交通桥梁跨越中线工程风险识别及处理措施

郝泽嘉，郝清华

（南水北调中线干线工程建设管理局，北京 100038）

交通桥梁跨越中线工程风险识别及处理措施

郝泽嘉，郝清华

（南水北调中线干线工程建设管理局，北京 100038）

结合南水北调中线渠道的特点，对新建交通桥梁跨越南水北调渠道进行风险识别，提出消除风险措施，选取典型案例对新建交通桥梁跨越南水北调渠道技术方案进行分析，相关经验可供其他桥梁跨越工程参考借鉴。

桥梁跨越；风险识别；技术方案

南水北调中线工程南起丹江口水库，北至北京市团城湖和天津市外环河，线路全长1432km，途径北京、天津、河北和河南4个省市［1］。除北京、天津段采用地下管涵外，其余均采用渠道输水。

南水北调中线工程对所在区域的现状道路和规划道路进行恢复，以架设桥梁为主，目前均已建成投入使用。随着社会经济发展，已建桥梁的数量和规模［2］不能满足工程沿线交通通行需要，需新增跨渠交通桥梁。

1 工程设计特点

南水北调中线工程渠道为I级建筑物，根据沿线地形及设计水面线的高程关系分为填方 （包括全填方和半挖半填）和全挖方两种型式，输水断面一般为梯型，采用混凝土衬砌。

渠道左右岸设置绿化带，左岸绿化带种植乔木，右岸绿化带种植灌木。右岸绿化带内设有35kV专用输电线路，为全线自动化系统、节制闸、分水口、退水闸等控制建筑物和管理设施供电，一般架空布置，为避让跨渠建筑物局部敷设地埋电缆。

左岸绿化带外侧设置截流沟或导流沟，全挖方渠段在渠道左岸地面设置防护堤或防洪堤，右岸地面设置防护堤。其中截流沟和防护堤为构造建筑物。

根据工程左岸汇水区域和分水岭位置划分洪水分区，逐区进行洪水计算，以确定渠道左岸外洪水位、河渠交叉建筑物行洪口门宽度、左岸排水建筑物和渠道导流沟设计过流能力［3］。

填方渠道的堤顶高程考虑渠内水位和渠外洪水位，择其高者确定；全挖方渠段防洪堤堤顶高程根据渠道左岸外洪水位确定。渠道左岸洪水不影响工程安全，可顺利排放至右岸下游地区。

对于地下水位高于渠底的渠段，一般设置逆止阀排水入渠，当地下水位较高、地下水位变化较大或地下水水质超过III类时，设置外排泵站抽排地下水。

渠道实行封闭式管理，沿占地红线设置防护围栏，运行维护道路分别设置在填方渠段堤顶和全挖方渠段一级马道处。根据国务院颁布实施的《南水北调工程供用水管理条例》，南水北调中线工程管理范围 （围栏外侧）以外一定范围内划定为工程保护范围，原则上不超过工程围栏以外200m。按照环保部门的相关规定，根据渠道挖填型式、地下水位高程和排放方式划定水源保护区，一级水源保护区范围为工程围栏以外50～200m。

2 风险识别

为避免桥梁下部结构与渠道建筑相互冲突，影响渠道输水能力和工程安全。本工程分别从桥梁布置、桥梁施工和桥梁运行方面进行风险识别［4］。

2.1 桥梁布置

桥梁所在城市道路或公路布置排水系统，采用雨水管道或边沟型式收集路面及沿线区域汇水，但排水系统不能随桥梁跨越渠道。

2.2 桥梁施工

受限于工程投资，新建跨越中线工程桥梁主跨跨径一般仅略大于管理范围，主跨桥墩距防护围栏距离较近。

桥梁下部结构施工的主要风险包括：钻孔护壁泥浆、承台开挖边坡稳定和排水问题［5］。对分布有连续强透水层的外排渠段，跨越桥梁钻孔灌注桩施工时护壁泥浆可能沿透水层进入地下水外排井，影响外排井的正常工作，甚至通过透水层顶托破坏渠道衬砌结构。在靠近开挖承台施工基坑，基坑边坡土体失稳将直接损坏南水北调附属设施，可威胁渠堤稳定。承台开挖还可能出现地下水涌水情况，威胁渠道边坡稳定。

桥梁上部结构不可避免地需在中线渠道上方施工，施工遗撒、掉落会对输水水质和运行维护构成风险。桥身混凝土养护用水、预应力孔道灌浆浆液、钢结构防腐油漆等液体可能滴落至渠道，造成水质污染。模板安装和拆卸、混凝土浇筑、预应力张拉、钢结构拼装等施工环节中，施工原材料、产品、工具和废弃物可能掉落，影响下方输水水质和运行维护道路上人员车辆正常通行［6］。

吊装设备等施工机械或设备高度较高、体积较大，在渠道右岸施工时距离专用35kV输电线路的净空距离不满足要求，影响线路正常供电。

2.3 桥梁运行

桥梁排水系统一般设置外挂PVC管道将桥面汇水引排至桥梁两侧。一旦PVC管道和桥梁伸缩缝损坏，桥面汇水将流入渠道。当运送危险化学品、石油或其他液体的运输车辆在桥梁范围发生泄漏，外泄液体将直接污染输水水质［7］。

桥梁投入使用后需根据结构状态进行维护，结构伸缩缝更换、黏钢或黏碳纤维布结构补强、钢结构涂装、路面铺装等维护施工均需在渠道上方进行，根据施工情况，能布置的挂篮、脚手架等临时设施、施工遗撒、掉落等风险，还可能因施工临时设施影响35kV专用输电线路正常供电和运行维护道路正常通行。

3 风险消除措施

3.1 跨越必要性

交通行业专项规划和城市规划中应合理规划线路路由，以减小新建交通桥梁跨越中线渠道的风险。基于现状路网和已建南水北调跨渠桥梁分布情况，将渠道两侧作为两个独立区域分别进行规划。新建跨越桥梁应优先服务于整体路网架构，尽量设置主干道路和高等级道路跨渠桥梁；低级别道路应优先满足渠道两侧独立区域内部的互联互通需求，限制并尽量减少低级别道路的跨越。

3.2 桥梁净空高度

合理布置桥梁跨径和结构，保证桥梁梁底距运行维护道路路面距离不小于4.5m，以满足车辆的正常通行需要。对于挖方渠段左岸防洪堤，因对填筑土体压实度有较高要求，需采用大型机械施工，桥梁梁底还应保证距防洪堤堤顶的净空距离满足施工要求。

桥梁设计时需考虑桥梁施工方法和施工设施，保证模板、防护网、挂篮和移动台架等施工设施不侵占运行维护道路和防洪堤顶以上4.5m的净空空间。

3.3 35kV输电线路改建

交通桥梁跨越中线渠道需落实35kV专用输电线路改建设计，考虑到在跨越位置设置地埋电缆会导致输配电系统容性负荷增大，影响系统内设备安全稳定运行，原则上推荐采用架空改建：即拆除受影响的线路和杆塔，根据修建桥梁之后的安全距离重新设立杆塔并展放导线。改建设计中对受影响的用电负荷点和负荷容量进行调查，如临时租用移动发电机、利用相邻中心开关站反送电等［8］。

对于斜拉索桥和钢桁梁桥需进行拖拉施工，不具备35kV输电线路架空改建条件，应定量计算设置地埋电缆对输配电系统容性负荷的影响，必要时增加无功补偿设施。

3.4 桥梁两侧路基防洪影响

为不恶化中线渠道防洪，交通桥梁跨越中线渠道应尽量加长主桥两侧引桥长度，保证排水通畅。如确需在主桥两侧顺接道路路基，道路线路可尽量沿渠道左岸大型分水岭布置，避免横跨渠道左岸洪水分区。对于确需改变渠道左岸汇水排水条件的，需重新进行调洪计算，通过设置导流沟、局部洼地回填等工程措施消除不利影响。

随城市道路设置的雨水管道和随公路设置的边沟在跨越中线渠道处被截断，应根据实际地形条件复核汇水量，将雨水排入导流沟，或采用定向钻穿越渠道。

3.5 桥梁施工防护

桥梁施工可优先采用转体施工方式以减小对中线渠道的影响［9］。在渠道上方进行合拢段施工或常规挂篮施工时，应设置可靠的防护措施防止施工遗撒和掉落，如密目网+防水布料、移动式防护平台等。有条件的可设置悬索防护结构，并附集水和抽排设施。混凝土养护可采用保湿养护膜养护方法，减少施工弃水。

3.6 桥梁排水

桥梁排水是保障中线工程输水水质的关键所在，排水采用桥梁自身纵坡的整体桥面排水方案。桥梁可设置纵向排水槽，对于人行道的桥梁，排水槽可设置在人行道下方；对于不设置人行道的高速公路桥和城市快速路桥，排水槽可设置在防撞墩下部，顶部封闭并通过泄水孔收集汇水。排水槽的规模应根据桥面汇水计算确定［10］。桥梁结构缝处应加强止水和填缝处理，及时维护维修防止止水破损，以保证桥面排水体系的整体封闭和连续。桥梁排水应引排并汇集至南水北调一级水源保护区之外的蒸发池内，以防止意外泄露事故污染渠道水源。

3.7 桥梁后期运行维护方式

桥梁跨越项目后期维护工作受中线渠道限制较多，对渠道正常输水的影响也较大，应在桥梁设计中提前进行考虑。钢材构件在桥梁运行阶段需定期进行防腐和涂装处理，桥梁设计应尽量避免将钢结构作为桥梁地主要结构受力构件，如钢桁架桥和钢腹板桥等桥梁型式。

桥梁设计中可考虑布置体外预应力装置［11］，后期可对体外预应力筋进行再次张拉，通过调整桥梁的预应力度，改善桥梁应力状态，提高桥梁结构耐久性。

4 实例分析

河南省某省道项目是当地路网规划中的重要交通干线，设计标准为公路1级，设计速度80km/h，桥梁宽度12.75m，沥青混凝土面层，设计基准期100年，地震动加速度峰值0.05g，抗震设防烈度为6°。渠道为挖方型式，挖深10m，渠底宽度25m，1级边坡坡比1∶2，马道宽度5m，过水断面全断面混凝土衬砌，渠道排水采用逆止阀内排。左岸防护堤填高1.7m，外坡考虑0.5m坡面流深采用干砌石防护，左侧截流沟底宽1m，挖深1m，右侧防护堤填高1m。桥梁跨越35kV专用输电线路为地埋敷设，桥梁距两侧杆塔距离分别为12.73m和63.5m，无需改建。

桥梁全长553.36m，全宽12.75m。主桥为（108+ 180+108）预应力混凝土变截面连续箱梁，引桥为6m×25m装配式预应力混凝土小箱梁，先简支后连续。主梁采用单箱单室三向预应力混凝土变截面箱梁，支点梁高10.8m，跨中梁高3.6m，主桥梁底距中线工程左、右侧防护堤堤顶距离分别为6.2m和2.1m，距左右侧运行维护道路路面距离分别为8.1m和5.9m，满足净空要求。主桥梁体直接置于承台上，基础采用钻孔灌注桩群桩基础，桩径1.5m，承台高3.2m，均设置在防护围栏以外，距离分别为1.68m和1.21m。

车行道采用混凝土防撞护栏，防撞等级SS级。桥面铺装自上而下为4cm AC-13C细粒式改性沥青混凝土层、6cm AC-20C中粒式沥青混凝土、桥面防水层，防水混凝土抗渗等级为W8级。桥面主跨内不设竖向排水管，桥面排水通过沿纵向边梁内侧铺设纵向排水沟，再通过桥头排水沟，引至桥梁范围以外，全面阻断了桥面污水进入干渠的通道。经计算，桥梁主跨（180m）内雨水沿路线纵坡两侧排泄，桥面单侧雨水量35L/s，桥面排水沟断面尺寸设计10cm×30cm，排水沟泄水能力38L/s，排水沟尺寸可满足桥面雨水排放要求。排水设计如图1。

图1 排水设计示意图 单位：cm

桥位处地下水埋深较深，无不良地质条件。承台施工开挖3m，主要为粉质黏土，采用钢板桩防护，钢板桩长6m，静压施工，深入基坑底部以下3m。基坑外侧1m处设排水沟，防止外水汇入，对中线渠道工程基本无影响。

主桥采用悬臂浇筑施工，安装挂篮逐节浇筑，施工至最大悬臂状态时，对称拆除施工挂篮。最终浇筑合拢段。桥面和附属设施。施工时在梁底设置密目式安全网，网格间距10cm×10cm，可承受8m高地方落下，重125kg的坠物。密目式安全网上铺设防水布料，定期收集防水布料的废水及废物。该施工方案对中线渠道正常通水无影响。

5 结语

（1）基于南水北调中线渠道工程的特点，新建交通桥梁跨越工程在工程布置、桥梁施工和运行维护方面存在诸多风险，包括桥梁净空高度不足、35kV输电线路位置冲突、改变渠道防洪条件、桥梁施工干扰、桥面汇水污染和后期运行维护干扰等问题。

（2）新建交通桥梁跨越工程需采取措施消除对中线渠道工程的风险，主要包括严格论证跨越必要性，避免非必要和低级别跨越工程；确保桥梁距运行维护道路净空不小于4.5m，并保证防洪堤施工空间；落实35kV输电线路改建设计并提出施工期间的保电措施；复核并消除桥梁两侧路基防洪影响；从基础施工防护、优化施工工法、防止施工掉落和减少施工弃水等方面加强桥梁施工防护；优化桥梁排水设计，确保输水水质；提前考虑后期维护方式，尽量减小后期维护对中线工程的影响。

（3）对某新建桥梁跨越南水北调中线渠道工程技术方案进行分析，根据跨越位置、工程特点，采取相应风险消除措施后，该跨越工程对中线渠道的安全和正常输水基本无影响。

［1］汪易森.南水北调中线工程几个技术问题的解决与思考［J］.水利水电技术，2015，46（6）：79-86.

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［6］康俊涛，刘洋.桥梁施工安全性评价的贝叶斯网络方法研究［J］.中国安全科学学报，2016，26（7）：157-162.

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［11］黄侨，荣学亮，杨明.桥梁体外预应力筋极限应力计算方法［J］.中国公路学报，2010，23（6）：78-84.

（责任编辑：王艳肖）

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

郝泽嘉（1985-），男（汉族），北京人，工程师，主要从事水利工程建设技术管理工作，（Tel）13810339266。