劉甘華，郜長(zhǎng)征

（1.安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，合肥231603；2.安徽省金源水利水電咨詢(xún)有限公司，合肥230022）

1 概況

來(lái)河是安徽省滁州市來(lái)安縣境內(nèi)的一條主要河流，也是滁河的一條較大支流，流域總面積714.3km2，其中來(lái)安縣境內(nèi)流域面積507.4km2。來(lái)河流域總長(zhǎng)70.2km，對(duì)河橋以下主河道長(zhǎng)度33.6km，流域上游為山區(qū)，中部屬丘陵區(qū)，下游為圩區(qū)。來(lái)河中部橫穿縣城，下部經(jīng)水口鎮(zhèn)、三城鄉(xiāng)入汊河鎮(zhèn)，并有滁天公路、滬陜高速、104國(guó)道跨河而過(guò)。來(lái)河自20世紀(jì)70年代進(jìn)行治理，裁彎取直，對(duì)河橋以下由“老來(lái)河”變?yōu)椤靶聛?lái)河”。

擬建新來(lái)河大橋位于滁州市新來(lái)河的下游，跨河角度為90°（主流方向與橋墩軸線形成的夾角），設(shè)計(jì)荷載為公路－I級(jí)，設(shè)計(jì)洪水頻率：1／100；設(shè)計(jì)時(shí)速：80km／h。橋梁設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為156m，橋面寬50m。新來(lái)河大橋橋梁布置方案為：上部結(jié)構(gòu)為5×30m連續(xù)小箱梁；下部結(jié)構(gòu)為樁柱式橋墩，橋臺(tái)采用樁基接蓋梁。單排樁基礎(chǔ)，橋墩采用八柱式，柱間距610cm，橋墩立柱直徑140cm，樁基直徑180cm。

2 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

2.1 流量計(jì)算

設(shè)計(jì)洪水分別按照支流水系匯集情況，結(jié)合地形、地貌進(jìn)行計(jì)算。設(shè)計(jì)洪水由各河道上游水庫(kù)出庫(kù)洪水、水庫(kù)下游區(qū)間設(shè)計(jì)洪水和圩口排水3大部分疊加計(jì)算，洪水計(jì)算偏安全考慮，未考慮河槽調(diào)蓄。河道匯流采用錯(cuò)時(shí)流量疊加法。

2.2 現(xiàn)狀水面線推算

來(lái)河洪水在汊河閘上匯入滁河，根據(jù)長(zhǎng)江委《滁河流域防洪規(guī)劃報(bào)告》（2004年修訂本）確定的滁河干流采用接近1991年6月洪水位，相當(dāng)于20a一遇，汊河閘上水位為10.40m。來(lái)河20a一遇水面線采用汊河集閘上20a一遇洪水位遭遇來(lái)河10a一遇洪水流量和汊河閘上10a一遇洪水位遭遇來(lái)河20a一遇洪水流量的外包線。

根據(jù)分析計(jì)算，新來(lái)河大橋20a一遇洪峰流量884.28m3／s，相應(yīng)洪水位為11.86m。新來(lái)河大橋設(shè)計(jì)洪水為100a一遇，考慮堤防實(shí)際情況及當(dāng)?shù)胤篮檎{(diào)度規(guī)劃，經(jīng)計(jì)算100a一遇洪峰流量采用1 490.50m3／s，相應(yīng)水位取 13.95m（高 程 采 用1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)）。

3 橋梁壅水及沖刷計(jì)算

3.1 橋梁壅水高度計(jì)算

建橋后，由于橋墩占用過(guò)水?dāng)嗝婷娣e及對(duì)水流的阻礙作用，致使橋前壅水抬高洪水位。同時(shí)，橋下河道水流流速增大，橋墩周?chē)乃髟诤哟哺浇纬商运鰷u，引起河床的一般沖刷和橋墩局部沖刷。壅水高度及沖刷深度與過(guò)流條件、河道斷面、橋址河段土壤特性、橋墩幾何形狀等因素有關(guān)。根據(jù)《橋涵水文》，橋前壅水高度計(jì)算公式為：

式中：ΔZ為壅水高度（m）；V為橋下斷面平均流速（m／s）；V0為橋前斷面平均流速（m／s）；η為系數(shù)，與水流進(jìn)入橋孔的阻力有關(guān)，根據(jù)河流類(lèi)型及河灘地過(guò)水能力可查閱相關(guān)資料。

壅水曲線長(zhǎng)：

式中I為橋址河段水面比降。

新來(lái)河大橋在遭遇100a一遇，20a一遇洪水情況下，壅水計(jì)算系數(shù)η取0.05，河段水面比降取0.12‰，經(jīng)計(jì)算，建橋后壅水高度分別為0.016m和0.025m，壅水曲線長(zhǎng)度分別為271.2m和416.67m，阻水程度為4.8%及4.98%，橋前壅水計(jì)算成果見(jiàn)表1。

表1 橋前壅水計(jì)算表

3.2 沖刷深度計(jì)算

橋墩基礎(chǔ)的存在，將對(duì)原河床的沖刷產(chǎn)生一定的影響，需進(jìn)行相關(guān)分析計(jì)算。根據(jù)地質(zhì)資料及JTG C30—2002《公路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，根據(jù)橋梁所在河道地質(zhì)狀況，分別采用不同的沖刷計(jì)算公式，新來(lái)河河床地質(zhì)為粉質(zhì)黏土，故采用黏性土河床計(jì)算公式：

（1）黏性土河床一般沖刷計(jì)算公式

式中：hp為橋下一般沖刷后的最大水深（m）；Ad為單寬流量集中系數(shù)，取1.0～1.2；IL為沖刷坑范圍內(nèi)黏性土液性指數(shù)，適用范圍為0.16～1.19；μ為橋墩水流側(cè)向壓縮系數(shù)；Q1、Q2分別為橋下河灘、河槽部分通過(guò)的設(shè)計(jì)流量（m3／s）；htm、hcm分別為橋下河灘、河槽最大水深（m）；htq、hcq分別為橋下河灘、河槽平均水深（m）；Btj、Bcj分別為河灘、河槽部分橋孔凈長(zhǎng)（m）。

（2）黏性土河床橋墩局部沖刷計(jì)算

計(jì)算公式如下：

式中：hb為橋墩局部沖刷深度（m）；Kξ為墩形系數(shù)；B1為橋墩計(jì)算寬度（m）；V為一般沖刷后的橋墩前行近流速（m／s）；IL為沖刷坑范圍內(nèi)黏性土液性指數(shù)，適用范圍為0.16～1.48。

設(shè)計(jì)洪水為20a一遇、100a一遇洪水情況下，橋位處沖刷計(jì)算成果見(jiàn)表2。

表2 沖刷計(jì)算成果表

由表2可知，在遭遇20a一遇洪水時(shí)，河槽部位一般沖刷深度為0.22m，橋墩部位會(huì)發(fā)生局部沖刷，沖刷深度為1.09m。在遭遇100a一遇洪水時(shí)，河槽部位一般沖刷深度為0.41m，橋墩部位會(huì)發(fā)生局部沖刷，沖刷深度為1.45m。

4 新來(lái)河大橋防洪影響分析

（1）新來(lái)河大橋建橋后，橋墩阻水會(huì)減少河道有效行洪面積，降低河道行洪能力，當(dāng)發(fā)生設(shè)計(jì)洪水時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生一定的壅水。20a一遇洪水壅水高度為0.016m、壅水曲線長(zhǎng)271.20m，100a一遇洪水壅水高度為0.025m，壅水曲線長(zhǎng)416.67m。建橋?qū)拥佬泻樗挥绊懮跣?，?duì)河道行洪能力影響有限，工程不會(huì)給河道行洪安全帶來(lái)明顯不利影響。

（2）新來(lái)河大橋設(shè)計(jì)過(guò)河方式為立交，根據(jù)確定的橋梁梁底設(shè)計(jì)高程，跨堤頂?shù)缆穬舾邽?.95～1.25m，不滿(mǎn)足堤頂防汛交通通行要求。

（3）新來(lái)河大橋的橋梁跨河道較順直，上、下游河床比降較小，河道斷面較大，建橋后沖刷計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)發(fā)生20a及100a一遇的洪水時(shí)，洪水對(duì)橋墩一般沖刷深度分別為0.22m、0.41m，局部沖刷深度分別為1.09m、1.45m。

河槽一般沖刷會(huì)影響橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)埋置深度，進(jìn)而影響基礎(chǔ)的穩(wěn)固。橋墩處局部沖刷會(huì)形成沖坑，位于堤腳及河道邊坡附近的局部沖刷會(huì)影響堤岸的滲流及河道邊坡的穩(wěn)定，因此橋墩處及其上、下游范圍需采取護(hù)砌措施。

（4）從橋梁與河道交角來(lái)看，新來(lái)河大橋橋墩軸線與水流方向交角約為90°，橋墩不會(huì)產(chǎn)生挑流作用，不會(huì)造成對(duì)河岸的沖刷。

（5）根據(jù)《中華人民共和國(guó)水法》、《中華人民共和國(guó)防洪法》和《中華人民共和國(guó)河道管理?xiàng)l例》，修建橋梁等工程不得危及堤防安全，本次涉及的大橋所跨越橋址處河段不涉及其他閘、站等水利設(shè)施。

（6）新來(lái)河大橋所跨越的新來(lái)河為通航河段，根據(jù)相關(guān)航運(yùn)規(guī)劃，新來(lái)河為規(guī)劃Ⅵ級(jí)航道。Ⅵ級(jí)航道設(shè)計(jì)最高通航水位為5a一遇，新來(lái)河5a一遇設(shè)計(jì)水位為11.00m。設(shè)計(jì)通航孔高度不滿(mǎn)足要求。

5 建議

（1）當(dāng)發(fā)生100a一遇的洪水時(shí)，洪水的局部及一般沖刷深度在2m以?xún)?nèi)，一般沖刷使河床下切，主泓加深、深泓近岸，橋址附近形成深槽，會(huì)影響橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)的穩(wěn)固，局部沖刷會(huì)形成沖坑，不利于河岸的滲流及穩(wěn)定。為保證各橋址斷面上、下游臨水側(cè)岸坡及橋墩處的穩(wěn)定，避免因橋梁建設(shè)造成岸坡崩塌及嚴(yán)重的沖刷深漕，采取補(bǔ)救的主要措施有：對(duì)新來(lái)河大橋沿中心線上游50m、下游30m范圍內(nèi)堤岸臨水坡采取干砌塊石護(hù)砌措施，相應(yīng)對(duì)橋址處沖刷嚴(yán)重地段采用河底塊石護(hù)砌防沖處理。

（2）針對(duì)建設(shè)項(xiàng)目施工時(shí)，施工設(shè)施、便道、料場(chǎng)及生活區(qū)域等將可能會(huì)對(duì)河道行洪產(chǎn)生影響，為確保防洪安全，施工期內(nèi)該項(xiàng)目建設(shè)部門(mén)應(yīng)與防汛指揮部門(mén)以及當(dāng)?shù)卣芮信浜希瑖?yán)格按照制定的渡汛方案進(jìn)行施工。施工后期應(yīng)逐步拆除及清理施工現(xiàn)場(chǎng)，推平施工道路，清理?xiàng)壴仁Ｓ辔铮謴?fù)河道原貌，以利于行洪暢通。

如果建設(shè)項(xiàng)目需汛期施工，施工單位要提前編制汛期施工組織計(jì)劃，并報(bào)蓄滯洪區(qū)主管部門(mén)批準(zhǔn)，方可進(jìn)行施工，施工時(shí)密切注意天氣變化。

（3）橋梁高度不滿(mǎn)足堤頂防汛道路通行要求，也不滿(mǎn)足VI級(jí)航道通行要求，建議主設(shè)抬高大橋跨堤跨河高度，以滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范規(guī)定的防汛道路及VI級(jí)航道凈高要求。

（4）擬建橋址處區(qū)內(nèi)無(wú)取水和臨時(shí)碼頭等第三人合法水事權(quán)益，但橋的建設(shè)過(guò)程中有可能影響到河岸和周邊區(qū)域的有關(guān)利益，應(yīng)采取相應(yīng)的補(bǔ)償措施。

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