關(guān)于淮河阜六鐵路淮河橋的防洪影響設(shè)計(jì)探討

1、<p>　　關(guān)于淮河阜六鐵路淮河橋的防洪影響設(shè)計(jì)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(zhǎng)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(shí)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(yàn)，對(duì)阜六鐵路淮河特大橋工程的防洪影響設(shè)計(jì)進(jìn)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(jì) <

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(hào)：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(yáng)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(zhǎng)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(yáng)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(hù)、行洪斷面補(bǔ)償?shù)取?</p><p><b>　　1.2工程地質(zhì) </b></p><p>　　淮河特大橋區(qū)域?yàn)榈谒南低砀率罌_積層，部分區(qū)域中、新生代地殼活動(dòng)劇烈，但自更新世后期，特別是全新世以來(lái)本區(qū)地殼活動(dòng)已趨于基本穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)場(chǎng)地?cái)嗔?。流域?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(chǎng)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(duì)混凝土無(wú)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(dòng)荷載通過(guò)橋墩對(duì)橋墩附近堤身產(chǎn)生擾動(dòng)作用，形成堤防與樁體的空隙，減少了堤防的滲徑長(zhǎng)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(jìn)行堤防滲流穩(wěn)定計(jì)算。 </p><p>　　2.1.1計(jì)算參數(shù)確定 </p><p>　　與堤身及堤基滲流穩(wěn)定計(jì)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(jì)院集團(tuán)有限公司的《新建鐵路阜陽(yáng)至六安線初測(cè)工程地質(zhì)勘測(cè)報(bào)告》中未提供土層的滲透系數(shù)，計(jì)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(yàn)，按常規(guī)選定。由于樁基施工，擾動(dòng)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(jì)算結(jié)果 </p><p>　　采用“水工結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)”（AUTOBANK）軟件，

10、對(duì)北副壩在100年一遇洪水位29.72m，相應(yīng)背水側(cè)無(wú)水工況下進(jìn)行穩(wěn)定滲流計(jì)算，最大水力坡降為0.67m。根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》粘土允許坡降為0.6～0.7，計(jì)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(dòng)荷載對(duì)堤身和堤腳產(chǎn)生擾動(dòng)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(duì)臨淮崗北副壩進(jìn)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(qiáng)透水層的孔隙率、阻斷滲流通道，提高堤身、堤基密實(shí)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(duì)臨淮崗北副壩、臨王段橋位處堤防進(jìn)行防滲加固處理。 </p>&

12、lt;p>　　2.2.2橋墩局部防護(hù) </p><p>　　近堤橋墩灌注樁和承臺(tái)施工不可避免地對(duì)堤基產(chǎn)生擾動(dòng)，這很可能會(huì)引起局部滲透變形，對(duì)堤防安全構(gòu)成威脅，故應(yīng)對(duì)位于堤防安全保護(hù)范圍內(nèi)的橋墩基礎(chǔ)（承臺(tái)）作局部防滲處理，一般不透水堤基堤防安全保護(hù)范圍為堤腳內(nèi)外各100m。根據(jù)《防洪評(píng)價(jià)報(bào)告》沖刷分析計(jì)算知，灘地局部沖刷深度可達(dá)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(duì)基礎(chǔ)周邊地面

13、采用護(hù)砌保護(hù)，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(hù)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(gè)橋墩。 </p><p>　　2.3行洪斷面補(bǔ)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(shí)測(cè)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(jì)算阻水面積較大，根據(jù)《防洪評(píng)價(jià)報(bào)告》，阜陽(yáng)至六安鐵路淮河特大橋100年一遇洪水時(shí)總阻水面積1477 m2，其中主槽347 m2，灘地1130 m2，計(jì)算壅水高度達(dá)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(hù) </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(shí)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(duì)橋軸線上、下游影響范圍內(nèi)的堤防及河岸進(jìn)行防護(hù)。 </p><p><b>　　2.4.1護(hù)坡 <

16、/b></p><p>　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，橋址處臨王段大堤迎水坡已全部做過(guò)混凝土或干砌塊石護(hù)坡，且基本完好，故本次影響處理設(shè)計(jì)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(guò)混凝土預(yù)制塊護(hù)坡，該護(hù)坡末端距下游西園涵上干砌塊石護(hù)坡之間有約170m長(zhǎng)坡面未防護(hù)，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(bǔ)償需要，水流沖刷能力仍偏大，本次設(shè)計(jì)對(duì)該170m長(zhǎng)坡面采用混凝土預(yù)

17、制塊防護(hù)，使該段護(hù)坡連續(xù)。 </p><p><b>　　2.4.2護(hù)岸 </b></p><p>　　為保護(hù)河道岸坡穩(wěn)定，左岸對(duì)疏浚后的邊坡進(jìn)行防護(hù)，采用水上干砌塊石護(hù)坎，水下拋石護(hù)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(guò)干砌塊石護(hù)坡，本次影響處理根據(jù)斷面補(bǔ)償河道疏浚邊坡增設(shè)水下拋石護(hù)岸，同時(shí)向下游順延160m防護(hù)。右岸考慮深泓

18、近岸增設(shè)水下拋石防護(hù)，同時(shí)將原高速公路影響處理水上干砌塊石護(hù)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(jì) </p><p>　　3.1堤防防滲加固設(shè)計(jì) </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(dá)到除險(xiǎn)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(hù)設(shè)計(jì) </p><p>　　橋墩基礎(chǔ)灌注樁和承臺(tái)施工對(duì)堤基上部覆蓋層的穿刺并對(duì)周圍土體產(chǎn)生擾動(dòng)，容易使土體孔隙貫穿形成接觸滲流，因此須對(duì)影響堤防安全范圍內(nèi)的橋墩進(jìn)行局部防滲處理，其設(shè)計(jì)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(hù)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(duì)迎水側(cè)橋墩承臺(tái)的原基坑開(kāi)挖擾動(dòng)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(hù)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(hù)面作為保護(hù)層，并起到防沖作用；對(duì)背水側(cè)橋墩承臺(tái)的原基坑開(kāi)挖擾動(dòng)部位用土工布作反濾保護(hù)處理，土工布上部亦采用干砌塊石護(hù)面作為保護(hù)層。 </p><p>　　3.3斷面補(bǔ)償設(shè)計(jì)

21、 </p><p>　　斷面補(bǔ)償設(shè)計(jì)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(shì)相對(duì)穩(wěn)定，不致在今后使用中出現(xiàn)嚴(yán)重沖刷或回淤，同時(shí)還要兼顧考慮影響范圍內(nèi)其他工程安全運(yùn)用。綜合該段河勢(shì)、河道斷面及上游臨近阜六高速公路橋墩承臺(tái)布置情況，斷面補(bǔ)償設(shè)計(jì)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(jì)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(hào)53+222）開(kāi)始向下游至樁號(hào)52+922，總疏浚長(zhǎng)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(hù)岸向下游順延至谷河口。根據(jù)設(shè)計(jì)，橋位上游疏浚長(zhǎng)度50m，下游疏浚長(zhǎng)度250m，水下開(kāi)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(jì)疏?？偼练?4.62萬(wàn)m3。 </p><p>　　3.4岸坡防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p>　　3.4.1砼預(yù)制塊護(hù)坡 </p><p>　　護(hù)坡面層采用12cm厚C20砼預(yù)制塊，砌塊平面形狀設(shè)計(jì)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(hù)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(hù)坡頂高程取設(shè)計(jì)洪水位以上1

24、.0m，護(hù)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(hù)坡。 </p><p>　　3.4.2干砌塊石護(hù)岸 </p><p>　　干砌塊石護(hù)岸頂高程與灘地持平或略低，以便排除灘地來(lái)水；勒腳頂高

25、程考慮臨淮崗洪水控制工程壩上正?？刂扑贿x擇20.0m。干砌塊石護(hù)岸面層厚0.3m，下設(shè)5～15 mm級(jí)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(zhǎng)大于10m時(shí)，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(hù)坎設(shè)計(jì) </p><p>　　拋石護(hù)坎采用平順拋?zhàn)o(hù)方式，頂高程20.0m，一般拋石厚度按0.6m控制，為增強(qiáng)穩(wěn)定性，底部設(shè)5m長(zhǎng)平拋段，厚度增大到0.8m。拋石護(hù)坎自護(hù)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(hù)坎底部高程結(jié)合河道斷面補(bǔ)償疏浚確定為13.0m。 </p><p><b>　　結(jié)論 </b&g