張瓊瓊

（安徽省淮河河道管理局 蚌埠 233000）

淮南錢(qián)廟220kV線路工程跨港河對(duì)堤基安全影響分析

張瓊瓊

（安徽省淮河河道管理局 蚌埠 233000）

通過(guò)穩(wěn)定計(jì)算分析跨港河樁基對(duì)港河堤基的影響，以及潰堤沖刷對(duì)塔基安全的分析，得出該項(xiàng)目建設(shè)方案不會(huì)造成堤基穩(wěn)定性破壞，但堤塔基灌注樁應(yīng)避免主汛期施工，以及施工對(duì)防汛道路的影響，應(yīng)在項(xiàng)目完成后予補(bǔ)救恢復(fù)。

堤防 塔基 水力計(jì)算 穩(wěn)定分析

1 工程概況

淮南市位于安徽省中部、淮河中游，淮北平原南緣，是我國(guó)大型能源工業(yè)基地?；茨想娋W(wǎng)以淮河為界分為南片電網(wǎng)（東部、西部、山南）和北片電網(wǎng)（潘集、鳳臺(tái)、謝橋）?，F(xiàn)北片電網(wǎng)220kV變電站分布為：潘集區(qū)域內(nèi)有古溝變、蘆集變，鳳臺(tái)縣域內(nèi)有張集變、丁集變，謝橋區(qū)域無(wú)220kV變電站。由于各區(qū)域內(nèi)礦產(chǎn)企業(yè)較多，區(qū)域間220kV變電站交叉供電，部分220kV變電站負(fù)載較重，礦產(chǎn)企業(yè)電源需來(lái)自不同的220kV變電站，導(dǎo)致部分110kV供電半徑過(guò)長(zhǎng)，布局不合理，220kV變電站的110kV備用間隔有限，不能滿足新增110kV站點(diǎn)接入。為提高區(qū)域負(fù)荷用電可靠性，優(yōu)化110kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，建設(shè)錢(qián)廟220kV變電站是必要的。

錢(qián)廟220kv線路于港河閘上游約10.2km處的錢(qián)廟鄉(xiāng)后曹洼村北和古店鄉(xiāng)大莊孜村南跨越港河。屬顧大橋～永幸河19.74km河段，列入安徽省重點(diǎn)平原洼地治理工程（外資項(xiàng)目），已按5年一遇除澇標(biāo)準(zhǔn)疏浚完成。根據(jù)西淝河下游治理規(guī)劃，西淝河支流濟(jì)河、蘇溝、港河等13處生產(chǎn)圩暫維持現(xiàn)狀，工程處左岸東西林圩、右岸長(zhǎng)嶺圩堤防現(xiàn)狀均達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

2 圩堤安全影響分析

流域面積在50～500km2時(shí)，采用公式M=0.026RF-0.25計(jì)算，新建港河閘排澇面積98km2，10年一遇排澇流量120m3/s，20年一遇排洪流量145m3/s。

淮南錢(qián)廟變220kV線路工程跨港河設(shè)計(jì)西南—東北向走線，與港河約呈74°夾角，其中220kV線路跨河檔距417m，一跨過(guò)河，跨河塔為2基2E2-SZK-45雙回路直線塔，塔基為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁徑1m，樁長(zhǎng)15m，角鋼塔跟開(kāi)9.96m，跨河塔基距左堤?hào)|西林圩堤腳最近約101.5m，距右堤長(zhǎng)嶺圩堤腳最近約96.5m。110kV線路跨河檔距434m，一跨過(guò)河，跨河塔為2基1D2-SZK-45雙回路直線塔，塔基型式同220kV線路，跨河塔基距左堤?hào)|西林圩堤腳最近約105.3m，距右堤長(zhǎng)嶺圩堤腳最近約83.9m。樁基可能會(huì)對(duì)淮北大堤堤基滲流產(chǎn)生一定影響，需對(duì)堤基進(jìn)行滲流穩(wěn)定分析計(jì)算。樁基可能會(huì)對(duì)圩堤堤基滲流產(chǎn)生一定影響，需對(duì)堤基進(jìn)行滲流穩(wěn)定分析計(jì)算。

2.1 計(jì)算條件

（1）正常期：長(zhǎng)嶺圩洪水位20.15m，背水側(cè)無(wú)水的不利工況；東西林圩洪水位23.15m，背水側(cè)無(wú)水的不利工況；堤身以素填土為主，堤基上層為粉質(zhì)粘土，下層為粉土。

按下列不利情況簡(jiǎn)化計(jì)算：現(xiàn)狀堤防斷面，考慮塔基對(duì)堤基滲流的不利影響，樁體附近土層滲透系數(shù)擴(kuò)大10倍，范圍為樁體樁徑的2倍。

2.2 計(jì)算方法

依據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286-98）中有關(guān)滲流及滲透穩(wěn)定計(jì)算的規(guī)定，選用河海大學(xué)工程力學(xué)研究所研制的《水工結(jié)構(gòu)有限元分析系統(tǒng)（AutoBANKv 7.07）》堤防滲流場(chǎng)計(jì)算程序，對(duì)東聯(lián)圩圈堤順安河右堤進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算。

2.3 計(jì)算結(jié)果

按計(jì)算條件所選定工況、參數(shù)和計(jì)算方法所確定的計(jì)算理論，對(duì)東聯(lián)圩圈堤順安河右堤進(jìn)行滲透穩(wěn)定分析，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

3 潰堤洪水沖刷計(jì)算

港河兩岸現(xiàn)有圩堤防洪標(biāo)準(zhǔn)較低，約10～20年一遇，遇較大洪水會(huì)出現(xiàn)漫堤，甚至于薄弱處潰堤決口，潰口處水流流速較大，對(duì)地面產(chǎn)生沖刷，影響塔基安全。

由于潰口水流結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時(shí)兼有急流與緩流，流場(chǎng)存在迅變或間斷流動(dòng)區(qū)域，故潰堤洪水分析計(jì)算較為復(fù)雜，工程應(yīng)用上目前主要采用簡(jiǎn)化水力學(xué)公式。

3.1 潰堤口門(mén)最大單寬流量計(jì)算

采用潰壩最大流量簡(jiǎn)化公式估算潰堤最大單寬流量：

式中：kc1—側(cè)堰系數(shù)，當(dāng)決口斷面與河水流向平行時(shí)，kc=0.8～0.9，當(dāng)決口斷面與河水流向垂直時(shí)，kc=1.0。該工程計(jì)算決口斷面與河水流向基本平行，取kc=0.85；

H—潰堤水頭（m），超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，可假定堤防瞬時(shí)潰決至地面，H可取堤身高度。根據(jù)實(shí)測(cè)河道斷面兩岸堤身高度：東西林圩4m、長(zhǎng)嶺圩4.3m。

估算潰堤最大單寬流量：東西林圩q=6.2m3/s、長(zhǎng)嶺圩q=6.9m3/s。

3.2 河道潰堤洪水水力計(jì)算

3.2.1 潰堤口門(mén)下臨界水深計(jì)算

式中：α—速不均勻系數(shù)，一般取α=1.1

計(jì)算結(jié)果：堤下臨界水深東西林圩hk=1.63m、長(zhǎng)嶺圩hk=1.75m。

3.2.2 潰堤堤下收縮水深及最大流速計(jì)算

式中：H0—決口上游側(cè)總水頭（m）；

hc—收縮水深（m）；

φ—流速系數(shù)，考慮決口面比較粗糙，取φ≤0.80；

vc—收縮斷面流速，即最大流速（m/s）。

試算結(jié)果：收縮水深東西林圩hc=0.99m、長(zhǎng)嶺圩hc=1.07m；最大流速東西林圩vc=6.26m/s、長(zhǎng)嶺圩vc=6.45m/s。

3.2.3 潰堤堤下沖刷坑計(jì)算

毛昶熙根據(jù)紊流力學(xué)理論，分析局部沖刷機(jī)理，并運(yùn)用水流剪切應(yīng)力觀點(diǎn)，結(jié)合模型試驗(yàn)，推導(dǎo)出估算沖刷坑最大深度的計(jì)算公式：

表1 堤防滲透穩(wěn)定計(jì)算成果表

hx—下地面水流深度（m），往往未知，宜用hc值代替，求出h值后，結(jié)合水流分析進(jìn)一步確定hx的采用值。實(shí)測(cè)堤后均有深約1.5m淵塘，堤下地面水流深度最小取1.5m。

計(jì)算結(jié)果沖刷坑最大深度：東西林圩h=4.54m、長(zhǎng)嶺圩h=5.22m。

沖刷坑的形式和范圍與地質(zhì)條件有關(guān)，一般上游側(cè)坡度為1∶3～1∶6，下游側(cè)坡度為1∶10或更小，即決口沖刷范圍下游側(cè)為10倍沖刷深，東西林圩為45.4m、長(zhǎng)嶺圩為52.2m。根據(jù)路徑布置，220kV線路跨河塔基距左堤?hào)|西林圩堤腳最近約101.5m，距右堤長(zhǎng)嶺圩堤腳最近約96.5m；110kV線路跨河塔基距左堤?hào)|西林圩堤腳最近約105.3m，距右堤長(zhǎng)嶺圩堤腳最近約83.9m?？绾訔U塔距離堤腳均在決口沖刷范圍以外，塔基為鉆孔灌注樁結(jié)構(gòu)，樁深15m，潰堤沖刷對(duì)塔基安全影響不大。

4 防治與補(bǔ)救措施

基于以上防洪綜合評(píng)價(jià)，針對(duì)建設(shè)項(xiàng)目可能帶來(lái)的不利影響提出防治與補(bǔ)救措施如下：

（1）由于跨河線路工程施工對(duì)防汛搶險(xiǎn)、工程管理可能有影響，有關(guān)建設(shè)及施工方案應(yīng)經(jīng)水行政主管部門(mén)審查同意，工程施工前應(yīng)提前通知堤防管理單位，以便做好現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督檢查。該跨河線路工程施工應(yīng)合理安排施工時(shí)間，優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)，考慮堤基滲流安全，跨河塔基灌注樁應(yīng)避免主汛期施工。

（2）材料運(yùn)輸保護(hù)措施：跨河桿塔基礎(chǔ)材料進(jìn)出場(chǎng)時(shí)，河堤上往返運(yùn)輸?shù)呢涇?chē)需限載，以免破壞堤頂防汛路面。修筑上下堤臨時(shí)施工便道應(yīng)經(jīng)河道主管部門(mén)批準(zhǔn)，施工結(jié)束應(yīng)及時(shí)拆除，恢復(fù)堤坡原狀。

（3）應(yīng)做好環(huán)境保護(hù)和文明施工，各施工點(diǎn)在施工結(jié)束時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)及時(shí)清理，做到工完、料盡、場(chǎng)地清■