【導(dǎo)讀】棗莊市臺兒莊區(qū)位于山東省的最南部，地處蘇魯交界地區(qū)。莊至蘇魯省界公路是連接蘇魯兩省的主要道路，現(xiàn)狀為二級公路。域經(jīng)濟社會快速發(fā)展，公路運輸飛速發(fā)展，現(xiàn)有二級公路已經(jīng)不能滿足需求。山東省公路局指導(dǎo)意見，山東省擬將該路段拓寬改造為一級公路。棗徐線拓寬改造工程中，擬對該橋進行擴建。橋工程跨韓莊運河防洪評價報告》。根據(jù)審查意見，中水淮河規(guī)劃設(shè)計研究。本報告高程采用1985國家高程基準。高程換算關(guān)系：1985國家高程基準－廢黃河高程＝。

　　

【正文】 5400 44002 設(shè)計水位 m 3 水流與橋墩夾角 α 176。 90 90 904 橋下原斷面面積 m2 3612 3193 30895 阻水面積 m2 198 173 1736 建橋后斷面面積 ω j m2 3414 3020 29167 減少面積占總面積比 % 8 斷面平均流速 0vm/s 9 壅水系數(shù) η 　 10 水面比降 I0 　 11 橋前最大壅水高度 m 12 總壅水曲線長度 m 148 121 100 沖刷分析計算 沖刷計算公式及取值建橋后，由于橋墩阻水，改變了水流流態(tài)，減少了有效過水面積，致使橋下流速增大，水流挾沙能力增強，橋梁周圍的水流在河床面附近形成淘刷旋渦，引起河床的一般沖刷和和局部沖刷。一般沖刷是指河流上修建橋梁，橋墩及橋臺等結(jié)構(gòu)物侵占過流斷面，壓縮過流寬度，引起橋下斷面水流的單寬流量增大，水流挾沙能力增大，引起橋址斷面附近29河床垂向沖刷。局部沖刷是指橋墩周圍渦旋流產(chǎn)生的沖刷。水流受到橋墩的阻擋，水面向上彎曲，一定水深以下水流傾斜向下，在床面處形成橫軸環(huán)狀渦旋帶，繞墩水流在橋墩兩側(cè)形成立軸渦旋。墩周泥沙被渦旋流卷起，由墩側(cè)水流挾帶至下游落淤，墩周形成局部沖刷坑。根據(jù)《公路橋位勘測設(shè)計規(guī)范》推薦的計算公式，對橋址處現(xiàn)狀河道 20 年一遇、規(guī)劃河道 50 年一遇及 100 年一遇洪水情況下引起的沖刷做了分析計算。根據(jù)地質(zhì)資料，①層亞粘土：棕色，軟塑，切面較光滑，粘性稍差，見鐵錳質(zhì)浸染，含姜石，局部富集。場區(qū)普遍分布，厚度：～，平均 ；層底標高：～，平均 ；層底埋深：～，平均 。因而，一般沖刷與局部沖刷都采用粘性土公式進行計算。計算時對灘地和河槽分別分析計算。一般沖刷和和局部沖刷的沖刷深度與過流條件、河道斷面、河床土壤特性等因素有關(guān)。粘性土河床沖刷a、河槽部分式中 hp—橋下一般沖刷后的最大水深，m； A—單寬流量集中系數(shù)； Qc—河槽部分通過的設(shè)計流量，m 3/s； IL—液限指數(shù)； Bc—橋下河槽部分橋孔過水凈寬，m； hmc—河槽最大水深，m； hc—河槽平均水深， m；b、河灘部分30c、對于粘性土的橋下局部沖刷，按以下公式計算： 當 hp/B1≥ hb=Kζ v 當 hp/B1＜ hb=Kζ v式中　K ζ —墩型系數(shù)B1—橋墩計算寬度，mv—一般沖刷后墩前行近流速，m/s 河道沖刷計算結(jié)果經(jīng)計算，其結(jié)果見表 。表 橋址斷面沖刷計算成果表現(xiàn)狀河道 規(guī)劃河道洪水頻率20 年一遇　 50 年一遇 100 年一遇行洪流量（m 3/s） 4400 5400 6000水位（m） 主槽 河底高程(m) 灘地 主槽 沖刷線高程（m） 灘地 主槽 不沖刷 不沖刷 不沖刷一般沖刷 沖刷深度（m） 灘地 不沖刷 不沖刷 不沖刷主槽 （m） 灘地 主槽 局部沖刷 沖刷深度（m） 灘地 計算成果顯示，在遭遇 20 年一遇、50 年一遇和 100 年一遇洪水時，河槽和灘地均不發(fā)生沖刷，僅橋墩局部有沖刷現(xiàn)象，最大局部沖刷深度為 。315 防洪綜合評價 與有關(guān)規(guī)劃的關(guān)系及影響分析擬建臺兒莊大橋位于韓莊運河 35+193 處，橋址處河道兩岸堤距寬約 755m，涉及的水利規(guī)劃為“實施規(guī)劃”和《南水北調(diào)東線工程規(guī)劃》 。擬建橋梁位于南水北調(diào)東線工程規(guī)劃的臺兒莊泵站上游 ，橋梁工程的實施基本不影響南水北調(diào)東線工程的實施，同時，由于南水北調(diào)東線一期工程利用橋址段主河槽輸水，橋梁建設(shè)不影響南水北調(diào)東線一期工程的調(diào)度運用。擬建臺兒莊大橋工程采用與堤防平交的方式跨越韓莊運河，對水利規(guī)劃的影響主要有兩方面。一方面，根據(jù)“實施規(guī)劃” ，橋址處韓莊運河防洪標準為 50 年一遇，河道不滿足規(guī)劃要求，需按防洪要求擴挖，橋址處河道主槽將擴挖至 130m 寬，河底高程 ，橋梁 14＃～19＃橋墩在河道擴挖范圍之內(nèi)。經(jīng)國家批復(fù)，韓中駱工程已于 2021 年 11 月開工建設(shè)，根據(jù)已經(jīng)批復(fù)的韓中駱工程施工進度安排，橋址處河道工程安排在第二年 11 月至第三年 5 月施工，橋梁施工影響到韓中駱工程的實施，同時河道擴挖對橋梁的安全也有影響。因此，建議橋址處河道擴挖由橋梁建設(shè)單位嚴格按韓中駱工程總體初設(shè)報告確定的標準組織實施，實施范圍為新橋下游 50m 至老橋上游 50m。另一方面，擬建橋梁兩側(cè)橋臺與現(xiàn)狀堤防采用錐坡防護接石砌護堤方式，橋梁工程的實施侵占了堤防斷面，對堤防有影響，需要采取補救措施。 與現(xiàn)有防洪標準、有關(guān)技術(shù)和管理要求的適應(yīng)性分析本次評價的臺兒莊大橋按 100 年一遇標準設(shè)計，而韓莊運河現(xiàn)狀防洪標準為 20年一遇，目前東調(diào)南下工程正按 50 年一遇防洪標準實施。故橋梁設(shè)計的防洪標準高于現(xiàn)有及規(guī)劃河道防洪標準，符合防洪要求。根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：橋梁、渡槽、管道等跨堤建筑物、構(gòu)筑物，其支墩不應(yīng)布置在堤身設(shè)計斷面以內(nèi)。當需要布置在堤身背水坡時，必須滿足堤身32設(shè)計抗滑和滲流穩(wěn)定的要求。橋梁設(shè)計方案中兩側(cè)橋臺布置在堤防迎水坡，對堤防的安全有影響，不符合規(guī)范要求。擬建橋梁兩側(cè)橋臺與韓莊運河堤頂防汛道路平交，汛期對防汛有一定影響。防汛時本工程與抗洪搶險行車通道有一定的干擾，可以通過采用臨時交通管制等措施來完成抗洪搶險的需要。根據(jù)《中華人民共和國河道管理條例》 ，在堤防和護堤地，禁止建房、放牧、開渠、打井、挖窖、葬墳、曬糧、存放物料、開采地下資源、進行考古發(fā)掘以及開展集市貿(mào)易活動。橋臺工程的設(shè)計和施工要嚴格按照《堤防工程設(shè)計規(guī)范》 、 《堤防工程施工規(guī)范》的要求進行設(shè)計、施工，護坡寬度和型式滿足現(xiàn)有防洪標準的要求。根據(jù)《內(nèi)河通航標準》 （GB50139—2021）第 條，水上過河建筑物軸線的法線方向與水流方向的夾角不宜大于 50，擬建橋梁軸線的法線方向與水流方向一致，夾角為 00，因此符合要求。 對行洪安全的影響分析臺兒莊大橋的建設(shè)對河道行洪安全的影響分為施工期和運行期影響。 施工期根據(jù)橋梁設(shè)計報告，本工程建設(shè)周期為 15 個月（2021 年 8 月開工，2021 年 10月建成） 。根據(jù)施工流程，對河道行洪不利的環(huán)節(jié)主要有灌注樁和橋墩施工、搭設(shè)施工平臺、設(shè)置圍堰、錐坡施工等。以上環(huán)節(jié)都在河道或灘地上進行，施工過程中的土石方、施工機械都將占用河道或灘地，因此，從河道行洪安全和工程建設(shè)本身安全考慮，以上施工環(huán)節(jié)應(yīng)安排在非汛期進行。根據(jù)施工進度，橋梁主橋下部結(jié)構(gòu)及引橋樁基墩臺施工安排在非汛期進行，因此，對行洪沒有影響。橋梁施工中會產(chǎn)生一些棄土，施工單位應(yīng)及時將棄土運至河道主管部門指定地點，禁止堆放在灘地或河道內(nèi)。橋梁施工及生活用水需要打井，井布置灘地上，為保證堤防安全，井點位置距大堤堤腳距離不得小于 20m。33施工完成后，應(yīng)對棄土棄渣完全清除，并恢復(fù)河道原貌，這樣基本不會對行洪造成影響。 運行期擬建臺兒莊大橋的橋墩軸線與水流方向一致。從壅水高度分析，韓莊運河 50 年一遇和 100 年一遇行洪時擬建橋梁最大壅水高度均為 ，壅水曲線長度分別為121m、148m，橋梁阻水不很明顯。根據(jù)“實施規(guī)劃” ，在橋址處規(guī)劃預(yù)留了 橋梁壅高，擬建橋梁對河道的行洪能力影響有限。 對河勢穩(wěn)定的影響分析在河道上修建橋梁后，橋下水流受橋墩的阻壅作用，河道中單寬流量增加，局部水面比降和流速增大，導(dǎo)致河床產(chǎn)生一般沖刷；同時由于橋墩阻水，水流結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，水流受阻后部分動能轉(zhuǎn)化為位能，墩前兩側(cè)發(fā)生水流集中現(xiàn)象，引起動能增加，導(dǎo)致橋墩周圍出現(xiàn)局部沖刷。根據(jù)橋梁沖刷計算分析，在規(guī)劃河道斷面下，遇 50 年一遇及 100 年一遇洪水時，河道主槽和灘地一般沖刷深度均為 0m，最大局部沖刷深度為 。沖刷深度不大，對河勢穩(wěn)定影響較小。 對現(xiàn)有防洪工程的影響分析韓莊運河現(xiàn)狀防洪標準為 20 年一遇，目前東調(diào)南下工程正按 50 年一遇防洪標準實施。擬建橋址處堤防已滿足 50 年一遇防洪標準，河道需擴挖。橋梁設(shè)計方案中兩側(cè)橋臺從堤防迎水側(cè)堤身向背水側(cè)布置，橋梁建成通車產(chǎn)生的震動對現(xiàn)狀堤防的穩(wěn)定將產(chǎn)生一定的影響。建議設(shè)計單位根據(jù)車流量和最大車載進行堤防的抗滑穩(wěn)定性計算，并提出補救加固措施。擬建橋梁上游 處為萬年節(jié)制閘，下游 處為臺兒莊節(jié)制閘，距離橋址較遠，影響較小。34 對防洪搶險的影響分析東調(diào)南下續(xù)建工程“實施規(guī)劃”中，韓莊運河堤頂防汛道路全線貫通，是防汛搶險和工程管理的重要通道。擬建臺兒莊大橋與防汛道路平交，對防汛搶險和日常工程管理有一定的影響。 對第三人合法水事權(quán)益的影響分析擬建橋梁所在韓莊運河河段內(nèi)共有 42 座穿堤涵洞，其中 40 座為排澇涵洞，2 座為灌溉涵洞。距離橋址 以內(nèi)的排澇涵洞為閆淺站涵洞（左岸，樁號 33+490） ，位于擬建橋梁上游 處，在壅水影響范圍之外，因此沒有影響。正在建設(shè)的臺兒莊復(fù)線船閘及臺兒莊泵站分別位于擬建橋梁下游 和 處，橋梁的建設(shè)對上述工程沒有影響。 洪水對工程的影響分析 橋梁的洪水標準是否適當擬建臺兒莊大橋的洪水防御標準為 100 年一遇，韓莊運河堤防防洪標準為 50 年一遇，滿足設(shè)計規(guī)范要求。由于韓莊運河現(xiàn)狀為Ⅲ級航道，最高通航水位為 20 年一遇洪水位。擬建臺兒莊大橋按最高通航水位加 凈空高度確定橋梁梁底高程，按照 《內(nèi)河通航標準》（GB50139－2021）規(guī)定，Ⅲ級航道凈高不應(yīng)小于 ，因此擬建橋梁通航凈高不符合《內(nèi)河通航標準》的要求，且橋梁設(shè)計采用的最高通航水位為 ，低于橋址處 20 年一遇設(shè)計洪水位。根據(jù)專家評審意見，橋梁業(yè)主應(yīng)就橋梁梁底高程、最高通航水位等問題取得航運主管部門的認可，據(jù)此，棗莊市航運管理局在《關(guān)于棗徐線臺兒莊大橋擴建工程建設(shè)的復(fù)函》 （附后）中對此進行了確認：“臺兒莊大橋在京杭運河棗莊段臺兒莊船閘上游跨越航道，凈高應(yīng)在最高通航水位以上并不小于 米，其通航孔凈寬不小于70 米，此處的最高通航水位為 米（廢黃河高程系） ”。35 沖刷對橋梁的影響根據(jù)沖刷分析計算，在規(guī)劃河道斷面下，遇 50 年一遇及 100 年一遇洪水時，河道主槽和灘地一般不沖刷，最大局部沖刷深度為 。橋梁建成后，由于水流的一般沖刷及橋墩阻水引起的局部沖刷，對墩臺基礎(chǔ)有一定的影響，建議橋梁設(shè)計單位根據(jù)沖刷深度，進一步復(fù)核墩臺基礎(chǔ)安全埋深，確保橋梁安全。366 防治與補救措施 平交道口的設(shè)計橋梁與防汛通道平交，均設(shè)置了平交道口，左岸平交道路寬 ，右岸平交道路寬 ，采用瀝青砼路面，瀝青砼厚 4cm，下層為 17cm 厚的水穩(wěn)碎石墊層。堤防內(nèi)側(cè)采用漿砌片石錐坡防護，外側(cè)填土夯實，滿足工程管理及堤頂交通要求。平交道口設(shè)計見附圖五。 堤防斷面補償工程橋梁兩側(cè)橋臺布置在堤身斷面以內(nèi)，占用堤防有效斷面，對堤防防滲抗滑穩(wěn)定有影響，需進行斷面加寬補償。迎水坡堤腳距離橋臺約 ，因此，在堤防背水坡一側(cè)將堤防按 加寬補償。堤防斷面補償示意圖見圖 。補償措施為在堤防背水坡一側(cè)回填土壓實，加大堤防斷面，加寬堤防與現(xiàn)狀堤防堤頂高程相同，范圍為新橋下游及老橋上游左右岸各 50m，橋梁與堤防搭接處加寬 ，新橋下游及老橋上游 50m 處維持原堤防寬度，50m 以內(nèi)直線連接，新老橋之間堤防也需按 加寬。根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》 ，堤防回填土壓實度不小于 。堤防加寬壓實土方量約4600m3，右堤斷面補償工程布置示意圖見圖 。搭 板 橋 臺補 償 斷 面 堤 防 加 寬 圖 堤防斷面補償示意圖379m9m50m50m 1:31:3 老 橋 新 橋 韓 莊 運 河圖 右堤斷面補償工程平面布置示意圖（左堤與右堤相同） 護坡工程考慮對河勢穩(wěn)定及對堤防穩(wěn)定的影響，需對堤防迎水坡進行護砌，橋址附近岸坡護砌需滿足相關(guān)規(guī)范的要求。因老橋上游 50m 范圍已經(jīng)護坡，本次對橋址左右岸下游 50m 范圍及新老橋之間連接段進行護坡，堤防坡度為 1：3。護坡設(shè)計為 10cm砂石墊層，30cm 漿砌石，護坡頂高程為 。護坡上部為壓頂，尺寸50cm40cm；下部設(shè)鎮(zhèn)腳，尺寸為 100cm50cm。臺兒莊大橋護坡工程量見表，設(shè)計斷面示意圖見圖 。表 護坡工程量估算表漿砌石工程量（m 3） 701砂石墊層工程量（m 3） 121105cm漿 砌 石 鎮(zhèn) 腳4漿 砌 石 壓 頂漿 砌 石 ， 10砂 石 墊 層圖 護坡設(shè)計斷面示意圖387 結(jié)論與建議 結(jié)論綜上所述，臺兒莊大橋建成后，橋梁墩臺減少有效過水面積，使橋前水位壅高，有一定的阻水作用，對河道的整體行洪有不利影響；受橋墩的阻壅作用，河道水流流速加大，加重了對河床的沖刷，對河道行洪、岸坡穩(wěn)定會造成一定的影響；橋臺施工及橋梁運行對堤防的穩(wěn)定也有一定的影響。綜合評價如下：（1）擬建臺兒莊大橋工程建設(shè)符合有關(guān)水利規(guī)劃的總體要求和整治目標，但該工程對東調(diào)南下續(xù)建工程規(guī)劃的實施會增加一定難度；（2）擬建橋址處干河行洪主槽將擴挖至 130m 寬，河底高程 ，橋梁14?！?9＃橋墩在河道擴挖范圍之內(nèi)，對河道工程的實施有影響；（3）橋梁兩側(cè)橋臺布置在堤身，施工期及運行期對堤防穩(wěn)定都有不利影響，不符合《堤防工程設(shè)計規(guī)范》要求；（4）橋梁墩臺布置在河道過水斷面內(nèi)，造成阻水，使橋前水位壅高，且有一定的回水長度，對河道局部水流產(chǎn)生一定的影響，對河道的整體行洪會帶來影