241 國(guó)道跨柳根河大橋防洪影響分析及對(duì)策

任學(xué)強(qiáng)

（山西省平遙縣水利局，山西 晉中 031100）

1 工程概況

柳根河屬汾河的一級(jí)支流，發(fā)源于山西省晉中市平遙縣卜宜鄉(xiāng)東西觀寺村，于中都鄉(xiāng)曹村匯入汾河，流域面積201 km2，河長(zhǎng)36 km，流域多年平均降水量488.2 mm，降水年內(nèi)分配不均，年際變化大，汛期降水量占全年降水量的70%以上，多以暴雨形式出現(xiàn)。共建有3 座小型水庫(kù)，分別為高林水庫(kù)、南王水庫(kù)和軍寨水庫(kù)?？h城以上段河道防洪標(biāo)準(zhǔn)為10 年一遇，堤防級(jí)別為5 級(jí)，縣城至入汾口段河道防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，堤防級(jí)別為4 級(jí)。

241 國(guó)道是汾陽(yáng)市至沁源縣一級(jí)公路新建工程，是晉東南的晉煤外運(yùn)的主要通道，也是晉中市“六橫六縱六環(huán)六出口”公路網(wǎng)骨架中的六橫之一。主要建設(shè)范圍在晉中市平遙縣境內(nèi)，柳根河特大橋位于縣城以下段，距離入汾河口2.5 km處，橋址處河道在南同蒲鐵路和108 國(guó)道之間，河道寬66 m，主槽寬4 m，深0.5 m，兩岸堤防高3.5 m。橋梁中心樁號(hào)K19+542.5，橋長(zhǎng)120 m，寬22.7 m，橋墩直徑1.6 m，埋深60～87 m，梁底板高程754.98 m。結(jié)構(gòu)為2×60 m 預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)體連續(xù)梁，主墩采用花瓶墩，邊墩采用矩形墩，橋梁設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為100 年一遇。工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度值為0.20 g，地震反應(yīng)譜特征周期0.55 s，地震基本烈度為8 度。

2 防洪計(jì)算情況

橋梁由北向南依次跨越108 國(guó)道、柳根河、南同蒲鐵路、東夏公路，根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)單位提供的《國(guó)道241 線平遙香樂(lè)至沁源后溝段公路新建工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明》，跨南同蒲鐵路需要轉(zhuǎn)體施工，由于南同蒲鐵路與東夏線之間空間狹小，需將轉(zhuǎn)體主墩設(shè)置在柳根河與南同蒲鐵路之間，為保證鐵路安全距離要求，將轉(zhuǎn)體主墩設(shè)計(jì)在柳根河左岸堤頂路?？玷F路一組邊墩設(shè)置在南同蒲鐵路與東夏公路之間，為滿足轉(zhuǎn)體兩側(cè)重量相等跨徑對(duì)稱的條件，轉(zhuǎn)體另一側(cè)邊墩設(shè)置在河道內(nèi)，靠近右岸河堤處，橋墩將永久占用右岸堤防內(nèi)側(cè)，造成雍水和河岸沖刷。

柳根河河道的河寬、河底高程沿程變化比較大，該橋建成后，導(dǎo)致斷面縮窄，上游水位升高，流速增大，對(duì)河床及兩岸產(chǎn)生一定的沖刷，一般沖刷深度0.6 m，橋墩處局部沖刷深度0.4 m，岸坡沖刷深度0.15 m。當(dāng)發(fā)生20 年一遇的洪水時(shí)，橋址斷面洪峰流量為305 m3/s，斷面阻水比為12.2%，最大壅高0.22 m，壅水長(zhǎng)度0.92 km。若發(fā)生超過(guò)20 年一遇的洪水時(shí)，洪水將漫過(guò)堤防，流向兩岸。

3 防洪影響分析

3.1 對(duì)河道治理工程影響分析

柳根河縣城以下段河道治理工程正在實(shí)施，治理范圍從縣城西外環(huán)至柳根河入汾口，治理長(zhǎng)度6.5 km，包括河道疏浚，堤防加高培厚，堤頂寬度將達(dá)到7 m，瀝青路面硬化寬度達(dá)到5 m，硬化、綠化長(zhǎng)度13 km。大橋橫跨柳根河，位于河道治理范圍內(nèi)，需占用河道治導(dǎo)線范圍內(nèi)的土地，并且橋梁主墩占用左岸堤頂防汛搶險(xiǎn)路，邊墩設(shè)置在河道內(nèi)，靠近右岸堤防。工程需要永久或臨時(shí)占用河道或水利工程管理范圍內(nèi)的土地，公路建設(shè)單位應(yīng)與有關(guān)管理部門(mén)及時(shí)聯(lián)系和協(xié)商，解決施工對(duì)已經(jīng)確權(quán)劃界土地的征、占、用問(wèn)題。

3.2 對(duì)河道泄洪影響分析

流域洪水主要由暴雨形成，大洪水多發(fā)生在7—8 月，由于形成洪水的暴雨類型不同，導(dǎo)致洪水過(guò)程也不同，大范圍長(zhǎng)歷時(shí)暴雨形成的洪水基本屬矮胖型，漲水及退水時(shí)間段均長(zhǎng)，洪量大；小范圍局部暴雨則形成尖瘦型洪水，歷時(shí)較段，呈峰高量小的特點(diǎn)。

該橋的建設(shè)束窄了河道斷面，造成上游壅水，壅高水位，加大上游淹沒(méi)范圍。工程施工期間對(duì)行洪的影響主要有以下三個(gè)方面：①在河道上搭設(shè)施工便橋，對(duì)河道行洪能力有一定阻礙作用；②在河灘上堆放施工器材、工具等物品阻水，降低河道行洪能力；③在河灘內(nèi)填筑施工圍堰，減小行洪斷面面積，降低行洪能力。

3.3 對(duì)河勢(shì)穩(wěn)定性影響分析

柳根河治導(dǎo)線范圍內(nèi)河道演變主要表現(xiàn)在垂向上的變化，影響因子中比較重要的為氣候因子與植被因子，氣候變化對(duì)土壤侵蝕、堆積及植被影響略大，極端的氣候變化產(chǎn)生的大洪水會(huì)對(duì)河道產(chǎn)生沖刷。河道在長(zhǎng)期的自然水流作用下，已達(dá)到一種動(dòng)態(tài)沖淤平衡，大橋邊墩設(shè)置在河道灘槽上，由于橋址處水流流速改變，增加了水流對(duì)河床的沖刷，當(dāng)?shù)谭肋_(dá)到最大過(guò)流能力時(shí)，增加了河床沖刷深度，究其原因是由于大橋邊墩占據(jù)了行洪河道，阻水面積增大而使流速增大，當(dāng)洪水較大時(shí)，橋墩的布置方式也加劇了沖刷，改變了河道的天然態(tài)勢(shì)，形成新的沖刷和淤積。

3.4 對(duì)堤防護(hù)岸的影響分析

根據(jù)《山西省河道管理?xiàng)l例》第十條規(guī)定，有堤防的河道，其管理范圍為兩岸堤防之間的水域、沙洲、灘地（包括可耕地）、行洪區(qū)、兩岸堤防及護(hù)堤地。工程位置屬河道堤防管理范圍，大橋的建設(shè)會(huì)影響堤防的抗滑性和滲流穩(wěn)定性，還可能造成堤防損毀，同時(shí)，建成后大橋的管理與河道管理相互沖突。

大橋的主橋墩永久占用左岸堤防，邊墩在河道內(nèi)，且靠近右岸堤防，布置形式為矩形墩，在橋墩施工過(guò)程中，需要開(kāi)挖地基，將會(huì)破壞現(xiàn)有堤防。工程建成后局部流速加快，對(duì)堤防基礎(chǔ)沖刷增大，大橋建設(shè)使得涉及河段堤防局部堤頂高程不滿足設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)。

3.5 對(duì)防汛搶險(xiǎn)的影響分析

根據(jù)防洪評(píng)價(jià)導(dǎo)則規(guī)定，防汛搶險(xiǎn)通道凈空應(yīng)不小于4.5 m，并滿足三級(jí)路面通車要求。大橋橋下凈高為25 m，凈空高度滿足要求，但是大橋的建設(shè)，阻斷了左岸原防汛搶險(xiǎn)道路，項(xiàng)目建成后對(duì)所跨越河道的防洪搶險(xiǎn)有一定影響。其次橋梁工程施工期長(zhǎng)達(dá)3 年，工程建設(shè)在河道內(nèi)施工，施工期間對(duì)河道防汛搶險(xiǎn)有影響。

4 對(duì)策

4.1 優(yōu)化工程設(shè)計(jì)

進(jìn)一步提升公路建設(shè)理念，細(xì)化設(shè)計(jì)方案，將綠色公路建設(shè)相關(guān)要求落到實(shí)處，結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)及沿線城鎮(zhèn)規(guī)劃、土地利用規(guī)劃、河道治理規(guī)劃等，加強(qiáng)土石方調(diào)配和綜合利用，盡量減少借方。根據(jù)防洪計(jì)算結(jié)果，工程設(shè)計(jì)單位應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)影響范圍內(nèi)堤防進(jìn)行必要的防護(hù)和加固，主要分為以下幾個(gè)方面：①主墩永久占據(jù)左岸堤頂路，將堤頂路拓寬順直，向上下游延長(zhǎng)，寬度和彎度均應(yīng)滿足防汛搶險(xiǎn)要求；②主墩混凝土與堤防土體容易產(chǎn)生接觸縫隙，導(dǎo)致接觸滲漏，危及堤防安全，建議增加防接觸滲漏措施；③邊墩設(shè)置在河道內(nèi)，布置形式為矩形，建議在邊墩迎水面增設(shè)分水尖，以減少行洪阻力和雍水；④橋梁導(dǎo)致河道最大行洪能力降低，應(yīng)對(duì)橋址上游兩岸堤防進(jìn)行加高0.22 m，長(zhǎng)度920 m；⑤針對(duì)橋址處局部沖刷深度較大的情況，建議增加橋墩周圍河床的防護(hù)，做好墩臺(tái)處的防護(hù)和排水設(shè)計(jì)，保證結(jié)構(gòu)安全耐久；⑥針對(duì)橋梁建設(shè)對(duì)河岸沖刷的情況，建議增加橋墩處河岸的襯砌防護(hù)。

4.2 規(guī)范施工管理

工程建設(shè)與運(yùn)行應(yīng)服從防洪、河道管理及治理、河道工程運(yùn)行維護(hù)及生態(tài)修復(fù)等相關(guān)規(guī)劃。該工程施工必須在縣水行政主管部門(mén)的全程監(jiān)督下進(jìn)行，施工過(guò)程中要注意保護(hù)兩岸堤防等水工程設(shè)施，為確保施工期間河道行洪安全，應(yīng)采取以下措施：①施工期阻水作用較大的臨建工程應(yīng)滿足防洪要求，施工單位須編制汛期施工防洪應(yīng)急預(yù)案，并報(bào)河道主管部門(mén)核準(zhǔn)備案，并接受監(jiān)督與管理；②施工單位要合理安排工期，與河道主管部門(mén)、水情部門(mén)保持信息互通，根據(jù)洪水預(yù)報(bào)，及時(shí)采取措施，確保防洪安全和施工安全；③施工期間避免棄土堵塞、壓縮河道，河道內(nèi)不宜堆放大量的施工物料；④施工結(jié)束后，要及時(shí)將各種臨建設(shè)施及廢棄物清出河道，恢復(fù)河道原貌，確保行洪安全。

4.3 加強(qiáng)防洪監(jiān)管

工程施工應(yīng)安排在非汛期，否則應(yīng)制定度汛方案及應(yīng)急預(yù)案，并報(bào)相關(guān)部門(mén)。防汛管理部門(mén)應(yīng)針對(duì)下大橋的建設(shè)，加強(qiáng)日常監(jiān)管：①橋梁主墩阻斷了原防汛搶險(xiǎn)道路，加強(qiáng)新修繞行搶險(xiǎn)道路的監(jiān)管，以滿足防汛搶險(xiǎn)要求；②工程建設(shè)位于河道管理范圍內(nèi)，部分橋梁將永久占用現(xiàn)有堤防，施工過(guò)程中對(duì)堤防有所損壞，施工過(guò)程中應(yīng)采取適當(dāng)措施，對(duì)堤防基礎(chǔ)進(jìn)行防護(hù)，對(duì)地基進(jìn)行夯實(shí)等，保證堤身穩(wěn)定不受影響；③施工過(guò)程中對(duì)堤防造成損壞，完工后應(yīng)按原狀對(duì)其進(jìn)行恢復(fù)，并請(qǐng)當(dāng)?shù)厮姓鞴懿块T(mén)進(jìn)行驗(yàn)收；④對(duì)因橋梁建設(shè)破壞堤防部分進(jìn)行加高加固處理，不因橋梁建設(shè)影響堤防防洪能力。

4.4 保護(hù)河道環(huán)境

工程施工過(guò)程中要加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，充分貫徹環(huán)評(píng)、水保要求、深化落實(shí)工程措施設(shè)計(jì)，保護(hù)沿線自然生態(tài)環(huán)境。施工期間會(huì)破壞現(xiàn)有植被和河道，產(chǎn)生棄土棄渣等廢棄建筑材料、生活垃圾等，為保護(hù)河道生態(tài)環(huán)境，應(yīng)采取以下措施：①要編制工程施工環(huán)保計(jì)劃，及時(shí)做好水土保持工作，對(duì)可能造成的水土保持方面的影響做好預(yù)測(cè)和評(píng)估，并擬定減少影響的措施；②要加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境管理，制定科學(xué)合理的施工取土原則與方案，減少水土流失；③要注意支擋防護(hù)，減少對(duì)河道的破壞和干擾；④要盡量減少開(kāi)挖面，減少對(duì)植被的影響范圍；⑤要對(duì)施工區(qū)域內(nèi)生產(chǎn)、生活產(chǎn)生的廢水、污水等應(yīng)通過(guò)適當(dāng)處理，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，杜絕任意棄置或直接向河道排放，避免對(duì)河道水質(zhì)及周邊環(huán)境產(chǎn)生污染；⑥要及時(shí)恢復(fù)河道、岸邊開(kāi)挖等毀壞的生物保護(hù)和地表植被。