關(guān)于淮河阜六鐵路淮河橋的防洪影響設(shè)計探討

1、<p>　　關(guān)于淮河阜六鐵路淮河橋的防洪影響設(shè)計探討</p><p>　　摘要：淮河特大橋是新建在阜六鐵路的控制性工程，橋全長8368.71m，主跨基礎(chǔ)位于淮河主河道內(nèi)，基底水深14.97m。本文結(jié)合工程實際情況以及工期要求等因素，并參照類似工程的施工經(jīng)驗，對阜六鐵路淮河特大橋工程的防洪影響設(shè)計進行探討。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：淮河；阜六鐵路；淮河橋；防洪影響設(shè)計 <

2、;/p><p>　　Abstract: The Huaihe bridge is a new project control of Fu six railway, bridge a total length of 8368.71m, based in Huaihe, the main span of the main canal, the basement depth 14.97m. In this paper, c

3、ombined with the actual situation of engineering and construction requirements and other factors, and the construction experience of similar projects, to explore the effect of flood control for Huaihe bridge engineering

4、Fu six railway design. </p><p>　　Key words: Huaihe; Fu six railway; Huaihe bridge; influence of flood control design </p><p>　　中圖分類號：TU2 </p><p>　　1.淮河橋工程建設(shè)概況 </p><p>&

5、lt;b>　　1.1工程概況 </b></p><p>　　阜陽至六安鐵路淮河特大橋采用連續(xù)梁方案跨越淮河及其左、右堤，橋梁全長8368.71m,起訖里程為DK30+657.73～DK39+026.44,全橋中心里程DK34+842.085，跨淮河主跨中心里程為DK32+055.20，跨淮河左堤DK31+347.30，跨淮河右堤中心里程為DK33+755.30。阜陽至六安鐵路淮河特大橋防洪影響處

6、理工程內(nèi)容包括橋位處堤身堤基防滲、岸坡防護、行洪斷面補償?shù)取?</p><p><b>　　1.2工程地質(zhì) </b></p><p>　　淮河特大橋區(qū)域為第四系晚更新世沖積層，部分區(qū)域中、新生代地殼活動劇烈，但自更新世后期，特別是全新世以來本區(qū)地殼活動已趨于基本穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)場地斷裂。流域內(nèi)表層土為粘土，以下各層為粉質(zhì)壤土、粉沙土、淤泥質(zhì)粉土等，色質(zhì)為黃色、黃褐色，地基

7、承載力在90～220kpa之間不等。據(jù)以往區(qū)域水文地質(zhì)資料揭示，場地地下水PH值為7～8，地下水化學(xué)類型為弱堿性HCO3～Ca型，對混凝土無侵蝕性。地表水受大氣降水、垂直蒸發(fā)和徑流排泄影響，地表水水位隨季節(jié)的不同而變化。 </p><p>　　2.淮河特大橋防洪影響處理工程 </p><p><b>　　2.1防滲處理 </b></p><p>

8、;　　橋墩基礎(chǔ)采用灌注樁施工工藝，破壞了堤防的正常的土壓力平衡，橋墩建成后，由于上部橋梁動荷載通過橋墩對橋墩附近堤身產(chǎn)生擾動作用，形成堤防與樁體的空隙，減少了堤防的滲徑長度，并且易產(chǎn)生類似接觸性沖刷等滲透破壞，從堤防安全防滲穩(wěn)定安全考慮，需進行堤防滲流穩(wěn)定計算。 </p><p>　　2.1.1計算參數(shù)確定 </p><p>　　與堤身及堤基滲流穩(wěn)定計算有關(guān)的主要參數(shù)有：各土層的滲透系數(shù)、

9、土層厚度等。由于中鐵上海設(shè)計院集團有限公司的《新建鐵路阜陽至六安線初測工程地質(zhì)勘測報告》中未提供土層的滲透系數(shù)，計算斷面各土層滲透系數(shù)依據(jù)土質(zhì)特性和工程經(jīng)驗，按常規(guī)選定。由于樁基施工，擾動附近土體，所以將橋墩附近近似看作透水性較好的土層，滲透系數(shù)取樁體穿透所在土層10倍。 </p><p>　　2.1.2滲流計算結(jié)果 </p><p>　　采用“水工結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)”（AUTOBANK）軟件，

10、對北副壩在100年一遇洪水位29.72m，相應(yīng)背水側(cè)無水工況下進行穩(wěn)定滲流計算，最大水力坡降為0.67m。根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》粘土允許坡降為0.6～0.7，計算最大坡降大于規(guī)范下限，小于規(guī)范上限。從流網(wǎng)圖和流速矢量圖上可以看出，由于上部動荷載對堤身和堤腳產(chǎn)生擾動作用，滲透破壞最有可能發(fā)生在背水側(cè)堤基與樁體的接觸部分，堤防和樁體間的空隙易產(chǎn)生類似接觸性破壞，最大流速也發(fā)生在橋墩出口處，故需對臨淮崗北副壩進行防滲處理，以便阻斷滲流通道、增加

11、滲徑，降低堤后的滲流水頭和水力坡降。 </p><p>　　2.2防滲加固處理 </p><p>　　2.2.1堤防防滲加固 </p><p>　　為了有效降低橋墩處堤身和堤基強透水層的孔隙率、阻斷滲流通道，提高堤身、堤基密實度和降低滲透性，減少滲透量，消除堤身的內(nèi)部隱患，確保堤防安全，應(yīng)對臨淮崗北副壩、臨王段橋位處堤防進行防滲加固處理。 </p>&

12、lt;p>　　2.2.2橋墩局部防護 </p><p>　　近堤橋墩灌注樁和承臺施工不可避免地對堤基產(chǎn)生擾動，這很可能會引起局部滲透變形，對堤防安全構(gòu)成威脅，故應(yīng)對位于堤防安全保護范圍內(nèi)的橋墩基礎(chǔ)（承臺）作局部防滲處理，一般不透水堤基堤防安全保護范圍為堤腳內(nèi)外各100m。根據(jù)《防洪評價報告》沖刷分析計算知，灘地局部沖刷深度可達2.03m。為防止近堤腳的橋梁基礎(chǔ)形成局部沖刷，影響堤防和橋梁安全，對基礎(chǔ)周邊地面

13、采用護砌保護，并結(jié)合防滲需要，采取必要的防滲措施。根據(jù)橋梁布置情況，本次近堤腳基礎(chǔ)局部防護處理主要涉及臨淮崗北副壩背水側(cè)16～20#、迎水側(cè)21～25#；臨王段背水側(cè)87～90#，迎水側(cè)83～86#共18個橋墩。 </p><p>　　2.3行洪斷面補償 </p><p>　　由于橋墩阻水，減少了河道有效行洪斷面面積，降低了河道行洪能力，形成壅水。工程所在河段平面形態(tài)呈弧形微彎，曲率半徑約

14、2500m。橋址處右岸臨王段大堤歷史上曾兩次退建，故現(xiàn)狀堤距較大，灘地較寬，實測兩岸堤距2400m，主槽寬約370m，左岸灘地寬510m，右岸灘地寬1520m，河道主泓線位于主槽中偏右側(cè)，最深處河底高程約9.8m。由于灘地較寬，河道中橋墩布置較多，計算阻水面積較大，根據(jù)《防洪評價報告》，阜陽至六安鐵路淮河特大橋100年一遇洪水時總阻水面積1477 m2，其中主槽347 m2，灘地1130 m2，計算壅水高度達2.5cm，必須采取工程措施

15、減少其影響。 </p><p><b>　　2.4堤岸防護 </b></p><p>　　由于橋墩束水，河道單寬流量增加，局部水面比降和流速加大，引起河床、岸坡沖刷，同時在橋墩附近形成復(fù)雜的水流形態(tài)，導(dǎo)致橋墩周圍出現(xiàn)局部沖刷。因此須對橋軸線上、下游影響范圍內(nèi)的堤防及河岸進行防護。 </p><p><b>　　2.4.1護坡 <

16、/b></p><p>　　根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，橋址處臨王段大堤迎水坡已全部做過混凝土或干砌塊石護坡，且基本完好，故本次影響處理設(shè)計不再考慮；北副壩迎水坡高速公路橋軸線上游150m、下游200m已做過混凝土預(yù)制塊護坡，該護坡末端距下游西園涵上干砌塊石護坡之間有約170m長坡面未防護，鑒于上述主槽疏浚加右岸切灘增加斷面面積尚不能完全滿足河道行洪斷面補償需要，水流沖刷能力仍偏大，本次設(shè)計對該170m長坡面采用混凝土預(yù)

17、制塊防護，使該段護坡連續(xù)。 </p><p><b>　　2.4.2護岸 </b></p><p>　　為保護河道岸坡穩(wěn)定，左岸對疏浚后的邊坡進行防護，采用水上干砌塊石護坎，水下拋石護岸，原阜六高速公路淮河特大橋影響處理工程沿橋軸線上、下游200m岸坡水上已做過干砌塊石護坡，本次影響處理根據(jù)斷面補償河道疏浚邊坡增設(shè)水下拋石護岸，同時向下游順延160m防護。右岸考慮深泓

18、近岸增設(shè)水下拋石防護，同時將原高速公路影響處理水上干砌塊石護坎向下游順延60m。 </p><p>　　3.淮河阜六鐵路淮河橋的防洪影響設(shè)計 </p><p>　　3.1堤防防滲加固設(shè)計 </p><p>　　滲流控制的目標(biāo)是提高堤防的抗?jié)B穩(wěn)定性，使它滿足規(guī)范要求的安全系數(shù)，達到除險目標(biāo)。本著前堵后導(dǎo)的原則，滲流控制的措施有：在堤前增加防滲鋪蓋、垂直鋪塑、高壓噴射截

19、滲墻，在堤后設(shè)置降壓井、導(dǎo)滲盲溝、加透水蓋重等。 </p><p>　　3.2橋墩防護設(shè)計 </p><p>　　橋墩基礎(chǔ)灌注樁和承臺施工對堤基上部覆蓋層的穿刺并對周圍土體產(chǎn)生擾動，容易使土體孔隙貫穿形成接觸滲流，因此須對影響堤防安全范圍內(nèi)的橋墩進行局部防滲處理，其設(shè)計原則：迎水側(cè)采用截滲處理，從源頭堵截滲流通道；背水側(cè)采用導(dǎo)滲處理，將滲水安全導(dǎo)出降壓，保護基土不隨滲水流失而產(chǎn)生堤基滲流破

20、壞。本次防滲處理選用現(xiàn)行技術(shù)較為成熟、安全性較高的土工織物技術(shù)，即對迎水側(cè)橋墩承臺的原基坑開挖擾動部位用復(fù)合土工膜作防滲處理，復(fù)合土工膜選用二布一膜,土工膜上部采用5cm粗砂保護層，其上再回填20cm厚的粘土封閉層，最上面用30cm厚干砌塊石護面作為保護層，并起到防沖作用；對背水側(cè)橋墩承臺的原基坑開挖擾動部位用土工布作反濾保護處理，土工布上部亦采用干砌塊石護面作為保護層。 </p><p>　　3.3斷面補償設(shè)計

21、 </p><p>　　斷面補償設(shè)計既要滿足河道有效行洪斷面面積，恢復(fù)其行洪能力，又要使河道水流銜接盡量平順，保持河勢相對穩(wěn)定，不致在今后使用中出現(xiàn)嚴(yán)重沖刷或回淤，同時還要兼顧考慮影響范圍內(nèi)其他工程安全運用。綜合該段河勢、河道斷面及上游臨近阜六高速公路橋墩承臺布置情況，斷面補償設(shè)計采取主槽疏浚結(jié)合局部降低右岸灘地高程方案，以主槽疏浚為主。 </p><p>　　主槽疏浚選擇在左側(cè)河床，兼顧

22、施工條件，設(shè)計疏浚底高程13.0m，鑒于阜六高速公路淮河特大橋已建成，受其安全限制，疏浚范圍從高速公路橋下緣（樁號53+222）開始向下游至樁號52+922，總疏浚長度300m，將下游150m處阻水嚴(yán)重的突嘴一舉切除，使該段河道水流更加平順。岸線布置考慮平順連接，沿現(xiàn)有高速公路橋護岸向下游順延至谷河口。根據(jù)設(shè)計，橋位上游疏浚長度50m，下游疏浚長度250m，水下開挖邊坡1:4，橋位處疏浚斷面面積449.1m2，最大疏浚斷面面積801.1

23、 m2，設(shè)計疏?？偼练?4.62萬m3。 </p><p>　　3.4岸坡防護結(jié)構(gòu)設(shè)計 </p><p>　　3.4.1砼預(yù)制塊護坡 </p><p>　　護坡面層采用12cm厚C20砼預(yù)制塊，砌塊平面形狀設(shè)計成自鎖形，為利于排水下設(shè)10cm厚瓜子片墊層，考慮堤身土質(zhì)較差，為保護坡面基土滲流穩(wěn)定，墊層下鋪設(shè)一層150g/m2土工布作反濾。護坡頂高程取設(shè)計洪水位以上1

24、.0m，護坡底高程平或略高于堤腳地面，坡比原則按現(xiàn)有堤防坡比，要求平順少削坡。坡面每間隔50m設(shè)置一道條埂，封頂、勒腳及條埂均為C20現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，截面尺寸為0.4×0.6m（寬×深）。封頂以上至堤頂間坡面結(jié)合水土保持?jǐn)M采用草皮生物護坡。 </p><p>　　3.4.2干砌塊石護岸 </p><p>　　干砌塊石護岸頂高程與灘地持平或略低，以便排除灘地來水；勒腳頂高

25、程考慮臨淮崗洪水控制工程壩上正常控制水位選擇20.0m。干砌塊石護岸面層厚0.3m，下設(shè)5～15 mm級配碎石墊層厚0.10m，右岸邊坡結(jié)合切灘為1：4，左岸為原始坡比。順?biāo)鞣较蛎?0m設(shè)一道順坡向條埂，坡長大于10m時，沿垂直水流方向每隔10m設(shè)置一道縱向條梗。條埂、勒腳、封頂、封邊為M10砂漿漿砌石結(jié)構(gòu)，封頂、封邊、條埂尺寸為0.4×0.6m（寬×深，下同），勒腳尺寸為0.6×0.8m。 </p

26、><p>　　3.4.3拋石護坎設(shè)計 </p><p>　　拋石護坎采用平順拋護方式，頂高程20.0m，一般拋石厚度按0.6m控制，為增強穩(wěn)定性，底部設(shè)5m長平拋段，厚度增大到0.8m。拋石護坎自護岸勒腳高程下始拋至河床深泓或岸坡小于1：4的緩坡段，其中左岸護坎底部高程結(jié)合河道斷面補償疏浚確定為13.0m。 </p><p><b>　　結(jié)論 </b&g