郝澤嘉，郝清華

（南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局，北京 100038）

交通橋梁跨越中線工程風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別及處理措施

郝澤嘉，郝清華

（南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局，北京 100038）

結(jié)合南水北調(diào)中線渠道的特點(diǎn)，對(duì)新建交通橋梁跨越南水北調(diào)渠道進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，提出消除風(fēng)險(xiǎn)措施，選取典型案例對(duì)新建交通橋梁跨越南水北調(diào)渠道技術(shù)方案進(jìn)行分析，相關(guān)經(jīng)驗(yàn)可供其他橋梁跨越工程參考借鑒。

橋梁跨越；風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別；技術(shù)方案

南水北調(diào)中線工程南起丹江口水庫(kù)，北至北京市團(tuán)城湖和天津市外環(huán)河，線路全長(zhǎng)1432km，途徑北京、天津、河北和河南4個(gè)省市［1］。除北京、天津段采用地下管涵外，其余均采用渠道輸水。

南水北調(diào)中線工程對(duì)所在區(qū)域的現(xiàn)狀道路和規(guī)劃道路進(jìn)行恢復(fù)，以架設(shè)橋梁為主，目前均已建成投入使用。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，已建橋梁的數(shù)量和規(guī)模［2］不能滿足工程沿線交通通行需要，需新增跨渠交通橋梁。

1 工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)

南水北調(diào)中線工程渠道為I級(jí)建筑物，根據(jù)沿線地形及設(shè)計(jì)水面線的高程關(guān)系分為填方 （包括全填方和半挖半填）和全挖方兩種型式，輸水?dāng)嗝嬉话銥樘菪?，采用混凝土襯砌。

渠道左右岸設(shè)置綠化帶，左岸綠化帶種植喬木，右岸綠化帶種植灌木。右岸綠化帶內(nèi)設(shè)有35kV專用輸電線路，為全線自動(dòng)化系統(tǒng)、節(jié)制閘、分水口、退水閘等控制建筑物和管理設(shè)施供電，一般架空布置，為避讓跨渠建筑物局部敷設(shè)地埋電纜。

左岸綠化帶外側(cè)設(shè)置截流溝或?qū)Я鳒?，全挖方渠段在渠道左岸地面設(shè)置防護(hù)堤或防洪堤，右岸地面設(shè)置防護(hù)堤。其中截流溝和防護(hù)堤為構(gòu)造建筑物。

根據(jù)工程左岸匯水區(qū)域和分水嶺位置劃分洪水分區(qū)，逐區(qū)進(jìn)行洪水計(jì)算，以確定渠道左岸外洪水位、河渠交叉建筑物行洪口門寬度、左岸排水建筑物和渠道導(dǎo)流溝設(shè)計(jì)過(guò)流能力［3］。

填方渠道的堤頂高程考慮渠內(nèi)水位和渠外洪水位，擇其高者確定；全挖方渠段防洪堤堤頂高程根據(jù)渠道左岸外洪水位確定。渠道左岸洪水不影響工程安全，可順利排放至右岸下游地區(qū)。

對(duì)于地下水位高于渠底的渠段，一般設(shè)置逆止閥排水入渠，當(dāng)?shù)叵滤惠^高、地下水位變化較大或地下水水質(zhì)超過(guò)III類時(shí)，設(shè)置外排泵站抽排地下水。

渠道實(shí)行封閉式管理，沿占地紅線設(shè)置防護(hù)圍欄，運(yùn)行維護(hù)道路分別設(shè)置在填方渠段堤頂和全挖方渠段一級(jí)馬道處。根據(jù)國(guó)務(wù)院頒布實(shí)施的《南水北調(diào)工程供用水管理?xiàng)l例》，南水北調(diào)中線工程管理范圍 （圍欄外側(cè)）以外一定范圍內(nèi)劃定為工程保護(hù)范圍，原則上不超過(guò)工程圍欄以外200m。按照環(huán)保部門的相關(guān)規(guī)定，根據(jù)渠道挖填型式、地下水位高程和排放方式劃定水源保護(hù)區(qū)，一級(jí)水源保護(hù)區(qū)范圍為工程圍欄以外50～200m。

2 風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

為避免橋梁下部結(jié)構(gòu)與渠道建筑相互沖突，影響渠道輸水能力和工程安全。本工程分別從橋梁布置、橋梁施工和橋梁運(yùn)行方面進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別［4］。

2.1 橋梁布置

橋梁所在城市道路或公路布置排水系統(tǒng)，采用雨水管道或邊溝型式收集路面及沿線區(qū)域匯水，但排水系統(tǒng)不能隨橋梁跨越渠道。

2.2 橋梁施工

受限于工程投資，新建跨越中線工程橋梁主跨跨徑一般僅略大于管理范圍，主跨橋墩距防護(hù)圍欄距離較近。

橋梁下部結(jié)構(gòu)施工的主要風(fēng)險(xiǎn)包括：鉆孔護(hù)壁泥漿、承臺(tái)開(kāi)挖邊坡穩(wěn)定和排水問(wèn)題［5］。對(duì)分布有連續(xù)強(qiáng)透水層的外排渠段，跨越橋梁鉆孔灌注樁施工時(shí)護(hù)壁泥漿可能沿透水層進(jìn)入地下水外排井，影響外排井的正常工作，甚至通過(guò)透水層頂托破壞渠道襯砌結(jié)構(gòu)。在靠近開(kāi)挖承臺(tái)施工基坑，基坑邊坡土體失穩(wěn)將直接損壞南水北調(diào)附屬設(shè)施，可威脅渠堤穩(wěn)定。承臺(tái)開(kāi)挖還可能出現(xiàn)地下水涌水情況，威脅渠道邊坡穩(wěn)定。

橋梁上部結(jié)構(gòu)不可避免地需在中線渠道上方施工，施工遺撒、掉落會(huì)對(duì)輸水水質(zhì)和運(yùn)行維護(hù)構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)。橋身混凝土養(yǎng)護(hù)用水、預(yù)應(yīng)力孔道灌漿漿液、鋼結(jié)構(gòu)防腐油漆等液體可能滴落至渠道，造成水質(zhì)污染。模板安裝和拆卸、混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉、鋼結(jié)構(gòu)拼裝等施工環(huán)節(jié)中，施工原材料、產(chǎn)品、工具和廢棄物可能掉落，影響下方輸水水質(zhì)和運(yùn)行維護(hù)道路上人員車輛正常通行［6］。

吊裝設(shè)備等施工機(jī)械或設(shè)備高度較高、體積較大，在渠道右岸施工時(shí)距離專用35kV輸電線路的凈空距離不滿足要求，影響線路正常供電。

2.3 橋梁運(yùn)行

橋梁排水系統(tǒng)一般設(shè)置外掛PVC管道將橋面匯水引排至橋梁兩側(cè)。一旦PVC管道和橋梁伸縮縫損壞，橋面匯水將流入渠道。當(dāng)運(yùn)送危險(xiǎn)化學(xué)品、石油或其他液體的運(yùn)輸車輛在橋梁范圍發(fā)生泄漏，外泄液體將直接污染輸水水質(zhì)［7］。

橋梁投入使用后需根據(jù)結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行維護(hù)，結(jié)構(gòu)伸縮縫更換、黏鋼或黏碳纖維布結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)、鋼結(jié)構(gòu)涂裝、路面鋪裝等維護(hù)施工均需在渠道上方進(jìn)行，根據(jù)施工情況，能布置的掛籃、腳手架等臨時(shí)設(shè)施、施工遺撒、掉落等風(fēng)險(xiǎn)，還可能因施工臨時(shí)設(shè)施影響35kV專用輸電線路正常供電和運(yùn)行維護(hù)道路正常通行。

3 風(fēng)險(xiǎn)消除措施

3.1 跨越必要性

交通行業(yè)專項(xiàng)規(guī)劃和城市規(guī)劃中應(yīng)合理規(guī)劃線路路由，以減小新建交通橋梁跨越中線渠道的風(fēng)險(xiǎn)?；诂F(xiàn)狀路網(wǎng)和已建南水北調(diào)跨渠橋梁分布情況，將渠道兩側(cè)作為兩個(gè)獨(dú)立區(qū)域分別進(jìn)行規(guī)劃。新建跨越橋梁應(yīng)優(yōu)先服務(wù)于整體路網(wǎng)架構(gòu)，盡量設(shè)置主干道路和高等級(jí)道路跨渠橋梁；低級(jí)別道路應(yīng)優(yōu)先滿足渠道兩側(cè)獨(dú)立區(qū)域內(nèi)部的互聯(lián)互通需求，限制并盡量減少低級(jí)別道路的跨越。

3.2 橋梁凈空高度

合理布置橋梁跨徑和結(jié)構(gòu)，保證橋梁梁底距運(yùn)行維護(hù)道路路面距離不小于4.5m，以滿足車輛的正常通行需要。對(duì)于挖方渠段左岸防洪堤，因?qū)μ钪馏w壓實(shí)度有較高要求，需采用大型機(jī)械施工，橋梁梁底還應(yīng)保證距防洪堤堤頂?shù)膬艨站嚯x滿足施工要求。

橋梁設(shè)計(jì)時(shí)需考慮橋梁施工方法和施工設(shè)施，保證模板、防護(hù)網(wǎng)、掛籃和移動(dòng)臺(tái)架等施工設(shè)施不侵占運(yùn)行維護(hù)道路和防洪堤頂以上4.5m的凈空空間。

3.3 35kV輸電線路改建

交通橋梁跨越中線渠道需落實(shí)35kV專用輸電線路改建設(shè)計(jì)，考慮到在跨越位置設(shè)置地埋電纜會(huì)導(dǎo)致輸配電系統(tǒng)容性負(fù)荷增大，影響系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，原則上推薦采用架空改建：即拆除受影響的線路和桿塔，根據(jù)修建橋梁之后的安全距離重新設(shè)立桿塔并展放導(dǎo)線。改建設(shè)計(jì)中對(duì)受影響的用電負(fù)荷點(diǎn)和負(fù)荷容量進(jìn)行調(diào)查，如臨時(shí)租用移動(dòng)發(fā)電機(jī)、利用相鄰中心開(kāi)關(guān)站反送電等［8］。

對(duì)于斜拉索橋和鋼桁梁橋需進(jìn)行拖拉施工，不具備35kV輸電線路架空改建條件，應(yīng)定量計(jì)算設(shè)置地埋電纜對(duì)輸配電系統(tǒng)容性負(fù)荷的影響，必要時(shí)增加無(wú)功補(bǔ)償設(shè)施。

3.4 橋梁兩側(cè)路基防洪影響

為不惡化中線渠道防洪，交通橋梁跨越中線渠道應(yīng)盡量加長(zhǎng)主橋兩側(cè)引橋長(zhǎng)度，保證排水通暢。如確需在主橋兩側(cè)順接道路路基，道路線路可盡量沿渠道左岸大型分水嶺布置，避免橫跨渠道左岸洪水分區(qū)。對(duì)于確需改變渠道左岸匯水排水條件的，需重新進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，通過(guò)設(shè)置導(dǎo)流溝、局部洼地回填等工程措施消除不利影響。

隨城市道路設(shè)置的雨水管道和隨公路設(shè)置的邊溝在跨越中線渠道處被截?cái)啵瑧?yīng)根據(jù)實(shí)際地形條件復(fù)核匯水量，將雨水排入導(dǎo)流溝，或采用定向鉆穿越渠道。

3.5 橋梁施工防護(hù)

橋梁施工可優(yōu)先采用轉(zhuǎn)體施工方式以減小對(duì)中線渠道的影響［9］。在渠道上方進(jìn)行合攏段施工或常規(guī)掛籃施工時(shí)，應(yīng)設(shè)置可靠的防護(hù)措施防止施工遺撒和掉落，如密目網(wǎng)+防水布料、移動(dòng)式防護(hù)平臺(tái)等。有條件的可設(shè)置懸索防護(hù)結(jié)構(gòu)，并附集水和抽排設(shè)施。混凝土養(yǎng)護(hù)可采用保濕養(yǎng)護(hù)膜養(yǎng)護(hù)方法，減少施工棄水。

3.6 橋梁排水

橋梁排水是保障中線工程輸水水質(zhì)的關(guān)鍵所在，排水采用橋梁自身縱坡的整體橋面排水方案。橋梁可設(shè)置縱向排水槽，對(duì)于人行道的橋梁，排水槽可設(shè)置在人行道下方；對(duì)于不設(shè)置人行道的高速公路橋和城市快速路橋，排水槽可設(shè)置在防撞墩下部，頂部封閉并通過(guò)泄水孔收集匯水。排水槽的規(guī)模應(yīng)根據(jù)橋面匯水計(jì)算確定［10］。橋梁結(jié)構(gòu)縫處應(yīng)加強(qiáng)止水和填縫處理，及時(shí)維護(hù)維修防止止水破損，以保證橋面排水體系的整體封閉和連續(xù)。橋梁排水應(yīng)引排并匯集至南水北調(diào)一級(jí)水源保護(hù)區(qū)之外的蒸發(fā)池內(nèi)，以防止意外泄露事故污染渠道水源。

3.7 橋梁后期運(yùn)行維護(hù)方式

橋梁跨越項(xiàng)目后期維護(hù)工作受中線渠道限制較多，對(duì)渠道正常輸水的影響也較大，應(yīng)在橋梁設(shè)計(jì)中提前進(jìn)行考慮。鋼材構(gòu)件在橋梁運(yùn)行階段需定期進(jìn)行防腐和涂裝處理，橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)盡量避免將鋼結(jié)構(gòu)作為橋梁地主要結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件，如鋼桁架橋和鋼腹板橋等橋梁型式。

橋梁設(shè)計(jì)中可考慮布置體外預(yù)應(yīng)力裝置［11］，后期可對(duì)體外預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行再次張拉，通過(guò)調(diào)整橋梁的預(yù)應(yīng)力度，改善橋梁應(yīng)力狀態(tài)，提高橋梁結(jié)構(gòu)耐久性。

4 實(shí)例分析

河南省某省道項(xiàng)目是當(dāng)?shù)芈肪W(wǎng)規(guī)劃中的重要交通干線，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為公路1級(jí)，設(shè)計(jì)速度80km/h，橋梁寬度12.75m，瀝青混凝土面層，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期100年，地震動(dòng)加速度峰值0.05g，抗震設(shè)防烈度為6°。渠道為挖方型式，挖深10m，渠底寬度25m，1級(jí)邊坡坡比1∶2，馬道寬度5m，過(guò)水?dāng)嗝嫒珨嗝婊炷烈r砌，渠道排水采用逆止閥內(nèi)排。左岸防護(hù)堤填高1.7m，外坡考慮0.5m坡面流深采用干砌石防護(hù)，左側(cè)截流溝底寬1m，挖深1m，右側(cè)防護(hù)堤填高1m。橋梁跨越35kV專用輸電線路為地埋敷設(shè)，橋梁距兩側(cè)桿塔距離分別為12.73m和63.5m，無(wú)需改建。

橋梁全長(zhǎng)553.36m，全寬12.75m。主橋?yàn)椋?08+ 180+108）預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁，引橋?yàn)?m×25m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁，先簡(jiǎn)支后連續(xù)。主梁采用單箱單室三向預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱梁，支點(diǎn)梁高10.8m，跨中梁高3.6m，主橋梁底距中線工程左、右側(cè)防護(hù)堤堤頂距離分別為6.2m和2.1m，距左右側(cè)運(yùn)行維護(hù)道路路面距離分別為8.1m和5.9m，滿足凈空要求。主橋梁體直接置于承臺(tái)上，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)，樁徑1.5m，承臺(tái)高3.2m，均設(shè)置在防護(hù)圍欄以外，距離分別為1.68m和1.21m。

車行道采用混凝土防撞護(hù)欄，防撞等級(jí)SS級(jí)。橋面鋪裝自上而下為4cm AC-13C細(xì)粒式改性瀝青混凝土層、6cm AC-20C中粒式瀝青混凝土、橋面防水層，防水混凝土抗?jié)B等級(jí)為W8級(jí)。橋面主跨內(nèi)不設(shè)豎向排水管，橋面排水通過(guò)沿縱向邊梁內(nèi)側(cè)鋪設(shè)縱向排水溝，再通過(guò)橋頭排水溝，引至橋梁范圍以外，全面阻斷了橋面污水進(jìn)入干渠的通道。經(jīng)計(jì)算，橋梁主跨（180m）內(nèi)雨水沿路線縱坡兩側(cè)排泄，橋面單側(cè)雨水量35L/s，橋面排水溝斷面尺寸設(shè)計(jì)10cm×30cm，排水溝泄水能力38L/s，排水溝尺寸可滿足橋面雨水排放要求。排水設(shè)計(jì)如圖1。

圖1 排水設(shè)計(jì)示意圖 單位：cm

橋位處地下水埋深較深，無(wú)不良地質(zhì)條件。承臺(tái)施工開(kāi)挖3m，主要為粉質(zhì)黏土，采用鋼板樁防護(hù)，鋼板樁長(zhǎng)6m，靜壓施工，深入基坑底部以下3m。基坑外側(cè)1m處設(shè)排水溝，防止外水匯入，對(duì)中線渠道工程基本無(wú)影響。

主橋采用懸臂澆筑施工，安裝掛籃逐節(jié)澆筑，施工至最大懸臂狀態(tài)時(shí)，對(duì)稱拆除施工掛籃。最終澆筑合攏段。橋面和附屬設(shè)施。施工時(shí)在梁底設(shè)置密目式安全網(wǎng)，網(wǎng)格間距10cm×10cm，可承受8m高地方落下，重125kg的墜物。密目式安全網(wǎng)上鋪設(shè)防水布料，定期收集防水布料的廢水及廢物。該施工方案對(duì)中線渠道正常通水無(wú)影響。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）基于南水北調(diào)中線渠道工程的特點(diǎn)，新建交通橋梁跨越工程在工程布置、橋梁施工和運(yùn)行維護(hù)方面存在諸多風(fēng)險(xiǎn)，包括橋梁凈空高度不足、35kV輸電線路位置沖突、改變渠道防洪條件、橋梁施工干擾、橋面匯水污染和后期運(yùn)行維護(hù)干擾等問(wèn)題。

（2）新建交通橋梁跨越工程需采取措施消除對(duì)中線渠道工程的風(fēng)險(xiǎn)，主要包括嚴(yán)格論證跨越必要性，避免非必要和低級(jí)別跨越工程；確保橋梁距運(yùn)行維護(hù)道路凈空不小于4.5m，并保證防洪堤施工空間；落實(shí)35kV輸電線路改建設(shè)計(jì)并提出施工期間的保電措施；復(fù)核并消除橋梁兩側(cè)路基防洪影響；從基礎(chǔ)施工防護(hù)、優(yōu)化施工工法、防止施工掉落和減少施工棄水等方面加強(qiáng)橋梁施工防護(hù)；優(yōu)化橋梁排水設(shè)計(jì)，確保輸水水質(zhì)；提前考慮后期維護(hù)方式，盡量減小后期維護(hù)對(duì)中線工程的影響。

（3）對(duì)某新建橋梁跨越南水北調(diào)中線渠道工程技術(shù)方案進(jìn)行分析，根據(jù)跨越位置、工程特點(diǎn)，采取相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)消除措施后，該跨越工程對(duì)中線渠道的安全和正常輸水基本無(wú)影響。

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（責(zé)任編輯：王艷肖）

Hazards identification and elim ination measures study of traffic bridge crossing South-to-North Water Diversion M idd le Route Project

HAO Ze-jia，HAO Qing-hua
（Construction and Administration Bureau of South-to-NorthWater Diversion Middle Route Project，Beijing 100038，China）

In this paper，design characters of the channel have been summarized to identify the hazards of the crossing project.Applicablemeasures and tools have been introduce to eliminate hazards in separated aspects.In case study，this paper analyses the technical solution of a new traffic-bridge crossing project，which carried out all the eliminatedmeasures concerning the characters of crossing position.The result shows therewill be no negative impactof the safety of the channel and the daily conveyance ofwater，and relevant experience can available for such projects for reference.

South-to-North Water Diversion Middle Route Project；bridge crossing；hazards identification；technical solution

TV5

B

：1672-9900（2017）04-0082-04

2017-06-26

郝澤嘉（1985-），男（漢族），北京人，工程師，主要從事水利工程建設(shè)技術(shù)管理工作，（Tel）13810339266。