濰坊泰祥街跨越白浪河大橋工程防洪評價

秦 峰，劉炳新，史高承

（濰坊市水利局，山東 濰坊 261061）

濰坊經(jīng)濟開發(fā)區(qū)泰祥街跨越白浪河大橋，位于泰祥街與白浪河交叉處，G20青銀高速北約700 m處。泰祥街西段是濰坊經(jīng)濟開發(fā)區(qū)2017年、2018年城市基礎(chǔ)建設(shè)項目的一條東西向主干道，此次擬建范圍西起現(xiàn)狀泰祥路，起點樁號為K0+000，向東與向陽路、上辰路及四平北路相交，東至K1+072.99，順接現(xiàn)狀泰祥路，全長1 072.99 m。泰祥街（向陽路-白浪河東岸）跨越白浪河大橋中心線與河道中心線右交角80°，橋跨總長155 m，跨徑30 m+30 m+35 m+30 m+30 m，橋梁全寬44 m。

1 設(shè)計洪水計算成果

1.1 洪水計算與壅水分析

根據(jù)《防洪標準》（GB50201-2014）、《山東半島流域綜合規(guī)劃》及《濰坊市城市總體規(guī)劃》等，確定本次新建橋梁橋址處河段設(shè)計防洪標準為100年一遇。根據(jù)《公路工程水文勘測設(shè)計規(guī)范》（JTG C30-2015）規(guī)定的橋涵設(shè)計洪水頻率和跨河橋梁的規(guī)模情況，該橋的設(shè)計防洪標準為100年一遇。綜上所述，本次防洪評價的設(shè)計洪水標準頻率采用100年一遇。本次設(shè)計洪水分析計算所采用的暴雨資料為國家基本雨量站1951—2014年實測降雨整編資料及分析計算成果。

考慮到流域內(nèi)河槽、洼地、坡面、城區(qū)的調(diào)蓄、滯蓄、超滲等產(chǎn)流條件不同，對各計算單元分別進行了調(diào)蓄演算；根據(jù)城區(qū)產(chǎn)、匯流特性，按照小匯流面積概化過程線推求設(shè)計洪水過程，然后與上游設(shè)計洪水過程錯時段疊加，加基流后即為流域不同設(shè)計頻率的設(shè)計洪水過程，基流的大小按照流域面積每100 km2加1.0 m3/s計算。

橋址處河道斷面較規(guī)整，100年一遇洪水起推水位采用《專項規(guī)劃》中民主街橋下水位成果19.94 m。橋址處水位采用恒定非均勻漸變流能量方程，依據(jù)河道縱橫斷面圖，自下游向上游逐段推算各斷面水位見表1。

表1 泰祥街白浪河大橋設(shè)計斷面不同頻率洪水成果表

公路橋建成以后，由于橋墩阻水減少了河道有效行洪面積，從而壓縮水流使橋前水位壅高。參照《公路工程水文勘測設(shè)計規(guī)范》（JTGC30-2015）提供的經(jīng)驗公式。

1.2 沖刷與淤積分析

天然狀況下，由于流域的來水、來砂及河床邊界條件的不斷變化，河床形態(tài)總是處在不斷的沖淤變化過程當中。但在相當長的一段時間內(nèi)，沖淤量可以相互補償，河道處于一個相對穩(wěn)定的動態(tài)平衡狀態(tài)。河道上建橋后，破壞了原有平衡狀態(tài)，由于橋墩阻水減少了有效過水面積，致使橋下流速增大，水流挾沙能力增強，對河床、岸坡及堤防產(chǎn)生沖刷。橋下河道沖刷過程較為復雜，為便于分析研究，將其分為橋下一般沖刷和橋墩局部沖刷兩部分：橋下一般沖刷是指因建橋后橋下過水斷面減少，流速增大，橋下河床全斷面內(nèi)發(fā)生的普遍沖刷；橋墩局部沖刷是指因橋墩阻水使其周圍水流結(jié)構(gòu)發(fā)生急劇變化而在墩前、墩側(cè)引起的沖刷。計算時假定局部沖刷是在一般沖刷完成基礎(chǔ)上進行的，計算成果見表2。

表2 白浪河大橋沖刷計算成果表 m

由表2可知，白浪河河槽現(xiàn)狀斷面100年一遇洪水情況下最低沖刷線高程為15.192 m，規(guī)劃斷面100年一遇洪水情況下最低沖刷線高程為15.257 m。根據(jù)地質(zhì)資料，河床表層為淤泥，以黏性土為主，厚度 0.2～2.5 m，平均厚度 1.68 m，下伏粉質(zhì)黏土，厚度2.30～3.50 m，平均厚度 2.9 m，本次計算采用粉質(zhì)黏土指標計算。

根據(jù)地質(zhì)資料及河道淤積特性分析，建橋前后淤積情況不會有明顯變化，并且建橋以后，河道會逐漸趨于沖於平衡態(tài)，沖於量可以相互補償。

2 防洪影響分析評價

2.1 對河道泄洪的影響分析

橋梁建成后由于橋墩阻水，使過水斷面減小，行洪能力降低，采用工程上常用的設(shè)計水位不變條件下橋下洪水減少流量與原設(shè)計流量的比值來評價建橋?qū)拥佬泻槟芰Φ挠绊懗潭?。各頻率設(shè)計洪水情況下建橋后河道行洪流量均有所減少，但減小量不大。

根據(jù)《山東省涉水建設(shè)項目防洪與輸水影響評價技術(shù)要點暫行規(guī)定》第十二條：“跨越省骨干河道的，一般不宜大于8%”，“根據(jù)橋梁所處平原區(qū)、山丘區(qū)、山區(qū)，壅水高度一般不宜大于0.05 m、0.07 m、0.10 m?！?/p>

根據(jù)建設(shè)單位提供的橋梁設(shè)計資料以及河道實測斷面進行分析計算，當發(fā)生100年一遇洪水時，現(xiàn)狀斷面情況下橋址處水位壅高0.05 m，壅水長度106.37 m，阻水比8%；規(guī)劃斷面情況下橋址處壅水高度0.04 m，壅水長度74.44 m，阻水面積比7%，從河道阻水及壅水情況來看，橋梁壅水高度滿足審查規(guī)定的要求，阻水面積百分比不超過8%；壅水高度0.04～0.05 m，滿足審查規(guī)定要求。

2.2 對河勢穩(wěn)定的影響分析

泰祥街白浪河大橋與水流方向交角為80°，橋墩為方形型橋墩，軸線與水流方向交角為10°，由于橋梁在河道行洪斷面內(nèi)布置有橋墩，橋梁建成后橋址處河道斷面的原有狀況將會發(fā)生變化，橋下的水流流態(tài)、流勢較建橋前都會有所變化，水流條件的改變也將會使橋下局部河段的河槽發(fā)生一定變化。由于橋梁壅水的影響，致使水面比降變緩，導致水流的挾沙能力降低，造成上游回水區(qū)淤積；在橋位處由于河道斷面縮小，導致流速加大，會加重對橋下河道的沖刷。因為實測資料的限制，對橋位處河道淤積情況難以進行定量分析，從長期看，水沙沖淤存在著動態(tài)平衡，河床基本穩(wěn)定。

3 工程影響防治措施

泰祥街白浪河大橋的建設(shè)破壞了現(xiàn)有堤防，改變了水流條件，增大了斷面流速，對河道行洪會產(chǎn)生一定的不利影響，需要采取相應(yīng)的工程措施進行防治。另外，工程在施工過程中對河道行洪也會產(chǎn)生一定的影響，應(yīng)從堤防平面布置、堤防斷面設(shè)計等方面采取相應(yīng)措施避免或盡量降低不利影響。

3.1 堤防設(shè)計

3.1.1 堤防平面布置

堤線垂直橋梁布置，上下游長度為橋梁最外側(cè)邊緣外延30 m后與現(xiàn)有地形平順銜接，高程由23.5 m漸變至現(xiàn)有地形高程，堤防填筑完成后內(nèi)外坡根據(jù)需要進行處理。

3.1.2 堤防斷面設(shè)計

1）堤頂高程的確定。堤頂高程為河道100年一遇設(shè)計洪水位+堤頂超高。

2）堤防斷面設(shè)計。堤防設(shè)計為均質(zhì)黏性土土堤，堤頂寬度 8 m，迎水坡坡比為 1∶3，背水坡坡比為1∶2，堤身填筑壓實度不小于0.95。

3.2 護岸設(shè)計

河道上方建橋后，橋前水位壅高，流速加大，河道沖刷加重，河道行洪時堤防安全將受到影響。為減輕由于建橋后上游水位壅高、水流流勢變化、局部流速增加對橋梁上下游兩岸的影響，保證河道的行洪安全和橋梁的運輸安全，應(yīng)對橋梁上下游岸坡進行防護，并且護坡基礎(chǔ)采取防沖措施。

3.3 施工棄渣堆放對防洪影響的防治措施

工程棄渣堆放場應(yīng)選擇在主河道外側(cè)堆放，不得對河道行洪造成不利影響，同時為防止棄渣場產(chǎn)生新的水土流失，需要做好棄渣場的水土保持工作。泰祥街白浪河大橋已于2017年7月開工建設(shè)，目前橋梁下部基礎(chǔ)、墩、柱等構(gòu)筑物已經(jīng)完成，河道內(nèi)臨時施工圍堰已拆除外運、建筑垃圾已清理，主河槽已按照規(guī)劃斷面進行整治，基本不會對本年度汛期河道行洪造成影響。

4 結(jié)論與建議

1）本次擬建橋梁設(shè)計所采用洪水標準為100年一遇，橋梁設(shè)計標準不低于現(xiàn)有河道的水利規(guī)劃標準100年一遇。橋址處河道順橋向河口規(guī)劃寬約150 m，橋梁總長155 m，橋梁設(shè)計方案能夠滿足現(xiàn)有水利斷面的要求。

2）橋址處河段現(xiàn)狀斷面情況下100年一遇設(shè)計洪水位21.584 m(考慮壅水)，規(guī)劃斷面情況下100年一遇設(shè)計洪水位21.345 m（考慮壅水），橋梁跨河處設(shè)計最低梁底高程為22.085 m，超高0.501 m，梁底高程滿足《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60-2004）中超高不小于0.5 m的規(guī)定。

3）橋梁施工期間，必須保證河道行洪通暢，其生活、辦公用房應(yīng)遠離河道。工程施工完畢清除河道和兩岸的臨時建筑物，以恢復原河道行洪條件，防止對河道行洪造成不利影響。工程竣工驗收前，防汛部門應(yīng)會同河道主管部門，對工程竣工清理進行檢查驗收。