高桥河围堰栈桥施工桥洪评
泰州市新通扬运河大桥
防洪评价报告
江苏省水利勘测设计研究院有限公司
甲级设计证书编号100104-sj
二○○七年一月
泰州市新通扬运河大桥防洪评价报告
批准人: 陆小伟
核定人: 张亚中
周雪晴
审查人: 周维军
项目负责人:周维军
丛赛飞
主要参加人员: 张锁江 石建华 童 沛 黄 莹
二○○七年一月
张 煜
谢 继
目 录
1 概述 .............................................................. 1 1.1 项目背景 ....................................................... 1 1.2 评价依据 ....................................................... 2
1.2.1 法律、法规及有关规定 ..................................... 2 1.2.2 规划文件 ................................................. 2 1.2.3 技术规范和标准 ........................................... 3 1.2.4 审查意见、批复文件 ....................................... 3 1.3 技术路线及工作内容 ............................................. 3
1.3.1 技术路线 ................................................. 3 1.3.2 工作内容 ................................................. 4
2 基本情况 .......................................................... 5 2.1 建设项目概况 ................................................... 5
2.1.1 工程名称、建设地点和目的 ................................. 5 2.1.2 工程建设规模、防洪标准 ................................... 5 2.1.3 工程设计方案 ............................................. 7 2.1.4 施工方案 ................................................ 10 2.2 河道基本情况 .................................................. 13
2.2.1 项目区概况 .............................................. 13 2.2.2 河道概况 ................................................ 14 2.2.3 水文、气象特征 .......................................... 14 2.2.4 河道边界条件 ............................................ 15 2.2.5 工程区地形、地貌及地质情况 .............................. 15 2.2.6 现有排涝标准 ............................................ 21 2.3 现有水利工程及其它设施情况 .................................... 21
2.3.1 泰州引江河工程 .......................................... 21 2.3.2 江都水利枢纽 ............................................ 22 2.3.3 泰东河工程 .............................................. 22
2.4 水利规划及实施安排 ............................................ 22
2.4.1 水利规划 ................................................ 22 2.4.2 综合利用规划 ............................................ 23 2.4.3 规划实施情况 ............................................ 24 2.4.4 建设项目对规划实施影响 .................................. 24
3 河道演变 ......................................................... 25 4 防洪评价计算 ..................................................... 26 4.1 水文分析计算 .................................................. 26
4.1.1 设计洪水 ................................................ 26 4.1.2 设计流量 ................................................ 26 4.1.3 设计水位 ................................................ 27 4.1.4 最高通航水位 ............................................ 27 4.2 壅水分析计算 .................................................. 27
4.2.1 桥前最大壅水高度计算 .................................... 27 4.2.2 桥下壅水高度确定 ........................................ 32 4.2.3 壅水曲线长度 ............................................ 32 4.2.4 成果的合理性分析 ........................................ 34 4.3 桥址处最大冲刷深度计算 ........................................ 34
4.3.1 冲刷计算方案的选取 ...................................... 34 4.3.2 土质指标取用 ............................................ 34 4.3.3 冲刷深度计算 ............................................ 35 4.3.4 成果合理性分析 .......................................... 38 4.4 河势影响分析与计算 ............................................ 38
4.4.1 二维数值模型建立 ........................................ 38 4.4.2 工程方案计算 ............................................ 41 4.4.3 结语 .................................................... 42
5 防洪综合评价 ..................................................... 54 5.1 与现有防洪规划的关系与影响分析 ................................ 54 5.2 与现有防洪标准、有关技术要求和管理要求的适应性分析 ............ 54
5.2.1 与现有防洪标准、有关技术要求的适应性分析 ................ 54
5.2.2 与河道行洪、管理要求的适应性分析 ........................ 54 5.2.3 与河道通航要求的互适性分析 .............................. 55 5.3 对河道泄洪安全的影响分析 ...................................... 55 5.4 对河势稳定影响分析 ............................................ 56 5.5 对堤防、护岸工程的影响分析 .................................... 56
5.5.1 对堤防的影响分析 ........................................ 56 5.5.2 对护岸安全的影响分析 .................................... 56 5.5.3 对其它河道、设施安全的影响分析 .......................... 56 5.6 对防汛抢险的影响分析 .......................................... 57 5.7 防御洪涝的设防标准是否适当 .................................... 57 5.8 对第三人合法水事权益的影响分析 ................................ 57 6 防治与补救措施 ................................................... 58 7 结论与建议 ....................................................... 60 7.1 评价结论 ...................................................... 60 7.2 建议 .......................................................... 60
附图 : 1. 新通扬运河大桥平面位置图 2. 新通扬运河桥位平面布置图 3. 新通扬运河大桥纵剖面图
附件 : 《泰州市新通扬运河大桥防洪评价报告》专家评审意见
1 概述
1.1 项目背景
泰州市新通扬运河大桥项目所在地泰州市,地处江淮下游,江苏中部,东近黄海,南临长江,地跨江、淮两大流域,是苏中地区的政治、经济、交通和文化中心之一。市域总面积5796km2,总人口503万,辖兴化、靖江、泰兴、姜堰四县(市)。泰州原隶属扬州市,1996年国务院批准设立地级泰州市,市区总面积435km2,由海陵、高港二区组成,人口63万人。
泰州市东风北路改造工程南起南通路、北止泰渔路,是泰州市南北向城市主干道之一。东风北路拓宽改造工程全长5126m,站前路以南道路红线宽度为45m,站前路至泰渔路段的道路红线宽度为31m。道路设计时速V=50km/h。路面面层为沥青混凝土路面,结构设计载荷标准为城市A级。泰州市新通扬运河大桥为东风路穿越新通扬运河的跨河桥梁,按三级航道标准设计,桥宽32m,长697.7m。
泰州市作为新成立的地级市,其政治、经济地位得到很大改变,迫切需要显示其中心城市带动区域发展的龙头作用。中心城市规模的扩张,城市化进程的加速,是区域政治、经济、社会事业发展的重要标志。自建市以来,其旧城改造、新区建设同步推进,城区先后新建和拓宽改造了凤凰路、海陵南路、鼓楼路、东风路等城市骨干道路,“三纵三横”道路框架连为一体。市区建成区面积已由建市初的22km2扩大到38.7km2。东风北路拓宽改造对推进泰州市主城区的旧城改造有着极为重要的意义。
泰州市东风北路拓宽改造工程,将解决泰州市北部居民进出通道的问题,对提升城市形象、扩大城市载体、完善中心城市功能有着极其重大的意义。同时它的建成对于加快城市建设步伐、繁荣城市创造了良好的基础设施条件,对促进泰州市现代化建设和经济发展将发挥十分重要的作用。
受泰州市海陵资产经营有限公司的委托,编制《泰州市新通扬运河大桥防洪评价报告》。本次防洪评价主要任务是依据国家有关法律、法规,根据建设项目的基本情况、所在河流的防洪任务与防洪要求,对建设项目的防洪影响进行综合评价。
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1.2 评价依据
1.2.1 法律、法规及有关规定
(1)《中华人民共和国水法》(2002年8月29日第九届全国人民代表大会常务委员会第二十九次会议通过);
(2)《中华人民共和国防洪法》(1997年8月29日颁布);
(3)《中华人民共和国河道管理条例》(1988年 6 月 3 日国务院第七次常务会议通过,1988年6月10日发布施行);
(4)《江苏省防洪条例》(1999年6月18日江苏省第九届人民代表大会常务委员会第十次会议通过,1999年7月1日起施行);
(5)《江苏省水利工程管理条例》(根据2004年6月17日江苏省第十届人民代表大会常务委员会第十次会议《关于修改<江苏省水利工程管理条例>的决定》第三次修正);
(6)《江苏省河道管理实施办法》(1996年8月8日江苏省人民政府第75次常务会议通过,1996年8月23日江苏省人民政府令第80号发布,自发布之日起施行);
(7)《江苏省河道管理范围内建设项目管理规定》(2004年7月5日江苏省水利厅苏水政〔2004〕20号文)。
(8)《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则(试行)》(水利部办公厅文件办建管[2004]109号)。 1.2.2 规划文件
(1)《泰州市东风路拓宽改造工程项目建议书》,泰州市海陵资产经营有限公司; (2)《泰州市东风路北延工程桥梁施工图设计(新通扬运河大桥)》,常州市市政工程设计研究院有限公司;
(3)《泰东河工程新通扬运河段初步设计》,江苏省水利勘测设计研究院; (4)《泰东河工程新通扬运河段初步设计补充材料》,江苏省水利勘测设计研究院; (5)《泰州引江河工程初步设计》,江苏省水利勘测设计研究院; (6)《里下河地区水利规划》,江苏省水利勘测设计研究院;
(7)《江苏省淮河流域重点平原洼地治理工程外资项目可行性研究》,江苏省水利勘测设计研究院有限公司;
(8)《江苏省淮河流域重点平原洼地治理工程外资项目初步设计》,江苏省水利勘
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测设计研究院有限公司;
(9)《江苏省淮河流域重点平原洼地治理工程外资项目第一年度工程初步设计》,江苏省水利勘测设计研究院有限公司。 1.2.3 技术规范和标准
(1)《防洪标准》(GB 50201-94);
(2)《堤防工程设计规范》(GB 50286-98);
(3)《水利水电工程设计洪水计算规范》(SL 44-93); (4)《水利工程水利计算规范》(SL 104-95);
(5)《公路工程水文勘测设计规范》(JTG C30-2002) (6)《公路工程技术标准》(JTG B01-2003); (7)《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004) 1.2.4 审查意见、批复文件
⑴ 泰州市发展和改革委员会关于泰州市东风路拓宽改造工程项目建议书的批复文件;
⑵ 其它有关文件。
1.3 技术路线及工作内容
1.3.1 技术路线
⑴ 基本资料
①《泰州市东风路北延工程桥梁施工图设计(新通扬运河大桥)》,常州市市政工程设计研究院有限公司,2006年11月;
②泰州市新通扬运河大桥平面布置图、桥型总体布置图、构造图等,泰州市海陵区资产经营有限公司,2006年12月;
③《泰州市新通扬运河大桥岩土工程勘察报告》,江苏省地质工程勘察院,2006年11月;
④ 新通扬运河(泰州引江河口~泰东河口段)、泰东河口门段、卤汀河口门段的地形图(比例1:2000)和河道横断面图(比例横1:1000,纵1:100),江苏省工程勘测研究院。
⑵ 分析、计算方法
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本次主要分析新通扬运河大桥工程对新通扬运河、卤汀河、泰东河河道的除涝、输水的影响,其分析方法是依据有关政策、法规及规范要求,分析新通扬运河大桥桥型布置方案对河道堤防管理、航运交通、除涝、输水等的影响,并提出建议。计算方法是根据有关规范提供的经验公式计算建桥后水流对桥基的冲刷和水位壅高情况。最后依据有关规范要求进行防洪影响综合评价。
⑶ 高程系统
本报告高程系统为废黄河零点,其中桥址处桥梁桥型总体布置图和地质纵剖面图中高程采用85高程基准,有特殊说明除外。本工程段高程换算:85高程基准=废黄河高程-0.179。 1.3.2 工作内容
根据常州市市政工程设计研究院有限公司提供的新通扬运河大桥设计方案进行防洪评价。评价的主要内容为:
1. 桥址处分现状、卤汀河未开挖泰东河开挖完成、泰东河与卤汀河均开挖完成三种工况,按除涝20年和100年一遇洪水设计流量及相应水位,66年型设计输水流量、水位以及最高通航水位等;
2. 建桥后的壅水分析;
3. 桥址处在设计洪水时最大冲刷深度计算; 4. 建桥对河道防洪、工程管理等影响的综合评价。
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2 基本情况
2.1 建设项目概况
2.1.1 工程名称、建设地点和目的
泰州市东风北路改造工程南起南通路、北止泰渔路,是泰州市南北向城市主干道之一。东风北路拓宽改造工程全长5126m,站前路以南道路红线宽度为45m,站前路至泰渔路段的道路红线宽度为31m。道路设计时速V=50km/h。路面面层为沥青混凝土路面,结构设计载荷标准为城市A级。泰州市新通扬运河大桥为东风路穿越新通扬运河的跨河桥梁,按三级航道标准设计,桥宽32m,长400m。
泰州市作为新成立的地级市,其政治、经济地位得到很大改变,迫切需要显示其中心城市带动区域发展的龙头作用。中心城市规模的扩张,城市化进程的加速,是区域政治、经济、社会事业发展的重要标志。自建市以来,其旧城改造、新区建设同步推进,城区先后新建和拓宽改造了凤凰路、海陵南路、鼓楼路、东风路等城市骨干道路,“三纵三横”道路框架连为一体。市区建成区面积已由建市初的22km2扩大到38.7km2。东风北路拓宽改造对推进泰州市主城区的旧城改造有着极为重要的意义。
泰州市东风北路拓宽改造工程,将解决泰州市北部居民进出通道的问题,对提升城市形象、扩大城市载体、完善中心城市功能有着极其重大的意义。同时它的建成对于加快城市建设步伐、繁荣城市创造了良好的基础设施条件,对促进泰州市现代化建设和经济发展将发挥十分重要的作用。具体位置见附图1。 2.1.2 工程建设规模、防洪标准
1. 工程建设规模
本次泰州市新通扬运河大桥设计按城市A级公路标准,东风北路(南通路至站前路)规划红线宽45m,标准横断面形式为21m机动车道+2×3m机非分隔带+2×5m非机动车道+2×4m人行道;东风北路(站前路至泰渔公路)规划红线宽31m,标准横断面形式为23m混车道+2×4m的绿化带。新建新通扬运河大桥按城-A级汽车荷载、人群荷载4.5kpa设计,设计行车速度50km/h。桥梁总长697.7m,其中主桥长193m,引道长500.0m,与新通扬运河斜交2.6º,为斜桥正做。
2. 防洪标准
根据《公路工程技术标准》(JTG B01-2003),泰州市新通扬运河大桥总
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长697.7m,中跨85m,两侧边跨各54m,多孔跨径总长100m≤L≤1000m,单孔跨径40m≤Lk≤150,其分类为大桥。根据常州市市政工程设计研究院有限公司编制的《泰州市东风路北延工程桥梁施工图设计(新通扬运河大桥)》,该公路桥为机动车道21m、两侧非机动车道4m、两侧人行道1.5m,由于新通扬运河是除涝与输水、航运相结合的综合利用河道,本次计算考虑到泰东河、卤汀河及桥址处新通扬运河的近、远期规划,各节点的水位、流量详见表2.1;施工期设计洪水标准为5~10年一遇,该桥施工时考虑保证现有航道条件,桥梁下部结构尽量安排在枯水季节施工,经分析,施工期排涝流量5年一遇为212m3/s、10年一遇为231m3/s,桥址处相应水位5年一遇为1.835m、10年一遇为2.580m。
表2.1 新通扬运河水位组合表
引江河口 卤汀河口 泰东河口 工况 H Q H Q卤汀河Q卤汀河东(新通)H Q泰东河Q泰东河东(新通) 33333(m) (m/s) (m) (m/s) (m/s) (m) (m/s) (m/s) 排涝 20年一遇 卤汀河 泰东河 现状 现状 3.01 270 3.17 85 176 3.21 80 93 现状 开挖完成 3.16 340 3.20 62 269 3.21 202 63 开挖完成 开挖完成 2.83 379 2.85 100年一遇 卤汀河 泰东河 现状 现状 4.13 266 4.22 现状 开挖完成 4.19 324 4.21 开挖完成 开挖完成 3.74 371 3.75 送水(66年型) 现状 现状 2.15 278 2.10 现状 开挖完成 2.20 464 2.07 开挖完成 开挖完成 2.00 611 1.93 127 83 65 116 61 58 264 242 171 248 242 209 403 346 2.87 4.24 4.22 3.76 2.09 2.04 1.90 152 78 177 145 120 329 282 85 86 65 91 90 72 63 3. 桥梁特性
新通扬运河大桥桥梁部分分南引桥、运河主桥、北引桥三部分,包括桥台侧墙在内,全桥总长697.7m,桥梁起点桩号K0+316.15m,终点桩号K1+013.85m。桥位平面在桩号K0+927.844m以北处在道路平曲线上(R=1000m),其余均位于直线段上。桥跨中心线与航道中心线夹角2.6°,采用斜桥正做。道路等级为城市主干道;荷载标准为城-A级汽车荷载、人群荷载4.5Kpa;设计行车速度60km/h;桥梁宽度及横断面为主桥、引桥横断面相同均为2×[1.5m(人行道)+4m(非机动车道)]+21m(机动车道)=32m;新通扬运河大桥通航净空:70×7m;桥梁竖曲线:i=2.4%、R=3000m;
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桥面横坡为机动车道与非机动车道1%双向坡、人行道-2.0%单向坡;抗震设防烈度为7°。
2.1.3 工程设计方案
一、工程设计
(一)桥型与桥跨布置 1. 主桥跨径布置:
主桥采用全预应力混凝土连续梁,跨径布置为54+85+54m,主桥中心在规划运河河道中心线上,桥梁竖曲线顶点设置在运河中心,两侧对称设置2.4%纵坡,竖曲线半径3000m。变坡点高程15.45m,外矢距0.86m,里程桩号为K0+690.00m。
2. 引桥跨径布置:
根据桥址地形,桥后引道填筑高度控制在4.2m左右,南引桥采用11孔25m预引力混凝土板梁,四孔、四孔、三孔一联,共3联;北引桥采用9孔25m预应力混凝土板梁,3孔一联,共3联。
3. 全桥跨径组合:(4×25)+(4×25)+(3×25)+(54+85+54)+(3×25)+(3×25)+(3×25)=693m。
(二)主桥结构设计 1. 上部构造
上部箱梁采用上、下行两个独立的单箱双室断面,顶板相连,C50混凝土现浇,直腹板型式,单箱顶宽16m,单箱底宽10m,外悬臂长3.5m,内挑臂长2.5m;变截面箱梁高度及底板厚度按二次抛物线变化;桥面横坡由箱梁内外腹板高度来调整,箱梁在横桥向底板保持水平;单箱底板中心梁高连续墩处为5.0m,跨中及梁端段为2.30m;顶板厚28cm,底板厚度自跨中至连续墩从25cm渐变为70cm,腹板宽自跨中至连续墩支座处从40cm渐变为65cm。
箱梁支座处设置横梁,其中端横梁厚1.5m,中横梁厚2.5m。 2. 预应力构造: ① 纵向预应力:
纵向预应力布设顶板束、底板束及腹板下弯束,分别采用12Φs15.2(T6~T10,T6′~T9′钢束采用19Φs15.2)、12Φs15.2、12Φs15.2钢绞线,钢束张拉锚下控制应力σ
con
=0.75fpk-1395Mpa,适用OVM15系列锚具,设计张拉吨位分别为2343.6KN
(3710.7KN)、2343.6KN、2343.6KN;预应力管道采用塑料波纹管成孔。
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② 竖向预应力
竖向预应力采用JL25精轧螺纹钢,锚下控制张拉应力为σ
con
=0.9fpk=706.5Mpa,
适用YGM锚具,设计张拉吨位346.8KN,单端张拉锚固;预应力管道采用铁皮管成孔。
3. 下部构造
① 连续墩(施工图中12#、13#桥墩)及基础:
主桥连续墩采用分离式立墙墩身,半幅厚2.8m,宽10.5m,高5.39~5.41m,侧面采用弧形断面;承台顶标高3.3m(高桩承台),厚2.8m,半幅平面尺寸12.5×6.5m,侧面采用圆端形;基础采用直径为1.5m的钻孔灌注桩,桩底标高-87m,半幅桥墩设6根,桩长87.5m,按摩擦桩设计。
② 过渡墩(施工图中11#、14#桥墩)及基础:
主桥与引桥过渡墩采用盖梁接柱式墩身,盖梁长32.0m,采用L型断面,主桥支座处梁高1.8m,引桥支座处梁高3.33m;立柱为圆形断面,直径D=1.5m,高6.05m,整幅桥墩设6根;承台顶标高2.4m,厚1.8m,整幅平面尺寸29.5×2.2m;基础采用直径为1.5m的钻孔灌注桩,桩底标高-54.0m,整幅桥墩设6根,桩长54.6m,按摩擦桩设计。
(三)引桥结构设计 1. 上部构造:
上部结构采用先张法预应力混凝土板梁,工厂化预制,横向通过铰缝连接。 2. 下部构造:
① 1#~10#、15#~22#桥墩及基础:
引桥桥墩采用盖梁接柱式墩身,盖梁长32.0m,采用矩型断面,立柱与桩同径,高2.405~7.315m,整幅桥墩设6根;系梁顶标高1.8~4.8m(其中21#、22#桥墩取消系梁),厚1.0m;基础采用直径为1.2m的钻孔灌注桩,桩底标高-40.0~-42.0m,整幅桥墩设6根,桩长42.4~44.8m,按摩擦桩设计。
② 0#、23#桥台及基础:
引桥桥台台帽采用L型断面,帽梁厚0.5m,背墙宽0.5m,高1.29~1.38m;立墙采用浆砌块石墙身;基础顶标高南1.8m、北3.0m,厚1.3m,平面尺寸33×4.6m;其下设直径为1.0m的钻孔灌注桩,桩底标高南-27.0m、北-25.8m,整幅桥台设14根,桩长27.5m,按摩擦桩设计。
为防止台后跳车,引桥桥台台后设置6m长搭板,搭板厚30cm,与台帽背墙栓
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接。
(四)桥梁附属设施
1. 栏杆:主、引桥在人行道外侧设置人行栏杆,采用钢结构轻型栏杆,防锈采用氟碳金属面漆。
2. 支座:主桥采用GPZ(Ⅱ)型盆式支座,其中12#、13#墩采用GPZ(Ⅱ)27.5,11#、14#墩采用GPZ(Ⅱ)5;引桥1#~10#、15#~22#墩,0#、23#台采用GPZ板式橡胶支座;因桥梁纵坡较大,主桥支座调平采用梁底设置调平层,引桥采用预制板梁梁底设置调平钢板。
3. 伸缩缝:在11#与14#桥墩桥面设置D160型毛勒缝,在引桥每联之间桥面及桥台背墙处桥面设置D80型毛勒缝。
4. 桥面铺装:桥面铺装采用9cm厚沥青混凝土+5cm C50混凝土调平层,沥青混凝土分两层实施,上层3cm采用AC-13C,下层6cm采用AC-25C。
5. 桥面防水:在桥面调平层与沥青混凝土铺装之间设置一层FBW桥面柔性防水涂料,分三层实施,总厚度1mm。
6. 桥面泄水:在主桥人行道内侧桥面每5m设置一个Φ150泄水管,引桥人行道内侧桥面每跨设置一个Φ150泄水管,收集到的雨水经敷设在墩台侧面的雨水管直接排入地面雨水管(其中主桥中跨直接排入运河中)。雨水收集管道采用Φ150PVC管。
二、与河道、堤防连接方式
本段河道青坎设计高程为3.0m,堤防顶高程设计4.5m,泰州市泰东河大桥与河道成2.6°,为斜桥正做,在河道内以1.5m钻孔灌注桩作为基础,堤防顶段为副跨,跨堤防段桥梁顶面高程11.93~12.53m(85国家高程基准),梁高1.1m,铺装层厚0.19m,梁底高程10.64~11.34m(85国家高程基准),桥下现状堤防顶高程4.8m(85国家高程基准),且桥桩未布置于堤防上,因此桥梁与堤防不直接连接。
三、与其它水利工程交叉或连接方式 桥址处无其它水利工程,无交叉或连接。 四、占用河道管理范围内土地及建筑物情况
由于采用高架桥方案,不存在占用河道管理范围内的土地及建筑物情况。 详见附图2桥位平面布置图、附图3全桥纵剖面平面图。
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2.1.4 施工方案
(一)上部结构
1. 上部箱梁施工中,有关施工工艺要求及质量检验标准应符合《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)和有关的规定执行。
2. 主桥上部箱梁施工流程:
⑴ 按施工图节段划分原则采用挂篮逐段对称浇筑(全桥采用两幅施工); ⑵ 边跨合拢段浇筑; ⑶ 中跨合拢段浇筑;
⑷ 待两幅箱梁成桥后,现浇中间后浇段,成单幅桥。
3. 主桥箱梁0#块节段由于预应力管道集中,钢筋密集,混凝土体量大,为保证施工质量,0#块节段箱梁混凝土施工可采用分层浇筑,即可先浇底板和腹板,再浇顶板;其他各段箱梁混凝土要求一次浇筑完成。
4. 所有预应力钢束必须在混凝土强度达到设计强度的90%以上方可进行张拉。 5. 施工中对挠度应严格监控,并做好记录。
6. 所有预应力钢束的张拉要求采用张拉吨位和延伸量双控,要求钢束张拉达到张拉吨位时,其实际与理论引伸量之间的允许误差控制在-6%和+6%之间。
7. 所有预应力钢束张拉时,应尽量避免滑丝、断丝现象,当出现滑丝、断丝时,断丝总数量不得大于该断面总数量的1%,每一钢束的滑丝、断丝数量不得多于一根,否则应换束重新张拉。
8. 张拉中跨底板ZD钢束时,应密切关注底板纵向裂缝情况,以便及时发现问题并进行分析和防治。
9. 纵向预应力管道随着箱梁施工进展将逐节加长,多数都有平弯和竖弯曲线,所以管道定位要求准确、牢固,接头处不得有毛刺、卷边、折角等现象,接口处要封严,不得漏浆。浇筑混凝土时,可在管道内内衬增强塑料管芯,并在混凝土浇筑过程中经常抽动,混凝土浇筑完成后抽出,这对防止管道变形、漏浆有较好效果;混凝土浇筑完成后应及时通孔、清孔,发现堵塞应及时处理。
10. 竖向预应力管道下端要封严,防止漏浆;上端应封闭,防止水和杂物进入管道。
11. 预应力钢绞线和精轧螺纹钢张拉完毕后,严禁撞击锚头和钢束,应以混凝土封闭锚头,封锚混凝土采用比主体结构低一级的混凝土,保证锚具和预应力钢材的质
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量。
12. 预应力管道压浆在各阶段钢束张拉完毕后24小时内进行;建议采用真空吸浆法;要求管道压浆要密实,工作应连续,压浆所用水灰比不大于0.4,不允许掺入氯盐,可掺减水剂,其掺量由试验确定,为减少收缩可掺入适量膨胀剂,其掺量由试验确定;压浆标号不得低于40号。
13. 预应力管道压浆前应用压缩空气或高压水清除管道内的杂质,然后方可压浆。
14. 预应力钢束的张拉顺序,应遵照对称、均匀的原则进行,有平弯的钢束在无平弯的钢束之后拉张。
15. 本设计预应力钢束大样如与实际施工放样有出入,请及时进行校核或变更。 16. 主桥落地支架及引桥落地支架搭设要求牢固、安全、有足够承载力,要求以不小于1:1重量预压,并观察支架的变形及沉降,采取有效措施使支架稳定、可靠。
17. 在主桥合拢段混凝土达到设计强度的90%之前,不得在跨中范围内堆放重物或行走施工机具。
18. 为使全桥混凝土表面颜色一致,光洁平整,建议采用同一厂家的相同品种水泥浇筑。
19. 主桥合拢段混凝土浇筑要求合拢在当天的最低温度条件下安装合拢段劲性骨架并浇筑合拢段混凝土。
20. 钢筋制作应符合《公路桥涵施工规范》的要求,所有钢筋接头均采用焊接连接,接头应设置在主梁受力较小处,并错开布置;钢筋安装应严格保证混凝土净保护层的要求。
21. 在布设钢筋时,如相互钢筋发生碰撞,应本着分布筋让位于主筋,细钢筋让位于粗钢筋,两着相同时互让的原则进行处理,预应力钢束如与钢筋主筋相互干扰时,主筋可适当弯折避让;注意本设计钢筋位置如需变更,应得到设计人员的确认。
22. 制作和安装主桥N11钢筋时,应严格按施工详图要求执行,尤其应重视中跨跨中和边跨跨中底板N11钢筋的安装,应确保其将底板上、下层钢筋连接成骨架,以增强防崩能力。
23. 混凝土应振捣密实,尤其在主桥箱梁根部、梁端、引桥箱梁横梁处,钢筋密集,在确保混凝土设计强度的前提下,尽量采用低级配骨料;本设计箱梁采用C50高标号混凝土,且方量较大,配合比确定应作好试验工作。
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24. 应保证主桥箱梁齿槽内混凝土的浇筑密实,旁通管的埋设位置视具体情况而定。
25. 混凝土施工结合面须按规定要求凿毛、清洗,以保证两次浇筑的混凝土良好结合。
26. 桥面横坡及纵坡由改变桥墩墩身高度、箱梁腹部高度、支座钢板综合调整,调整过程中必须保证留有14cm厚的桥面铺装。
(二)下部结构
1. 施工中除本设计图纸中提出的特殊技术和质量要求外,其他有关施工工艺要求及质量检验标准应符合《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)和有关的规定执行。
2. 钻孔灌注桩应严格清孔,桩底沉淀物厚度应满足设计要求。
3. 墩台灌注桩按《公路工程基桩动测技术规程》(JTG/T F81-01-2004)3.1.3条之规定:本工程灌注桩应进行100%的完整性检测,且每座桥墩50%的灌注桩应埋设声测管(主桥主墩为100%),采用超声波检测法检验钻孔桩的混凝土质量,具体埋设方法本设计已给出,施工灌注桩前应与检测单位商定;检测钢管采用螺纹套管连接,同时应采取措施,保证在施工中检测管内不被堵塞。
4. 灌注桩施工应保证成孔、成桩质量,灌注桩不得有断桩、缩颈及扩孔现象出现;灌注桩成孔后必须测量孔径、孔位,确认满足设计要求后,才能灌注混凝土。
5. 承台混凝土浇筑时应尽量避免在高温下进行,应全部一次连续浇筑完成;承台混凝土浇筑完毕,为减少表面温度裂缝的发生,应注意混凝土配合比试验和洒水养生,施工时应按设计在主桥连续墩承台内埋设冷却管。
6. 墩柱、灌注桩的受力主钢筋接头应错开布置,在任一接长(搭接、焊接、挤压或直螺纹接头)区段内,有接头的受力主钢筋截面积占总面积的百分率,采用搭接时不大于25%,采用焊接、挤压或直螺纹接头时不大于50%。
7. 墩帽、台帽顶面搁置支座处必须平整、清洁、粗糙,并浇筑支座垫石。 8. 墩帽、台帽上支座垫石位置和高程控制要求准确,垫石顶面必须保持平整、清洁。
9. 浇筑桥墩立柱、立墙、盖梁及桥台台帽、立墙时,为使全桥混凝土表面颜色一致,光洁平整,建议采用同一厂家的相同品种水泥浇筑。
10. 为缩短桥梁施工工期,加快施工进度,本桥可采用东、西两半幅同时施工方
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案。上部结构箱梁施工完成后,浇筑中间1m后浇段,浇筑5cm调平层,完成防水剂施工及桥面沥青的摊铺。
(三)其他要求
1. 浇筑梁段混凝土时注意附属工程(伸缩缝、栏杆、泄水管)的预埋钢筋和预埋件的设置,不得遗漏。
2. 为保证浇筑后混凝土外形平整、光洁,可在模板内衬胶合板。 3. 在浇筑箱梁顶面调平层混凝土前,箱梁表面必须清洁干净,其顶面需充分拉毛,但以不影响主钢筋的净保护层厚度为前提,应采取有效措施,使调平层混凝土与箱梁混凝土顶面结合良好。
4. 施工时应严格控制各特征点高程,所采用水准点应与两端道路施工控制高程用水准点一致,或与道路施工用水准点进行联测或互相校核,以免出现路、桥高程错位。
5. 主桥箱梁浇筑过程中,应在每个块件的前端顶、底板设置观测点,测出每个阶段的标高变化情况,并作好详细记录。
6. 箱梁底板应设置一定数量的排水孔和通气孔。 (四)施工交通组织
桥梁施工采用挂篮施工工艺,其施工交通由两侧向中间合拢。
本段河道青坎设计高程为3.0m,堤防顶高程设计4.5m,泰州市泰东河大桥跨堤防段为副跨,梁底高程10.64~11.34m(85国家高程基准),且桥桩未布置于堤防上,因此不影响现状堤防交通。
(五)施工期安排
施工工期安排为2007年1月至10底前完成。 (六)施工期渡汛
由于上部结构采用挂篮施工工艺,在河道内不搭脚手架,为不断流方式,施工期对渡汛无影响。
2.2 河道基本情况
2.2.1 项目区概况
项目所在地泰州市,地处江淮下游,江苏中部,东近黄海,南临长江,地跨江、
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淮两大流域,是苏中地区的政治、经济、交通和文化中心之一。市域总面积5796km2,总人口503万,辖兴化、靖江、泰兴、姜堰四县(市)。泰州原隶属扬州市,1996年国务院批准设立地级泰州市,市区总面积435km2,由海陵、高港二区组成,人口63万人。 2.2.2 河道概况
新通扬运河是引江补给里下河地区、渠北地区和沿海垦区用水的主要通道,江水一是从江都东闸入三阳河进里下河地区,二是从泰州枢纽经引江河入泰东河、卤汀河、通榆河向北送水;同时新通扬运河也是里下河地区主要的排涝河道。
新通扬运河从芒稻河口至三阳河长12.44km,其中江都东闸以东段长10.62km,设计自流引江550m3/s,宜陵至泰州引江河段新通扬运河,在南水北调东线第一期工程中,已按河底高程-5.5m,河底宽50m标准拓浚。
新通扬运河泰州引江河口至泰东河口段连接泰东河与泰州引江河,长6.376km,位于泰州市海陵区境内。泰东河工程中新通扬运河段泰州引江河口至卤汀河口段近期设计引水流量400m3/s,河底高程-5.5m,底宽50m,边坡1:3,卤汀河口至泰东河口按远景工程实施,河底高程-5.5m,底宽70m,边坡1:3。 2.2.3 水文、气象特征
泰州境内,基本都是地势低凹的平原,以新通扬运河和328国道沿线为界,北部为淮河流域的里下河地区,面积3111.5 km2,南部为长江流域的通南地区,其中江平路以东、靖泰界河以北为通南高沙土平原区,面积1727 km2,江平路沿线控制建筑物以西、靖泰界河以南为通南沿江圩区,面积780 km2。其中里下河地区南高北低,地面高程在4.0~1.5m,地势低洼,溱潼、兴化为全省里下河地区的三大洼地的两大洼地,境内河湖密布,水网纵横,主要河道有泰州引江河、新通扬运河、泰东河、卤汀河、唐港河、盐靖河、雌雄港、通榆河、蚌蜒河、梓辛河、车路河、白涂河、海沟河、兴盐界河等14条河流,水流一般由南向北,由西向东。通南地区地势较平坦,为高沙土平原区,地面高程一般在4.0~6.0m左右,沿江圩区地势较低洼,地面高程一般在2.2~4.0m左右,主要骨干河道有:南官河、宣堡河、古马干河、如泰运河、天星港、焦土港、靖泰界河、靖盐河、南干河、周山河、新老生产河、老通扬运河、西干河、东姜黄河、增产港、新曲河、两泰官河、运粮河、蔡港等20条河流,水流一般由南向北,由西向东。
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泰州市新通扬运河大桥工程位于新通扬运河卤汀河口至泰东河口之间,泰州站为本段水位代表站,根据泰州站1931年至1998年不连续统计资料分析,历史最高水位3.29m(1991 年6 月11日),最低水位0.57m(1978 年4月5日),汛期常水位1.5m左右,非汛期常水位1.1m左右。
泰州市地处北亚热带北缘,属副热带气候区,具有四季分明、气候温和、雨量充沛、日照充足等特点。年平均气温15℃左右,年极端最低气温-19.2℃,极端最高气温39℃,年平均蒸发量900~1000mm。多年平均年降水量1089.9mm。降雨日数116天,降雨量年际变幅较大,泰州市1931年最大达1794mm,1979年最小仅412mm,年内降雨的60%以上集中在汛期6月-9月。受东亚季风影响,降雨季节分配不均匀,一年中,夏季雨量较多,占全年雨量的40%左右,一般6月中旬至7月中旬为“梅雨季节”,具有雨水明显增多的特点。年平均风速为3.5m/s,最大风速达25m/s,每年影响该市的台风一到两个。 2.2.4 河道边界条件
桥址处位于新通扬运河卤汀河口~泰东河口之间,桩号为泰东河工程新通扬运河段49+930处,桥址距卤汀河口1.57km,距泰东河口1.23km,距泰州引江河口5.446km。新通扬运河向西直通江都抽水站,向东与通榆河相连。 2.2.5 工程区地形、地貌及地质情况
1. 地形、地貌:
场地区处于里下河浅洼平原区,地貌类型属沼泽洼地平原,地势较平坦,一般地面高程2.0~3.3m,新通扬运河堤身稍高(高程4.0~6.5m),且堤段不连续,间有断口,北侧多布沟渠鱼塘。
2. 区域地质:
地区位于扬子准地台苏北拗陷东南部。下伏渐新统杂色泥砂岩,上覆800~1600m厚的上第三系和第四系砂土、粘性土层。北东向泰州—安丰断裂在本段与泰东河斜交,晚第三纪以来,新构造运动表现为持续缓慢下降,区域地质构造稳定性较好。
3. 工程地质分段:
根据地层的分布变化、岩性特征及对工程的影响,参照江苏省工程勘测研究院2000年3月编制的《泰东河拓浚工程地质勘察报告》和江苏省地质工程勘察院2006年11月编制的《泰州市新通扬运河大桥岩土工程勘察报告》,新通扬运河引江河口~
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泰东河口段可分为四个工程地质段。
(1) 第一1工程地质段
自泰东河新通扬运河段桩号55+076至52+330,长约2.75km,该段开挖层主要特点为岸上表层分布有粉质粘土、重、中粉质壤土(①层),下部多为土质较好的粉质粘土(32层),西端河底为砂壤土(34层),无软弱土层分布。
(2) 第一2工程地质段
自52+330至50+000,长约2.33km,该段开挖层主要特点为地表浅层重、中粉质壤土(①层),下伏厚度较大的灰色淤泥质粉质粘土、重粉质壤土(②层),为古河浜淤积,该段中部淤泥质土尚有灰色松散的砂性土透镜体(2″层)分布。
(3) 第一3工程地质段
自50+000至49+160(注:桥址中心线位于49+930),长约0.84km,开挖层除地表浅层分布有重、中粉质壤土(①层)外,下部多为土质较好的粉质粘土(32层),无软弱土层分布。
(4) 第二1工程地质段
自49+160至48+700,长约0.46km,开挖层主要特点为地表浅层重、中粉质壤土①层下分布有深厚的松散砂壤土、粉砂(2″层)。
4. 工程地质:
场地区钻探深度范围内揭示的土层,根据其成因类型、岩性特征及沉积顺序,自上而下可划为十层,分述如下:
A层:褐黄、黄灰、灰褐色粉质粘土,重、中粉质壤土,局部杂砂壤土、轻粉质壤土、碎砖石,土质杂乱,断续分布于新通扬运河堤身部位。
①层:灰褐、深灰、灰黄色粉质粘土、重粉质壤土,局部中、轻粉质壤土,偶含砂礓,表层多为耕作土,含植物根茎。可塑~软塑,局部流塑,中~高压缩性,河道两岸连续分布。
②层:灰、黄灰、灰褐色淤泥质重粉质壤土、粉质粘土,夹淤泥质中粉质壤土,含腐殖质,局部含贝壳,流塑~软塑状态,高压缩性,主要分布在一2工程地质段。
2′层:灰、浅灰色轻、中粉质壤土,局部重粉质砂壤土、软塑状态,中压缩性。 2″层:灰色轻、重砂壤土、粉砂,夹粉质粘土及壤土薄层,含云母、有机质,土质松散~稍密,局部中密,中压缩性,主要分布于二1工程地质段、一2工程地质段中部。
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32层:黄灰、灰、渐变棕黄夹灰白色粉质粘土,含铁锰结核,局部夹少量小砂礓,硬塑~可塑状态,中偏低压缩性,除一2工程地质段古河浜内缺失外,沿线均有分布。
32′层:棕黄杂灰白色重粉质壤土、粉质粘土,局部夹中、轻粉质壤土,软塑~可塑。
34层:灰黄、黄灰色重砂壤土,夹中、轻粉质壤土薄层,局部为极细砂,中密状态,仅揭示于一1工程地质段。
4′层:灰、黄灰色粉质粘土、重粉质壤土,局部夹少量碎贝壳,软塑状态,呈透镜体状分布。
④层:灰、灰绿、灰黄色重粉质壤土,粉质粘土,可塑状态。
上述各土层中,A层为现代人工堆填土,①、②层为第四纪全新世湖积层,③与④层为第四纪晚更新世冲~洪积层。
5. 水文地质: (1)含水层类型
场地局部存在○A、○B层堆土,土质杂乱,存在孔洞、缝隙、空隙。地表浅层①层为粘性土,出露地表处含植物根茎,其上部由于近地表生物影响、地下水位上下波动及风干等因素在表层产生裂隙。②″层为少粘性土,局部与①层直接相连。故○B、A、○①、②″层共同构成了潜水含水层。②层为淤泥质粘性土,垂直渗透系数K=A×10-7,具极微透水性,③1层为粘性土,
③2层为粘性土,垂直渗透系数K=A×10-8,具极微透水性,故②、③1、③2层共同构成了该潜水含水层的隔水底板。
(2)地下水位及地表水位
经对部分钻孔潜水位及横剖面处的河水位进行观测,结果表明,本区浅层地下水为潜水类型,稳定水位埋深在0.6~2.10m之间。泰东河、新通扬运河水位低于潜水位,且有同步上升、下降的趋势,说明潜水与河水有一定的水力联系。
6. 地震烈度:
查GB18306—2001《中国地震动反应谱特征周期区划图》及《中国地震动峰值加速度区划图》,场地区的地震动峰值加速度为0.10g,相应地震基本烈度Ⅶ度,地震动反应谱特征周期为0.35s,抗震设防烈度7度。
7. 地质评价:
第一1、一3工程地质段地表浅层①层土工程性能一般,下伏32、32′、34层土
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力学强度较高,有利于河坡的稳定。第一1工程地质段西部河底揭穿了32层砂壤土,该层质地较松散,应注意河底、坡脚的防冲刷问题。
第一2工程地质段地表浅层①层重、中粉质壤土下伏厚度较大的②层淤软土,局部有砂性土透镜体(2″层)分布其中,应注意河道边坡的稳定和岸坡的防冲刷问题。
第二1工程地质段表层①层土下分布有松散的2″层,因此应注意河坡的稳定及抗冲刷问题。
详见图2.2.1 新通扬运河大桥勘探点位置图、图2.2.2 新通扬运河大桥工程地质剖面图(9--9)、图2.2.3 新通扬运河大桥工程地质剖面图(10--10)。 2.2.6 现有排涝标准
里下河地区是淮河流域下游相对独立的引排水系。流域防洪以里运河东堤、灌溉总渠南堤、海堤和通扬公路为外围封闭屏障,已基本达到了防御50年一遇淮河洪水及海潮的标准。
里下河腹部地区为平原河网区,湖泊众多,河道密布,纵横相连。圩区一直靠圩堤抵御外河水网,圩内发展机电动力抽排,以对抗洪涝。经过多年整治,形成了以射阳河、新洋港、斗龙港、黄沙港为骨干河道的自排入海,和利用江都站、高港、宝应站抽排入江的排水体系。此外,通过通榆河大套站可相机向废黄河排水,利用沿通榆河安丰等小站向斗南垦区错峰排水。按1991年雨型,在湖荡滞蓄的基础上,现状达到5年一遇除涝标准(兴化水位2.5m),圩堤能够防御10年一遇雨量外河网水位(兴化3.1m)。
2.3 现有水利工程及其它设施情况
2.3.1 泰州引江河工程
泰州引江河工程是我省“九五”期间重点水利建设项目,是一项以引水为主、灌排航综合开发利用、效益和影响覆盖苏北地区的大型基础设施,也是南水北调东线水源工程。该工程平地开挖,河道中心线呈南北向,位于高港至泰州一线以西约3km处,穿过泰州市高港区、海陵区与扬州江都市的交界地,南起长江,北端与新通扬运河相连,全长24km。
按工程总设计规模,泰州引江河河道自流引江600m3/s,相应河道水位为3.04m(高港枢纽闸上)~1.80m(新通杨运河交汇口),相应流速为1.21~1.41m/s。
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泰州引江河工程分两期实施,一期工程规模河道自流引江300m3/s。泵站先安装3台套机组,抽引、抽排100m3/s。在一期工程建设过程中,经省政府同意提办了枢纽二期工程,增装6台套机组,使泵站抽引抽排能力达到300m3/s,与河道一期工程规模相适应。
泰州引江河一期工程工程于1995年11月开工,到1999年9月底全面建成。泰州引江河工程的控制口门---高港枢纽,由泵站、节制闸、调度闸、送水闸、船闸以及110KV专用变电所组成。 2.3.2 江都水利枢纽
江都水利枢纽地处江苏省江都市境内,位于京杭大运河、新通扬运河和淮河入江尾闾芒稻河的交汇处,工程始建于1961年,至1977年建成,它既是江苏省江水北调的龙头,也是国家南水北调东线工程的源头。 枢纽工程由4座大型电力抽水站、12座大中型水闸、3座船闸、2座涵洞、2条鱼道以及输变电工程、引排河道组成,是一个集泄洪、灌溉、排涝、引水、通航、发电、改善生态环境等多项功能于一体的大型水利枢纽。其中4座抽水站共装有大型立式轴流泵机组33台套,装机容量53000KW,设计抽水能力为400m3/s,是目前我国乃至远东地区规模最大的电力排灌工程。
2.3.3 泰东河工程
泰东河工程于2000年底开工建设,2002年底基本完成。工程位于里下河腹部东南部,包括新通扬运河段(泰州引江河口~泰东河口)6.376km和泰东河48.7km,全长55.076km。工程经过泰州市海陵(区)、姜堰(市)、兴化(市)及盐城市的东台(市),穿越泰州市区、淤溪、溱潼、时堰等集镇。
2.4 水利规划及实施安排
2.4.1 水利规划
新通扬运河地区洪水来源于暴雨,主汛期为6~9月,主要特点是排泄不畅。新通扬运河所处地区暴雨主要受梅雨季节及台风活动影响。6、7月份为梅雨期,易发生梅雨期暴雨;8、9月份易遭台风侵袭,可形成大到暴雨。
泰州市区地处苏北平原,地势低平,起伏很小,地面高程为2.6~5.5m,城区及东官河两岸地势较高。泰州引江河和新通扬运河对城市防洪排涝有直接影响,由于新
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通扬运河和泰州引江河是里下河地区的主要排涝河道,在两河高水位时,往往使城区洼地无法自排;高港区则面临长江,长江江堤是主要御洪屏障,历史上洪涝灾害频繁。特别是1991年江淮发生严重洪涝灾害,市区老通扬运河以南水位高达4.66m,里下河区水位达到3.33m,直接经济损失仅老城区就达到1亿元。
1991年特大洪涝灾害后,海陵区在新通扬运河两侧建成25个农业圩区;高港区南官河东、江平路至长江江堤区域自然成圩,共建成防洪闸24座。现状江堤防洪标准达到50年一遇,内部排涝标准10年一遇左右。存在的主要问题:一是长江堤防对照百年一遇标准尚有一定差距;二是长江高港段处于长江嘶马弯道坍段末端,随着长江主流顶冲点的逐年下移,危及城市安全;三是城市排水标准低,河道淤积严重,过水断面减少,蓄、排水能力降低。
1. 泰州市城市近期防洪规划
根据泰州市水利规划,泰州市防洪规划保护面积101.4km2,分主城区和高港区两部分,主城区北至新通扬运河、南至周山河、西至泰州引江河、东至兴泰公路,高港区由口岸、刁铺两镇组成。
泰州市规划的近期防洪标准为100年一遇,河道排涝标准重要地区20年一遇、一般地区10年一遇。
经过对典型洪涝年分析,梅雨是造成通南、里下河地区洪涝灾害,引起市区洪涝的主要因素。经设计暴雨和洪水分析,海陵区里下河片100年一遇设计洪水位3.57m,长江高港段设计洪水100年一遇为6.54m。
2. 泰东河工程新通扬运河段
泰东河工程包括泰东河及新通扬运河泰东河口~泰州引江河口段,主要作用是将泰州引江河所引江水输送至里下河东南部,并向通榆河供水100m3/s,为沿海垦区、滩涂开发及渠北滨阜响地区提供水源,结合区域排涝入海100m3/s、入江200m3/s,并为里下河东部沿海形成一条贯穿南北、沟通江海的三级航道创造条件。 2.4.2 综合利用规划
新通扬运河除具有排涝、输水等功能外,其它主要为航道功能。
根据经水利部、国家发展与改革委员会委托的中国国际咨询中心对《泰东河工程可行性研究报告》、《泰东河工程项目建议书》、《淮河流域重点平原洼地利用外资项目可行性研究报告》、《淮河流域重点平原洼地利用外资项目项目建议书》的审查意见,以及经江苏省人们政府、交通部以苏政复[2005]75号文批准的由江苏省发展和改革委
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员会、江苏省交通厅联合编制的《江苏省干线航道网规划》有关通扬线(含姜十线)航道规划,泰州引江河、通榆河为三级航道,泰东河工程为里下河腹部地区东南部连接江海形成三级航道创造条件,同时新通扬运河为三级航道, 为此桥址处航道等级为三级。
2.4.3 规划实施情况
新通扬运河泰东河口~泰州引江河口段根据水利部、国家发改委审查意见,其近期工程纳入泰东河工程实施,新通扬运河卤汀河口~引江河口段纳入南水北调东线水源调整项目。目前新通扬运河泰东河口~卤汀河口已按规划标准(河底高程-5.5m、底宽70m、边坡1:3)实施完成,卤汀河口~引江河口段已按实施泰东河工程后需要的河道标准(河底高程-5.5m、底宽50m、边坡1:3)实施完成,远景实施已列入南水北调东线水源调整规划,待卤汀河、泰州引江河二期工程实施时一并实施。 2.4.4 建设项目对规划实施影响
由于泰州市新通扬运河大桥位于泰东河新通扬运河段桩号49+930,该段河道已按泰东河工程标准实施完成,在桥梁运用期间,现有规划的泰东河工程、卤汀河工程、泰州引江河二期工程的实施,该段河道已满足设计标准,不会引起防、洪除涝形势、标准发生变化。
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3 河道演变
新通扬运河是一条人工开挖河道,是在宜陵向东原通扬运河的北面平行开挖,西起芒稻河,经宜陵、姜堰至海安,长约90.1km。工程于1958年11月15日全线开工,于1961年5月竣工,至此,新通扬运河江都至泰东河口段基本开通,河底宽20m,河底高程-2.5m,泰县大白米至海安19.7km基本成河,河底宽10m,河底高程-1.0m,泰东河口至泰县大白米段尚未挖通。
经过1965、1968、1978、1979年几次大的拓浚,新通扬运河卤汀河口~泰东河口段底宽20m左右,河底高程在-3~-4m之间。
泰州引江河近期工程建成后,2000年泰东河工程开工建设,到2002年底基本完成新通扬运河泰东河口~引江河口段,2006年6月新通扬河段通过验收投入使用,其中新通扬运河段泰州引江河口至卤汀河口段按近期标准,设计引水流量400m3/s,河底高程-5.5m,底宽50m,边坡1:3,卤汀河口至泰东河口按远景工程实施,河底高程-5.5m,,底宽70m,边坡1:3。
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4 防洪评价计算
泰州市新通扬运河大桥是斜桥正做,中跨85m,两边跨54m。因桥墩布置占用新通扬运河一定的河道过水断面,存在局部阻水现象,因而需进行壅水计算,分析其对河道排涝、输水的影响。同时,还要分析排涝、输水时,该区域因建桥带来的局部冲刷问题。
4.1 水文分析计算
新通扬运河大桥位于里下河河网新通扬运河上,桥址处流量受里下河河网调节,桥址处水位受里下河排涝和由长江向里下河及东部沿海滩涂输水影响。 4.1.1 设计洪水
根据《里下河地区水利规划》,里下河排涝标准为10~20年一遇,考虑到泰州市城市近期防洪标准为100年一遇,为此本次计算排涝水位分别计算了20年一遇排涝和100年一遇防洪工况。
根据《泰东河工程可行性研究报告》、《江苏省淮河流域重点平原洼地治理工程外资项目可行性研究报告》、《泰州引江河可行性研究报告》、《通榆河工程可行性研究报告》及《里下河地区水利规划》,泰州引江河通过泰东河向里下河腹部地区及通榆河、沿海滩涂供水设计采用1966年型。
由于里下河为河网地区,本次计算除考虑卤汀河未开挖、泰东河未贯通的现状工况,还结合泰东河工程、卤汀河工程、泰州引江河二期工程的实施后的洪水组合情况进行计算。 4.1.2 设计流量
泰东河工程中已将新通扬运河卤汀河口~泰东河口段按远景实施方案实施完成,新通扬运河引江河口~卤汀河口按满足泰东河输水、排涝实施完成,尚未按远景实施完成,泰东河河道局部实施完成,尚不能满足排涝、输水要求,卤汀河工程尚未实施。因此,在设计流量时,需考虑各种工况组合。详见表4.1.1。
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表4.1.1 新通扬运河泰州引江河口~泰东河口段设计流量表
流量 20年一遇 工况 卤汀泰东河 河 现状 现状 现状 开挖 开挖 现状 现状 开挖 开挖 现状 开挖 开挖 新通扬运河 引江河口~卤汀河口 3(m/s) 270 340 371 278 464 611 卤汀河 3(m/s) 85 62 116 61 58 264 新通扬运河 卤汀河口~泰东河口3(m/s) 176 269 242 209 403 346 新通扬运河 泰东河 泰东河口以东 3(m/s) 3(m/s) 80 93 202 63 145 120 329 282 91 72 72 63 排涝 100年一遇 输水 66年型 4.1.3 设计水位
设计水位对应于各种工况下的流量,亦分为排涝和输水,排涝对于于20年一遇和100年一遇,输水仍按照66年型设计水位,根据里下河河网调节计算,各种工况下对于现状、卤汀河开挖、泰东河开挖组合下的水位详见表4.1.2。
表4.1.2 新通扬运河泰州引江河口~泰东河口段设计水位表
工况 流量 排涝 输水 20年一遇 100年一遇 66年型 卤汀河 现状 现状 开挖 现状 现状 开挖 泰东河 现状 开挖 开挖 现状 开挖 开挖 引江 河口 (m) 3.01 3.16 3.74 2.15 2.20 2.00 卤汀 河口 (m) 3.17 3.20 3.75 2.10 2.07 1.93 迎江桥 (m) 3.171 3.20 3.75 2.10 2.069 1.929 新通扬河大桥 (m) 3.192 3.206 3.756 2.094 2.053 1.913 泰东 河口 (m) 3.21 3.21 3.76 2.09 2.04 1.90 4.1.4 最高通航水位
根据我省苏交航(1994)7号文,新通扬运河泰东河口~卤汀河口段设计为3级航道,根据《泰州市东风路北延工程桥梁施工图设计(新通扬运河大桥)》,设计桥下最高通航水位为2.8m(1985国家高程基准),换算成废黄河高程为2.979m,与新通扬运河设计的最大通航水位3.0m(废黄河高程系统)基本一致。
4.2 壅水分析计算
4.2.1 桥前最大壅水高度计算
1. 计算方案选取
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根据桥址处水位分析成果,及可能最大水面比降情况,选取以下三个方案对壅水高度进行计算:
① 排涝20年一遇:泰东河、卤汀河现状条件下,桥址处排涝流量176.0m3/s,水位为3.192m;卤汀河现状、泰东河开挖完成条件下,排涝流量269.0m3/s,水位为3.206m。
② 排涝100年一遇:泰东河、卤汀河均开挖完成条件下,桥址处排涝流量242.0 m3/s,水位为3.756m。
③ 按66年型输水:泰东河、卤汀河现状条件下,桥址处输水流量209.0m3/s,水位为2.094m;卤汀河现状、泰东河开挖完成条件下,输水流量403.0m/s,水位为2.053m。泰东河、卤汀河均开挖完成条件下,输水流量346.0m3/s,水位为1.913m。
2. 桥位处土质指标采用
根据江苏省地质工程勘察院2006年11月编制的《泰州市新通扬运河大桥岩土工程勘察报告》,本次勘察共布置了52个勘探点,经勘察揭示,在本次勘察深度范围内,主要由填土、粘性土及砂性土组成,可分为11个地质单元层,现自上而下分述如下:
1层:填土,层底标高1.13~2.96m,层厚0.8~2.9m。
2层:亚粘土,软塑~流塑状态,层底标高-2.12~0.19m,层厚0.66~3.4m;地基容许载力[σ。]=80Kpa,钻空桩桩周极限摩阻力τi=25Kpa。
3层:粘土夹亚粘土,硬塑为主,局部软塑,层底标高-6.27~-7.95m,层厚4.6~7.6m;[σ。]=180Kpa,τi=55Kpa。
4层:亚粘土,软塑为主,局部硬塑,层底标高-11.68~-13.27m,层厚5.0~7.0m;[σ。]=150Kpa,τi=45Kpa。
5层:亚粘土,硬塑,层底标高-21.24~-24.77m,层厚9.6~12.5m;[σ。]=230Kpa,τi=65Kpa。
6层:粉砂,局部夹亚粘土,层底标高-22.34~-32.67m,层厚1.1~7.9m;[σ。]=150Kpa,τi=45Kpa。
7层:亚粘土,硬塑为主,局部夹软塑亚粘土,层底标高-40.68~-43.27m,层厚9.0~19.2m;[σ。]=230Kpa,τi=60Kpa。
8层: 粉细砂,密实为主,局部中密,含结石,局部夹亚砂土,层底标高-45.28~-48.07m,层厚4.6~6.4m;[σ。]=160Kpa,τi=45Kpa。
9层:亚粘土,硬塑为主,局部夹软塑亚粘土,层底标高-63.94~-66.14m,层
3
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厚16.8~19.1m;[σ。]=230Kpa,τi=60Kpa。
10层:粉砂,密实,含较多结石,层底标高-74.44~-75.64m,层厚5.7~8.5m;地基容许承载力[σ。]=160Kpa,钻空桩桩周极限摩阻力τi=50Kpa。
11层:亚粘土,夹粘土,硬塑,层厚大于13.0m,未钻穿;[σ。]=240Kpa,τi=65Kpa。
计算桥前最大壅水高度时参考原《公路桥位勘测设计规范》(JTJ62-91)中桥面标高中壅水计算部分内容,土质分类按其表8.4.1-3分类,新通扬运河大桥桥址处河槽土质以钻孔J10、J19、J20、J28为代表土层,详见图2.2.1、图2.2.2、图2.2.3。浮淤下为3层粘土夹亚粘土,故本次按密实土进行桥前最大壅水高度计算。
3. 桥前最大壅水高度计算
新通扬运河大桥桥墩与新通扬运河河道水流有2.6°夹角,由于夹角较小,本次进行桥前壅高计算时,未考虑该夹角影响。新通扬运河大桥桥墩在河道横断面上布置情况如附图2和附图3,根据桥型计算桥墩在不同水位下相应的过水面积要素、桥墩阻水面积等参数,桥墩在不同工况、不同流量、不同水位下阻断流量与设计流量的比值为7.75%~10.04%。详见表4.2.2表4.2.3、表4.2.4。
① 计算公式
参考原《公路桥位勘测设计规范》进行壅水高度计算。在进行壅水高度计算公式选取时,分别用通用公式和宽滩河段壅高公式进行了计算,并对计算结果对比。
a. 通用壅水高度计算公式
2=VMV02
式中:
----反映桥墩阻断流量(Q阻)与设计流量的比值的系数,Q泓(滩)阻5323K墩K泓(滩)Q泓(滩),
K ,、P分别为泓滩的过水面积、湿周, 具体见表4.5,求得阻断流量
nP与设计流量的比值,查表8.4.1-2得系数。
QP----设计流量,QP=Q泓+Q滩; V0---断面平均流速,V0
QP0 ,0泓+滩;
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VM ----桥下平均流速(m/s),松软土取VMV0M;密实土取VMV0M----天然水位桥下平均流速,V0MQPJ;
Q0M0M;
Q0M----天然水位下桥下通过的设计流量(m3/s),Q0M=QP-Q滩阻-Q泓阻;
0M----天然水位下桥下过水面积(m2),0M0泓阻-滩阻; J----桥下净过水面积,取天然水位下桥下过水面积,即J0M。
表4.2.1 η 值 表
河滩路堤阻断流量与<10 设计流量的比值(%) 0.05 η 注:本表为原规范表8.4.1-2。 11~30 0.07 31~50 0.10 >50 0.15
b.宽滩河段壅高计算公式
QgaZK1KQpV02 (适用于宽滩河段) 2gm式中:Qga----引道及桥墩台阻断的流量(m3/s);
QgxKK1----系数,1QOM3。5;
Qgx----天然状态下桥孔净长范围内通过的流量(m3/s);
Q0M----天然水位下桥下通过的设计流量(m3/s),Q0M=QP-Q滩阻-Q泓阻;
B K----雨桥孔压缩程度有关的系数,K=A1;
LjCBB 当3.5时,K=11.971LLjjBB3.5时,K= 当17.381LLjj m----指数, m=3LgaB0.94;
0.54;
,其中Lga为引道及桥墩台阻断宽度(m);
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B----河床宽度(m);
Lj----桥下净宽度(m);
----断面流速分布不均匀修正系数; =Vt1Qt1VCQCVt2Qt2V0Qp2222
; Vt----河滩平均流速(m/s)
Vc----河槽平均流速(m/s);
Qt----河滩流量(m3/s); Qc----河槽流量(m3/s)。 ② 计算结果
由于本段河道主要为泓道行水,本次计算采用上述的两公式中的通用壅水高度计算公式,结合土质指标及各项参数,计算出行洪时桥前最大壅水高度,分别见表4.2.2、表4.2.3、表4.2.4。其中表4.2.2为计算河道的水面比降,表4.2.2为断面过水面积要素,表4.2.4为桥前最大壅水高度和壅水曲线长度。
表4.2.2 计算河道水面比降表
工况 计算工况 排涝 20年一遇 卤汀河 泰东河 现状 位置 里程桩号 间距 (m) 水位流量组合 流量 水位 水面比降 I 3(m/s) (m) 现状 泰东河~卤汀河 48+700~51+500 2800 176.0 3.192 0.0000150 现状 开挖后 泰东河~卤汀河 48+700~51+500 2800 269.0 3.206 0.0000030 现状 现状 泰东河~卤汀河 48+700~51+500 2800 209.0 2.094 0.0000060 100年一遇 开挖后 开挖后 泰东河~卤汀河 48+700~51+500 2800 242.0 3.756 0.0000030 输水 66年型 现状 开挖后 泰东河~卤汀河 48+700~51+500 2800 403.0 2.053 0.0000120 开挖后 开挖后 泰东河~卤汀河 48+700~51+500 2800 346.0 1.913 0.0000120
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表4.2.3 断面过水面积要素表
泓道 工况 备注 流量 水位 过水面积 水面宽 平均流速 H泓 湿周P ω泓 B泓 V泓 (均) m/s 计算工况 排涝 20年一遇 卤汀河 泰东河 现状 现状 现状 3M m 835.1 836.8 836.8 904.9 904.9 704.6 2m 125.0 125.0 125.1 128.5 128.5 118.0 m 125.0 125.0 125.1 128.5 128.5 118.0 m/s 0.211 0.321 0.289 0.231 0.445 0.491 m 6.68 6.70 6.69 7.04 7.04 5.97 176 3.192 开挖后 269 3.206 100年一遇 开挖后 开挖后 242 3.756 现状 输水 66年型 现状 现状 209 2.094 开挖后 403 2.053 开挖后 开挖后 346 1.913 4.2.2 桥下壅水高度确定
新通扬运河大桥桥址处土质为密实土,依据原《公路桥位勘测设计规范》(JTJ62-91),当河床坚实不易冲刷时,桥下壅水高度采用桥前最大壅水高度值,则新通扬运河大桥桥下壅水高度为0.0047m,见表4.2.4。 4.2.3 壅水曲线长度
依据原《公路桥位勘测设计规范》(JTJ62-91)中壅水曲线长度计算,计算公式如下: L2Z I式中:I---水面比降,IZ水位L,
Z水位---相邻两断面的水位差,
L---相邻两断面的间距。
壅水曲线长度最长为1150.45m。见表4.6。
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表4.2.4 桥前最大壅水高度及壅水曲线长度
状况 设计流桥址处量 水位 m/s 3泓道桥墩阻断 面积 m 112.15 112.46 120.31 83.63 82.69 79.02 2流量 m/s 17.63 27.01 24.31 16.40 31.30 25.77 3m 3.20 3.21 3.76 2.101 2.065 1.924 桥下平均断面平桥墩阻断桥墩阻断流流速 均流速桥墩阻流量 量与设计流(VM) (V0) 断系数 量的比值 3m/s m/s m/s 17.63 27.01 24.31 16.40 31.30 25.77 10.02% 10.04% 10.04% 7.85% 7.77% 7.45% 0.21 0.32 0.27 0.30 0.57 0.51 桥前最大 壅水 壅水高度 曲线长度L (△Z) m 0.0007 0.0017 0.0012 0.0013 0.0047 0.0035 m 98.72 1150.45 786.00 420.03 785.07 590.61 计算工况 卤汀河 泰东河 现状 现状 176 0.05 0.24 0.05 0.37 0.05 0.31 0.05 0.34 0.05 0.65 0.05 0.57 20年一遇 排涝 现状 开挖后 269 100年一遇 开挖后 开挖后 242 现状 输水 66年型 现状 现状 209 开挖后 403 开挖后 开挖后 346
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4.2.4 成果的合理性分析
通过以上公式计算,各种工况下,新通扬运河大桥桥前最大壅水高度为0.0007~0.0047m,而二维水流数值计算结果为桥前最大壅水高度为0.003~0.010m。两数据有一定的差异,主要原因是采用公式计算时,由于公式的局限性,未能将迎江桥对新通扬运河大桥的壅水影响计算出来,而二维数学模型很好的解决了迎江桥、新通扬运河大桥壅水叠加问题,因此可以说明本计算对新通扬运河大桥桥址处的计算是合理的。
4.3 桥址处最大冲刷深度计算
4.3.1 冲刷计算方案的选取
本次计算方案考虑新通扬运河河道断面及泰东河、卤汀河、泰州引江河实际断面及规划断面组合情况,分排涝、输水两种工况分别计算冲刷深度。冲刷计算水位,根据上述设计水位分析,桥址处最大冲刷深度按《公路工程水文勘测设计规范》JTG C30-2002中的一般冲刷和局部冲刷计算公式计算。 4.3.2 土质指标取用
桥梁墩台的冲刷计算包括一般冲刷和局部冲刷,一般冲刷计算根据河床泥沙的组成分为非粘性土河床与粘性土河床,桥墩局部冲刷根据一般冲刷后桥墩处河床泥沙组成及土层分布再分析计算。根据江苏省地质工程勘察院2006年11月编制的《泰州市新通扬运河大桥岩土工程勘察报告》,桥位处工程地质纵剖面图(见附图3)及地基勘探试验成果采用表(见表2.3),新通扬运河河道内钻孔剖面为9-9、10-10,钻孔号J10、J19、J9、J28表层③层为粘土夹亚粘土层,粘性土液性指数为0.45,下欧层为亚粘土层,因此一般冲刷和桥墩局部冲刷均按粘土夹亚粘土进行计算。泰州市新通扬运河大桥冲刷计算土质指标采用见表4.3.1。
表4.3.1 桥梁冲刷计算部分指标采用表
液性指数IL 冲刷情况 粘土夹亚粘土 桥下一般冲刷 桥墩局部冲刷 0.45 0.45 亚粘土 0.68 0.68
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4.3.3 冲刷深度计算
本报告冲刷公式根据《公路工程水文勘测设计规范》(JTG C30-2002)取用,进行了一般冲刷和墩台局部冲刷计算。本工程河床土质为亚粘性土夹粘性土,因而选用粘性土河床冲刷公式计算,计算公式选择正确。
1. 粘性土河床一般冲刷与桥墩局部冲刷深度计算公式: ① 河槽部分
hcmQ2AdBcjhcqhP10.33IL 5358BzAHzQ2=式中:
0.15 Hz平滩B
QCQP
QC+Qtlhp-----桥下一般冲刷后的最大水深,单位m; Ad-----单宽流量集中系数,Ad=1.0~1.2;
IL-----冲刷坑范围内粘性土液性指数,适用范围为0.16~1.19;
----桥墩水流侧向压缩系数,按规范表7.3.1-1取用;
Bz、Hz----造床流量下河槽宽度和河槽平均水深(m),详见表4.3.2; Qp----频率为p%的设计流量(m3/s); Qc----天然状态下河槽部分设计流量(m3/s); Qtl----天然状态下河滩部分设计流量(m3/s); Q2----桥下河槽部分通过的设计流量(m3/s);
Bcj----桥下河槽部分桥孔过水净宽,BcjB泓-B泓阻,详见表4.3.2; hcm----桥下河槽最大水深(m),从横断面图上量得,见表4.3.2; hcq----桥下河槽平均水深(m),hcq② 河滩部分
泓-泓阻BCj,详见表4.3.2;
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Q1htmBtjhtqhP0.331IL式中:
53Qtl Q=QP 1QC+Qtl67Q1----桥下河滩部分通过的设计流量(m3/s);
Btj----桥下河滩部分桥孔过水净宽,BtjB滩-B滩阻; htm----桥下河滩最大水深(m); htq----桥下河滩平均水深(m),htq其它符号意义同前。
由于本段河道为深泓行洪,大多数情况下不漫滩,因此计算时取用河槽部分计算公式,由于桥中心线与河道水流法线之间成2.6°,夹角较小,为斜桥正做,本次计算忽略了角度对计算的影响。
③ 桥墩局部冲刷
本次计算时,针对桥墩处土质情况计算其局部冲刷,液性指数详见表4.23.1。 当
滩-滩阻Btj;
hP1.252.5时,hb0.83KB10.6ILV; B1当
hP0.11.02.5时,hb0.55KB10.6hPILV; B10.333/5hp; IL0.331/6hp IL当计算河槽一般冲刷深度时,V当计算滩地一般冲刷深度时,V式中:
hb----桥墩局部冲刷深度(m);
IL-----冲刷坑范围内粘性土液性指数,适用范围为0.16~1.48,详见表4.3.1;
K----墩形系数,据规范附录B选用;
B1----桥墩计算宽度(m);
V-----一般冲刷后墩前行近流速(m/s);
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其余符号意义同前。 2. 冲刷计算结果
由于桥桩位于河坡上,冲刷计算的各项参数见表4.3.2。
表4.3.2 桥梁冲刷深度计算参数表
工况 水位 (m) 20年一遇排涝 卤汀河现状 3.188 泰东河现状 20年一遇排涝 卤汀河现状 3.207 泰东河开挖后 100年一遇排涝 卤汀河开挖后 3.756 泰东河开挖后 66年型送水 卤汀河现状 2.097 泰东河现状 66年型送水 卤汀河现状 2.057 泰东河开挖后 66年型送水 卤汀河开挖后 1.917 泰东河开挖后 造床流量下 宽度 Bz(m) 94.26 单宽流 河槽 平均水深 量系数 流量 Hz(m) 4.04 Ad 1.14 Q2(m3/s) 176 侧向 系数 μ 0.998 河槽桥孔 河槽桥下 河槽桥下 桥墩计 过水净宽 最大水深 平均水深 算宽度 Bcj(m) 127.00 hcm(m) 8.688 hcq(m) 5.7 B1(m) 1.5 122.42 8.74 1.04 269 0.999 127.00 8.707 5.7 1.5 115.94 7.66 1.05 242 0.999 127.00 9.256 5.7 1.5 115.15 7.53 1.05 209 0.999 127.00 7.597 5.5 1.5 115.69 7.62 1.05 403 0.997 127.00 7.557 5.5 1.5 114.91 7.48 1.06 346 0.998 127.00 7.417 5.5 1.5 根据前述的公式、土质指标及各项参数,通过计算,各工况下,新通扬运河大桥处河床一般冲刷最大深度为0m,局部冲刷深度为0.10~0.20m。一般冲刷和局部冲刷计算成果见表4.3.3。
表4.3.3 新通扬运河大桥梁墩台冲刷深度成果表
工况 20年一遇排涝 卤汀河现状 泰东河现状 20年一遇排涝 卤汀河现状 泰东河开挖后 100年一遇排涝 卤汀河开挖后 泰东河开挖 66年型送水 卤汀河现状 泰东河现状 66年型送水 卤汀河现状 泰东河开挖后 66年型送水 卤汀河开挖后 泰东河开挖后 水位 (m) 3.188 桥下冲刷后 最大水深 hp(m) 2.51 河槽桥下 最大水深 hcm(m) 8.688 hp-hcm (m) -6.18 桥下一般 冲刷深度 (m) 0 桥墩 局部冲刷 hb(m) 0.18 3.207 3.09 8.707 -5.62 0 0.11 3.756 3.11 9.256 -6.15 0 0.12 2.097 2.40 7.597 -5.20 0 0.10 2.057 3.60 7.557 -3.96 0 0.20 1.917 3.21 7.417 -4.21 0 0.18
37
4.3.4 成果合理性分析
从本次冲刷计算成果,一般冲刷最大冲刷深度为0m,计算时未考虑了桥跨中心线与水流方向2.6°夹角;局部冲刷最大深度为0.20m。
从新通扬运河河段土质情况分析,桥下土层为亚粘性土夹粘性土,层厚较大,计算一般冲刷为0m,局部最大冲刷深度为0.1~0.2m,参照类似工程经验,计算结果与实际情况是相符的。
可见,本次冲刷计算成果基本是合理的,也是基本符合实际情况的。
4.4 河势影响分析与计算
新通扬运河大桥位于新通扬运河卤汀河口~泰东河口间,桥轴线桩号49+930m处。桥梁总长697.7m,桥跨中心线在跨新通扬运河段为直线,与河道中心线夹角2.6°。中跨跨距85.0m,边跨跨距53.82m。大桥主桥连续墩采用分离式立墙桥墩,中跨桥墩高桩承台顶标高3.3m,厚2.8m,半幅平面尺寸12.5×6.5m,间隙2.5m,全幅阻水平面尺寸27.5×6.5m。承台下桩径1.4m,双排排列。
迎江桥位于新通扬运河卤汀河口东侧,桥轴线桩号51+380m处。桥跨中心线与河道中心线夹角4.244°。中跨跨距74.0m,两边各6跨,跨距25m。中跨桥墩高桩承台顶标高4.0m,厚2.0m,全幅阻水平面尺寸16.7×6.2m。承台下桩径1.4m,双排排列。边跨桥墩高桩平台顶标高1.0m,厚1.0m,全幅阻水平面尺寸12.8×1.4m。
本水力计算在里下河区域规划控制水位基础上,结合泰东河、卤汀河、引江河二期工程现状及规划情况,分别对排涝、引水各方案建桥前后进行二维水力计算,分析新通扬运河大桥建成后的影响。 4.4.1 二维数值模型建立 4.4.1.1 基本数据
计算河段:考虑到本河段有两座大桥,上下游有卤汀河、泰东河,因此计算河段上游边界采用卤汀河上游400m,桩号51+900m,下游边界为泰东河口下游200m,桩号48+500m,全长3400m,见图4.4.1及图4.4.2。
地形数据:根据常州市市政工程设计研究院有限公司2006年提供设计图纸,结合我院泰东河工程新通扬运河段初步设计相关的测量资料。
泓滩糙率:本院里下河区域中对本河段糙率已进行糙率率定及验证,糙率值为
38
0.02。本计算相同采用。 4.4.1.2 计算原理
二维计算基本方程为二维不稳定流运动方程和流体连续方程,基本原理简述如下:
二维不稳定流的运动方程和流体的连续方程一般形式为:
uuuzu|v|f2u2uuvgg2(22)0 txyxchxyvvvzv|v|f2v2vuvgg2(22)0 txyychxyz(uh)(vh)0 txy式中 x,y 单元中心坐标(m) u,v 单元中心沿x,y方向流速(m/s) t 时间变量(秒) z 单元中心水位(m) h 单元中心水深(m) g 重力加速度(9.81m/s2) |v| 合成速度|v|=u2v2 (m/s) c 谢才系数 ρ 水密度(1t/m3)
f 紊动粘滞系数(t/m)
2
计算方法采用有限单元法。将计算区域范围离散化为有限的三角形单元,连续的偏微分方程组可以用离散的三角形三节点上水位流速的Lagrange插值函数进行逼近,计算采用时间加权因子θ=0.75,计算模式为隐格式,计算稳定性较好,一般迭代10次即可。
4.4.1.3 计算边界条件和参数选择
1. 边界条件与初始条件
边界条件:上下游边界条件采用水位边界。 初始条件:
上下游边界 水位 h|上边界=h0上边界
39
水位h|下边界=h0下边界
河岸不透水边界: 法向流速Ni=0 2. 计算控制条件
二维水力计算每时间步皆需迭代,直至前后两次计算结果水位流量差值满足以下迭代精度条件:
|Δh|<0.001m, |ΔQ|<5m3/s。 3. 动边界处理
本计算采用区域冻结法处理动边界问题:即每时刻计算前对全部区域单元进行判别,当水位高于地形高程时,将此单元冻结为岸单元,不参与水力计算,当周围单元水位低于地形高程时,将此单元解冻结为水单元,再与水力计算。
4. 计算参数
网格采用三角形单元,可贴近边界。边长采用10.0m,在新通扬运河大桥及迎江桥上下游75m范围内,逐步加密至3.25m。
时间步长采用10s。
网格边长ds及时间步长dt满足科朗条件式:
dt(1~6) ds8h紊动粘滞系数f与地形、流速流量、流速分布及工程布置有关。本计算采用南科所采用值0.023t/m2 4.4.1.4 桥墩模拟
新通扬运河大桥主桥墩承台全幅阻水平面尺寸27.5×6.5m,迎江桥主桥墩全幅阻水平面尺寸16.7×6.2m。边桥墩全幅阻水平面尺寸12.8×1.4m。新通扬运河大桥主桥墩沿河流向可分为8单元,横河向可分为2单元,迎江桥主桥墩沿河流向可分为5单元,横河向可分为2单元,边桥墩沿河流向可分为4单元,横河向可分为2单元。
4.4.1.5 检测点布置
检测点沿河中心线布置。点号1~11为分析桥墩前后水位影响,在新通扬运河大桥主桥墩前后布置点12、13,在迎江桥主桥墩前后布置点14、15,见图4.4.1。
40
4.4.2 工程方案计算 4.4.2.1 计算方案
计算方案如下:详见表4.4.1。
1. 排涝20年一遇,卤汀河现状,泰东河现状; 2. 排涝20年一遇,卤汀河现状,泰东河开挖后; 3. 排涝100年一遇,卤汀河开挖后,泰东河开挖后; 4. 送水66年型,卤汀河现状,泰东河现状; 5. 送水66年型,卤汀河现状,泰东河开挖后; 6. 送水66年型,卤汀河开挖后,泰东河开挖后。 4.4.2.2 计算结果
计算结果如下:
方案1建桥前后流场图及水位对比图见图4.4.3; 方案2建桥前后流场图及水位对比图见图4.4.4; 方案3挖建桥前后流场图及水位对比图见图4.4.5; 方案4建桥前后流场图及水位对比图见图4.4.6; 方案5建桥前后流场图及水位对比图见图4.4.7; 方案6建桥前后流场图及水位对比图见图4.4.8。 排涝工情方案1~3检测点水位流速见表4.4.2; 送水工情方案4~6检测点水位流速见表4.4.3; 各方案建桥前后水位对比、流量、流速见表4.4.1。 4.4.2.3 成果分析
1. 流态变化
平均流速:从表4.4.1可见,除卤汀河上游流速稍大(最大值0.84m/s)以外,其余皆比较小为0.24m/s~0.57m/s。建桥前后平均流速基本无变化。
流场形态:从图4.4.3~4.4.8可见,建桥前后宏观流场变化很小,在新通扬运河大桥桥墩处局部流场较大,流速变缓,水位抬高。
2. 水位影响 从表4.4.1可见:
排涝工情,新通扬运河大桥桥墩处水位壅高0.003~0.01m,影响泰东河口水位壅高0.001~0.002m,影响卤汀河口水位壅高0.001~0.002m。
41
送水工情,新通扬运河大桥桥墩处水位壅高0.004~0.008m,影响泰东河口水位壅高0.002m,影响卤汀河口水位壅高0.002m。
壅水曲线长度取壅高值小于0.002m上下游处。排涝工情壅水曲线长度1300m,送水工情壅水曲线长度1700m。
3. 流量影响
本计算结果,大桥建成后对排涝及送水影响较小。 4.4.3 结语
新通扬运河由于流速流量小,新通扬大桥在河面只两桥墩,二维计算桥墩处最大壅高值0.01m。上下游壅水曲线1300~1700m后壅高值0.001m。对河道水位流量基本没有影响。
42
表4.4.1 各方案水位流量计算成果表
新通扬运河 卤汀河口西 (计算左边界) 工况 51+900 H 平均Q V 3 卤汀河 泰东河 m m/s m/s 建桥前 3.160 270 0.84 现状 现状 建桥后 3.160 270 0.84 雍高 0.000 20年一遇 建桥前 3.200 340 0.52 排涝 现状 开挖后 建桥后 3.200 340 0.52 雍高 0.000 建桥前 3.750 371 0.31 100年一遇 开挖后 开挖后 建桥后 3.750 371 0.31 雍高 0.000 建桥前 2.110 278 0.50 现状 现状 建桥后 2.111 278 0.50 雍高 0.001 建桥前 2.080 464 0.82 送水 66年型 现状 开挖后 建桥后 2.082 464 0.82 雍高 0.002 建桥前 1.940 611 0.66 开挖后 开挖后 建桥后 1.942 611 0.66 雍高 0.002 卤汀河口 51+500 H 平均Q 3m m/s 3.170 85 3.172 85 0.002 3.202 62 3.203 62 0.001 3.751 116 3.752 116 0.001 2.100 61 2.102 61 0.002 2.070 58 2.072 58 0.002 1.930 264 1.932 264 0.002 引江河桥 51+380 H 平均Q 3m m/s 3.170 176 3.172 176 0.002 3.202 269 3.203 269 0.001 3.751 242 3.752 242 0.001 2.100 209 2.102 209 0.002 2.070 403 2.072 403 0.002 1.930 346 1.932 346 0.002 新通扬大桥 49+930 H 平均Q V 3m m/s m/s 3.188 176 0.53 3.198 176 0.53 0.010 3.207 269 0.32 3.210 269 0.32 0.003 3.756 242 0.34 3.759 242 0.34 0.003 2.097 209 0.30 2.101 209 0.30 0.004 2.057 403 0.57 2.065 403 0.57 0.008 1.917 346 0.50 1.924 346 0.50 0.007 新通扬运河 泰东河口 泰东河口东 (计算右边界) 48+700 48+500 H 平均Q V H 平均Q V 33m m/s m/s m m/s m/s 3.210 80 0.36 3.211 93 0.38 3.212 80 0.36 3.213 93 0.38 0.002 0.002 3.210 202 0.33 3.211 63 0.26 3.211 202 0.33 3.212 63 0.26 0.001 0.001 3.760 145 0.21 3.761 91 0.22 3.761 145 0.21 3.762 91 0.22 0.001 0.001 2.090 120 0.49 2.089 90 0.50 2.092 120 0.49 2.089 90 0.50 0.002 0.000 2.040 329 0.64 2.039 72 0.41 2.042 329 0.64 2.039 72 0.41 0.002 0.000 1.900 282 0.57 1.899 63 0.38 1.902 282 0.57 1.899 63 0.38 0.002 0.000 V m/s 0.42 0.42 0.30 0.30 0.24 0.24 0.42 0.42 0.40 0.40 0.43 0.43 V m/s 0.53 0.53 0.32 0.32 0.34 0.34 0.30 0.30 0.57 0.57 0.50 0.50
43
表4.4.2 排涝工情检测点水位流速表
1. 卤汀河现状泰东河现状(20年一遇) 建桥前 序号 流速(m/s) 水位(m) 1 0.83 3.1621 2 0.46 3.1645 3 0.42 3.1679 4 0.40 3.1687 5 0.40 3.1726 6 0.50 3.1783 7 0.54 3.1875 8 0.53 3.189 9 0.53 3.1938 10 0.53 3.1976 11 0.38 3.2074 12 0.13 3.1879 13 0.13 3.1876 14 0.10 3.1656 15 0.1111 3.1645 2. 卤汀河现状泰东河开挖(20年一遇) 建桥前 序号 流速(m/s) 水位(m) 1 0.53 3.2008 2 0.32 3.2025 3 0.34 3.203 4 0.34 3.2034 5 0.34 3.2041 6 0.32 3.2057 7 0.33 3.2072 8 0.33 3.208 9 0.34 3.2092 10 0.33 3.2098 11 0.26 3.211 12 0.26 3.2071 13 0.26 3.2074 14 0.09 3.2027 15 0.15 3.2028 3. 卤汀河开挖泰东河开挖(100年一遇) 建桥前 序号 流速(m/s) 水位(m) 1 0.32 3.7498 2 0.34 3.7514 3 0.34 3.753 4 0.34 3.7535 5 0.34 3.7548 6 0.34 3.7554 7 0.34 3.7563 8 0.34 3.7578 9 0.34 3.7587 10 0.34 3.7594 11 0.22 3.7607 12 0.25 3.7564 13 0.26 3.7563 14 0.09 3.7511 15 0.17 3.7515
建桥后 流速(m/s) 0.82 0.46 0.42 0.40 0.40 0.50 0.54 0.53 0.53 0.53 0.38 0.05 0.09 0.09 0.11 建桥后 流速(m/s) 0.54 0.32 0.34 0.34 0.34 0.32 0.33 0.33 0.34 0.33 0.26 0.10 0.16 0.09 0.16 建桥后 流速(m/s) 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.22 0.09 0.18 0.10 0.19 水位(m) 3.7499 3.7515 3.7532 3.7537 3.7551 3.7559 3.7569 3.7585 3.7595 3.7603 3.7617 3.7571 3.757 3.7512 3.7516 水位(m) 3.2009 3.2027 3.2033 3.2038 3.2045 3.2062 3.2079 3.2087 3.2099 3.2107 3.212 3.2077 3.208 3.2028 3.2029 水位(m) 3.1563 3.1651 3.1685 3.1696 3.1736 3.1792 3.1857 3.1903 3.1953 3.1992 3.2093 3.1859 3.1872 3.1661 3.1651 44
表4.4.3 送水工情检测点水位流速表
1. 卤汀河现状泰东河现状(66年型) 建桥前 序号 流速(m/s) 1 0.51 2 0.30 3 0.30 4 0.30 5 0.31 6 0.31 7 0.31 8 0.34 9 0.33 10 0.30 11 0.50 12 0.14 13 0.15 14 0.10 15 0.09 2. 卤汀河现状泰东河开挖(66年型) 建桥前 序号 流速(m/s) 1 0.82 2 0.57 3 0.57 4 0.57 5 0.57 6 0.57 7 0.57 8 0.57 9 0.57 10 0.57 11 0.41 12 0.23 13 0.23 14 0.17 15 0.10 3. 卤汀河开挖泰东河开挖(66年型) 建桥前 序号 流速(m/s) 1 0.77 2 0.50 3 0.50 4 0.50 5 0.50 6 0.50 7 0.50 8 0.50 9 0.51 10 0.50 11 0.38 12 0.29 13 0.30 14 0.20 15 0.12
建桥后 水位(m) 2.1081 2.1057 2.1046 2.103 2.1016 2.1001 2.0979 2.0969 2.0948 2.093 2.0898 2.0971 2.0971 2.1058 2.1057 流速(m/s) 0.54 0.30 0.30 0.30 0.31 0.31 0.31 0.34 0.33 0.30 0.50 0.08 0.07 0.10 0.09 建桥后 水位(m) 2.0768 2.0721 2.0696 2.066 2.0631 2.0602 2.057 2.053 2.0494 2.0457 2.0402 2.0572 2.0568 2.0722 2.0721 流速(m/s) 0.83 0.57 0.57 0.57 0.57 0.57 0.57 0.57 0.57 0.57 0.41 0.14 0.10 0.18 0.11 建桥后 水位(m) 1.9387 1.9359 1.9327 1.9299 1.9272 1.9253 1.9174 1.9152 1.9121 1.9088 1.9016 1.9176 1.917 1.9363 1.9357 流速(m/s) 0.79 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.51 0.50 0.38 0.20 0.11 0.20 0.12 水位(m) 1.9407 1.9377 1.9344 1.9314 1.9285 1.9264 1.9223 1.9161 1.9128 1.9093 1.9017 1.9226 1.9218 1.9381 1.9375 水位(m) 2.0796 2.0747 2.0719 2.0681 2.0651 2.062 2.0583 2.0542 2.0504 2.0465 2.0402 2.0588 2.0581 2.0748 2.0746 水位(m) 2.109 2.1065 2.1053 2.1036 2.1022 2.1007 2.0993 2.0973 2.0951 2.0933 2.0898 2.0997 2.0996 2.1066 2.1065 45
卤汀河泰东河48+400迎江桥网格加密3.25m1213新通扬运河网格10.0m新通扬大桥网格加密3.25m1415检测点151+900251+38051+5003456749+93089101148+7000200400600800100012001400160018002000220024002600280030003200图4.4.1 三角形网格图
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迎江桥新通扬运河大桥图4.4.2 桥墩剖分图 47 600新通扬大桥建前流速图4001米/秒2000600新通扬大桥建后流速图40020000200400600800100012001400160018002000220024002600280030003200新通扬大桥前后水位对比图3.213.203.193.1883.183.1723.173.163.163.153.173.2123.2133.211建桥后水位图3.213.198建桥前水位图图4.4.3 排涝工情卤汀河现状泰东河现状水位流速图
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600新通扬大桥建前流速图4001米/秒2000600新通扬大桥建后流速图40020000200400600800100012001400160018002000220024002600280030003200新通扬大桥前后水位对比图3.243.233.223.213.203.193.183.203.2033.202建桥后水位图3.213.2073.2113.213.2123.211建桥前水位图图4.4.4 排涝工情卤汀河现状泰东河开挖水位流速图
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600新通扬大桥建前流速图4001米/秒2000600新通扬大桥建后流速图40020000200400600800100012001400160018002000220024002600280030003200新通扬大桥前后水位对比图3.793.783.773.763.753.743.733.753.7523.751建桥后水位图3.7593.7563.7613.763.7623.761建桥前水位图图4.4.5 排涝工情卤汀河开挖泰东河开挖水位流速图
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600新通扬大桥建前流速图1米/秒4002000600新通扬大桥建后流速图40020000200400600800100012001400160018002000220024002600280030003200新通扬大桥前后水位对比图2.132.122.112.102.092.082.072.1112.112.1022.10建桥后水位图2.101建桥前水位图2.0972.0922.0902.089图4.4.6 送水工情卤汀河现状泰东河现状水位流速图 51 600新通扬大桥建前流速图4001米/秒2000600新通扬大桥建后流速图40020000200400600800100012001400160018002000220024002600280030003200新通扬大桥前后水位对比图2.092.082.072.062.052.042.032.0822.082.0722.07建桥后水位图2.065建桥前水位图2.0572.0422.042.039图4.4.7 送水工情卤汀河现状泰东河开挖水位流速图 52 600新通扬大桥建前流速图1米/秒4002000600新通扬大桥建后流速图40020000200400600800100012001400160018002000220024002600280030003200新通扬大桥前后水位对比图1.951.941.931.921.911.901.891.9421.941.9321.93建桥后水位图1.924建桥前水位图1.9171.9021.9001.899图4.4.8 送水工情卤汀河开挖泰东河开挖水位流速图
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5 防洪综合评价
5.1 与现有防洪规划的关系与影响分析
根据《里下河地区水利规划》和东引灌区总体引水要求,泰东河工程新通扬运河段(泰州引江河口~泰东河口)与泰州引江河、通榆河设计标准保持一致,引水设计标准采用95%,设计水平年为2020年,设计年型选用1966年;排涝里下河地区近期按10年一遇标准、远景按20年一遇标准。
根据《泰东河工程可行性研究报告》分析,新通扬运河泰州引江河口至泰东河口段分远、近期两种规模,远期对应于泰州引江河引江600m3/s规模。新通扬运河泰州引江河口至卤汀河口段河底高-7.0m、河底宽90m,卤汀河口至泰东河口段河底高程-5.5m、河底宽70m;近期对应于泰州引江河近期引江300m3/s规模,新通扬运河泰州引江河口至卤汀河口段规模为河底高-5.5m、河底宽50m。
新通扬运河大桥位于新通扬运河卤汀河口~泰东河口段,本段已按引水、排涝远景标准(河道底高程-5.5m、底宽70m)实施完成,新通扬运河大桥的建设不会与现有防洪规划产生矛盾。
同时由于新通扬运河大桥对河道的最大壅水高度为0.01m,最大壅长1150.45m,在新通扬运河卤汀河口~泰东河口内自然消化,因此该桥的兴建不会对今后实施的卤汀河、泰东河新通扬运河引江河口~卤汀河口段河道产生不利影响。
5.2 与现有防洪标准、有关技术要求和管理要求的适应性分析
5.2.1 与现有防洪标准、有关技术要求的适应性分析
新通扬运河大桥处的河道排涝标准已按20年一遇实施完成,大桥的设计按照现状竣工断面设计,符合现有防洪标准和相关技术要求的有关规定。 5.2.2 与河道行洪、管理要求的适应性分析
1. 与河道行洪的适应性
根据水位壅高、壅长、水流流态及桥梁的一般性冲刷和局部性冲刷的分析计算,新通扬运河大桥的桥墩中轴线与河道的水流方向成2.6°,为斜桥正做,由于角度很小,该桥建成后,对河道行洪水流流态影响极小,可以忽略不计。因此可以说新通扬
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运河大桥与河道行洪基本上是相适应的。
2. 与管理要求的适应性
防汛道路利用新通扬运河北侧堤顶现有一条水泥路,南侧为堤顶道路,桥梁建成后,桥梁跨堤处桥下净高为5.84~6.54m(按桥址处堤防顶高程4.8m计算),满足防汛车辆及道路交通要求。因此,新通扬运河大桥建成后,对防汛道路无影响。
因此,新通扬运河大桥的兴建与河道行洪、管理无影响,是相适应的。 5.2.3 与河道通航要求的互适性分析
根据苏政发[2005]75号文《江苏省人民政府、交通部关于同意江苏省干线航道网规划的批复》和江苏省发展和改革委员会、江苏省交通厅2005年6月编制的《江苏省干线航道网规划》,新通扬运河泰东河口~引江河口段为3级航道。本次桥梁设计按照3级航道标准设计,设计最高通航水位2.8m(1985年国家高程基准),换算成废黄河高程为2.979m,泰东河工程新通扬运河段河道设计的最高通航水位为3.0m,因此桥梁设计采用的最高通航水位是合适的。
新通扬运河大桥桥下通航净空按宽70m、高7.0m,满足3级航道设计要求。 因此新通扬运河大桥满足3级航道的要求,但应注意船舶对桥墩的碰撞问题。见附图2新通扬运河桥位平面布置图、附图3新通扬运河大桥纵剖面图。
5.3 对河道泄洪安全的影响分析
按常州市市政设计研究院有限公司提供的新通扬运河大桥的桥型设计方案,经过计算,行洪时桥下壅水高度最大为0.01m,壅水曲线最长1150.45m。建桥后因桥墩造成的水位壅高,对河道防洪、堤防安全及沿岸排水有一定的影响,但影响极小,且在新通扬运河卤汀河口~泰东河口内自然消化,不会对泰东河、卤汀河的排涝、引水造成影响。
由于桥梁采用挂篮方式进行上部构造施工,不搭脚手架,施工期对河道的引、排水不产生影响。根据桥梁施工工期安排,新通扬运河大桥施工期为2007年1月下旬至10月底前完成,桥墩为钻孔直径1.5m的灌注桩,桥梁施工中桥墩施工应在汛前完成,不会对河道泄洪安全造成影响。
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5.4 对河势稳定影响分析
本次新通扬运河大桥根据上述壅水、冲刷分析,桥前最大壅水高度为0.01m,最大壅水长度为1150.45m,最大冲刷深度一般冲刷为0m,桥墩局部冲刷深度亚粘性土为0.2m。根据河床土质分布,桥下河道除表层浮淤外为亚粘土夹粘性土,桥梁建成后,不会对大河势造成明显影响。但由于桥墩位于河坡上,局部冲刷可能影响河坡稳定,因此建议桥梁设计单位应对桥墩上下游河坡进行抛石护岸设计,以保证防洪安全和河势安全。
根据“二维水流数值计算”分析,桥梁建成后桥墩局部流速上游减少0.007m/s,下游局部流速最大增大0.073m/s,为此新通扬运河大桥的兴建对水流流态影响不大。
据此,新通扬运河大桥的兴建对河势稳定影响较小。
5.5 对堤防、护岸工程的影响分析
5.5.1 对堤防的影响分析
桥址处涉及河道堤防具有防洪功能,堤防标准按里下河地区圩堤标准(堤顶高程4.5m、顶宽4.0m)设计,在跨堤方式上,该跨河桥梁的布置设计方案桥墩布设中跨位于河坡上,边跨位于堤外,对堤防本身安全不会产生影响。 5.5.2 对护岸安全的影响分析
桥址处其它水利设施主要是南岸挡土墙和北岸青坎排水工程,由于桥桩中跨位于河坡上,南北侧桥桩位于河坡高程在-3.0m左右,而南岸挡土墙底高程为0.0m,之间高度上相差3.0m,水平距离上相差13.5m;距北侧青坎排水沟出口水平距离相差17.5m,因此桥梁的兴建不会对南岸挡土墙和北侧青坎排水设施产生影响,但在施工过程中应注意施工方式,以免产生挡土墙或青坎排水导流沟出口的破坏。 5.5.3 对其它河道、设施安全的影响分析
桥址附近的河道有解楼村南支河(49+300)、东进小区南支河(49+350)、 东风粮库南支河(50+200),水利建筑物有解楼村南闸(49+300)、黄垛桥(50+800),桥址中心线位于49+930,距最近的河道距离大于270m,距建筑物距离大于630m,因此,新通扬运河大桥建成后,不会对水利工程、设施造成不利影响。
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5.6 对防汛抢险的影响分析
本段河道的防汛道路利用新通扬运河北侧堤顶现有一条水泥路,南侧为堤顶道路,桥梁建成后,桥梁跨堤处桥下净高为5.84~6.54m(按桥址处堤防顶高程4.8m计算),满足防汛车辆及道路交通要求。因此,新通扬运河大桥建成后,对防汛道路无影响。同时新通扬运河大桥的兴建,增加了两岸之间的道路连接,为防汛抢险的快速到位增加了道路通道。
因此,新通扬运河大桥的兴建对防汛抢险无不利影响,是有利的。
5.7 防御洪涝的设防标准是否适当
新通扬运河大桥桥址处河道设计标准,已满足里下河地区近期排涝10年一遇、远景排涝20年一遇的标准;施工期按设计洪水标准为5~10年一遇标准,满足《里下河地区水利规划》、《泰州引江河工程可行性研究报告》、《南水北调东线一期工程里下河水源调整工程可行性研究报告》《泰东河工程可行性研究报告》等项目的规划、设计确定的设防标准。因此新通扬运河大桥对防御洪涝的设防标准是适当的。
5.8 对第三人合法水事权益的影响分析
新通扬运河大桥临近的取水口主要为窑场取水口,临近码头主要为窑场位于新通扬运河两侧的码头,用于人渡及砖瓦、煤炭等货物运输。新通扬运河施工期如利用窑场码头进行交通,应注意不对窑场合法水事权益造成影响。
新通扬运河大桥建成后,不会对临近的取水口、码头的合法水事权益产生影响。
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6 防治与补救措施
根据洪水影响评价结论,由于新通扬运河大桥对河道最大壅水高度为0.01m、最大壅长1150.45m,且在新通扬运河卤汀河口~泰东河口之间自然消化,因此新通扬运河大桥运行期不会对卤汀河、泰东河造成影响。
新通扬运河大桥施工期可能对新通扬运河南岸挡土墙和北侧青坎排水工程、防汛道路造成影响,为保证不影响河道防洪、堤防交通、防汛抢险和维修管理等方面的要求,需采取一定的防治措施。
1. 对桥墩局部冲刷影响岸坡稳定的防治措施
本次新通扬运河大桥根据壅水、冲刷分析,桥前最大壅水高度为0.01m,最大壅水长度为1150.45m,最大冲刷深度一般冲刷为0m,桥墩局部冲刷深度亚粘性土为0.2m。根据河床土质分布,桥下河道除表层浮淤外为亚粘土夹粘性土,桥梁建成后,不会对大河势造成明显影响。但由于桥墩位于河坡上,局部冲刷可能影响河坡稳定,因此建议桥梁设计单位应对桥墩上下游河坡进行抛石护岸设计,以保证防洪安全和河势安全。
2. 对南岸挡土墙安全的防治措施
中跨桥墩中线与河道河底设计中心线成2.6°,采用斜桥正做。两侧桥墩均采用直径1.5m钻孔灌注桩,每侧两排,每排3根。由于南侧桥桩中心线距南岸挡土墙水平距离为13.5m左右,而桩的最南侧边缘距挡土墙的水平距离仅为7.25m,如果施工不当,将造成挡土墙坍塌。灌注桩施工中应注意船舶的定位位置,同时应采取措施降低钻孔对河床地基的扰动程度,以避免对挡土墙及河坡安全造成影响。桥梁桥墩施工时,施工单位应对桥身下及桥上下游20m范围内的挡土墙进行位移观测,需对水平位移和垂直位移进行定期、定点观测,并将观测结果报水行政主管部门。如发现产生位移,应立即停止施工,按水行政主管部门调查并提出补救、加固方案实施后,方可继续施工。
3. 对北岸青坎排水工程安全的防治措施
由于新通扬运河桥下北侧青坎导流沟桩号为49+900和50+000两处,并有一条桥墩和上部构造施工时可能应避免对导流沟的破坏,如造成破坏,应按水行政主管部门批准后的方案进行修补、加固。
4. 对防汛道路安全的防治措施
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桥梁施工可能会利用现有防汛道路进行材料运输,为防止对防汛道路的破坏,对大件或重载汽车利用防汛道路运输,应报水行政主管部门批准,如造成防汛道路破坏,应按水行政主管部门批准的方案进行修复、加固。
5. 施工临时设施对防洪安全的影响防治措施 (1)辅助脚手架
新通扬运河大桥上部构造施工采用挂篮方式施工,不搭脚手架,对防洪安全无影响。但施工过程中,施工单位可能在桥桩处搭接辅助脚手架,对防洪抢险将产生影响,为此,桥梁设计、施工单位要严格按照水行政许可条例,对辅助脚手架的搭接、拆除要按水行政主管部门批准的要求进行施工。辅助脚手架应拆除干净,并经水行政主管部门验收通过后方可。在汛期需服从防汛部门的要求,如防汛部门要求拆除须严格按照要求落实到位。
(2)水利工程管理范围内的临时设施
桥梁施工中临时占用水利工程管理范围内的场地及临时设施,需严格执行水行政主管部门批准的范围、时间、规模、数量等要求,不得擅自占用。工程结束需对临时工程拆除完全,并恢复到原状。
施工过程中应严格按照设计和施工规范进行,加强工艺流程的控制,尽量减少工程施工对河道、堤防、岸坡等防洪工程的影响。建设单位应认真制定好施工预案,采取必要的措施,应对可能出现的异常情况。
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7 结论与建议
7.1 评价结论
1. 新通扬运河大桥建设符合有关水利规划的总体要求和整治目标,该工程对规划的实施没有产生不利的影响,也不会增加规划的实施难度。
2. 新通扬运河大桥防洪排涝、输水标准符合有关水利法规和规范、规划、规定,桥梁中跨(通航孔)满足3级航道的要求。
3. 新通扬运河大桥建成后造成的水位壅高最大值为0.01m,壅长最大1150.45m,对河道引、排水的影响极少,且不会影响泰东河工程、卤汀河工程、新通扬运河泰州引江河口~卤汀河口段、泰州引江河等工程的设计标准。
4. 根据计算,新通扬运河大桥建成后一般冲刷深度为0.0m,局部最大冲刷深度为0.2m,对河底、河坡、青坎、堤防的影响较小。
5. 新通扬运河大桥桥墩布置对堤防安全无影响。
6. 新通扬运河大桥桥型方案满足防汛交通、水利工程管理等方面的需要。 7. 新通扬运河大桥设计洪水标准、施工期设计洪水标准满足该段规划的设防标准。
8. 新通扬运河大桥工程在施工期和运行期不影响该段的正常取水、码头等第三人的合法水事权益。
7.2 建议
桥梁建设、设计、施工应采取必要的措施,防止桥墩局部冲刷对河道岸坡安全的影响。
新通扬运河大桥施工期可能对新通扬运河南岸挡土墙和北侧青坎排水工程、防汛道路造成影响,为保证不影响河道防洪、堤防交通、防汛抢险和维修管理等方面的要求,需采取一定的防治措施。施工结束后应对临时工程拆除完全,并恢复临时占用水利工程管理范围内的场地原状,工程完工后需通过水行政主管部门的验收。
在桥梁施工过程中应严格按照设计和施工规范进行,进一步优化施工方案,加强工艺流程的控制,尽量减少工程施工对河道、堤防、岸坡、防汛道路等防洪工程的影响。建设单位应认真制定好施工预案,采取必要的措施,应对可能出现的异常情况。
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