机西高速跨越赵口总干渠与西干渠工程64.docx
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机西高速跨越赵口总干渠与西干渠工程64
郑州机场至周口西华高速公路跨越
赵口总干渠及西干渠工程
安全影响评价报告
中建联勘测规划设计有限公司
二〇一五年五月
郑州机场至周口西华高速公路跨越
赵口总干渠及西干渠工程
安全影响评价报告
中建联勘测规划设计有限公司
二〇一五年五月
批准:
赵秀英
核定:
于卫东
审查:
禹超杰
校核:
王玲玲
编制:
莫向国罗道银何亚南
张瑜翟孟阳王建勋
1工程概况1
1.1跨越工程基本概况1
1.2跨越工程桥梁概况2
1.3跨越处赵口总干渠及西干渠概况5
2安全影响评价依据7
2.1规范规程7
2.2参考资料7
3高速公路跨越渠道位置8
4高速公路桥对干渠的安全影响分析10
4.1桥梁对灌渠过流能力的影响分析10
4.2对灌渠渠道结构安全的影响分析32
4.3对总干渠运行维护的影响分析34
4.4对灌渠水质安全的影响35
4.5桥梁施工对灌渠的其它影响防治措施36
4.6对灌渠防洪的影响36
4.7工程防护措施工程量及投资43
5评价结论45
1工程概况
1.1跨越工程基本概况
郑州机场至周口西华高速公路(以下简称机西高速)是《河南省高速公路网调整规划》中的新增高速公路规划项目,它的建设将形成连接省会至豫东南地区又一条公路运输快速通道,不仅承担区域交通间的快速交流作用,同时还与商登、兰南、永登、商周等多条高速公路便捷相连,使车流在以上高速之间实现快速转换,与区域内其他高速公路、国道、省道连接成网,形成区域内较为完善、高效的高等级公路运输体系。
本项目原规划起点位于尉氏县大营口乡西北接拟建的商登高速公路,终点位于商周高速公路南侧西华县李大庄乡东南,与周口市建设路及西环路相连。
线路全长106.302km,所经城镇主要为尉氏县、鄢陵县、扶沟县、西华县等。
根据有关要求,机西高速拟向北延伸至黄河以北,与连霍、长济等高速公路相连通(以下简称“北延段”)。
项目地理位置见图1-1。
图1-1郑州机场至周口西华高速公路项目地理位置图
北延段工程线路及匝道在中牟县境内分别与赵口总干渠和赵口支干渠(以下简称西干渠)共三处与灌渠交叉,均以公路桥梁的型式从灌渠上方跨越。
其中,主线路在郑徐高铁与赵口总干渠交叉断面上游92m处(赵口总干渠桩号16+992)跨越赵口总干渠,在西干渠老湾嘴西桥渠道下游约190m处跨越西干渠(西干渠桩号6+239),匝道在主线与西干交叉断面下游378m处跨越西干渠(西干渠桩号6+617)。
交叉位置示意图详见图1-2。
1.2跨越工程桥梁概况
郑州机场至周口西华高速公路线路主线及匝道与赵口总干渠及西干渠共交叉三次,均以桥梁型式上跨渠道。
1)赵口总干渠大桥
郑州机场至周口西华高速公路线路在YK1+655.5(ZK1+662.762)处跨越赵口总干渠(赵口总干渠桩号16+992),交叉处为分离式路基,桥梁与总干渠交角约120°,孔跨布置为为6-20m,全桥两联。
上部结构采用预应力混凝土空心板,下部结构为桩柱式墩、排架式台,钻孔灌注桩基础,桩基为摩擦桩。
赵口总干渠大桥分左右两幅,根据桥型布置图,该桥左右两幅的0#和6#桥墩均布置在总干渠现状渠堤外侧,1#、2#和4#、5#桥墩布置在总干渠现状渠内坡,其中3#桥墩位于河道底部中间位置。
整个桥梁敦柱直径均为1.2m,桥桩直径为1.5m。
总干渠左右岸渠堤堤顶距桥梁梁底最大净空分别约为1.4m和0.9m,为满足渠堤运行维护道路净空要求,设计将堤顶运行维护道路改移至边跨位置,改移后运行道路距桥梁梁底净空大于3.5m。
图1-2郑州机场至周口西华高速公路跨赵口总干渠及西干渠位置示意图
2)西干渠大桥
机西高速公路线路共两处上跨西干渠,分别为主线西干渠大桥和A、B匝道桥。
西干渠大桥在ZK6+896.5和K6+858.5处跨西干渠,交角为135°,对应于主线桥梁左右幅,设计孔径为6-30m,交角135°,桥长186.97m,右幅位于正常路基段,桥面净宽15.75m,左幅位于B匝道入口加速段,路基宽度渐变,桥面净宽19.75m,全桥一联。
上部结构为预应力混凝土装配箱梁,下部结构为桩柱式和肋板式桥台,桩柱式桥墩,钻孔灌注桩基础,桩基为摩擦桩。
西干渠大桥分左右两幅,根据桥型布置图,该桥左右两幅的0#、1#、5#和6#桥墩均布置在西干渠渠堤外侧,2#桥墩布置在西干渠现状渠内坡,3#和4#桥墩位于河道底部与边坡内位置。
整个桥梁敦柱直径均为1.4m,桥桩直径为1.6m。
西干渠大桥处西干渠左右岸渠堤堤顶距桥梁梁底最大净空分别约为0.65m和1.6m,为满足渠堤运行维护道路净空要求,设计将堤顶运行维护道路改移至边跨位置,改移后运行道路距梁底净空不小于4m。
3)匝道桥
匝道桥分别为A匝道和B匝道跨越西干渠。
A匝道在桩号AK0+434处设置3-30m预应力混凝土现浇箱梁桥上跨西干渠,交角90°,桥面净宽8.75+10.75m,桥面设置1m宽中央护栏,箱梁截面采用单箱四室,桥长97.06m,全桥1联。
桥位平面位于R=200m圆曲线上,下部结构为桩柱式桥台,桩柱式桥墩,钻孔灌注桩基础,桩基为摩擦桩。
A匝道大桥处全桥1联,该桥的0#和3#桥墩均布置在总干渠渠堤外侧,1#和2#桥墩布置在渠堤位置,与渠堤结合部位在渠道设计水位以上。
渠堤处梁底高程基本与渠道渠堤相同,部分梁底占压渠道渠堤。
B匝道在桩号BK0+135处设置3-30m预应力混凝土现浇箱梁桥上跨西干渠,交角90°,桥面净宽8m,箱梁截面采用单箱双室,桥长97.06m,全桥1联。
桥位平面位于R=150m圆曲线上,下部结构为桩柱式桥台,桩柱式桥墩,钻孔灌注桩基础,桩基为摩擦桩。
1.3跨越处赵口总干渠及西干渠概况
赵口引黄灌区位于黄河南岸豫东平原,地域涉及郑州、开封、周口、许昌等四个市,包括中牟、开封、尉氏、通许、太康、扶沟、西华、鹿邑、鄢陵、杞县等十个县及开封市郊区。
全灌区总土地面积5869.1km2,规划灌溉面积574.1万亩。
1)赵口总干渠
本河渠为灌溉河渠,现状渠道为梯形断面,渠底宽约27m,开口宽约42m。
规划设计渠道为梯形断面,底宽23m,渠道为半挖半填式,挖深约2m,渠道内边坡为1:
2.5,左岸堤顶宽度为4m,右岸堤顶宽度为6m,设计水深1.93m,流量为73.9m3/s,桥址范围内,主要地质组成由地表向下分别为粉土(承载力120kPa)和细砂(承载力125~250kPa)。
渠道断面内采用C20混凝土护砌,衬砌厚度为10cm。
赵口总干渠规划设计断面图详见图1-3。
图1-3赵口总干渠规划设计断面图(纵1:
100,横1:
500)
2)西干渠
本渠为灌溉渠道,现状为梯形断面,渠底宽约18m,口宽约32m。
规划设计渠道为梯形断面,底宽15m,渠道为半挖半填渠道,挖深约2m,渠道内边坡为1:
2.0,左岸堤顶宽度为4.0m,右岸堤顶宽度为5m,设计水深2.37m,流量为69.6m3/s。
渠道断面内采用C20混凝土护砌,衬砌厚度为10cm,衬砌高度为超设计水深0.9m。
西干渠大桥和匝道处对应渠道规划设计断面分别见图1-4和图1-5。
图1-4西干渠大桥处西干渠规划设计断面图
图1-5匝道桥处西干渠规划设计断面图
2安全影响评价依据
2.1规范规程
1)《防洪标准》GB-50201-2014;
2)《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000
3)《堤防工程设计规范》GB50286-2013;
4)《灌溉与排水工程设计规范》GB50288-99;
5)《节水灌溉工程技术规范》GB/T50363-2006;
6)《渠道防渗工程技术规范》SL18-2004;
7)《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011;
8)《水工混凝土结构设计规范》SL/T191-2008;
9)《水工挡土墙设计规范》SL379-2007。
2.2参考资料
1)《郑州机场至周口西华高速公路两阶段初步设计》;
2)《郑州机场至周口西华高速公路二期(航空港经济综合实验区东环线)施工图设计》;
3)《河南省赵口灌区续建配套与节水改造项目2014年度工程实施方案》(河南省水利勘测设计研究有限公司,2014.10);
4)《河南省赵口灌区续建配套与节水改造项目2014年度工程施工图》(河南省水利勘测设计研究有限公司,2014.12);
5)《新建铁路郑州至徐州客运专线跨越赵口总干渠及支干渠工程安全影响评价报告》(河南省水利科学研究院,2013.7)。
3高速公路跨越渠道位置
拟建机西高速公路线路三次跨越总干渠及西干渠。
其中,在建郑徐高铁与赵口总干渠交叉断面上游与总干渠交叉,对应总干渠设计桩号为16+992(赵口总干渠桩号16+992)。
高速公路与总干渠交叉位置见图3-1。
图3-1郑州机场至周口高速公路与赵口总干渠交叉位置图
在西干渠老湾嘴西桥渠道下游约190m,主线西干渠大桥与渠道交叉,对应渠道设计桩号为6+239。
在西干渠老湾嘴南桥渠道下游约66m,匝道与渠道交叉,对应渠道设计桩号为6+617。
高速公路与西干渠交叉位置见图3-2。
图3-2郑州机场至周口高速公路及匝道与西干渠交叉位置图
4高速公路桥对干渠的安全影响分析
该高速公路桥与干渠三次交叉,且在渠道渠底、内坡、渠堤及堤外不同位置处布置有桥墩,结合渠道现状及规划断面,分别对公路桥跨越干渠的工程及运行安全影响分析如下。
4.1桥梁对灌渠过流能力的影响分析及防治措施
工程线路分别与赵口总干渠交叉一次,与西干渠交叉两次,均以公路桥梁的型式从灌渠上方跨越,与总干渠交角为120°,与西干渠交角分别为135°和90°。
根据桥型布置情况,部分桥墩布置在渠道内,可能对渠道过流能力带来一定的影响。
4.1.1对赵口总干渠过流能力的影响分析
跨越赵口总干渠高速公路桥2#和4#桥墩布置在规划渠道内边坡上,但与边坡结合部位为设计水位以上,即2#和4#桥墩不占压过流面积,而3#桥墩共计6个均布置在渠道渠底,缩窄了赵口总干渠过流面积,会对总干渠过流产生一定的影响。
本次高速公路跨赵口总干渠段现状为梯形断面,渠底宽约27m,开口宽约42m。
规划赵口总干渠设计渠道也为梯形断面,底宽23m,渠道为半挖半填渠道,挖深约2m,渠道内边坡为1:
2.5,左岸堤顶宽度为4m,右岸堤顶宽度为6m,设计水深1.93m,设计水位为79.95m,流量为73.9m3/s。
结合跨渠桥梁布置图,经过计算,工程建成后,考虑左右幅叠加后的桥墩柱占用赵口总干渠过流面积为2.32m2,缩减的过流面积比例为4.31%,会雍高桥墩上游水位。
另外,由于本次交叉断面位于郑徐高铁与赵口总干渠交叉断面上游92m处。
根据河南省水利科学研究院于2013年7月编制的《新建铁路郑州至徐州客运专线跨越赵口总干渠及支干渠工程安全影响评价报告》,郑州至徐州客运专线也是以桥梁方式跨越赵口总干渠,跨越处雍水高度为0.085m,影响范围为交叉断面以上765m,本次桥梁交叉断面在其范围内,因此,本次雍水计算考虑两者叠加效应。
跨越赵口总干渠高速公路桥桥型布置图详见图4-3和图4-4。
(1)雍水高度计算
a)不考虑叠加效应的雍水高度计算
墩柱阻水的影响因素复杂,包括上游来水条件、渠道的几何尺寸及沿程糙率、墩柱形状及布置型式等。
桥(槽)墩雍水模型见图4-1。
目前计算公路桥和渡槽墩柱阻水损失的常用公式有D’Aubuisson公式,Yarnell公式和修正Yarnell公式,Henderson公式和无坎宽顶堰公式以及《铁路工程水文勘测设计规范》(TB10017-99)中推荐的雍高公式。
图4-1墩柱雍水示意图
通过前人对以上各种公式的分析研究并结合模型试验得出的对比结果,
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