大桥建设对黄河大堤防渗影响的补救措施分析

大桥建设对黄河大堤防渗影响的补救措施分析
发布时间：2021-09-08T06:56:01.902Z 来源：《基层建设》2021年第17期作者：马文龙1 李磊2
[导读] 摘要：以安罗高速黄河特大桥为例，通过淤区边坡石护坡、截渗墙和堤防、淤区、前戗加高三个方案的分析，运用水工结构有限元分析系统Autobank软件，使用二维平面渗流稳定分析程序论证最有效的大桥建设对黄河大堤工程影响的补救措施。

1，河南黄河勘测规划设计研究院有限公司河南省郑州市 4500022，新乡黄河河务局长垣黄河河务局河南省新乡市 453000摘要：以安罗高速黄河特大桥为例，通过淤区边坡石护坡、截渗墙和堤防、淤区、前戗加高三个方案的分析，运用水工结构有限元分析系统Autobank软件，使用二维平面渗流稳定分析程序论证最有效的大桥建设对黄河大堤工程影响的补救措施。

关键词：堤防边坡石护坡防渗截渗墙
安阳至罗山高速公路是《河南省高速公路网调整规划（2016—2030）》中12条南北纵向通道之一，项目起于豫冀省界，接河北省规划的石家庄至邯郸高速公路，向南经安阳、汤阴、浚县、滑县、延津、原阳后跨越黄河，在中牟北接已建的机西高速，利用机西高速、商南高速至上蔡，经汝南、正阳、罗山至豫鄂省界，接湖北省规划的大悟至武汉高速公路。

安罗高速原阳至郑州段（兰原高速至连霍高速），是安罗高速的重要组成部分。

项目起点位于原阳县，南向于原阳县陡门乡跨越黄河至中牟县雁鸣湖镇，与连霍高速交叉并顺接已建的机西高速，到达项目终点，路线全长约21.65km。

安罗高速黄河特大桥采用全桥跨方式跨越黄河，依据《安阳至罗山高速公路原阳至郑州段（兰原高速至连霍高速）黄河特大桥防洪评价报告》（以下简称《评价报告》），大桥跨越黄河两岸大堤的桥位坐标，对应目前左岸大堤桩号为146+994，属原阳河务局管辖，对应目前右岸大堤桩号为62+450，属中牟河务局管辖。

左、右岸大堤范围内桥长14510m，其中主桥长4710m，滩地部分桥长9800m。

安阳至罗山高速公路原阳至郑州段（兰原高速至连霍高速）黄河特大桥（以下简称安罗高速黄河特大桥），拟建黄河桥桥位右岸位于中牟县东漳乡东南撑堤村，左岸位于新乡市原阳县陡门乡东北张素庄村，距上游在建的官渡黄河桥桥位约13.47km，距下游规划的G230封丘至开封黄河桥桥位7.75km。

大桥桥位示意图见图1。

图1 安罗高速黄河特大桥位置示意图
目前，安罗高速黄河特大桥所在河段已进行了标准化堤防建设：临河侧为30m宽防浪林带；背河侧为100m宽淤背区，淤区顶种植适生林，淤背区外侧有10m宽护堤地；堤顶道路为沥青混凝土路面，宽度8m，堤肩种植有行道林，均为景观树，临背河堤坡采用草皮护坡。

在拟建大桥桥位上游壅水范围内，黄河左岸大堤桩号143+900~146+994段现状堤顶高程为88.67m～89.87m，堤顶宽度约为11.21m～14.70m，堤坡约为1:2.5～1:3.2，前戗顶宽4.41~11.36m，边坡1:3；右岸大堤桩号59+350~62+450段现状堤顶高程为89.60～90.51m，堤顶宽度约为10.34m～16.12m，堤坡约为1:2.7～1:3.1，前戗顶宽6.00-8.50m，边坡1:2.8～1:3.2。

根据《评价报告》及其审查意见，桥梁上游壅水范围内的黄河两岸大堤、前戗、淤区、防护坝与护滩工程应当加高，加高培厚的质量及技术需满足堤防设计标准。

其中堤防、淤区、前戗加高工程防渗方案需进行方案比选。

一、淤区边坡石护坡
淤区顶高程低于设防水位2m，淤背体边坡为1:3。

为避免淤区加高致背河侧占地影响，本方案拟将该段淤区外边坡修筑成干砌石护坡。

同时，为保证淤区边坡渗流稳定，在淤区坡脚设置高3m的贴坡排水。

贴坡排水由防渗土工布、20cm厚反滤层、40cm厚干砌块石组成。

淤区边坡加固后见图2。

图2 淤区边坡石护坡方案典型图
采用平面有限单元分析方法，利用水工结构有限元分析系统Autobank软件，使用二维平面渗流稳定分析程序对计算断面进行概化计算。

渗流计算结果见图3。

图3 淤区边坡石护坡方案渗流计算结果
从图中可以看出，在淤区坡脚设置贴坡排水后，淤区坡脚处的渗透比降为0.024，小于淤背土体允许渗透比降0.15，虽然满足堤防渗流稳定的要求，但未消除因大桥修建引起临河侧壅水对黄河大堤的整体影响，达不到堤防安全超高标准。

工程投资约1580万元。

二、截渗墙
依据左、右岸堤防标准设计断面，在前戗上修建截渗墙，可解决大桥修建引起临河侧壅水对黄河大堤渗流稳定的影响。

根据地质勘察成果，前戗顶离地面以下不透水层深度约为20m。

壅水范围内前戗修建截渗墙面积124000m2。

工程投资约为2480万元，移民投资10万元，总投资共2490万元。

三、堤防、淤区、前戗加高
左、右岸堤防标准设计断面：堤顶宽度12m，临、背河边坡为1:3；堤顶超高2000年设计防洪水位3.0m。

加高设计原则：
(1)现状断面不满足标准设计断面的，以设计断面为标准进行加高帮宽；
(2)现状断面满足标准设计断面的，以现状断面为标准进行加高帮宽，堤顶宽度不变。

安罗高速黄河特大桥防洪影响补救工程左、右岸堤防断面均满足标准设计断面，堤防加高帮宽后为保持堤顶道路轴线不变，为减少占地防止侵占河道，本次设计采用背河加高帮宽的方式。

大堤加高范围为左岸大堤143+900~146+994、右岸大堤59+350~62+450，左岸堤防加高长度3094m，右岸堤防加高长度3100m。

鉴于新乡原阳、郑州中牟段堤防加高范围内的堤顶道路已铺设完成，不适宜现阶段拆除堤顶道路进行堤防加高，本次补救工程原阳、中牟堤防加高采取现状堤顶高程以下帮宽部分现阶段实施，现状堤顶高程以上的堤顶道路、路肩加高土方相机实施，加高值采用最大壅水高度0.23m，左岸原阳堤防加高范围143+900~146+994，长度3094m；右岸中牟堤防加高范围59+350~62+450，长度3100m。

本次堤防加高中堤顶道路范围通过加铺基层、面层方式进行加高，路肩土方加高值为0.23m。

左岸新乡原阳、右岸郑州中牟现状堤顶高程以上的堤顶道路根据路面损毁情况相机实施。

左岸前戗加高长度3094m，相应堤防桩号143+900~146+994；右岸前戗加高长度3100m，相应堤防桩号59+350~62+450。

前戗加高值采用最大壅水值0.23m，加高后保持前戗原有顶宽不变。

左、右岸前戗加高工程本期全部实施。

该方案土方加固堤防工程投资约为950万，该方案移民投资为980万，共计1930万元。

四、结论
经过上述方案对比，方案二彻底消除大桥对大堤的渗流影响，但投资较大，施工困难，且地面以下地质复杂，容易导致截渗墙不连续，虽该方案不涉及征地，但截断地下水流动，影响大堤背河侧居民生活；方案三投资较小，施工简单，减弱大桥对大堤的渗流影响，但该方案涉及征地，手续复杂，方案一虽解决方案三的征地手续问题，但投资大，施工困难，综合考虑，方案三适合作为大桥防护补救措施的堤防加固方案。

五、结束语
黄河下游防洪工程已基本完成，考虑到黄河大桥施工难免与黄河下游防洪工程相互交叉、互相影响，为保证黄河大桥的顺利建设，在《评价报告》及《审查同意书》提出的工程补救措施框架内，严格按照相关规范规程，提出大桥建设对黄河防洪工程影响的补救措施，既保证了黄河大桥的顺利建设，又保护了黄河防洪工程的安全。

参考文献：
【1】住房和城乡建设部，堤防工程设计规范GB 50286-2013，北京，中国计划出版社，2013.
【2】《河南黄河河务局关于印发河南黄河河道管理范围内建设项目技术审查规定的通知》（豫黄防【2020】40号），2020.
【3】安阳至罗山高速公路原阳至郑州（兰原高速至连霍高速）段黄河特大桥防洪影响补救措施设计，河南黄河勘测规划设计研究院有限公司，2021.
【4】安阳至罗山高速公路原阳至郑州段（兰原高速至连霍高速）黄河特大桥防洪评价，黄河水利委员会黄河水利科学研究院，2019.。