水利干渠與公路工程交叉方案研究

劉亮明（石家莊交通勘察設(shè)計(jì)院， 河北 石家莊 050000）

1 工程概況

1.1 水利干渠概況

交叉點(diǎn)處水利干渠為明渠，為供飲用水渠道，渠底凈寬 3 m，上口寬 12.1 m，渠底及渠兩側(cè)邊坡上采用現(xiàn)澆混凝土襯砌，渠頂兩側(cè)的堤頂為 4.55 m 寬，渠道左、右側(cè)運(yùn)行維護(hù)道路分別為 3.9 m 寬、2.4 m 寬，渠道外側(cè)邊坡采用混凝土框格植草護(hù)坡（如圖 1 所示）。

圖 1 水利干渠現(xiàn)狀

1.2 公路工程概況

全線采用雙向兩車道二級公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度 80 km/h，路基寬度 12 m＝2×（3.75 m 行車道＋1.5 m 硬路肩＋0.75 m土路肩），汽車荷載等級：公路—Ⅰ級，地震動(dòng)峰值加速度0.20 g。

1.3 交叉方案概述

公路工程與水利干渠交叉角度為 80°，干渠位于公路直線段，采用橋梁方式跨越干渠，上部結(jié)構(gòu)采用 3 m×40 m的預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁，3 孔一聯(lián)，小箱梁采用預(yù)制，先簡支后連續(xù)。橋梁基礎(chǔ)均采用鉆孔灌注摩擦樁，樁頂荷載主要由樁側(cè)阻力承受，并考慮樁端阻力，橋下凈空 4.6 m。橋梁與干渠構(gòu)造分離，公路實(shí)施期、運(yùn)營期對干渠不會(huì)產(chǎn)生不利影響，橋梁上部構(gòu)造斷面見圖 2。

根據(jù) JTG D60－2015《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》第1.0.4 條規(guī)定，橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)安全等級為二級，橋梁主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限不低于 100 a。根據(jù) JTG H11－2004《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》，在公路運(yùn)營期內(nèi)新建橋梁交付使用 1 a 后，進(jìn)行第一次全面檢查，之后每隔不到 3 a 進(jìn)行一次全面檢查，根據(jù)全面檢查結(jié)果對橋梁進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)。超出設(shè)計(jì)使用年限后，若仍滿足設(shè)計(jì)使用要求，將加密定期檢查的頻率，每年都進(jìn)行全面檢查、維修養(yǎng)護(hù)，若不能滿足設(shè)計(jì)使用要求，則按規(guī)定進(jìn)行拆除重建。

2 水利干渠的防護(hù)措施

2.1 設(shè)計(jì)過程中的防護(hù)措施

為滿足《其他工程跨越下穿鄰接河北省南水北調(diào)配套工程設(shè)計(jì)及安全評價(jià)技術(shù)要求（試行）》的要求，設(shè)計(jì)跨越水利干渠橋梁時(shí)應(yīng)采用防護(hù)措施。

圖 2 上部構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖

采用一跨跨越干渠主體部分，橋梁的下部結(jié)構(gòu)布置在渠道外坡腳以外，樁基與渠道外坡腳最小直凈距 5.5 m，樁基施工時(shí)在遠(yuǎn)離外坡腳側(cè)進(jìn)行，保證水利干渠運(yùn)行維護(hù)道路以上的凈空尺寸≥ 4.5 m。

跨越橋梁兩側(cè)設(shè)置 SA 級墻式防撞護(hù)欄，防撞護(hù)欄高出橋面 1 m，設(shè)置長度為橋梁全長，有效避免車輛在突發(fā)事故時(shí)沖出橋面對干渠產(chǎn)生不利影響，同時(shí)在干渠的這一跨兩側(cè)均設(shè)置 40 m 長的防落物網(wǎng)，防落物網(wǎng)高出橋面大于 2.5 m。

為防止橋面積水流入干渠造成水源污染，采用橋面綜合排水系統(tǒng)進(jìn)行排水。設(shè)計(jì)采取在橋面范圍現(xiàn)澆一層防水混凝土，厚度為 12 cm，其上再涂抹一層防水層，以防橋面積水下滲流入干渠。

擬建橋梁排水設(shè)計(jì)為集中排水，交叉位置為公路高程設(shè)計(jì)凸曲線頂點(diǎn)，干渠位于第二跨下方，通過橋梁縱坡將水排至兩側(cè)橋頭道路排水溝處排出，距渠道永久征地線52 m，距渠道上口線 58 m，滿足《其他工程跨越下穿臨接河北省南水北調(diào)配套工程設(shè)計(jì)及安全評價(jià)技術(shù)要求（試行）》的規(guī)定（要求排水管布置在渠道兩側(cè)永久征地線以外 ≥5 m，且距渠道上口線 ≥15 m，并布置專門的排水通道，避免雨水直接或間接進(jìn)入渠道內(nèi)）。

嚴(yán)格管理跨渠公路橋兩端附近及橋面，特別注意加強(qiáng)裝載有毒有害物品車輛的運(yùn)輸管理。跨渠橋梁設(shè)置安全警示標(biāo)牌、限速行駛標(biāo)志和減速路障，以及在線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，以減少發(fā)生運(yùn)輸車輛風(fēng)險(xiǎn)事故及貨物落入河中的概率。

橋頭兩側(cè)設(shè)置事故池，距離干渠外坡腳 58 m，每處事故池的規(guī)模為 100 m3，材料采用 C20 現(xiàn)澆混凝土，避免危險(xiǎn)品車輛在干渠大橋上發(fā)生側(cè)翻事故，對干渠水體水質(zhì)產(chǎn)生影響。事故池頂面積為 7 m×7 m，底面積為 1 m×1 m，深度為 4 m，坡率為 1∶0.75，事故池頂設(shè)置防護(hù)柵欄，并設(shè)置醒目標(biāo)志牌。

大橋第二跨跨越干渠，橋梁兩側(cè)投影范圍 20 m 以外渠道外坡采用漿砌片石防護(hù)，結(jié)構(gòu)為 40 cm 厚漿砌片石＋20 cm 厚砂礫墊層，保證施工及運(yùn)營期橋下渠道外邊坡不受損壞，以保證邊坡的穩(wěn)定性。在兩側(cè)維修便道位置，梁底下方設(shè)置兩塊限高標(biāo)志牌，限制高度為 4.2 m，同時(shí)在橋梁兩側(cè)投影范圍 20 m 以外設(shè)置警示柱，間距為 2 m，確保運(yùn)行維護(hù)車輛安全通行。

對橋梁下方堤頂運(yùn)行維護(hù)道路進(jìn)行硬化處理，處理長度為橋梁兩側(cè)投影范圍 20 m 以外，處理方式為鋪設(shè)水泥混凝土路面，路面厚度為 20 cm，以防雨水對堤頂?shù)臎_刷和滲透。

橋梁樁基孔成孔過程中，采用旋挖鉆施工成孔，旋挖鉆機(jī)對各種條件土層適應(yīng)性強(qiáng)、無擠壓效應(yīng)、無振動(dòng)對地層擾動(dòng)小、噪聲小、無泥漿、成孔速度快，既減少了樁基施工過程中對干渠的不利影響，又不會(huì)對干渠保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)的環(huán)境產(chǎn)生破壞。樁基成孔埋置鋼護(hù)筒與泥漿護(hù)壁，鋼護(hù)筒選用 8 m～10 m 厚的鋼板卷制成圓形，護(hù)筒高出地面且高出干渠水的自由液面，深度上至少要深入地面以下 5 m，進(jìn)入相對隔水地層，有效保證護(hù)筒在整個(gè)鉆孔樁施工中的穩(wěn)定，以防鉆孔過程對干渠保護(hù)范圍產(chǎn)生滲透。本橋樁基距離干渠坡腳線最小直距為 5.5 m，樁柱一體施工，不存在基坑開挖現(xiàn)象，與渠道液面不存在壓力差，不會(huì)對渠道產(chǎn)生滲透影響[1]。

2.2 施工過程中的防護(hù)措施

2.2.1 施工組織設(shè)計(jì)

根據(jù)《其他工程跨越下穿鄰接河北省南水北調(diào)配套工程設(shè)計(jì)及安全評價(jià)技術(shù)要求（試行）》規(guī)定，干渠保護(hù)范圍為自管理范圍邊線向外延伸至 30 m 以內(nèi)的區(qū)域。公路構(gòu)造物施工不能影響渠道管線，施工時(shí)要做好施工組織設(shè)計(jì)的規(guī)劃和安排，滿足其技術(shù)要求的同時(shí)做到安全文明施工。

為盡量避免橋梁施工對干渠造成不利影響，施工期間要求大型施工機(jī)械一般情況下不得進(jìn)入干渠保護(hù)范圍，施工道路不得使用配套工程管理維護(hù)道路，施工時(shí)不在保護(hù)區(qū)內(nèi)設(shè)置混凝土拌合站、橋梁預(yù)制場和施工營地等臨時(shí)工程。在保護(hù)范圍 50 m 以外設(shè)置廢棄物收集池，并及時(shí)回收清理施工廢棄物，確保施工廢棄物不影響干渠。施工完成后，必須對兩側(cè)干渠保護(hù)范圍內(nèi)的施工跡地進(jìn)行恢復(fù)。

2.2.2 橋梁樁基鉆孔樁施工

橋梁橋墩樁基直徑 1.8 m，由專業(yè)測量人員準(zhǔn)確地測放基線、基點(diǎn)及樁位，樁位測量偏差不得 ＞1 cm，以防定位過程偏位造成鉆孔對干渠的破壞。橋梁樁基孔成孔過程中，應(yīng)埋置鋼護(hù)筒，鋼護(hù)筒選用 8 mm～10 mm 厚的鋼板卷制成圓形，護(hù)筒高出地面且高出干渠水的自由液面，深度上至少要深入地面以下 5 m，進(jìn)入相對隔水地層，有效保證護(hù)筒在整個(gè)鉆孔樁施工中的穩(wěn)定，防止鉆孔過程對干渠保護(hù)范圍產(chǎn)生擾動(dòng)。橋梁樁基施工應(yīng)隔樁跳打，適當(dāng)提高鋼護(hù)筒高度，加大泥漿稠度和密度，并加強(qiáng)對灌注樁施工過程中泥漿密度的監(jiān)測，重點(diǎn)關(guān)注泥漿密度是否突然減小，若有異常，立即停止施工，查找原因。鉆出的淤泥及時(shí)清理，嚴(yán)禁將淤泥堆放于干渠保護(hù)范圍內(nèi)，以免淤泥污染干渠保護(hù)范圍內(nèi)的地面?？變?nèi)水頭始終保持在地面高程以下 1 m～2 m，以加強(qiáng)護(hù)壁，防止塌孔破壞干渠保護(hù)范圍。對干渠堤壩安排專人巡防，重點(diǎn)關(guān)注施工區(qū)附近渠水面的漩渦、漂流物聚集等異?，F(xiàn)象，若有異常，立即停止施工，查找原因。鋼筋籠在加工場統(tǒng)一加工，嚴(yán)禁在干渠保護(hù)范圍內(nèi)設(shè)置鋼筋場。鋼筋籠入孔使用吊機(jī)下放。吊機(jī)盡量停放在干渠保護(hù)范圍以外?；炷凉嘧⒉捎脤?dǎo)管法，吊機(jī)及混凝土罐車停放于干渠保護(hù)范圍以外。

2.2.3 橋梁上部結(jié)構(gòu)施工

橋梁上部結(jié)構(gòu)小箱梁采用預(yù)制梁場預(yù)制，利用運(yùn)梁車沿?cái)M建線路方向運(yùn)輸至干渠，用架橋機(jī)進(jìn)行架設(shè)，以減少對干渠的影響。

預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁施工所使用的各種原材料進(jìn)場并檢驗(yàn)，施工設(shè)備及各類機(jī)具進(jìn)場并檢驗(yàn)。詳細(xì)分析施工圖，結(jié)合現(xiàn)場的地形、便道情況、天氣等施工條件以及考慮其他施工工序的干擾等，制訂詳細(xì)可行的施工計(jì)劃和具體方案。加快跨干渠橋梁施工進(jìn)度，盡量減小橋梁施工對干渠的影響。各班組第一次施工，對作業(yè)人員進(jìn)行現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)、安全交底，防止人為破壞干渠。

2.3 第三方安全監(jiān)測設(shè)計(jì)

在跨越干渠施工及其影響期（一般為運(yùn)營期 1 a）內(nèi)，應(yīng)根據(jù)水利主管部門的要求，對穿越處一定范圍內(nèi)的配套工程變形進(jìn)行監(jiān)測。要求在測區(qū)內(nèi)選定適量的水準(zhǔn)點(diǎn)作為觀測點(diǎn)，并埋設(shè)標(biāo)志，同時(shí)在變形范圍外的穩(wěn)定處設(shè)置適量的基準(zhǔn)點(diǎn)。根據(jù)變形觀測資料，可以分析變形規(guī)律，預(yù)計(jì)變形的發(fā)展趨勢。在施工影響期通過安全監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測渠道是否安全運(yùn)行。

沉降監(jiān)測采用 1985 國家高程基準(zhǔn)，與水利高程基準(zhǔn)一致。監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)與監(jiān)測網(wǎng)按二等水準(zhǔn)精度施測。施工前，布設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)及監(jiān)測點(diǎn)，觀測 2 次并取平均值作為初始值?？鐦蚴┕ぶ校两当O(jiān)測分別在橋墩澆筑完成 25%、50%、75% 和 100% 時(shí)各觀測 1 次，大橋竣工后監(jiān)測 1 次。施工完成后，每個(gè)月觀測 1 次。

沉降監(jiān)測點(diǎn)沉降變形控制值為 10 mm，若超過 10 mm，應(yīng)暫停施工，并由監(jiān)測單位報(bào)告給業(yè)主與水利主管部門，協(xié)商后，組織相關(guān)水利、公路專家進(jìn)行現(xiàn)場勘察，確定加固措施后再進(jìn)行施工。

3 運(yùn)營期的管理

橋梁在使用過程中由于車輛荷載和自然因素的影響逐漸產(chǎn)生各種破損。因此，對橋梁必須采取預(yù)防性、經(jīng)常性的養(yǎng)護(hù)和維修措施，使橋梁保持良好的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)狀況，保證公路的服務(wù)水平。在橋梁維修養(yǎng)護(hù)過程中，盡量減少對渠道的擾動(dòng)。養(yǎng)護(hù)施工前必須明確渠道的準(zhǔn)確位置，合理選取施工方法和施工器械。若有必須干擾渠道的作業(yè)，則要事先聯(lián)系渠道主管部門，采取合理的措施，確保渠道的安全。

總體來說，為保證工程的安全使用，干渠與公路交叉范圍內(nèi)，如果建設(shè)單位單方需要進(jìn)行工程維護(hù)，則必須要同另一方進(jìn)行協(xié)調(diào)，不可單方面進(jìn)行施工作業(yè)。

4 結(jié) 語

水利干渠與公路工程交叉方案要遵照水利干渠相關(guān)要求，同時(shí)滿足公路橋梁現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)程、規(guī)范。交叉方案從設(shè)計(jì)階段、施工階段到管理階段均要通過水利部門與公路部門共同研究確定，以減少對干渠的影響，實(shí)現(xiàn)水利工程與公路工程的互相促進(jìn)、共同發(fā)展。