淺談河道沖刷對碼頭工程的影響

宋海濤 王德宇 王馨馨 史良輝 花金祥

（1.山東省泗水縣水利事業(yè)發(fā)展中心 泗水 273200 2.山東水之源水利規(guī)劃設(shè)計有限公司 濟(jì)南 250014）

1 基本情況

1.1 項目概況

淮南港潘集港區(qū)興華園碼頭工程位于淮南市潘集區(qū)平圩鎮(zhèn)淮河北汊的左岸潘集港區(qū)規(guī)劃作業(yè)區(qū)，上距平圩大件碼頭約136m，上距鵬源碼頭約500m；下距店集碼頭約75m，下距淮南淮河大橋約2.6km。

該碼頭擬建2 個300t 級散貨泊位(兼顧500t級)，年吞吐量按80 萬t 設(shè)計，港口使用岸線長度為202m。所建碼頭為中低水位碼頭，汛期允許淹沒。主要技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 主要技術(shù)指標(biāo)表

1.2 河道基本情況

淮河發(fā)源于河南省桐柏山，東流經(jīng)鄂、豫、皖、蘇四省，主流在三江營入長江，全長約1000km，總落差約200m。淮河干流洪河口以上為上游，長360km，地面落差178m，流域面積為3.06 萬km2。洪河口至洪澤湖出口（中渡）為中游，長490km，地面落差16m，中渡以上流域面積為15.82 萬km2。中渡以下至三江營為下游入江水道，長150km，地面落差約6m，三江營以上流域面積為16.51 萬km2。

淮河干流兩岸自上而下分布蒙洼、城西湖、城東湖和瓦埠湖4 處蓄洪區(qū)以及南潤段、邱家湖、姜唐湖、壽西湖、董峰湖、上六坊堤、下六坊堤、石姚段、洛河洼、湯漁湖、荊山湖、方邱湖、臨北段、花園湖、香浮段、潘村洼等16 處行洪區(qū)；沿淮修筑各類堤防1700km，其中淮北大堤和城市工礦圈地長700 多km。

1.3 工程所在河段情況

擬建碼頭工程位置處淮河左堤頂高程27.19m，堤頂寬10m；左堤與下六坊行洪區(qū)之間河口寬316.9m；下六坊下段淮河左汊主河槽寬207.5m，河底高程11.72m；左灘地高程19.50～21.55m，左灘地寬92.2m。

2 評價計算

2.1 水文資料獲取及水文分析

水文分析計算內(nèi)容包括擬建碼頭斷面處淮河防洪標(biāo)準(zhǔn)下的洪水位和流量。主要依據(jù)《淮河流域防洪規(guī)劃》《淮河干流正陽關(guān)至淮南段河工模型試驗(yàn)研究報告（四）》相關(guān)水文水位站長系列水文資料等進(jìn)行推算，并參照《安徽省淮南港潘集港區(qū)興華園碼頭工程可行性研究報告》的水位、流量成果，加以合理性分析后確定。

2.2 防洪標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)國務(wù)院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)水利部《關(guān)于加強(qiáng)淮河流域2001—2010年防洪建設(shè)若干意見的通知》，淮河流域2001—2010年防洪建設(shè)的主要目標(biāo)是：淮河干流中游主要保護(hù)區(qū)達(dá)到100年一遇、下游達(dá)到100 一遇以上的防洪標(biāo)準(zhǔn)。

擬建碼頭位于淮南潘集區(qū)下六坊下段，北岸為淮北大堤饒荊段，防洪標(biāo)準(zhǔn)確定為100年一遇。

2.3 設(shè)計洪水

根據(jù)淮河干流河道特點(diǎn)及洪水特性，淮河干流設(shè)計洪水主要決定于最大30d 洪量,考慮歷史洪水1921年、1931年以及新中國成立后1950—1991年系列進(jìn)行頻率計算后，正陽關(guān)30d 洪量均值為83.9 億m3、Cv=0.95、Cs=2.5Cv百年一遇30d 洪量為386 億m3,50年一遇為324 億m3。

正陽關(guān)控制下泄流量為10000m3/s，渦河口以下淮河干流控制下泄流量為13000m3/s，相應(yīng)設(shè)計水位正陽關(guān)為26.40m，渦河口為23.39m。

根據(jù)《淮河流域防洪規(guī)劃》有關(guān)成果，擬建碼頭工程(饒荊段樁號68+052～68+254)位于潘集區(qū)的淮河左汊的左岸，距下游平圩淮河大橋約2.5km 左右,根據(jù)峽山口和田家庵的相應(yīng)水位按距離內(nèi)差法推求,計算碼頭處百年一遇設(shè)計洪水位為24.76m，全斷面流量10000m3/s。

根據(jù)《淮河干流正陽關(guān)至淮南段河工模型試驗(yàn)研究報告（四）》，碼頭工程河段百年一遇水位24.76m,當(dāng)下六坊堤全鏟除時，左汊、右汊、下六坊堤行洪區(qū)分流比約為1 ∶1 ∶2，左汊過水流量Q1=2500m3/s,行洪區(qū)過水流量Q2=5000m3/s,右汊過水流量為Q3=2500m3/s；當(dāng)下六坊堤不鏟除時，其中左汊過水流量Q1=2850m3/s，行洪區(qū)過水流量Q2=4300m3/s，右汊過水流量為Q3=2850m3/s。

2.4 沖刷計算

碼頭工程建成后，由于平臺樁基對河道水流的阻礙作用，樁基周圍水流在河床面附近形成淘刷漩渦，引起河床的一般沖刷和橋墩的局部沖刷，沖刷深度與過流條件、河道斷面、河床土壤特性、碼頭工程幾何形狀等因素有關(guān)，考慮到涉河建筑中，橋梁的沖刷計算理論相對比較成熟，其沖刷計算公式應(yīng)用范圍較廣，且平臺樁基與橋臺基礎(chǔ)相似，故本次碼頭平臺沖刷計算分析采用跨河橋梁沖刷理論進(jìn)行分析計算。

本碼頭港池底高程13.21m，根據(jù)《公路工程水文勘測設(shè)計規(guī)范》（JTGC30-2002）的規(guī)定，用一般沖刷和局部沖刷的最不利組合來計算沖刷結(jié)果。

由表2 可知，碼頭段河道在不同工況下，碼頭基礎(chǔ)附近形成沖刷，對樁基的計算長度和裝卸平臺穩(wěn)定還是有一定的影響，因此，碼頭建設(shè)時要進(jìn)行必要防護(hù)，應(yīng)做好港池岸坡防護(hù)，以消除沖刷對近岸岸坡的穩(wěn)定影響。

表2 沖刷計算成果表

3 關(guān)于河道沖刷對碼頭工程影響分析

一般情況下，當(dāng)河道行洪斷面中建設(shè)有永久性水工建筑物時，會因?yàn)樗薪ㄖ镒杷糠值淖钃醵淖兯髁鲬B(tài)，從而對該處河底產(chǎn)生一定程度的淘刷，對河道的形態(tài)變化造成一定影響，為避免或減輕沖刷造成的影響，需采取沖刷補(bǔ)償措施來保持河道整體形態(tài)與河勢穩(wěn)定。

根據(jù)河道沖刷分析計算，在不同工況條件下河槽最大沖刷深度分別為0.33m 和0.35m，河灘最大沖刷深度分別為0.23m 和0.60m 均較小，而沖刷主要會影響碼頭棧橋泊位以及樁基的穩(wěn)定。該河段河道經(jīng)多次分汊，且在碼頭工程下游約700m 處匯合，水流在此處易形成河道卡口，并在卡口上游形成渦流等不良流態(tài)，另外在橋墩附近易沖刷,不利于河岸穩(wěn)定。本次施工采用的是現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板施工以及鉆孔灌注樁均符合《港口工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（JTJ267-98）和《水工混凝土施工規(guī)范》（SDJ207-82）要求。工程基礎(chǔ)為Φ1000 鉆孔灌注樁，每排設(shè)3 根，上部結(jié)構(gòu)為C25 現(xiàn)澆鋼筋混凝土桁架式，接岸為M10 漿砌塊石擋土墻。樁基距河底最低點(diǎn)埋深為14.8m，所以河道沖刷對樁基計算長度和棧橋穩(wěn)定影響較小。

4 結(jié)語

淮南市興華園碼頭工程的建設(shè)未減小河道行洪斷面，不阻礙淮河行洪，由于碼頭基礎(chǔ)附近形成沖刷，但對樁基計算長度和棧橋穩(wěn)定影響較小。對于受沖刷影響的碼頭工程，河岸應(yīng)采用干砌石和拋石結(jié)合護(hù)岸，護(hù)砌長度沿碼頭港池，其護(hù)砌高度，河岸護(hù)砌為自設(shè)計枯水位到河灘采用干砌石護(hù)岸，設(shè)計枯水位以下采用拋石護(hù)岸，能保證待建港池邊坡的穩(wěn)定■