漫水桥设计及施工简要分析

2016-11-25张羽

城市道桥与防洪 2016年2期

关键词：柳林水路冲刷

张羽

（丹东市水利勘测设计研究院，辽宁丹东 118000）

漫水桥设计及施工简要分析

张羽

（丹东市水利勘测设计研究院，辽宁丹东 118000）

就漫水桥合理布线、基本尺寸选定、冲刷计算及基础埋深、细部设计、漫水路堤等方面设计以及漫水桥施工进行了简要分析与阐述，有关经验可供相关专业人员参考。

漫水桥；漫水路堤；工程施工

0　引言

漫水桥是指在洪水期允许桥面短期漫水的桥梁，有漫水桥桥面低于设计洪水位，在设计洪水标准状态下会有一定时间的漫水情况。当交通短暂中断对两侧交通影响较小，且洪水持续的时间比较短，流冰和飘浮物不多，为节省投资，可以考虑修建漫水桥。漫水桥的桥位应选在洪水时水流比较顺直，河滩较宽，有明显较窄且稳定的主河槽、无沙洲的河流上。漫水桥具有结构简单、节省投资、容易修复等特点。一般桥两侧采用漫水路堤的形式。

1　工程概况

柳林河为鸭绿江下游右岸的一级支流，发源于东港市长安镇与凤城市分界的油盘岭山区，流经前阳镇柳林村，在丹东市主城区下游17 km的海龙渔业队附近注入鸭绿江。柳林河柳林河是东港市第二大河，柳林河河长39.4 km，流域面积314 km2。其中山地、丘陵占80%，平原占20%。其地理位置坐标为北纬39°55′～40°10′，东经124°02′～124°15′。该流域西北与大洋河流域相邻，东北与安民河接壤，西南与石佛沟相邻，东南与鸭绿江干流毗邻，以南约24 km为黄海，流域西北高东南低，最高点高程200 m，河口处高程约-1.0 m。柳林河中游建有铁甲水库，铁甲水库控制流域面积241 km2，河长27.4 km，平均比降3.18‰。铁甲水库以下称为柳林河，水库以下流域面积73.3 km2，河长16.5 km，河道比降1.08‰。拟建桥处河道宽112 m，河道清理后主河床宽约20 m，深约1.8 m。两侧滩地平缓。因此，本工程段采用漫水桥。

2　地质资料

（1）地质情况：桥的拟建位置处，工程场地内，各地层分布均匀，层位稳定，物理力学性质较好，无不良地质作用，适宜工程建设。河床面层为砂卵石层，呈黄褐色、灰褐色，稍湿～饱水，中密状为主，骨架颗粒以卵石、圆砾为主，磨圆度较差～一般，呈亚圆形或棱角状，粒径一般为20～60 mm，孔隙中充填少～较多量各粒级的砂。在河床内厚度一般不大于1.0 m；卵石层以下为强风化岩，呈褐色，黄褐色，母岩为二云片岩或斜长角闪岩，组织结构大部破坏，风化裂隙很发育，为碎裂块状结构，矿物成分大部分蚀变，少数可辨认。基槽开挖时需进行凿岩处理。

（2）设计标准：《柳林河河道治理规划》中对铁甲水库下游铁甲水库至入河口区间进行了规划，工程段洪水标准为10 a一遇。由于本漫水桥属于村镇连接公路，且平均日交通量小于400辆，因此按四级公路标准进行设计。

3　漫水桥设计

（1）漫水桥总平面布置

漫水桥的桥位应尽量选择在两岸有高地、崖坎、或堤防等同，河道稳定并顺直，河槽明显且与洪水流向一致，无支流或其它交叉建筑物的地区。桥梁除特殊情况外宜做成无坡直桥，其荷载按四级公路荷载计算，按单车道考虑。

由于漫水桥具有一定的阻水性，桥面设计不宜过高，否则上游沙石沉积抬高河床将成为“拦河坝”。

（2）桥高与桥长设计

按10 a一遇洪水标准计算绘制的洪峰水位流量关系曲线，对洪峰流量进行漫水时削峰计算，按削峰12 h考虑，计算桥设计洪水标准情况下可漫水12 h的洪峰流量得出设计洪峰流量。

根据公式式中：ω为桥孔总过水断面积（m2）；μ为流量系数，与桥孔进出口渐变段的形式和桥墩墩头（尾）的形状有关；△Z0为上游壅高水头，其中ΔZ0=ΔZ+为上游行近流速水头，一般可忽略；△Z为水面壅高值。

同时结合主河槽宽度，本工程设计漫水桥桥长8 m×3跨＝24 m，桥高2 m。

（3）冲刷计算及基础埋深

桥墩与桥台冲刷包括自然演变冲刷以及桥孔压缩后设计洪水过水断面和墩台阻水引起的冲刷变形，但由于我国缺少桥长、壅水和桥下冲刷三者之间关系的整体水力模型试验以及实际观测资料，因此没有整体水力计算方法，只考虑自然演变冲刷、一般冲刷和局部冲刷三部分，对其进行先后进行分层分别计算，得出的数值进行叠加，作为桥墩桥台的最大冲刷深度即总冲刷深度，同时按总冲刷深度的不同考虑基底埋深安全值，得出基础埋深。

经调查，工程区多年河床稳定，因此不考虑自然演变冲刷。由于本工程河床表层覆盖不超过1.0 m的卵石，卵石下为强风化岩，属于特殊情况的冲刷，其墩台最小埋置深度采用《公路工程水文勘测设计规范（JTJ062-2002）》附表规定，基底埋入岩面0.2～0.5 m，因此本工程墩台埋置深度取1.5 m。

（4）其它细部设计

桥面铺装，一般采用水泥混凝土或沥青混凝土等材料。四级公路沥青混凝土桥面层应大于50 mm，混凝土铺装层厚度大于80 mm，混凝土强度等级不应低于C40。

漫水桥设计应在满足荷载与交通的要求下，同时考虑过水要求，应不设或少设栏杆以尽量减少阻水；同时考虑到车辆及行人安全，需要在桥头设漫水桥标志及过车吨位上限标志，用以促使车辆驾驶人谨慎慢行，同时在桥两侧设高度0.5 m左右，间距1～5 m的防护桩，桩须标明警戒线，一般水深0.3 m为断行水位。，其中

4　漫水路堤

漫水路堤是漫水桥的重要组成部分之一，设计施工时也应充分考虑。漫水路面受行车与水流的作用，为保持路面有较好的平整度和整体性，其坡顶及坡面采用300厚混凝土（C30,F200）面层，并应每隔10～15 m设伸缩缝一道，漫水路堤上下游边坡需经稳定计算设计，本工程采用1：2坡度。漫水路堤上游坡脚设置水扣，深度至强风化岩下0.5 m，即埋深1.5 m，下游布设挑坎及水扣，挑坎长度一般为1.5～2.0 m，见图1。

图1　下游挑坎图（单位：mm）

过水路面及衔接漫水桥两端的漫水路面纵坡均不大于5%，漫水路的起坡点应在漫水桥两端5～10m以外，本工程漫水路总长度为88 m。

5　工程施工注意问题

墩柱、桥台施工必须保证定位准确，墩柱采用两个半圆分节整体钢模板，螺栓连接，保证混凝土外表光洁美观．墩柱周围搭设脚手架工作平台，便于施工。盖梁支模在墩柱顶预留纵向插销孔，插进钢销作为支承点。横向架设工字钢，模板采用钢模板，保证混凝土外观整洁。施工中注意测量放线工作，保证几何尺寸及平而位置满足精度要求。立模采用吊车吊装，人工配合准确定位。

同时现场的钢筋储存、加工与安装要符合设计图纸和施工规范及操作规程要求，并做好各种钢构件的预埋。

（1）梁板底座预制

为提高施工速度，采取一粱一底。底座由砖和砂浆砌成。底座施工做到斜度正确，尺寸与设计相符，底座侧面直顺，顶面光亮干整，养生合格后方可使用。

钢筋送试验室检测合格后方可使用。搭接长度要足够，焊接要饱满。钢筋底下垫好保护层，伸缩缝处设置好梁板的预埋筋。

模板做三套。模板为组合式钢模板，安装时站楞每隔1 m间距设置一对，上下用φ12螺丝杆卡住。内侧木楞支顶，以保证梁板施工宽度，模板安装时涂擦隔离剂。

（2）梁板安装有两部分，其一是支座的安装，其二为梁板安装。支座安装时要求支座位置准确，底座半整清洁，标高和设计图纸一致，如与图示不同，应调整下部构造标高，使完成后的上部结构达到要求的标高，所有这些调整应得到监理工程师的同意。支座垫石混凝土做到一次浇注完成，表面平整，高程精确。预制板安装时，注意做好支座的保护，防止吊装过程中造成损伤。

（3）施工导流

本工程施工围堰采用草袋围堰，相应导流建筑物设计洪水标准为5～10 a，本工程导流建筑物采用5 a一遇设计洪水标准。

本工程水下作业工程主要为桥台基础和桥中墩基础的施工。工程施工在枯水期进行桥梁施工，利用围堰将上游来水部分截留在河道内，一部分利用围堰中埋管（内径Φ80 cm，长10 m）将水排入下游河道，以降低围堰的填筑高度。

根据本工程采用枯水期围堰挡水的导流方式的特点及施工进度安排情况，导流挡水建筑物选择草袋围堰。堰顶顶宽为2.0 m，迎水坡、背水坡坡比均采用1:1.5。围堰布置在桥位桥墩基坑开挖线上游10 m外，沿水流垂直方向布置，与两侧堤防形成封闭系统。