辽宁省土地整理工程中漫水桥及漫水路面设计浅析

土地开发整理是人类在土地利用中不断建设和重新配置土地资源的过程, 是社会经济发展过程中人地矛盾不断激化的产物, 是协调当前土地利用状态与土地利用目标之间的关系而采取的一种重要措施和手段。我国的土地开发整理规划设计始于2000年, 经过近10年的不断发展, 土地开发整理工作取得了巨大的成绩, 有效增加了我国耕地总量, 培养了一批优秀的土地开发整理规划设计人才, 为项目区的经济发展做出巨大贡献。土地整理中的道路交通工程是规划设计的重要组成部分, 尤其是当道路与天然河道相交叉时, 有关道路路面、路基、坡度设计与河道过流、泄洪需要综合考虑, 此类规划设计方法在以往的资料中未见系统介绍。本文结合辽宁省土地开发整理设计实用技术研究成果及以往经验, 提出漫水桥、漫水路面的规划设计的基本方法。

1 漫水桥布置

漫水桥是一种允许洪水从桥面上漫过, 平时可以正常通车的过河交通工程, 它的桥面标高低于两岸河滩的高度和常年洪水位的高度。当洪水漫过桥面水深超过30cm时, 就要暂时中断交通。漫水桥适宜修建在河床比较宽浅开阔、两岸地形比较平坦、河道属季节性河流、没有船只通航、不流放木牌、洪水时漂流物很少的三级及以下支流上。

漫水桥的桥位, 应根据田间道路规划成果及近、远期交通流向和河道流量的需要确定, 如果需要在某河道上布设超过3处漫水桥, 需要将桥位选在河道宽阔处, 考虑项目投资及河道阻水问题, 应尽量少布设漫水路及漫水桥。桥梁纵轴线, 宜与河流成正交, 并且与高洪水位时流向的交角最好是75°～90°, 如条件所限, 亦可考虑斜交或弯桥。桥位宜选在河槽较窄, 地质良好和地基承载力较大的河段;不宜位于河岸有滑坡坍塌之处;墩、台基础不宜设置在断层、溶洞严重发育之处。桥位两岸的地形要平坦, 便于接线。桥位不应当选在不稳定的沙洲、沙滩、急弯和支流的上游。桥位上空不得设有架空高压电线。当桥位旁侧有架空高压电线跨河时, 桥边与架空电线之间的水平距离不得小于塔 (杆) 架高度。

漫水桥的设计洪水频率应根据容许阻断交通的时间长短和对上下游的农田、城镇、村庄的影响以及泥砂淤塞桥孔、上游河床的淤高等因素确定。但在缺乏水文资料的三四级支流上, 特别我省很多小型河流季节性很强, 断流或小径流时间占全年70%左右, 在漫水桥过流量的选择上应注意采用多年平均流量作为设计流量, 按5年或10年一遇洪水作为校核流量进行设计。

漫水桥的纵断面一般比两端的漫水路或引桥低, 便于河道流量集中在桥下通过;但在桥位处河段的河槽较宽、河滩较窄、河滩的平均标高与河槽底平均标高相差较大, 两岸地形又比较平坦时, 也可以采用桥面与路面向平的方式, 优点是两端接线平顺, 行车平稳, 缺点是桥孔较长, 洪水漫桥以后会向两侧扩散, 增加了对两端漫水路的冲刷。

2 漫水桥规划设计

2.1 荷载及净空

漫水桥的设计荷载主要包括机车、兽力车及行人, 取通常情况下的较大者作为设计依据, 可按城市道路分类中的支路设计, 采用汽车—20级, 挂—100;设计人群荷载按5kPa或2.0kN/m2的均布力作用在一块构件上, 分别计算, 取其不利者。

为了充分发挥桥孔的泄水排沙的作用, 应当尽量把桥孔布置在河床的主河槽上;如果河床上不仅有一个主河槽, 另外还有较大的叉流时, 就要把桥孔分开布置在主河和较大的叉流上。桥下净空应根据计算水位或最高流冰水位加安全高确定当在河流中有形成流冰阻塞的危险或有漂浮物通过时桥下净空应按当地具体情况确定对于有淤积的河床应适当增加桥下净空的高度。

2.2 桥面的平面及纵、横断面设计

漫水桥在平面上宜做成直桥, 特殊情况时可做成弯桥, 其线型布置应符合现行的《城市道路设计规范》中的规定。漫水桥的桥面一般按三、四级的公路设计, 横向宽度通常比较小, 只允许单向车辆顺序行驶。桥梁纵断面设计时, 应考虑到长期荷载作用下的构件挠度和墩、台沉降的影响。

由于漫水桥具有一定的阻水性, 桥面设计不宜过高, 否则上游沙石沉积抬高河床将成为“拦河坝”。我省大部分河道常年水流量较小, 因此有些漫水桥可不设桥台, 桥下采用涵管过水, 及通常采用的过水路, 要求涵管尽量顺水流方向埋设, 且应验算涵管是否满足设计过水流量。

漫水桥修多高多长才合适, 可以参考下面两个经验公式。

(1) 确定漫水桥桥高的经验公式:

式中:H为漫水桥桥面高度 (米) , 桥上有纵坡时为桥面平均高度;

H0为滩槽平均高差 (米) , 即河滩平均标高与河槽平均标高的差值;

K1为综合影响系数, 山区丘陵地带的河流, K1值取0.7～1.0;平原地带的河流, K1值取1.0～1.2。

(2) 确定漫水桥桥孔长度的经验公式:

式中:L为漫水桥桥孔总长度 (包括桥墩宽度在内) (米) ;

B为桥位处的河槽宽度 (米) ;H及H0同前公式;

K2为长度压缩系数, 山区丘陵地带的河流, K2值取0.3～0.5;平原地带的河流, K2值取0.25～0.45。

运用以上经验公式计算得出的漫水桥桥面的高度和桥孔的长度后, 可参考项目区附近的已建工程规模进行调整, 如有必要可进行调整修改。

3 漫水路 (漫水桥引道) 设计

漫水桥应为无坡平桥, 为了排泄河滩上的洪水, 必须在漫水桥两端修建一定长度的允许洪水漫过路面的漫水路, 即漫水桥引道。过水路面及衔接漫水桥两端的漫水路面纵坡均小于等于5%, 漫水路的起坡点应在漫水桥两端5m～10m以外。这样漫水桥和漫水路共同构成了一个跨过整个河床的漫水工程。

3.1 漫水路起止点的确定

漫水路起止点与两岸的土路堤相衔接, 一般有以下几种:如果河的两岸筑有堤坝时, 两端漫水路的起止点宜设在两岸堤坝附近, 起止点的标高不应低于堤坝顶面的标高;在没有明显河岸线的宽阔漫流河床, 漫水路的起止点应伸入到洪水漫流不到的高滩内;在漫水桥位两岸上下游, 如果有稳定的耕地时, 漫水路起止点可设在耕地范围内。

3.2 漫水路的纵坡

采用桥路不同高度的漫水工程时, 漫水桥两端漫水路要设纵坡, 纵坡度最好不大于5%;漫水路与两岸土路基连接处不易作为变坡点, 至少要在10米～20米以外才可变坡;漫水路的起坡点要在漫水桥以外5米～10米处, 以防止行车在变坡点跳动时冲击桥台;如果漫水路的纵坡较大时, 变坡段要用竖曲线连接。

3.3 漫水路的平面布置

在漫水路的起止点以内尽量不设弯道, 如不可避免时, 弯道半径不要太小, 并注意弯道内不要设计逆水流方向的反向超高。漫水路也要设置漫水时引导行车方向的标桩。

3.4 漫水路的结构和施工

漫水路一般只用浆砌块石砌筑, 灰缝很多, 整体性较差, 在行车和洪水的冲击下, 容易遭到破坏, 在修建时要特别注意保证质量。漫水路各部结构有:土路基、铺砌面、边坡铺砌、上下游铺砌及隔水墙和标桩 (标柱) 。漫水路的铺砌面可以用M5水泥砂浆砌块 (片) 石修筑。要用座浆法铺砌, 并要插浆、勾缝, 保证灰缝饱满。铺砌厚度一般为25cm～30cm, 铺砌面要力求平整。

路基的填土要就地取材, 认真夯实。如用砂砾石质土填筑路基, 两侧边坡部位要用粘土以防止水流渗入;在路基顶部铺筑一层厚10cm的三合土 (石灰∶粘土∶砂=1∶3∶6) , 再铺一层厚10cm的砂垫层, 然后铺砌面层。如用粘性土填筑路基, 而河床不是砂类土时, 要先铺一层厚20cm～30cm的砂土或沙砾垫层, 再分层填筑粘土夯实, 在上面铺10cm砂垫层, 然后铺砌面层。在漫水路下游坡脚处, 要设置一级或二级挑水坎 (详见3.1.7部分内容) 。

漫水路上下游都要设置隔水墙, 上游隔水墙要深入河床1.0m, 下游隔水墙要深入河床1.0m～1.5m。在桥台后5m～10m处的漫水路隔水墙, 要深入到锥坡基础的底面, 以后逐渐变化到漫水路上下游隔水墙的深度。

4 河床的铺砌

在较大的河流里, 当洪水通过河床的铺砌时, 水流的冲刷力量是相当大的, 而漫水桥的基础一般都比较浅, 为了防止基础被洪水冲刷而遭到破坏, 要对漫水桥上下游一定范围内的河床加以铺砌, 并在下游铺砌层的末端设置挑水坎。铺砌层顶面标高应当在河床表面下0.2m～0.3m的深度 (铺砌层没有必要埋置过深) 。挑水坎的顶面要与河床平或略低些。铺砌层上下游端部要按前述的方法设置隔水墙, 但当河床容易被冲刷时, 要适当加深上游隔水墙的深度。铺设了三级挑水坎后, 下游铺砌到桥台八字墙或锥坡末端就可以了。河床铺砌是漫水桥的关键工程, 所以必须特别注意工程质量。铺砌层的厚度一般是0.25m～0.30m, 用M5以上水泥砂浆砌筑, 灰缝要饱满, 表面要平整。

5 结语

漫水桥及漫水路的规划设计是受到土地整理工程投资、河道防洪规划、农业生产交通等多因素影响, 原则上应该尽量少的布置、甚至不在河道中增设漫水桥。漫水桥设计应在满足荷载与交通的要求下, 着重考虑过水要求, 尽量减少阻水, 不设或少设栏杆;考虑到行车及行人安全, 可以在桥两侧设高度0.5m左右的防护桩, 同时也要在桥头设漫水桥标志及过车吨位上限标志;在桥头应设车辆允许吨位上限标志, 以防车辆超重, 压塌桥面、桥基。漫水桥两侧可以设间距1m～5m、高度0.5m左右的防护桩, 桩上须标明水深为0.3m断行水位警戒线。

摘要：结合辽宁省以往土地整理工程中对漫水桥、漫水路面规划设计及施工积累的经验, 对农村道路交通工程中的过河建筑物设计提出了基本方法及步骤, 供今后类似工程设计及施工参考。

关键词：土地整理,漫水桥,漫水路面,过河建筑物