浅析桥梁建设项目的防洪影响分析及技术评审要求

杨泳鹏，孟跃晨

（漳卫南运河四女寺枢纽工程管理局，山东德州 253009）

1 河道管理范围内桥梁建设项目审查的必要性

改革开放以来，随着社会经济的发展，铁路、公路建设项目日益增多，特别是高速铁路、高速公路的建设，不可避免要跨越河道、堤防建设桥梁。如果要建设的桥梁设计或施工过程不符合防洪要求，就会造成壅水、束水、挑流、冲刷等一系列问题，甚至对河势稳定、防汛抢险以及工程管理等造成很大影响。因此，必须对河道管理范围内的建设项目进行规范管理，以维护水利工程的正常运行，保证安全度汛。

2 防洪评价的法律依据及部分计算

2.1 依据的法律法规、规范标准

防洪评价报告的编制应遵循的法律、行政法规、部门规章、规范性文件有 《中华人民共和国水法》（2002年）、《中华人民共和国防洪法》（1997年）、《防洪标准》（GB50201-1994）、《河道管理条例》（1988年）、《河道堤防工程管理通则》（SLJ703-1981）、《堤防工程设计规范》（GB50286-1998）、《堤防工程施工规范》（SL260-1998）、《堤防工程管理设计规范》（SL171-1996）、《河道管理范围内防洪评价报告编制导则》、《公路工程水文勘测设计规范》（JTGC30-2002）、《公路桥位设计通用规范》（JTGD62-2004）、《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002-2005）、《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44-2006）等。海河流域还应依据《海河流域防洪规划》（2008年）和《海河流域综合规划》要求进行编制。

2.2 水面线、壅水、冲淤计算

（1）水面线。分别依据河段的现状防洪、排涝标准或规划标准以及桥梁工程的设计（校核）标准。如果河段的洪水标准没有明确，应当进行水力计算。

如果桥址选择位置附近河道较顺直 （例如人工开挖河道），河道断面基本一致，没有剧烈的断面缩放且底坡平缓变化不大，水流流态为缓流，则因各断面水流流速变化不大，水面线的变化主要体现为势能的变化。以下举例说明：

假定在漳卫新河减河（河道里程37+100）处建设1座桥梁。①已知条件：拟建桥位处上游某处（河道里程26+100）设计流量水位为23.12 m，排涝流量水位为19.23 m，设计堤顶高程为25.12 m（左右堤相同）；下游某处（河道里程52+500）设计流量水位为21.70 m，排涝流量水位为18.05 m，设计堤顶高程为23.70 m（左右堤相同）。②计算目的：计算出桥址断面洪水位 （桥址断面洪水位是桥梁工程设计和防洪评价的重要依据。洪水位准确与否，直接影响工程的规模、投资、运行安全和防洪安全）。按照《漳卫河系防洪规划》（2008年）要求，确定减河设计流量为1 680 m3/s、排涝流量400 m3/s。③计算方法：已知特征断面水位和纵坡坡降，运用内插法计算。结果见表1。

表1 洪水水面线计算成果

（2）壅水。桥梁压缩河道后，桥址上游水流变缓，水流动能转换为势能，客观表现为水流的壅高，河道压缩前后同一位置水位差称为这一位置的壅水高度。一般可采用规范推荐的经验公式进行计算，具体情况应根据实际而定，也可选用一维数学模型或物理模型试验。下面介绍一种常用的方法：采用天然河道水面曲线法逐段计算纵向水位变化。

基本原理：根据桥梁河段水流纵剖面特征，把河段划分成若干特征区段，按照能量守恒原理，依次建立相邻二断面的能力方程。从下游不受桥梁影响的天然水流断面开始，逐段向上游推算，直到上游回水影响的终点断面为止，算出各个区段分界断面的水面高程，绘制桥梁压缩水流的实际纵剖面，并同压缩前的天然水流纵剖面对比，以确定桥前最大壅水高度△Z。其计算公式如下：

式中：ΔZ为最大壅水高度（m）；η为系数，与桥孔压缩程度有关，取η=0.05（河滩路堤阻断流量和设计流量的比值＜10%）；Vq为建筑物布置后断面平均流速 （m/s）；Vch为天然河道建筑范围内平均流速（m/s）；L为壅水全长（m）；I为水面比降。

（3）冲刷与淤积。由于桥梁压缩水流，致使桥孔上游水流急剧集中流入桥孔，桥下流速梯度很大，床面切应力剧增，引起强烈的泥沙运动，床面发生明显冲刷。随着冲刷的发展，桥下河床加深，桥下过水面积加大，流速逐渐下降，待达到新的输沙平衡状态或桥下流速降低到等于冲止流速时冲刷即停止。

一般冲刷深度系指桥下河床在一般冲刷完成后从设计水位算起的某一垂线水深。所以，冲止流速公式一般用于桥梁的一般冲刷计算，其基本假定是桥下河槽断面内任一垂线平均流速达到冲止流速时此垂线处冲刷停止，至此一般冲刷深度达到最大。

自然条件下河道的冲刷与桥梁一孔跨河时相当，河槽部分净宽度实际就是河槽宽度，故可近似采用以下公式：

2.3 防治与补救措施

要降低桥梁施工对防洪的影响，首选措施是调整施工进度安排，尽量避开主汛期。如果跨汛施工，施工前须做好防洪预案，科学确定河道流量，进行围堰、导流沟设计，明确导流方案；同时了解雨、水情发展趋势，切实执行防汛命令，组建以现场施工单位人员为主体的防汛抢险队伍，随时做好防汛、抗洪工作。应与水利管理部门密切配合，严格按制定的防洪预案施工。如遇河道行洪，应及时拆除及清理施工现场的脚手架、弃渣等障碍物，施工机械、人员紧急撤离，恢复河道断面，以利于河道正常行洪。

对于比降平缓、流速较小的河道，一般防护要求为上游50～100 m、下游100～200 m，具体范围则因河道及堤防的重要程度、河道地质状况和河势稳定情况而异。护坡和护岸的高度，一般要求顶高程应高于设计洪水位，基础应在冲刷线以下。

3 桥梁建设方案技术评审要求中的几点注意之处

3.1 桥梁轴线与河道水流方向夹角

为减小对河势稳定造成的影响，桥梁轴线与河道水流方向尽量保持正交，如果确实难以做到，应不小于85°，支墩轴线布置应与水流方向保持一致。经观测表明，由于壁式支墩的特性，与水流方向的交角稍有变化则影响成倍增加。因此，对支墩采用壁式支墩的，尤其应注意保持与水流方向一致。

3.2 梁底高程控制

桥梁梁底高程应不低于设计洪水位+壅水高度+风浪爬高+安全超高，对于有通航要求的河道还应满足航运净空要求。若桥梁与堤防立交，则要求堤顶与梁底之间最小净空高度不小于4.5m，以保证汛期防汛车辆的正常通行。若桥梁与堤顶平交，则要求梁底高程高于规划堤顶高程。

3.3 堤身设计断面内避免设置支墩

若桥梁支墩布置在堤身设计断面内，在迎水坡可能形成新的渗流通道，桥梁上的车辆行驶产生的震动会对堤身产生不利影响，所以要求桥梁支墩不得设置在堤身设计断面内。当需要布置在堤身背水坡时，施工方应采取一定的工程措施做好基础防渗工作，满足堤身设计抗滑和渗流稳定的要求。

4 结语

河段与河段的各项特征和水文条件是有差别的，即使是同一河段也是随时间而不断变化着的。要想更好地对建设项目进行规范管理，需要水利工作者多进行实地勘测，准确掌握河道的各项特征值，把建设项目对河道防洪和水利工程安全运行造成的影响减到最小，保证沿河两岸的人民生命和财产安全。