(chǔ)資料的基礎(chǔ)上，科學(xué)論證比選，拿出合適的方案。

在公路橋施工期間，為確保行洪安全，應(yīng)采取以下措施：（1）施工圍堰、橋涵、便道等阻水作用較大的臨時建筑設(shè)施的設(shè)計方案應(yīng)報當?shù)睾拥乐鞴懿块T審批，其高度、斷面、主跨及梁底高程等都應(yīng)該符合規(guī)范和防洪需要；（2）河道內(nèi)施工道路，路面高度不宜高出灘面0.5m；河道內(nèi)不應(yīng)堆放大量施工物料，以免阻礙汛期行洪；（3）河道范圍內(nèi)不能修建物資倉庫和臨時工房，施工期間要與當?shù)睾拥乐鞴懿块T、防汛部門、水文、氣象部門保持密切聯(lián)系，根據(jù)洪水情況和預(yù)報，及時采取措施，確保防汛安全；（4）施工結(jié)束后，要應(yīng)及時拆除臨時建筑和設(shè)施，盡可能恢復(fù)河道原貌，以利洪水通暢宣泄。

3.2 對河勢穩(wěn)定、防洪工程影響及防治措施

目前丹江及其支流橋址處全部為標準較低的土石堤，應(yīng)按照現(xiàn)狀進行恢復(fù)及防護。河堤加固應(yīng)委托專業(yè)部門進行勘測設(shè)計，按照10年一遇設(shè)計流量計算雍水長度和高度，并進行加固。在現(xiàn)狀基礎(chǔ)上采用相同材料進行加固處理，迎水坡采用漿砌塊石。如為漿砌石河堤，則在同一河段采用相同材料，在雍水范圍內(nèi)進行加高。對跨堤臨水坡橋墩進行防滲處理。施工中在橋墩周圍包繞粘土環(huán)，深度自灘面至橋墩底部承臺，壁厚1m；局部沖刷嚴重的河段，應(yīng)在河道修建攔沙壩穩(wěn)固河床，防止河道繼續(xù)下切，影響下游河道防洪安全。橋面排水應(yīng)引至大堤坡腳之外。

3.3 公路橋運用初期的工程觀測與防護

由于橋墩的布設(shè)，使橋位上、下游的河勢、水流形態(tài)、河道沖刷和淤積發(fā)生變化，堤防工程的工作狀態(tài)和防洪能力將受到影響。因此，建議本項目的橋梁建成后，需對橋梁附近河勢變化情況和堤防工程運行情況進行觀測和養(yǎng)護，觀測、養(yǎng)護時段不少于3年。

4 結(jié)論

通過對國道312商州至商南公路改擴建工程所在河道洪水特性、公路建設(shè)對所在河段防洪影響情況的分析和論證，本線采用100年一遇洪水設(shè)計和大中小橋梁采用的設(shè)防標準，符合《中華人民共和國防洪標準》中對于Ⅰ級干線公路防洪標準的規(guī)定，對河勢的穩(wěn)定影響甚微。部分小橋和堤基通過采取補救工程措施，可以滿足行洪需求。