跨邵伯湖橋梁防洪評價要點探討

蔡敏 翟高勇 李菁 甄峰 沈穎

摘要：防洪評價是水行政主管部門審批涉水工程的主要依據之一，對確保主體工程和所在地的安全十分重要。為確?？缟鄄蛄悍篮樵u價的合理性，在以往工作的基礎上，進一步分析了防洪評價范圍及內容。結合橋梁洪評工作實際，從前期規(guī)劃收集、技術管理規(guī)定要求、對河道泄洪安全影響計算、對堤防安全影響、對邵伯湖水域影響、對第三人合法水事權益的影響等方面進了行分析?；诖?，總結出跨邵伯湖橋梁防洪評價工作中的注意事項，可為今后類似工作提供借鑒參考。

關鍵詞：防洪評價;泄洪安全;堤防安全;跨河橋梁;邵伯湖

中圖法分類號：TV97

文獻標志碼：A

文章編號：1006-0081（2020）12-0026-04

1研究背景

邵伯湖位于淮河下游，是淮河行洪入江和南水北調規(guī)劃的通道，對于流域、區(qū)域防洪排澇和南水北調意義重大。邵伯湖國家級水產種質資源保護區(qū)總面積為4638hm²，其中，核心區(qū)面積為365hm²，實驗區(qū)面積為4273hm²。特別保護期為全年。主要保護對象為三角帆蚌，其他保護對象包括環(huán)棱螺、河蜆、褶紋冠蚌、無齒蚌、麗蚌等淡水貝類。現(xiàn)階段湖區(qū)暫無在建水利建筑物，湖泊管理范圍為背水坡堤腳外50m。管理范圍內的工程開工前，應與管理部門取得聯(lián)系，工程安排及相應的施工場地布置方案均應取得管理部門同意。

在跨河橋梁建設期和運行期，均會對河道岸線規(guī)劃、堤防安全、河勢穩(wěn)定、生態(tài)環(huán)境造成一定影響，因此在跨河橋梁工程審批過程中，水行政主管部門要求建設單位提供相應的橋梁工程防洪評價報告。與20世紀80年代相比，邵伯湖湖區(qū)面積呈下降趨勢，且所處區(qū)域經濟的快速發(fā)展對道路交通提出了更多更高要求。為適應這一形勢變化，跨邵伯湖橋梁防洪評價需在以往防洪評價的基礎上與時俱進地考慮新時代區(qū)域水利和環(huán)境的新要求，使橋梁建設與水利和環(huán)境的發(fā)展相協(xié)調，符合協(xié)調、綠色的發(fā)展理念。

本文以353省道跨邵伯湖橋梁為例，分析跨邵伯湖橋梁防洪評價要點。大橋位于邵伯船閘上游約5.0km，距昭關閘2.0km，距芒稻閘約18.4km，處于入江水道邵伯湖段CS252～CS253斷面之間。橋梁湖區(qū)段長3313m，跨徑布置為3×35+23×40+（58+3×100+58）+44×40+3×35 （m），上部結構采用35m、40m裝配式部分預應力混凝土連續(xù)箱梁。下部結構采用柱式墩，肋式臺，鉆孔灌注樁基礎。鉆孔灌注樁為水中鉆孔灌注樁，為保證施工人員、小型機械設備及正常的鉆孔施工，根據勘測現(xiàn)場情況，擬搭建鉆機工作平臺及埋設護筒。上部結構中組合箱梁的制作均采用現(xiàn)場預制、架橋機架設的施工方案。橋梁總工期為26個月，需跨汛期施工，對湖區(qū)行洪有一定影響。

2防洪評價工作內容

按照水利部和國家計委水政[1992]7號文發(fā)布的《河道管理范圍內建設項目管理的有關規(guī)定》和《河道管理范圍內建設項目防洪評價報告編制導則（試行）》要求，對橋梁線路跨越區(qū)域進行調查，收集流域、區(qū)域防洪及水利工程的相關資料，分析工程建設帶來的防洪影響，并論證其可行性，最終形成防洪影響綜合評價。橋梁工程評價內容主要包括：①與現(xiàn)有規(guī)劃的關系與影響分析;②與現(xiàn)有防洪標準、有關技術要求和管理要求的適應性分析;③對河道泄洪安全的影響分析;④對防汛搶險的影響分析;⑤對第三人合法水事權益的分析等。進行湖區(qū)橋梁防洪評價時，還需分析對湖泊水域的影響，主要為對占用水面和庫容的分析。

3防洪評價工作要點

3.1與現(xiàn)有規(guī)劃的關系與影響分析

在防洪評價方面，以往分析涉水工程與上位規(guī)劃關系時，主要考慮流域、區(qū)域防洪規(guī)劃和河道整治規(guī)劃中涉及橋址處河段的工程，但是現(xiàn)階段由于南水北調東線二期工程正在加速推進，引江規(guī)模為1000m³/s，總體布局為長江至洪澤湖采用運西輸水線，邵伯湖為其通道必經之處，因此需要分析橋梁建設運行與南水北調東線二期工程的適應性，重視橋梁建設與周邊生態(tài)環(huán)境的協(xié)調發(fā)展，詳細分析橋梁建設與生態(tài)紅線規(guī)劃、湖泊保護規(guī)劃、國家級水產種質資源保護區(qū)的影響關系。

大橋采用一級公路標準，設計防洪標準為300a一遇。橋梁設計梁底標高均在設計水位以上，工程實施與《淮河流域防洪規(guī)劃》不矛盾?！督K省防洪規(guī)劃》《淮河入江水道整治工程初步設計報告》中涉及橋址處附近的工程均已完成，橋梁建設對其影響較小。

截至橋梁防洪評價報告編制階段，南水北調東線二期運西輸水線路仍在進行邵伯湖全湖送水和專道送水方案的比選，在進行分析評價時，同時考慮了橋梁建設對全湖方案和專道（貼運河西堤布置）方案的影響。全湖和專道抽槽均按照500m³/s考慮，設計河底高程0m，設計底寬300m。全湖抽槽口寬約為318m，專道口寬300m，由于全湖抽槽線路尚未確定，擬建橋梁樁長全部按照河底挖至0m考慮。根據送水通道規(guī)劃斷面及橋梁橋型設計圖，全湖送水時，橋墩面積占通道面積比為3.97%;專道送水時，橋墩面積占用專道面積比約為4.2%。

為說明工程建設對周邊生態(tài)環(huán)境的影響，建設單位編制了《江蘇省揚州市353省道建設對邵伯湖國家級水產種質資源保護區(qū)影響專題論證報告》和《353省道揚州東段工程環(huán)境影響報告書》，詳細論述了工程建設可能造成的影響。經專家評審和主管部門批復，在采取相關保護措施的前提下，橋梁建設不違反湖泊保護規(guī)劃和生態(tài)紅線區(qū)域保護規(guī)劃的要求，不會對邵伯湖國家級水產種質資源保護區(qū)的結構和功能造成明顯影響。

3.2與現(xiàn)有技術管理規(guī)定要求的適應性分析

在分析擬建工程與相關標準、要求的適應性時，需全面考慮國家、省、市和流域、區(qū)域的標準規(guī)范，涉水項目審查技術規(guī)定和其他相關文件的要求。

特大橋防洪標準為300a一遇，滿足《防洪標準》的要求;擬建大橋防洪設計時梁底高程已考慮入江水道行洪12000m/s時的水位，滿足橋梁自身的設防要求。

橋梁、渡槽、管道等跨堤建筑物、構筑物，其支墩不應布置在堤身設計斷面以內。跨堤建筑物、構筑物與堤防之間的凈空高度，應滿足交通、防汛搶險、管理維修等方面的要求。擬建大橋與運河西堤（邵伯湖東側堤防）立交，不在堤身設墩，滿足要求;與湖西堤平交，在迎水側設一個橋墩，通過堤防幫寬處理可滿足不在堤身斷面內設墩的要求。

《淮河水利委員會審查洪水影響評價類（非水工程）建設項目技術規(guī)定（試行）》和《江蘇省河道管理范圍內建設項目技術審查規(guī)定（試行）》（以下簡稱“規(guī)定”）中均要求橋梁縱軸線應與河道水流方向正交。橋墩沿水流方向軸線宜與水流方向一致，當斜交不能避免時，交角不宜大于5°，否則宜斜橋斜做。通過二維模型模擬橋址處上下游流場，調整橋梁橋墩布設角度，使橋墩與水流交角滿足要求。

此外，橋梁梁底與運河西堤凈空為5.49m，滿足堤頂道路車輛通行要求。

3.3對河道泄洪安全影響分析

橋梁對河道泄洪的影響主要與橋前壅高和沖刷有關，計算壅高時對比了經驗公式法和二維模型模擬結果，由于二維模擬方法考慮了建橋后上下游一定范圍內的流場變化，計算過程較經驗公式法更為精細，同時從偏安全的角度出發(fā)，橋前壅水采用數模成果，最大壅高為7mm。

沖刷計算時，考慮行洪期間湖區(qū)水草較多，加之上游橋梁、灘地對洪水的阻礙，造成湖區(qū)并非均勻過流，而是集中在中泓區(qū)過流。選取過流斷面為中泓段，根據二維模型分析成果，中泓區(qū)為湖區(qū)中間約1500m范圍內，計算的湖區(qū)一般沖刷為0m，橋下局部沖刷0.7m。綜上，橋梁對河道泄洪安全影響較小。

3.4對堤防安全影響分析

大橋與湖西堤平交，迎水側堤坡設有橋墩，會對堤防安全造成一定影響，需要在堤后側填土幫寬堤防，以保證安全。幫寬要求如下：幫寬以橋樁的外側邊緣與堤外地面高程的交點為起點，堤頂寬度不小于原堤頂寬度，堤坡按照現(xiàn)狀堤坡考慮。堤防幫寬后，堤防寬度增加，坡度沒有改變，比現(xiàn)狀堤防更穩(wěn)定。

3.5對邵伯湖水域影響分析

除了傳統(tǒng)的壅高、沖刷影響分析之外，此次防洪評價中還考慮了湖泊和橋梁的具體特點，橋梁建設會占用一定的湖泊庫容和水面，特對此進行了分析。根據橋型設計圖，在湖區(qū)水域內設置橋墩77座，共計296根樁柱，其中直徑為1.6m的樁柱268根，直徑為1.5m的樁柱16根，寬為2m的樁柱4根，寬為3.5m的樁柱8根，總計占用水面760.3m²。根據《江蘇省高郵湖邵伯湖保護規(guī)劃》，邵伯湖死水位為3.80（3.63）m（括號內為85高程，下同），相應水面積為28.45km²，庫容0.1億m³;正常蓄水位為4.5（4.33）m，相應水面積為63.15km²，庫容為0.6億m³;設計洪水位為8.5（8.33）m，相應水面積為139.01km²，庫容為5.4億m³。死水位、正常蓄水位、設計洪水位下橋梁占用庫容分別為528.4，1099.3m³和4 361.4m³。

對水域影響的補償措施中結合了橋梁壅高補償方案，開挖土方為40萬m³，能夠彌補橋墩占用庫容和水面的影響。

3.6對第三人合法水事權益影響分析

對第三人合法水事權益的影響分析是涉水工程防洪評價報告的重要組成內容，由于里運河與邵伯湖僅一堤之隔，分析時應考慮與二者相關的第三人，統(tǒng)計見表1。

4防洪評價工作注意事項

（1）前期規(guī)劃資料和河道情況務必全面、詳實。規(guī)劃資料不能限于防洪規(guī)劃和河道整治規(guī)劃，應全面收集河道相關的經濟發(fā)展規(guī)劃和環(huán)境、交通、供水等行業(yè)規(guī)劃及河道相關專題研究成果。幾個規(guī)劃報告均涉及的工程要求問題，一般以最嚴格要求為準。

（2）在防洪評價報告編制過程中涉及河道規(guī)劃，應同步了解進度，掌握最新資料，對于規(guī)劃未確定的問題，要及時通知橋梁建設單位和設計單位。若橋梁建設時間早于規(guī)劃工程建設時間，必須確保橋梁設計方案同時滿足規(guī)劃中比選的方案，以免影響后期規(guī)劃工程實施。

（3）橋梁對湖泊的影響不應限于傳統(tǒng)河道防洪評價中的壅高、沖刷、堤防穩(wěn)定，應將橋梁對湖區(qū)水面、庫容、湖泊功能等的影響全面納入評價范圍，并提出相應的降低影響的預防措施和補救措施。

（4）橋梁設計時應進行多方案比選，結合經驗公式和模型模擬等手段，從橋梁建設運行對湖泊防洪、供水、航運等功能及對周邊環(huán)境影響，以及橋梁工程投資額等多角度進行綜合分析，最終確定經濟適用的方案。

（5）對擬建工程進行防洪評價時，要同時考慮淮河水利委員會的技術管理要求和江蘇省、揚州市的水利工程技術管理要求。

5防洪評價關鍵點

邵伯湖跨湖橋梁防洪評價應按照《河道管理范圍內建設項目防洪評價報告編制導則（試行）》要求，仔細調查區(qū)域、流域相關的水利工程情況及相關規(guī)劃。由于邵伯湖地理位置特殊，同時處于南水北調東線和淮河人江水道，需關注國家、淮河流域、長江流域及江蘇省行業(yè)相關規(guī)劃，做好前期定線和方案確定。

（1）南水北調是國家戰(zhàn)略性工程，邵伯湖是其東線二期工程的必經之路，湖區(qū)方案尚在比選中，因此所有跨湖橋梁必須與南水北調東線二期工程做好對接。南水北調東線二期跨湖方案有中泓區(qū)抽漕和湖區(qū)東側抽漕兩種，橋梁跨徑和橋樁長度需要同時考慮這兩種方案。

（2）詳細分析橋梁建設與現(xiàn)有相關規(guī)劃的關系，結合湖泊具體定位和特點，橋梁建設是否滿足生態(tài)紅線規(guī)劃是評價要點之一。邵伯湖范圍內有國家級水產種質資源保護區(qū)、生態(tài)紅線管控區(qū)，所有跨湖橋梁必須滿足水體生態(tài)保護要求。

（3）橋梁防洪評價要求對第三人合法水事權益進行詳細分析，邵伯湖作為淮河流域入江水道重要組成，沿線涉水第三人較多，且種類多樣，沿線既有企業(yè)又有較多水利工程，跨湖橋梁必須妥善處理與第三人合法水事權益關系。

6防洪評價創(chuàng)新點

（1）防洪評價的主要內容之一是沖刷計算，以往多根據經驗公式選擇不同工況進行計算，且計算時均認為河道均勻過流。353省道跨邵伯湖橋梁工程沖刷計算在傳統(tǒng)均勻過流分析的基礎上，考慮了湖區(qū)非均勻過流的實際情況，即將流量集中在中泓區(qū)，計算橋下最不利情況的沖刷深度。這種考慮方案符合湖泊實際過流情況，由于湖泊灘地上有大量的水生植物，和灘漕之間有高差，實際過流時主流基本集中在中泓區(qū)。

（2）橋梁壅高是橋型方案是否合理的重要評價標準之一，傳統(tǒng)的分析方法是根據JTJ 062-1991《公路橋位勘測設計規(guī)范》中的經驗公式計算。353省道跨邵伯湖橋梁工程在分析橋梁壅高時，基于經驗公式引入了二維模型計算，根據湖泊具體情況建立了橋梁上下游11.5km范圍內的河道模型，從河段尺度研究橋梁在湖區(qū)縱向和橫向的壅高影響，并通過模型給出了不同壅高值的范圍線。

7結論

本文從工程實際出發(fā)，分析了邵伯湖跨湖橋梁防洪評價的注意事項、關鍵點，特別指出了南水北調東線二期工程和湖區(qū)生態(tài)保護對跨湖橋梁的重要約束，以及湖區(qū)壅高沖刷計算時應考慮汛期行洪的具體特點。

（1）橋梁防洪評價時要與流域和區(qū)域水利、防洪、生態(tài)等相關規(guī)劃充分銜接，還要充分考慮國家、地區(qū)對橋梁所在區(qū)域的重大工程謀劃，提前與之進行詳細溝通對接，確保橋型方案滿足規(guī)劃要求，同時保證橋梁工程自身安全。

（2）進行防洪評價時，要充分考慮湖泊具體特點，在滿足一般防洪評價的內容基礎上，分析橋梁對湖泊水域的影響。壅高沖刷計算時，結合湖泊實際過流特點，在經驗公式計算的基礎上，利用二維模型模擬湖泊過流情景，詳細分析不同湖段受到橋梁的影響，以為水行政主管部門決策提供依據。

（編輯：唐湘茜）