引黃濟(jì)青輸沙渠大橋輸水影響評(píng)價(jià)

郝曉輝，劉莉莉，楊大偉

（山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250014）

引黃濟(jì)青輸沙渠大橋在濱州市博興縣喬莊鎮(zhèn)蔡寨村西南約500 m處跨越引黃濟(jì)青高低輸沙渠，其中12#和13#橋墩之間跨越高輸沙渠，13#和14#橋墩之間跨越低輸沙渠，13#橋墩位于低輸沙渠臨水坡上。鑒于引黃濟(jì)青輸沙渠大橋有橋墩布置在引黃濟(jì)青低輸沙渠堤身，不符合《涉水建設(shè)項(xiàng)目防洪與輸水影響評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》（DB37/T3704-2019）的要求，根據(jù)《涉水建設(shè)項(xiàng)目防洪與輸水影響評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》（DB37/T3704-2019）第10條“建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案受嚴(yán)重制約而難以符合上述要求的，應(yīng)進(jìn)行專題論證后確定”。本文對(duì)引黃濟(jì)青輸沙渠大橋橋梁跨越渠道設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了論證，通過方案比選，推薦出技術(shù)上合理、經(jīng)濟(jì)上可行的橋梁跨越設(shè)計(jì)方案。

1 橋梁設(shè)計(jì)方案

橋梁設(shè)計(jì)單位充分考慮橋梁跨越方案對(duì)引黃濟(jì)青高低輸沙渠工程的影響，設(shè)計(jì)了3種跨越渠道的橋梁方案。同時(shí)采取有效措施在橋梁建設(shè)和運(yùn)營(yíng)期間最大限度地保護(hù)渠道堤防安全，保障輸水能力和水質(zhì)安全。

1.1 方案一：（108+70）m鋼桁梁+鋼混組合梁

1）設(shè)計(jì)方案。橋梁設(shè)計(jì)方案采用1孔108 m鋼桁梁跨越高輸沙渠，橋墩采用柱式墩，墩臺(tái)采用樁基礎(chǔ)，墩臺(tái)尺寸7.6 m×7.6 m×3.5 m（長(zhǎng)×寬×高），橋墩樁徑1.8 m，橋墩柱徑3.5 m。采用一孔70 m組合梁跨越低輸水渠，橋墩樁徑1.6 m，橋墩柱徑1.8 m。工程投資8 900萬元。

2）工程特點(diǎn)。該方案需在低輸沙渠右堤臨水坡設(shè)置一排橋墩，橋墩承臺(tái)不在渠道輸水?dāng)嗝娣秶鷥?nèi)，對(duì)輸水影響較小。對(duì)渠道未來的規(guī)劃治理有一定影響。

為減少基礎(chǔ)施工對(duì)渠道堤防的影響，本方案承臺(tái)采用了高出原地表的設(shè)計(jì)方案，上部結(jié)構(gòu)施工，108 m鋼桁梁采用臨時(shí)支架預(yù)制拼裝，70鋼混組合梁采用架橋機(jī)架設(shè)施工。其中108 m鋼桁梁需要在渠道內(nèi)設(shè)置臨時(shí)支架。

1.2 方案二：（108+70）m連續(xù)鋼桁梁

1）設(shè)計(jì)方案。本方案與方案一跨徑組合相同，主橋上部結(jié)構(gòu)采用了108 m+70 m連續(xù)鋼桁梁，橋梁設(shè)計(jì)方案采用1孔108 m鋼桁梁跨越高輸沙渠，13#橋墩采用柱式墩，墩臺(tái)采用大直徑樁基礎(chǔ)，不設(shè)置承臺(tái)或系梁，樁基礎(chǔ)直徑3.5 m。工程投資10 900萬元。

2）工程特點(diǎn)。該方案需在低輸沙渠右堤臨水坡設(shè)置一排橋墩。橋墩樁基礎(chǔ)不在渠道輸水?dāng)嗝鎯?nèi)，對(duì)渠道輸水能力影響較小。對(duì)渠道未來的規(guī)劃治理影響較小。因未設(shè)承臺(tái)系梁，橋梁橋梁基礎(chǔ)施工所需開挖量較小，對(duì)堤防影響也較小。橋梁上部結(jié)構(gòu)施工采用頂推施工，可不在渠道內(nèi)設(shè)置臨時(shí)支撐。

1.3 方案三：（95+210+95）m斜拉橋

1）設(shè)計(jì)方案。主跨210 m的斜拉橋，一跨跨越高低輸沙渠，邊孔配跨按95 m設(shè)計(jì)。工程投資20 500萬元。

2）工程特點(diǎn)。該方案不在渠道內(nèi)設(shè)橋墩，對(duì)堤防安全穩(wěn)定及輸水影響很小。對(duì)渠道未來的規(guī)劃治理基本沒有影響。造價(jià)高，經(jīng)濟(jì)合理性差。

1.4 方案比選

經(jīng)過對(duì)比分析，引黃濟(jì)青輸沙渠大橋在做好施工期間相關(guān)防護(hù)工作的基礎(chǔ)上，在高、低輸沙渠之間設(shè)置橋墩是比較合理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)方案。綜合考慮渠道未來規(guī)劃需求及對(duì)現(xiàn)狀堤防安全穩(wěn)定的影響，跨高、低輸沙渠推薦采用方案二，即（108+70）m的連續(xù)鋼桁梁方案。

2 輸水影響論證分析

2.1 與現(xiàn)有水利規(guī)劃的關(guān)系及影響分析

引黃濟(jì)青輸沙渠大橋在12#和13#橋墩之間跨越高輸沙渠，13#和14#橋墩之間跨越低輸沙渠，13#橋墩位于低輸沙渠的右堤堤身上，14#橋墩位于低輸沙渠的左堤堤角外，橋梁工程的建設(shè)會(huì)對(duì)渠道未來的規(guī)劃治理造成一定影響。

2.2 對(duì)堤防的影響分析

對(duì)建橋前后堤防的滲流、穩(wěn)定分析采用《水工結(jié)構(gòu)有限元分析系統(tǒng)AUTOBANK7.7》程序，經(jīng)過模擬計(jì)算分析，橋梁基礎(chǔ)修建前后堤防的滲流場(chǎng)變化不大，堤身滲流逸出點(diǎn)的滲透坡降變化不大，都沒有超過允許坡降。抗滑穩(wěn)定復(fù)核也滿足規(guī)范要求。但是根據(jù)模擬分析，各種工況下計(jì)算水力坡降最大值均出現(xiàn)在橋墩和堤基的結(jié)合部位，該處易成為堤基滲透穩(wěn)定的薄弱環(huán)節(jié)，施工中應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量控制，并作橋墩局部防滲處理，減小橋梁建設(shè)對(duì)堤防穩(wěn)定的影響。

2.3 對(duì)現(xiàn)有渠道襯砌的影響分析

引黃濟(jì)青輸沙渠，高渠設(shè)有混凝土板護(hù)砌邊坡及渠底；低渠沒有護(hù)砌，108 m鋼桁梁施工期間需要在高渠渠道內(nèi)搭設(shè)臨時(shí)支架，支撐基礎(chǔ)采用混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，擴(kuò)大基礎(chǔ)設(shè)置在渠頂、渠道中部平臺(tái)，在渠道中部平臺(tái)設(shè)置混凝土基礎(chǔ)會(huì)破壞混凝土護(hù)坡，施工完成后需原樣恢復(fù)。低渠側(cè)沒有設(shè)置臨時(shí)支架，施工期及運(yùn)行期不會(huì)對(duì)低渠產(chǎn)生影響。

2.4 對(duì)渠道堤頂?shù)缆返挠绊懛治?/h3>

大橋跨高、低輸沙渠處左、右岸均有堤防，高輸沙渠左、右岸堤頂凈空分別為5.39 m、5.26 m，低輸沙渠左、右岸堤頂凈空分別為9.04 m、7.88 m，滿足日常管理通行的要求以及清淤機(jī)械通行凈空不低于4.5 m的要求。

2.5 對(duì)渠道輸水能力的影響分析

橋梁的建設(shè)對(duì)渠道運(yùn)行安全的影響分為施工期和運(yùn)行期影響。

1）施工期。根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)，橋梁考慮非輸水期施工，若施工期間水位較高，可搭設(shè)鉆孔樁平臺(tái)進(jìn)行施工。鉆孔泥漿可使用泥漿泵打入鋼制泥漿箱與沉淀箱中，然后對(duì)泥漿進(jìn)行外運(yùn)，避免污染渠道。

對(duì)渠道不利的環(huán)節(jié)主要有橋墩和鉆孔灌注樁施工、便橋拆除等。以上環(huán)節(jié)都在渠道內(nèi)進(jìn)行，施工過程中的土石方、施工機(jī)械都將占用渠道。根據(jù)施工進(jìn)度，以上不利環(huán)節(jié)均安排在非輸水期進(jìn)行，對(duì)渠道輸水基本沒有影響。根據(jù)施工布置，臨時(shí)生活區(qū)、預(yù)制場(chǎng)和棄土區(qū)均布置在渠道范圍以外，對(duì)渠道輸水基本沒有影響。施工結(jié)束后應(yīng)將施工機(jī)械、棄土、施工材料等從渠道中清除，及時(shí)恢復(fù)渠道原貌，以免對(duì)輸水造成影響。評(píng)價(jià)認(rèn)為橋梁施工期對(duì)渠道運(yùn)行影響較小。

108 m鋼桁梁施工期間需要在高渠渠道內(nèi)搭設(shè)臨時(shí)支架，支撐基礎(chǔ)采用混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，渠道設(shè)計(jì)水位13.99 m，渠道輸水?dāng)嗝婷娣e48.16 m2，混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)斷面面積3.44 m2，占比7.14%，對(duì)渠道的輸水能力影響較小。

2）運(yùn)行期。根據(jù)橋型布置圖，大橋在低輸水渠堤身上設(shè)置一排橋墩，橋墩與堤防坡線的交點(diǎn)高程均高于渠道設(shè)計(jì)輸水位，不會(huì)侵占渠道輸水?dāng)嗝?，?duì)渠道的正常輸水能力沒有影響。

2.6 對(duì)輸水水質(zhì)的影響分析

引黃濟(jì)青工程供水目標(biāo)是城市生活和工業(yè)用水，水質(zhì)必須達(dá)到國(guó)家地表水Ⅲ類水體標(biāo)準(zhǔn)。

施工期間的建筑垃圾、生活垃圾、糞便及其他廢棄物，容易進(jìn)入渠道，污染水體。因此橋梁施工期間給輸水水質(zhì)帶來一定的污染風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)施工組織方案，制定施工期水質(zhì)保護(hù)方案，確保橋梁施工期間對(duì)渠道水質(zhì)無影響。

運(yùn)營(yíng)期間，橋梁設(shè)計(jì)中充分考慮了對(duì)水源的保護(hù)：提高護(hù)欄防撞等級(jí)、橋梁兩側(cè)設(shè)置防落網(wǎng)、橋面積水匯集到橋梁兩端排出，在橋頭設(shè)置明顯的水源保護(hù)地標(biāo)示牌，因此橋梁建成通車后，對(duì)輸水渠內(nèi)水體水質(zhì)基本無影響。

2.7 對(duì)第三者合法水事權(quán)益的影響分析

工程建設(shè)不會(huì)對(duì)第三者合法水事權(quán)益產(chǎn)生影響。

3 工程影響防治補(bǔ)救措施

3.1 低輸沙渠渠道防護(hù)設(shè)計(jì)

1）護(hù)砌長(zhǎng)度。橋下36 m；上、下游分別為100 m、100 m。2）護(hù)坡、護(hù)底結(jié)構(gòu)型式。護(hù)砌頂高程高于設(shè)計(jì)輸水水位0.5 m，護(hù)砌底高程8.65 m，邊坡1∶2。堤坡及渠底防護(hù)結(jié)構(gòu)為：12 cm厚C30混凝土板。為適應(yīng)地基沉陷和溫度變形的要求，每隔15 m設(shè)一道伸縮縫，縫寬2.0 cm，縫內(nèi)以硬質(zhì)閉孔泡沫板填塞，縫兩側(cè)各設(shè)斷面尺寸為0.3 m×0.4 m的C25混凝土齒墻。

3.2 防滲工程設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)對(duì)堤身采取高壓噴射防滲墻截滲措施。截滲墻布置在距內(nèi)堤肩1.5 m，截滲范圍為：右岸橋下36 m，上游50 m、下游50 m。截滲墻頂高程同現(xiàn)狀堤頂高程16.43 m。截滲墻底部懸掛式伸入右岸堤20 m，墻底高程為-3.57 m。

3.3 重力式擋土墻設(shè)計(jì)

為減輕橋墩震動(dòng)對(duì)堤防穩(wěn)定的影響，在橋墩與堤防相交處設(shè)置重力式擋墻，墻頂寬0.5 m，背坡1∶0.5，墻高2～3.3 m。

3.4 安全防護(hù)網(wǎng)設(shè)計(jì)

橋梁施工期間和補(bǔ)救工程施工期對(duì)高輸水渠道的安全防護(hù)網(wǎng)造成一定的損壞，應(yīng)按照原標(biāo)準(zhǔn)對(duì)損壞影響的安全防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行恢復(fù)重建，重建長(zhǎng)度139 m。重建防護(hù)網(wǎng)采用工字鋼立柱防護(hù)網(wǎng)。

4 結(jié)語

在引黃濟(jì)青輸沙渠大橋輸水影響評(píng)價(jià)專題論證中，根據(jù)引黃濟(jì)青高低輸沙渠的具體情況，在保證堤防滲流及安全穩(wěn)定的前提下，滿足渠道現(xiàn)狀及未來輸水的規(guī)劃要求，通過方案比選，選定了合理可行的設(shè)計(jì)方案，獲得了渠道管理部門的認(rèn)可，取得了批復(fù)，推動(dòng)了公路項(xiàng)目的進(jìn)展。