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段疏浚工程施工方案比较分析

时间:2022-11-23 10:30:30
段疏浚工程施工方案比较分析

淮河干流黑龙潭附近河道弯曲,左岸为凤台县  城防堤,右岸为黑龙潭石崖,凤台公路桥在黑龙潭  下游横跨淮河。受这些因素的制约,黑龙潭段疏浚  工程选择在河道现有条件的基础上,配合滩地切岗,  尽可能扩大黑龙潭卡口,提高峡灯段泄流能力,使  之与上、下游河段相适应。 

一、疏浚方案拟定 

淮干峡山口至灯草窝上口段过水断面最窄处在  黑龙潭,所以疏浚工程位置选择在黑龙潭附近。黑  龙潭段河道弯曲,如疏浚不当有可能淤积。因此,  选择疏浚位置、规模与断面形式时应考虑尽可能减  少回淤。现拟定两个疏浚方案进行比较。  方案Ⅰ :左岸疏浚,自东老滩弯道弯顶(C269  断面)疏浚至老轮渡码头下游 300m 处(C0-4 断面),  全长 2041m,疏浚至 9m 高程,边坡 1∶4,9m 高程  处河道底宽疏浚至 250m 左右,疏浚土方 194 万 m3。  方案Ⅱ:右岸疏浚,自洪山咀上游(C269-4 断面)  疏浚至 C1 断面,全长 1925m,疏浚至 9m 高程,边  坡 1∶4,9m 高程处河道底宽疏浚至 240m 左右。疏  浚方量 182 万 m3,其中土方 89 万 m  3  ,石方 93 万 m3。  以上两个方案的疏浚线位置见图 1。  经计算表明,在峡山口至灯草窝上口段通过  10000m3/s 的设计流量时,配合望淮楼及轮渡口切  岗工程,方案Ⅰ、方案Ⅱ均可以降低峡山口水位  0.060m ;在通过 7000m3/s 的中等洪水时,可以降低  峡山口水位 0.040m,工程效果十分显著。 

  二、方案比选 

两个方案的疏浚底高程均为 9m,与疏浚河段上、  下游的河底高程接近,同时较低的疏浚底高程也使  河槽疏浚部分保持了较大的水深,以取得河道断面  的较大流速,从而减少淤积。  从疏浚位置来看,方案Ⅰ、方案Ⅱ都贯穿了束  窄河段。两个方案疏浚起点上游河道的行水宽度已  达到 900m 以上,主槽宽度达到 300m 左右,疏浚终  点下游河道的行水宽度已达到 1000m 以上,主槽宽  度已达到 300m,均有较充足的行洪宽度。而在切除  了望淮楼及轮渡口阻水岗地以后,疏浚河段现状过  洪宽度平均只有 650m,最窄处仅 500m,主槽宽度  平均仅 200m 左右,最窄处仅 150m。因此,两个疏  浚方案均处于河道最窄处,疏浚针对束水卡口,效  益明显,且对于防止回淤也十分有利。同时,两个  方案的疏浚河段恰好是东老滩弯道中相对较为顺直  的河段,疏浚后对水流流态的影响较小,对于防止  回淤也是有利的。  从疏浚规模来看,两个方案相当。方案Ⅰ最大  切宽 150m,疏浚后主槽宽 300m,9m 高程处河底宽  250m,疏浚方量 194 万 m3。方案Ⅱ最大切宽 150m,  疏浚后主槽宽 300m,9m 高程处河底宽 240m,疏浚  方量 182 万 m3。  从施工条件看,方案Ⅰ全是土方,且疏浚范围  内基本没有房屋,仅有 4 座简便码头,施工较为简  单。方案Ⅱ需疏浚石方 93 万 m3,疏浚范围内房屋、  建筑很多,拆迁面积达 2.4 万 m2,其中包括凤台县  造船厂的部分厂房,施工条件较为恶劣。  从对凤台公路桥的影响看,凤台公路桥位于黑  龙潭下游约 500m 处,方案Ⅰ、方案Ⅱ分别影响到  凤台桥西主墩和东主墩。考虑到淮河在凤台公路桥  处主槽狭窄,河床有剧烈冲刷的可能,凤台桥西主  墩是按照基岩以上土层全被冲光进行设计的,桩基  采用了沉井的形式,因而方案Ⅰ对凤台公路桥的安  全影响很小,只需在西主墩及西副墩处做小范围护  坡护岸即可。而东主墩在设计时考虑洪水对河滩地  的冲刷程度较轻,桩基采用了嵌岩钻孔灌注桩的形  式。方案Ⅱ需把东主墩处的河床土层开挖至 9m 高  程,将对东主墩的侧向稳定造成严重影响,需采用  增加桩基、降低承台高度、加固桥柱等措施进行加固,  加固工程量大,施工难度大。  综合以上比较,方案Ⅰ与方案Ⅱ疏浚规模及扩  大泄量效果相当,疏浚集中于束窄卡口和较为顺直  的河段,疏浚规模适中,均有利于避免疏浚后产生  回淤。但与方案Ⅱ相比,方案Ⅰ工程量较小,施工  较为简单,拆迁少,经护坡护岸后,对凤台公路桥  的安全不会产生不利影响,且工程投资少,总体评  价优于方案Ⅱ。因此,选择方案Ⅰ,即左岸疏浚做  为黑龙潭段疏浚的方案。 

三、回淤分析 

近 50 年来,淮河正涡段平均输沙率和含沙量均  呈明显递减趋势,河道主槽总体呈现冲刷。峡山口  至灯草窝上口段和疏浚河段总体也表现为主槽冲刷、  滩地淤积的趋势。  从地质条件看,疏浚河段右岸有黑龙潭与洪山  咀两处抗冲岩石裸露,凹岸受抗冲岩石保护,崩退  受到控制,有利于抑制凸岸的淤长,因而产生弯道  横向变形的可能性不大。  黑龙潭段河道疏浚的断面设计充分考虑了避免  回淤。河道疏浚的底高程为 9m,疏浚深度达 11m,  保持了断面窄深的特点,利于维持较高的断面流速。  疏浚的起点与终点均位于较束窄的河段,疏浚规模  也较适中。河道疏浚后,在设计流量下,主槽过水  面积仅增加 13%,过水断面面积变化不大。根据河  工模型试验,疏浚后河道断面流速变化较小。为避  免回淤,在东老滩弯顶处的疏浚起点段依据河底自  然边坡,采用变坡的设计断面。  因此,只要上游来水来沙条件没有太大的改变,  本河段采取适当疏浚扩大泄量的方式是可行的。河  工模型试验结果也表明,黑龙潭段河道疏浚后,水  流动力轴线及流速分布变化较小,河道演变规律不  会发生根本变化,河道不会发生急剧性的冲淤变化。

 四、总结 

黑龙潭段河道疏浚工程实施后,在一定程度上  缓解了黑龙潭卡口的束水现象,解决了凤台河段泄洪  不畅的局面,进一步改善了凤台河段的排洪条件。 

作者:陈宝 单位:蚌埠市水利勘测设计院有限公司