王麗霞（戶縣水務(wù)局　陜西　戶縣　710300）

工程

西成鐵路澇河對(duì)角岔鋼橋防洪評(píng)價(jià)探析

王麗霞
（戶縣水務(wù)局陜西戶縣710300）

通過(guò)分析研究西成鐵路對(duì)角岔鋼便橋?qū)澈臃篮橛绊憽澈雍樗畬?duì)鋼便橋的影響，計(jì)算確定鋼架橋是否滿足過(guò)洪要求，對(duì)項(xiàng)目防洪方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，并對(duì)不利影響提出措施，以確保西成鐵路建設(shè)順利進(jìn)行。

澇河；對(duì)角岔鋼橋；防洪；評(píng)價(jià)

1　概況

1.1西成鐵路對(duì)角岔鋼便橋情況

西成鐵路全長(zhǎng)約660km，其中西安至成都鐵路客運(yùn)專線 XCZQ-2標(biāo)段，正線長(zhǎng)度34.301km，路線起于秦嶺北麓低中山區(qū)戶縣境內(nèi)，主線由清涼山隧道引入，終于大秦嶺隧道的1#斜井段。西成鐵路戶縣澇河對(duì)角岔鋼便橋位于澇河上游大岔溝口以上約200m處，為西成鐵路物料運(yùn)輸橫跨戶縣澇河的一座臨時(shí)性鋼結(jié)構(gòu)便橋，橫跨澇河主河道，便橋全長(zhǎng)36m，分3跨，跨徑12m。兩岸橋臺(tái)與橋墩基礎(chǔ)采用C20片石砼，埋深3.5m，迎水面寬1.5m，順?biāo)鏖L(zhǎng)6.0m，橋面為10mm鋼板；欄桿為16#工字鋼，欄桿中間用φ50mm鋼管連接。該橋主要承擔(dān)紙坊一號(hào)隧道的石渣外運(yùn)和鋼材、混凝土等材料的運(yùn)輸，服務(wù)期4年。

1.2澇河概況

澇河屬渭河一級(jí)支流，發(fā)源于秦嶺北麓靜腦峪，流域面積663km2，河道全長(zhǎng)82km，天然落差2092.0m，平均比降24.3‰。本次鋼便橋橋址處控制流域面積271.5km2，峪口以上流域全為土石山區(qū)。澇河流域?qū)倥瘻貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候區(qū)，多年平均降雨量750.8mm，多年平均徑流量1.33億m3，實(shí)測(cè)最大洪峰流量904m3/s（1957年），多年日平均流量4.21m3/s。

1.3項(xiàng)目區(qū)防洪情況

西成鐵路戶縣澇河對(duì)角岔鋼便橋位于秦嶺深山區(qū)，河谷狹窄，水流湍急，兩岸基巖裸露，岸坡及頂坡植被良好，相對(duì)高差達(dá)300m～600m，山谷兩岸坡度在45°～85°左右。項(xiàng)目區(qū)所處河段為戶縣東流水電站保護(hù)區(qū)，現(xiàn)狀右堤護(hù)岸采用漿砌石護(hù)坡和防洪墻砌護(hù)（其中0+000～0+168段為漿砌石護(hù)坡，0+168～ 0+318段為漿砌石防洪墻），設(shè)防防洪標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇洪水；左岸漿砌石護(hù)岸為西漢高速路施工時(shí)為了保護(hù)戶菜路而進(jìn)行的局部加高加固，未設(shè)防洪標(biāo)準(zhǔn)。

2　河道演變

2.1河道歷史演變

對(duì)角岔鋼便橋地處秦嶺北麓石質(zhì)山地河谷區(qū)，該區(qū)域地形大致呈羽狀，地勢(shì)南高北低，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的歲月里，巖性地質(zhì)表層不斷風(fēng)化，在雨水侵蝕、沖刷和水流下切作用下，坡面漫流向斷裂帶匯集，逐步形成小溪—河溝—河道，隨之澇河便不斷發(fā)育成熟。

2.2河道近期演變

由于東流水電站和西漢高速路的建設(shè)，澇河河道縱向演變存在沖刷和下切趨勢(shì)，隨著水流與河床的自動(dòng)調(diào)整，河床縱向向著平衡方向發(fā)展。河道彎曲基本定型，基巖、邊巖雖然會(huì)風(fēng)化，但河床及岸邊巖性相對(duì)堅(jiān)硬，加之，左右堤岸已進(jìn)行漿砌石砌護(hù)，彎曲段和順直段變遷可能性很小，狹谷和寬谷只會(huì)在漫長(zhǎng)的歲月里變得稍寬敞一些，但這種變化速度是微小的。

3　防洪評(píng)價(jià)

根據(jù)西成鐵路戶縣澇河對(duì)角岔鋼便橋的功能作用，綜合考慮確定西成鐵路戶縣澇河對(duì)角岔鋼便橋的防洪標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇，設(shè)計(jì)洪峰流量Q10%=312m3/s，工程等別為Ⅴ等，建筑物級(jí)別為5級(jí)。

3.1洪水分析

澇河對(duì)角岔鋼便橋工程區(qū)附近沒(méi)有實(shí)測(cè)洪水資料，采用下游澇峪水文站實(shí)測(cè)資料作為控制站進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水推求。澇河的洪水是由暴雨形成的，最早發(fā)生在4月，最遲出現(xiàn)在11月，但量級(jí)和強(qiáng)度較大的暴雨一般發(fā)生在7月～10月。洪水大多陡漲陡落，且流程短，比降大，因此洪水特征表現(xiàn)為匯流歷時(shí)短，傳播速度快，峰型多為尖瘦型，歷時(shí)一般1天～2天；但由秋季連續(xù)陰雨的形成的洪峰，峰型矮胖，歷時(shí)較長(zhǎng)。

3.2洪水洪峰流量計(jì)算

洪峰流量的選樣采用年最大值法，本次選用基礎(chǔ)資料為澇峪口水文站1944年～2010年水文年鑒整編成果中洪水資料。根據(jù)澇峪水文站1944年～2010年67年洪水資料加入1898年調(diào)查洪水按不連序系列進(jìn)行頻率計(jì)算，得上游山區(qū)設(shè)計(jì)洪峰流量。洪峰流量計(jì)算時(shí)，將1898年洪水提出作為特大值處理，重現(xiàn)期為110年，1957年、1987年雖然發(fā)生的洪水較大，在67年的長(zhǎng)系列資料中按照特大值處理時(shí)在1898年洪水控制的情況下影響不大，因此本次不將1957年、1987年洪水作為特大值處理。用矩法估算統(tǒng)計(jì)參數(shù)初始值，然后采用P—Ⅲ型曲線適線，適線后洪峰流量統(tǒng)計(jì)參數(shù)及不同頻率洪峰流量成果見(jiàn)表3-1。

表3-1　　澇峪水文站不同頻率洪峰流量計(jì)算成果表　　單位：m3/s

考慮本次設(shè)計(jì)洪水采用的系列資料與上級(jí)部門批復(fù)的《澇河治理規(guī)劃》中系列資料相近，且計(jì)算結(jié)果也基本一致，為保持與《澇河治理規(guī)劃》的一致性，本次設(shè)計(jì)采用上級(jí)部門批復(fù)的《澇河治理規(guī)劃》中10年一遇洪峰流量368m3/s作為設(shè)計(jì)依據(jù)。

3.3工程區(qū)設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

依據(jù)控制站設(shè)計(jì)洪水洪峰流量計(jì)算成果，采用面積比擬法，經(jīng)分析計(jì)算，本次工程區(qū)10年一遇澇河設(shè)計(jì)洪峰流量為312m3/s。根據(jù)確定的河道糙率、起始斷面的水位～流量關(guān)系和設(shè)計(jì)河道斷面，首先計(jì)算各橫斷面的水力因子，以下游控制斷面為起始斷面推算上游水位，從下游向上游采用能力能量守恒方程逐斷面進(jìn)行水面線計(jì)算，最后推求出該段規(guī)劃河道設(shè)計(jì)洪水位。計(jì)算得起始斷面水深2.24m，洪水水位為725.64m。

3.4雍水分析計(jì)算

西成鐵路戶縣澇河對(duì)角岔鋼便橋由于受地形及附近西漢高速路等條件限制，左岸橋臺(tái)布置在河道灘地上，右岸橋臺(tái)建河堤上，2個(gè)橋墩建在河道內(nèi)，束窄了河道行洪斷面，使過(guò)水面積減少，同時(shí)增大了水流阻力，造成橋位上游一定范圍內(nèi)水位雍高，行洪能力降低，阻水面積3.9m2，阻水寬度1.3m，對(duì)河道行洪有一定影響，對(duì)河勢(shì)穩(wěn)定也將產(chǎn)生一定的不利影響。根據(jù)公式計(jì)算的鋼便橋處雍水成果見(jiàn)表3-2。

表3-2　　鐵路規(guī)范公式大橋壅水高度計(jì)算成果表

表3-3　　梁底高程復(fù)核成果表　　單位：（m）

計(jì)算的雍水高度為0.08m，雍水曲線長(zhǎng)度為8m。

3.5橋位處堤頂高程復(fù)核

依據(jù)《西安市實(shí)用水文手冊(cè)》，橋位所在地區(qū)最大風(fēng)速為17m/s；風(fēng)區(qū)浪程長(zhǎng)度分析取40m，10年一遇洪水的平均水域深度為2.50m，經(jīng)計(jì)算的波浪高度為0.10m，橋下凈空安全值取0.50m。

差值為“-”時(shí)，說(shuō)明設(shè)計(jì)梁底高程低于本次復(fù)核要求的梁底高程。

從表3-3中可以看出，西成高鐵戶縣澇河對(duì)角岔鋼便橋設(shè)計(jì)左岸橋臺(tái)和1#橋墩的梁底高程，低于本次復(fù)核要求的梁底高程，不滿足橋位河段防洪和橋梁設(shè)計(jì)要求。

西成鐵路戶縣澇河對(duì)角岔鋼便橋建成后，10年一遇洪水橋前最大雍水高度為0.08m，西成鐵路戶縣澇河對(duì)角岔鋼便橋橋址安全堤（岸）頂高程=10年一遇洪水位729.98m+堤頂超高 0.8m+橋前雍水0.08m=730.86m，建橋前右堤護(hù)岸高度為731.97m，設(shè)計(jì)右岸橋梁底高程731.25m，均滿足10年一遇洪水過(guò)洪要求；建橋前左岸灘面高程730.54m，設(shè)計(jì)左岸橋梁底高程729.80m，低于安全堤頂高度1.06m，均不滿足10年一遇過(guò)洪要求，需抬高橋面或采取河道疏浚措施，增加河道行洪斷面。

3.6河床沖刷分析

根據(jù)洪水沖刷計(jì)算，西成鐵路戶縣澇河對(duì)角岔鋼便橋計(jì)算基礎(chǔ)最低沖刷高程為725.08m，而該鋼便橋設(shè)計(jì)左岸橋臺(tái)基礎(chǔ)底高程726.30m、1#橋墩基礎(chǔ)底高程723.85m、2#橋墩基礎(chǔ)底高程724.02m、右岸橋臺(tái)基礎(chǔ)底高程727.75m，因此，鋼便橋河道內(nèi)的1#和2#橋墩基礎(chǔ)埋深滿足要求；而左岸橋臺(tái)建在河道灘面上，且基礎(chǔ)埋深不能滿足抗沖刷要求；右岸橋臺(tái)盡管有砌石護(hù)岸防護(hù)，但是橋臺(tái)基礎(chǔ)埋深不夠。

3.7項(xiàng)目建設(shè)對(duì)第三人合法水事權(quán)益的影響分析

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，該便橋所在河段上下游影響范圍內(nèi)，除東流水電站和人行便橋外，無(wú)其他企事業(yè)單位和蓄、引、提水設(shè)施。緊鄰該橋下游右岸已建成東流水電站，現(xiàn)狀護(hù)坡砌護(hù)高度為 731.97，該橋設(shè)計(jì)右岸橋梁底高程731.25m，因此對(duì)東流水電站防洪安全有一定影響。距該便橋下游70m處有一座鋼架人行便橋，對(duì)人行便橋影響不大。

4　結(jié)論和建議

通過(guò)對(duì)西成鐵路戶縣澇河對(duì)角岔鋼便橋所在河段水文泥沙特性、河道沖淤變化規(guī)律、鋼便橋建設(shè)對(duì)所在河段防洪影響，以及對(duì)第三合法權(quán)益人的影響分析，得出以下結(jié)論和建議。

4.1結(jié)論

（1）根據(jù)臨時(shí)水工建筑物洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)需為10年～5年要求，結(jié)合西成鐵路戶縣澇河對(duì)角岔鋼便橋主要功能，綜合考慮確定西成鐵路戶縣澇河對(duì)角岔鋼便橋的防洪標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇，工程等別為Ⅴ等，工程級(jí)別為5級(jí)。經(jīng)本次洪水分析計(jì)算，確定鋼便橋處10年一遇洪水流量為312m3/s，洪水位為729.98m。

（2）按照本次防洪標(biāo)準(zhǔn)10年一遇洪水分析結(jié)果，設(shè)計(jì)右岸橋梁高程731.25m，而現(xiàn)狀橋梁處護(hù)坡砌護(hù)高程731.97m，橋梁底低于該橋下游右岸東流水電站的現(xiàn)狀護(hù)坡，降低了河道行洪能力，因此對(duì)東流水電站防洪安全造成影響，需對(duì)該橋下游護(hù)坡進(jìn)行加高至731.97m，確保東流水電站的防洪安全。

（3）需抬高左岸橋臺(tái)和1#橋墩梁底高程到730.52m或清理疏浚河道，增加河道行洪斷面。

（4）經(jīng)設(shè)計(jì)洪水沖刷計(jì)算，西成鐵路戶縣澇河對(duì)角岔鋼便橋1#和2#橋墩基礎(chǔ)埋深滿足要求；左岸橋臺(tái)建在河道內(nèi)，基礎(chǔ)埋深不能滿足抗沖刷要求，右岸橋臺(tái)盡管有砌石護(hù)坡防護(hù)，但是橋臺(tái)基礎(chǔ)埋深不夠，因此，便橋極易遭到洪水沖刷破壞?？紤]到便橋?yàn)榕R時(shí)性橋梁，建議建設(shè)單位使用中隨時(shí)關(guān)注，如遭破損，隨時(shí)修復(fù)加固。

4.2建議

（1）鋼便橋?yàn)榕R時(shí)性便橋，施工單位應(yīng)根據(jù)橋梁荷載能力，限制超載車輛通行。

（2）項(xiàng)目區(qū)處于山區(qū)，暴雨洪水多發(fā)，山地災(zāi)害隱患嚴(yán)重，要加強(qiáng)與防汛、水文等部門的聯(lián)系，汛期服從防汛部門的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)和調(diào)度，注意掌握流域雨、水、汛情信息，做好山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)，制定切實(shí)可行的防洪預(yù)案，確保鋼便橋及電站廠區(qū)安全。

（3）由于項(xiàng)目區(qū)在山區(qū)，要加強(qiáng)安全生產(chǎn)管理，注重安全教育。

（4）項(xiàng)目區(qū)車輛在運(yùn)輸行駛中既要重視保護(hù)山林生態(tài)環(huán)境，更要保護(hù)河道及水資源生態(tài)環(huán)境。陜西水利

（責(zé)任編輯：唐紅云）

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