建筑土木西环高速跨越海河特大桥防洪评价报告0819审查后报批稿_第1页
建筑土木西环高速跨越海河特大桥防洪评价报告0819审查后报批稿_第2页
建筑土木西环高速跨越海河特大桥防洪评价报告0819审查后报批稿_第3页
建筑土木西环高速跨越海河特大桥防洪评价报告0819审查后报批稿_第4页
建筑土木西环高速跨越海河特大桥防洪评价报告0819审查后报批稿_第5页
已阅读5页,还剩52页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

1、滨海新区环线高速公路(津汉高速海景大道)工程跨越海河特大桥防洪评价报告 (报批稿)河北省水利水电勘测设计研究院天津工程咨询分院二一年八月滨海新区环线高速公路(津汉高速海景大道)工程跨越海河特大桥防洪评价报告 (报批稿)工程咨询资格证书:甲级编号:工咨甲10320070057河北省水利水电勘测设计研究院天津工程咨询分院二一年八月 批 准: 孙景亮 审 定: 傅长锋 刘春发 审 查: 何长宽 审 核: 邢福生校 核: 徐世宾报告编写: 李博超 徐世宾 李双艳 何长宽任喜龙 任春磊 邢福生 张淑秀刘凤霞 邬 龙 李 娜 安宇翔刘 屹 王晶磊 前 言滨海新区环线高速(津汉高速海景大道)工程(以下“简称

2、西外环高速”)北起建设中的津汉高速,向南止于现状海景大道,是滨海新区环线高速公路网重要的组成部分,沿线经过的行政区域主要为滨海新区(塘沽、大港)、北京清河农场、宁河县等地。本工程拟采用全封闭、全立交、全部控制出入的高速公路标准,设计速度为100km/h,路线全长37.6km。本项目的建成将为实现其规划功能定位,强化新区南北连通,引导区域土地开发,串联各大功能区,构筑新区交通保护屏障起到积极的作用。工程跨越海河,对河道防洪安全问题的影响比较突出。为保证河道行洪通畅及公路工程自身防洪安全,根据中华人民共和国水法、中华人民共和国防洪法、中华人民共和国河道管理条例等国家法律法规,需开展防洪评价。受天津

3、海滨大道建设发展有限公司委托,我院承担了滨海新区环线高速公路(津汉高速海景大道)工程跨越海河特大桥防洪评价报告的编制任务。根据河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则(试行)要求及评价区的具体情况,我院完成了海河设计洪水成果分析、复核,以及河道设计水位、桥梁壅水、冲刷等分析工作,从公路桥梁对防洪的影响和桥梁自身的防洪需求等方面进行了综合评价,在征求水利部门意见的基础上提出了滨海新区环线高速公路(津汉高速海景大道)工程跨越海河特大桥防洪评价报告。2010年8月12日,天津市水务局组织专家对评价报告进行了审查,我院根据审查意见,对报告进行了修改完善,提出修改后的防洪评价报告。报告中除特别注明外,

4、高程系为1972年大沽高程系。目 录1 概 述11.1 建设项目背景11.2 评价依据61.3 技术线路及工作内容82 基本情况152.1 建设项目概况152.2 河系基本情况192.3 社会经济222.4 洪涝灾害232.5 桥梁交叉位置海河概况253 河道演变263.1 河道历史演变概况263.2 河道近期演变分析273.3 河道演变趋势分析304防洪评价分析计算334.1 水文分析334.2 设计洪水位334.3 水位壅高及壅水长度分析344.4 冲刷分析计算364.5 梁底及承台高程计算分析374.6 河势影响分析394.7 对西关泵站影响分析395 防洪影响综合评价405.1 项目建

5、设与有关规划的关系及影响分析405.2 项目建设与防洪标准、有关技术管理要求的符合性分析405.3 项目建设对河道泄洪影响分析405.4 项目建设对河势稳定的影响分析415.5 项目建设对堤防、护岸及其他水利工程和设施的影响分析415.6 项目建设对防洪抢险的影响分析425.7 建设项目防御洪涝的设防标准与措施是否适当425.8 项目建设对第三人合法水事权益的影响分析425.9 防洪评价工作推荐的设计方案426 防治与补救措施436.1 建设期防治与补救措施436.2 运行期防治与补救措施447 结论与建议45附图:附图1:海河干流下游平面位置图附图2:永定河系流域图附图3:大清河系流域图附图

6、4:西外环高速跨越海河特大桥桥位图(推荐方案)附图5:西外环高速跨越海河特大桥桥型布置图(推荐方案)附图6:西外环高速跨越海河特大桥主桥下部一般构造图(推荐方案)附图7:西外环高速跨越海河特大桥桥位图(比选方案)附图8:西外环高速跨越海河特大桥桥型布置图(比选方案)附图9:西外环高速跨越海河特大桥主桥下部一般构造图(比选方案)附图10:西外环高速跨越海河特大桥主桥施工流程图(推荐方案)附图11:西外环高速跨越海河特大桥主桥施工流程图(比选方案)附件:滨海新区环线高速公路(津汉高速海景大道)工程跨越海河特大桥防洪评价报告评审意见1 概 述1.1 建设项目背景1.1.1 建设项目地理位置天津市作为

7、环渤海地区的经济中心,将逐步建设成为国际港口城市,北方经济中心和生态城市。经过多年的发展,天津市已具备了雄厚的物质技术条件,为远期发展打下了良好的基础。天津市的gdp水平连续十三年以两位数增长,“三步走”战略目标的第一步也顺利完成,“十五”期间天津市依托区位、资源、人才等优势,以“三五八十”为建设目标,充分利用老工业城市有利条件,大力发展高新技术产业和服务业,不断增强中心城市辐射和服务功能,使天津市成为我国最具发展潜力的城市之一。滨海新区作为天津市的发展龙头,将立足天津,依托京冀,服务环渤海,辐射“三北”,面向东北亚,未来将利用其优越的地理优势,成为其发展的又一增长级。滨海新区紧紧依托北京、天

8、津两大直辖市,拥有了中国最大的人工港、最具潜力的消费市场和最完善的城市配套设施,以新区为中心,方圆500km2范围内还分布着11座100万人口以上的大城市。对外,滨海新区雄踞环渤海经济圈的核心位置,与日本和朝鲜半岛隔海相望,直接面向东北亚和迅速崛起的亚太经济圈,置身于世界经济的整体之中,拥有无限的发展机遇。滨海新区自然资源丰富,有大量值得开发、成本低廉的荒地和滩涂,有丰富的石油、天然气、原盐、海洋资源等,同时拥有雄厚的工业基础,是国内外公认的发展现代化工业的理想区域。2009年10月21日,国务院批复了天津市报送的关于调整天津市部分行政区划的请示,同意撤销天津市塘沽、汉沽、大港三个行政区,设立

9、天津市滨海新区。通过调整天津市滨海新区行政区划,从而建立起“既集中统一领导又发挥各方优势、充满生机与活力的管理体制”,将使中国经济“第三只引擎”的动力更加强劲。随着天津市“双城双港” 城市总体发展战略的落实,滨海新区“十大战役” 项目的推进,以及在西外环等项目中对滨海新区路网功能的梳理,滨海新区规划路网在路网结构、港城交通分离、客货交通分离等方面需要进一步提升。作为滨海新区规划路网深化和提升工作内容的组成部分,西外环的建设就被纳入到滨海新区政府近期重点工作的议事日程上。西外环利用原大港环港快速路、塘沽西外环等路段组成。远期规划为快速路,北起国道112高速,南至南港高速,全长约100km;近期按

10、高速公路模式建设,北起国道112高速、南至津石高速公路,全长约80km,本次滨海新区环线高速(津汉高速海景大道)工程修筑起点为建设中的津汉高速,终点为现状海景大道,另修建西外环至临港产业区的高速联络线。图1-1 西外环高速线路位置示意图1.1.2 建设必要性(1)西外环的建设是落实城市空间战略布局,串联滨海各功能区的需要。滨海新区在空间形态上是一个狭长的带状海滨城市,南北沿海方向长约85km。天津滨海新区城市总体规划(2009-2020年)根据新区空间特点,为避免城市蔓延式发展,确定了“多组团”的空间结构。这些城市组团由生态廊道分隔,组团的城市功能和内部交通网络相对独立。城市空间结构的实现离不

11、开城市交通设施的支撑和引导,西外环的建设能够落实天津市“双城双港”的城市空间战略,支撑”一核双港九区”的规划布局结构,能够强化新区各个功能区之间的联系,实现各个功能区之间的功能互补。(2)西外环的建设是构建新区南北快速通道,引导区域土地开发的需要。西外环的建设充分地体现了交通基础设施引导城市发展的规划理念,充分发挥交通基础设施对于区域土地开发的带动和限制作用。为保护滨海新区西侧的生态廊道,规划对生态廊道两侧的用地规模上进行了限制,在就业、生活平衡发展的基础上,每个功能区即是产业功能区,又是服务功能区,西外环贯通汉沽、塘沽、大港,强化各个城区的联系,形成功能互补,强化滨海新区核心城区的辐射带动作

12、用。保障城市的可持续、健康发展。(3)西外环的建设是完善新区客货系统分离,编织便捷交通网络的需要。原新区路网在城市外界面上缺少类似中心城区外环线的交通保护屏障,新区对外交通只能利用滨海新区内部道路进行转换,不仅增大新区内部城市交通压力,并且导致客货交通在新区内部混行。滨海环线内的中心商务区、中新天津生态城和汉沽、塘沽、大港三个城区以客运交通为主,仅开发区东区以货运为主,而在滨海环线外的海港物流区、开发区西区、滨海高新区、临空产业区、南港工业区、临港工业区均以货运交通为主,仅滨海旅游区以客运为主。西外环的规划建设将为滨海新区城区构筑起交通保护屏障,与唐津高速共同构筑了滨海新区西侧客货分离的大通道

13、,其中西外环高速以客运为主,唐津高速以货运为主。如此新区能够通过西外环组织对外交通,使得对外交通能够灵活转换,合理分流,实现客货交通有效分离。1.1.3 总体建设规模西外环高速工程采用全封闭、全立交、全部控制出入的高速公路标准,设计速度为100km/h。其中,津汉高速京津高速以及津晋高速海景大道两段采用双向六车道,路基宽度为36.0m;京津高速津晋高速段采用双向八车道,路基宽度为43.5m。 工程路线全长37.629km;全线路基挖方为200705m3,填方为2256196 m3,路面568270 m2。共跨越一级河道两条,分别为:永定新河、海河;二级河道1条,为黑潴河(在京津高速互通式立交段

14、),污水河道1条,为大沽排污河(在天津大道-津晋高速互通式立交段),其余主要河道有四丈河(在津塘公路分离式立交段)、二丈河、引水河等。全线共设特大桥2座,分别为永定新河特大桥、海河特大桥,共长2584.7m,桥梁总面积95820.8 m2;设大桥3座,共长780.0m;设中桥3座,共长160.0m;全线共设互通式立交4座,主线桥长3343m;简易菱形立交2座,主线桥长2611.9m;分离式立交5座,共长5951m;全线设置服务区1处;主线收费站1处;匝道收费站4处;涵洞19座。项目建设期为2年,工程总投资1148446.3万元。1.1.4 项目前期工作概况西外环高速工程项目建议书、可行性研究报

15、告由天津市市政设计研究院编制完成,并经审查批准,目前,项目初步设计报告初稿已编制完成,防洪评价是在项目初步设计成果基础上进行的。1.1.5 防洪评价报告编制过程2010年3月底,天津海滨大道建设发展有限公司委托我院承担西外环高速跨越海河特大桥工程防洪评价工作。我院设计咨询人员通过向业主及工程设计单位了解工程规划设计进展情况,并沿规划线位现场查勘,掌握了规划工程的第一手资料;同时与西外环高速规划线位涉及河道的水行政主管部门进行了多次深入沟通,搜集河道相关资料,听取各部门关于防洪安全和工程建设等方面的意见及要求,明确了对河道防洪安全产生影响的控制性要素,并将其及时反馈于建设单位和工程设计单位;设计

16、单位根据我院相关意见,对大桥设计方案进行了优化调整;其后,依据河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则(试行)及相关法律、法规、规范要求,结合评价区具体情况,展开防洪评价计算与分析工作;经与建设单位、设计单位进一步沟通并征询相关主管部门意见后,编制完成了滨海新区环线高速公路(津汉高速海景大道)工程跨越海河特大桥防洪评价报告。2010年8月12日,天津市水务局组织专家对评价报告进行了审查,我院根据审查意见,对报告进行了修改完善,提出滨海新区环线高速公路(津汉高速海景大道)工程跨越海河特大桥防洪评价报告(报批稿)。1.2 评价依据1.2.1 现行主要法律法规 (1) 2002年10月1日起实施的

17、中华人民共和国水法;(2) 1998年1月1日起实施的中华人民共和国防洪法;(3) 1988年中华人民共和国国务院第3号令发布实施的中华人民共和国河道管理条例;(4) 2004年8月水利部办公厅办建管2004109号文下发的河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则(试行)。1.2.2 有关技术规范及技术标准(1) 1995年国家技术监督局和中华人民共和国建设部联合发布实施的防洪标准(gb50201-94);(2) 1999年中华人民共和国铁道部发布实施的铁路工程水文勘测设计规范(tb10017-1999);(3) 2002年中华人民共和国水利部发布实施的水利水电工程水文计算规范(sl278-

18、2002);(4) 1998年国家技术监督局和中华人民共和国建设部联合发布实施的堤防工程设计规范(gb50286-98);(5) 2004年中华人民共和国交通部发布实施的公路桥涵设计通用规范(jtjd62-2004);(6) 2002年中华人民共和国交通部发布实施的公路工程水文勘测设计规范(jtjc30-2002);(7) 2004年中华人民共和国建设部发布实施的内河通航标准(gb50139-2004)。1.2.3 有关规划设计文件(1) 1993年国务院批准的海河流域综合规划;(2) 2004年4月水利部海河水利委员会编制的海河流域防洪规划报告;(3) 2004年3月中水北方勘测设计研究有限

19、公司编制的海河流域永定河系防洪规划报告;(4) 国务院批转的水利部关于加强海河流域近期防洪建设的若干意见;(5) 2003年天津市水利勘察设计院编制的天津市海河流域综合规划报告;(6) 1995年9月水利部批复的天津市海河干流治理工程可行性研究报告;(7) 1996年10月天津市水利勘察设计院编制的天津市海河干流治理工程初步设计报告;(8) 2000年6月天津市水利勘察设计院编制的天津市海河干流治理工程初步设计补充报告;(9) 2010年6月天津市市政工程设计研究院编制的滨海新区环线高速公路(津汉高速-海景大道)工程初步设计报告;(10) 其他有关的文件、报告、资料。1.3 技术线路及工作内容

20、1.3.1 技术路线考虑到海河实际地形地貌、水流流态、河口规划等情况,本次防洪评价进行的洪水位分析、冲刷分析、水位壅高分析、梁底高程计算等分别采用以下技术途径。(1)水位推算一维非恒定流方法海河干流设计洪水位采用已经水利部批复的海河干流治理工程可行性研究报告中的计算成果。海河干流治理工程可行性研究报告中河道水位推算采用一维河网非恒定流程序。(2)壅水计算方法跨河桥梁的壅水分析计算采用经验公式计算。 方法一 铁路桥涵壅水公式1999年中华人民共和国铁道部发布实施的铁路工程水文勘测设计规范(tb100171999)中利用能量守恒原理,分析确定了跨河桥涵壅水计算方法。壅水高度计算公式为:式中:z建筑

21、物前最大壅高(m);计算系数,根据阻断流量的不同取0.050.15;建筑物布置后断面平均流速(m/s);qp 设计流量(m3/s);wj 建筑物过水断面面积(m2);建筑物范围内天然情况下平均流速(m/s);天然断面平均流速(m/s)。建筑物上游壅水长度计算公式为:式中:l建筑物上游壅水长度(m);i水面比降。 方法二 耶尼尔公式美国陆军工程兵团水力设计准则中的耶尼尔公式:式中:hj从收缩段的上游到下游的水面落差;v收缩段的下游流速;束窄断面流速水头与水深之比;阻水率;k桥墩形状系数。方法三 堰流公式武汉大学水利水电学院编制水力计算手册中的计算公式:式中:q 过流流量; 流量系数,由a/a及桥

22、墩形状表查得,a为桥前渠道过水水断面面积;a 桥下净过水面积;z水面壅高值。(3)河道冲刷计算方法水流在河床全断面内发生的普遍冲刷,通称为一般冲刷。河道一般冲刷深度的计算方法比较多,目前普遍采用的是铁路桥渡勘测设计规范中推荐的641公式和公路工程水文勘测设计规范(jtjc30-2002)中推荐的641修正公式。641公式是利用我国各地桥梁实测资料建立的,实测资料中,既有较稳定的河段,也有不稳定的河段,因此该公式的计算结果,既包括桥梁压缩河流引起的冲刷,也包括河槽在天然演变中深泓线摆动形成的集中冲刷和随水位、流量周期变化产生的天然冲刷。由于641公式所根据的实测资料及模型试验中河床土质均为非粘性

23、土,故该公式只适用于非粘性土且有底砂运动的河槽。对于粘性土,可采取当量换算的办法,将粘性土按容许(不冲刷)平均流速相等的条件转换成非粘性土的粒径,再使用641公式,此时,641公式中的单宽流量集中系数a值可取为1.01.2。本次防洪评价采用2002年中华人民共和国交通部发布实施的公路工程水文勘测设计规范(jtjc30-2002)中推荐的641修正公式,分析计算桥梁与河道交叉断面的冲刷深度。该公式包括非粘性土、粘性土主槽和滩地的冲刷。 公路规范推荐的641修正公式2002年中华人民共和国交通部发布实施的公路工程水文勘测设计规范中推荐的641修正公式,包括非粘性土、粘性土主槽和滩地的冲刷。非粘性土

24、河槽部分:式中:hp 一般冲刷后的最大水深(m); q2 河槽部分通过的设计流量(m3/s); bc 河槽部分桥孔过水净宽(m); 水流侧向压缩系数; a 单宽流量集中系数,; hmc 河槽最大水深(m); hc 河槽平均水深(m); d 河槽泥沙平均粒径(mm); e 与汛期含沙量有关的系数。非粘性土河滩部分:式中:hmt 河滩最大水深(m); ht 河滩平均水深(m);bc 河滩部分桥孔过水净宽(m);vh1 河滩水深1m时非粘性土不冲流速(m/s);其余符号意义同前。粘性土河槽部分: 式中:a 单宽流量集中系数,a=1.01.2;il 冲刷坑范围内粘性土液性指数,在本公式中取值范围为0.

25、161.19;其余符号意义同前。粘性土河滩部分: 局部冲刷深度公式根据公路工程水文勘测设计规范(jtjc30-2002),非黏性土河床的桥墩局部冲刷,可按下列公式计算:当vv0 当vv0 式中:hb 桥墩局部冲刷深度(m); b1 桥墩计算宽度,对圆柱型桥墩即为直径(m); v0 河床泥沙启动流速(m/s); v 一般冲刷后墩前行近流速(m/s); k墩形系数;k河床粒径的影响系数; v0墩前始冲流速(m/s); n 指数。黏性土河床桥墩局部冲刷可按下式计算:当 当 (4)允许最小梁底高程计算跨河桥梁的允许最小梁底高程根据中华人民共和国交通部颁布的公路水文勘测设计规范、公路桥涵设计通用规范及有

26、关水利规范、规定分析确定。根据以上有关规范规定,梁底高程需要考虑通航和不通航两种情况。计算公式形式如下: 没有通航要求的河流:hmin=hp+h+hj (1)有通航要求的河流:hmin=htn+hm (2)式中:hmin 最低梁底高程(m); hp 设计水位(m); h 根据河流的具体情况,酌情考虑壅水、浪高、水拱、河湾两岸高差诸因素的总和(m); hj 桥下净空高度(m);htn 设计最高通航水位(m);hm 通航净空高度(m)。对于有堤防的河道,允许最低梁底高程应结合堤防现状及规划整治要求综合分析确定。1.3.2 采用资料防洪评价水文分析采用已有水文观测资料、分析成果、最近编制完成并经审查

27、的流域防洪规划及河道工程设计成果。地形资料采用最新河道断面资料。海河干流为复式断面,海河主槽及滩地糙率取值均为0.0225。1.3.3 工作内容本次防洪评价按照2004年8月水利部办公厅办建管2004109号文下发的河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则(试行)进行水文分析、冲刷淤积分析等工作。根据西外环高速跨越海河特大桥的结构型式以及海河河道的特点,结合一维河网非恒定流程序成果,通过对水位壅高、流速变化等要素的计算,分析建设项目对河道水位、流速的影响。采用冲刷计算经验公式计算河道冲刷深度,依据计算成果分析论证建设项目对河道河势稳定等产生的影响。本次防洪评价工作主要包括以下内容:(1)基本

28、资料的收集与整理建设项目跨越海河特大桥的有关设计文件、图纸;计算范围内河道的有关规划设计成果、地形资料的收集整理。(2)防洪评价的计算与分析计算建设项目建成后河道的壅水高度及壅水范围;分析河道内河道水流流速的变化;采用冲刷计算的经验公式进行河道冲刷计算。依据水位、流速等计算成果,分析评价建设项目对河系泄洪的影响、对河势稳定的影响、对河岸堤防等水利工程设施的影响、对防汛抢险的影响,以及分析论证建设项目的防御洪涝标准及其措施等。(3)编制防洪评价报告,提出报告结论与建议根据以上计算成果,进行防洪影响评价分析,编制防洪评价报告,提出评价结论与建议。2 基本情况2.1 建设项目概况2.1.1 工程布置

29、西外环高速工程北起津汉高速公路,南至海景大道,方案路线全长37.629 km。线路自北与津汉高速公路相接,向南分别跨越永定新河、黑潴河、京津高速公路、新杨北路、北环铁路、港城大道、蓟港铁路、第九大街、京津塘高速公路后下穿在建津秦客运专线,向南上跨津滨高速公路、津滨轻轨、津山铁路、津塘公路、津塘二线、海河、天津大道、津晋高速后继续向南跨越蓟港铁路、港塘公路、李港铁路延长线后终点南接海景大道。工程全线共设特大桥2座,分别为跨海河特大桥和跨永定新河特大桥,设大桥3座,中桥3座,设互通式立交4座,简易菱形立交2座,分离式立交5座。工程跨海河特大桥属于环线高速公路工程的重要桥梁节点之一,工程位于滨海新区

30、西部与津南区交界处,桥梁处于海河唐津高速滨海大桥下游侧约550m处,在海河中心桩号k45+520处跨越海河。2.1.2 桥涵技术标准(1)设计荷载标准道路:bzz-100kn桥梁:公路i级(2)抗震设计地震动峰值加速度:0.15g(3)桥梁设计洪水频率:特大桥 1/300(4)净空标准 主线上跨等级道路的净空标准:高速公路: 5.5m一、二级公路:5.0 m三、四级公路:4.5 m主要乡村公路:4.5 m支线上跨时本路净高要求为5.5 m。 主线上跨通道净宽、净高标准净高(m) 净宽(m)汽车通道 4.5 m 8.0 m机耕通道 3.5 m 6.0 m人行通道 3.0 m 4.0 m2.1.3

31、 工程区地质条件本项目路线位于天津东部的广大冲积平原地区,位于华北平原中部、蓟运河、潮白新河、永定河和海河流域中下游。沿线地貌的主要构成是海积冲积平原、冲积平原、洪积冲积平原,境内地势低平,排水不畅,地下水埋藏较浅(一般为0.53m),地下水参与了整个成土过程。所以境内土壤多发育为潮土。随着地势的高低变化,依次分布为普通潮土、盐化潮土、湿潮土。地势低平,绝大部分地区海拔高度在 5m以下,坡降小于 1/6000,地表沉积物以粘、亚粘土为主,河床及古河道穿过地区有粉细砂。由于地势坦荡低平,地下水及地表水排泄不畅,地下水的埋藏深度大多在 1.5m左右。区域内地貌是在地壳构造下沉基底上,由河流与海洋两

32、种动力共同塑造而成的。天津市地层岩性特征:基岩地层由太古界古老变质岩,中、上元古界巨厚沉积岩及古生界、中生界地层组成,其中缺少上奥陶统至下石炭统。本区构造位置处于华北准地台、燕山台褶带南缘。基岩构造分褶皱 、断裂两部分。根据本区地貌类型,活动断裂及岩、土体类型等组合特征,沿线地区属于海冲积平原、洪冲积平原和冲积平原工程地质区。海冲积平原特征:粘土、亚粘土与粉细砂交互成层,多层结构,中等一高压缩性。海相地层发育,海相地层承载力约80100kpa,陆相地层承载力约170250kpa。有液化地层,断裂发育。全新统上部,以冲积海积相粘土、亚粘土及砂层为主,大部分位于地下水位以上,固结较好。全新统海相层

33、,以灰黑色淤泥质粘性土为主,夹粉砂和粘土薄层或透镜体,为区内软弱地基。全新统底层和更新统顶层,以河流冲积相亚粘土和亚砂土为主,脱水固结好,砂性较大,密实低压缩,承载力高,冲积平原特征:亚粘土与粉细砂互层,夹轻亚粘土、粘土层。多层结构,中等压缩性。承载力约为250kpa。洪冲积平原特征:亚粘土与粉细砂交互层,夹轻亚粘土、粘土层。多层结构,中等压缩性。承载力约为250kpa。2.1.4 海河特大桥桥梁设计方案跨海河特大桥工程起于海河北部的西部新城南出口互通式立交,起点桩号k24+200,向南跨越海河,然后沿马厂减河东岸向南延伸至津沽公路北侧,止于天津大道津晋高速公路互通立交桥起点,终点桩号k25+

34、800,主线桥梁长度为1600m,设计全桥均采用平桥结构,按照双幅桥梁布置,单幅桥宽20.75m。跨海河特大桥工程初步设计阶段设计单位提出了线位相同的两种桥梁设计方案,桥梁线位与海河河道交角75.87。分别采用上承式拱桥结构及变截面连续梁结构跨越海河主槽,两侧桥跨一般为30m跨预应力小箱梁结构。设计单位推荐采用上承式拱桥方案。2.1.4.1 推荐方案:上承式拱桥方案跨径布置:方案主跨设为130m,采用70+130+70m三跨跨越海河。桥墩轴线与水流方向夹角为14.1。桥梁方案:桥梁上部结构采用上承式系杆拱桥结构,桥梁全宽43m,分为上下两幅,断面布置为:0.5 m(防撞护拦)+19.75 m(

35、行车道)+0.5 m(防撞护拦)+1.5m(中央分隔带)+0.5 m(防撞护拦)+19.75 m(行车道)+0.5 m(防撞护拦)=43m。全桥上部结构采用变截面箱型拱肋,拱肋宽度为2m4m,拱肋上方设置立柱,立柱顶部设置帽梁,在帽梁的上方设置纵梁,纵梁上方为桥面板。桥面板采用预制板结合混凝土现浇的方式。桥面板下方设置系杆。桥梁下部结构采用墩柱接承台接桩基的形式,河道内共布置4组桥墩。中墩设置9.7m宽实体墩,以释放桥梁结构的水平推力,单幅桥一个承台下方设置36根直径1.5m的桩基,其中有24根为斜桩,倾斜角度为11.31。边墩为三柱墩,边墩与引桥相接处采用高低盖梁,盖梁下方接墩柱。桥下设置水

36、中防撞墩,以保证桥梁结构的安全。推荐方案设计桥位、桥型布置及下部一般构造见附图4附图6。施工方法:桥梁首先搭设满堂支架进行边跨的施工,再搭设贝雷拱架,张拉系杆进行中跨拱肋的施工,再次张拉系杆,然后进行拱上立柱、纵梁及桥面板的施工,最后张拉系杆,落架成桥。施工流程见附图10。2.1.4.2 比选方案:变截面连续梁方案跨径布置:方案主跨设为100m,采用55+100+55m三跨布置,两侧各辅以1跨30m预应力小箱梁跨越海河,桥墩轴线与水流方向夹角为14.1。桥梁方案:主桥上部结构为变截面连续箱梁结构,箱梁根部梁高6m,跨中梁高2.5m,按二次抛物线变化。箱梁分为上下行两幅桥,单幅桥箱梁断面为单箱双

37、室,顶板宽20.75m,厚0.28m,设2%的横坡;底板宽14m,厚度由0.3m从跨中至距主墩中心3.5m范围按二次抛物线变化成0.8m,横桥向底板保持水平;腹板厚度从0.70m渐变到0.40m;翼缘板悬臂长为3.375m。下部结构采用墩柱接承台接桩基的形式,河道内共布置6组桥墩。主跨中墩为m型实体墩,边墩为三柱墩,下部桩基直径1.5m。中墩用桩基80根,边墩用桩基40根。比选方案设计桥位、桥型布置及下部一般构造见附图4附图6。施工方法:桥梁采用挂篮悬浇的方法施工。施工流程见附图11。2.2 河系基本情况海河是中国华北地区主要的大河之一。海河流域位于东经112120、北纬3543之间,包括海河

38、、滦河、徒骇马颊河等水系。流域范围西以山西高原与黄河流域接界,北以蒙古高原与内陆河流域接界,东北与辽河流域接界,南界黄河,东临渤海。流域面积31.78万km2,占全国总面积的3.3,其中山区约占54.1%,平原占45.9%。流域地跨8省(市、区),包括、北京、天津两市,河北省大部,山西省东部、北部,山东、河南两省北部,以及内蒙古自治区、辽宁省的小部分。海河水系由北三河、永定河、大清河、子牙河、漳卫南运河五大河组成。北三河又包括蓟运河、潮白河、北运河。北三河与永定河合称海河北系;大清河、子牙河、漳卫南运河合称海河南系。海河干流自三岔河口以下长73.5km,河道狭窄多弯,经滨海新区入海。海河干流横

39、穿天津市区,是承泄永定河、大清河和北运河洪水的骨干河道之一,也是承泄市区和清北地区涝水的重要河道,并兼有供水、航运、旅游等综合功能。2.2.1 永定河流域(1)流域概况永定河流域发源于内蒙古高原的南缘和山西高原的北部,东临潮白、北运河系,西邻黄河流域,南临大清河系,北为内陆河。流域总面积47016km2,其中山区面积占总流域面积的 95.8 % ,行政区划分属于内蒙古、山西、河北、北京、天津五省市。永定河上游有桑干河、洋河两大支流,桑干河发源于山西省宁武县,经大同、阳原盆地进入石匣里山峡;洋河上游分东、西、南三源,于柴沟堡汇流后称洋河。桑干河、洋河在怀来县朱官屯汇合后称永定河,注入官厅水库。在

40、库区纳妫水河,经官厅山峡,于三家店进入平原。三家店以下中下游河道分为四段:三家店至卢沟桥段、卢沟桥至梁各庄段、永定河泛区和永定新河。(2)防洪规划总体布局永定河系下游防洪体系按百年一遇洪水标准设防。目前,永定河下游已形成了以官厅水库为控制性枢纽的防洪体系,官厅水库承担控制官厅水库以上洪水的任务。根据永定河流域防洪体系布局,依据国务院 200391号国务院关于永定河防御洪水方案的批复,永定河系防洪规划报告中提出了官厅水库、卢沟桥枢纽及滞洪水库、永定河泛区分级运用口门,屈家店枢纽四项主要控制性工程的调度运用原则,与本工程关系最密切的为屈家店枢纽的调度运用。屈家店枢纽包括永定新河闸、新引河闸和北运河

41、节制闸,其调度运用原则为:当永定新河来水小于 1400 m3 /s时,依次开启永定新河闸、新引河闸,充分泄洪。当永定新河来水大于 1400 m3 /s小于1800 m3 /s时,若天津市无涝水,永定新河闸和新引河闸控制下泄1400 m3 /s,其余洪水由北运河节制闸分泄入海河,北运河设计泄量 400 m3/s;若与天津市涝水相遇,则永定新河闸和新引河闸全部开启畅泄。当永定新河来水大于 1800 m3/s时,除利用永定新河和北运河充分泄洪外,为确保天津市区安全,当屈家店闸上水位达到 6.5m(黄海高程) 时,需利用三角淀或淀北临时滞洪区滞洪。2.2.2 大清河系(1)河系概况大清河系地处海河流域

42、中部,子牙河系和永定河系之间,流域面积43060km2,大清河是海河流域较大的河系,源于太行山的东麓,上游分为南、北两支。北支为白沟河水系,主要支流有小清河、琉璃河、南拒马河、北拒马河、中易水、北易水等。白沟镇以上流域面积10151km2。南支为赵王河水系,由潴龙河、唐河、清水河、府河、瀑河、萍河等组成。各河均汇入白洋淀,南支白洋淀以上流域面积21054km2。下游分别接新盖房分洪道及赵王新渠入东淀。东淀下游分别经海河干流和独流减河入海。(2)防洪规划总体布局大清河系防洪标准为50年一遇。东淀的北大堤、南围堤及文安洼、贾口洼周边围堤按50年一遇洪水设防,东淀的东围堤(天津城市防洪堤)按200年

43、一遇设防,南北支洪水汇入东淀后,由独流减河和海河干流分泄入海,大清河系尾闾总泄量4000m3/s,其中独流减河承泄3600m3/s,海河干流承泄400m3/s,当白洋淀水位超过9.0m,出流大于2700m3/s,超量洪水由赵王新渠上的王村分洪闸向文安洼分洪,当东淀第六埠水位超过8.0m时,向文安洼或贾口洼分洪。文安洼采取分两区运用措施。2.2.3 海河干流 海河干流承泄屈家店以下北运河下泄的永定河洪水和西河闸下泄的大清河洪水,原设计泄量1200 m3/s,其中永定河400 m3/s,大清河800 m3/s。北运河、西河汇流后称海河干流,至海河防潮闸入渤海。西河闸至海河防潮闸之间河道长度90km

44、,子牙河汇流口至海河防潮闸段长度73.5km。由于河道淤积、堤防沉降、险工众多,海河干流的现状行洪能力大幅下降,考虑到天津城市防洪的实际情况,水利部1993285号文关于天津城市防洪规划的批复对海河干流和独流减河的设计泄量进行了调整,海河干流的设计规模由原设计1200m3/s减少到800m3/s,其减少的承泄量由独流减河承担。从1998年起,海河干流已按800m3/s进行了整治。海河干流除泄洪外,还承担着两岸1256km2的排涝及供水任务,1985年建成海河二道闸,共8孔,其中中孔6孔,设计闸底高程-5.6m,每孔净宽10m,边孔2孔,设计闸底高程-3.5m,每孔净宽13.5m,闸上蓄水供沿岸

45、工程和菜田用水,闸下维持通航,市中心地带,建成了海河带状公园,改善天津城市的环境状况。根据天津市城市防洪规划报告,海河的防洪标准为50年一遇,工程等级为2等,堤岸级别为2级。天津市政府一直很重视海河的通航情况。2003年7月11日,天津市滨海委主持召开了深化天津市港口贸易经济区开发方案研讨会,参加单位有市计委、市规划局、市交委、市水利局和港务局等有关部门。在研讨会上,市交委将海河下游区的通航水位及通航标准明确如下:海河下游通航最低水位为0.52m,最高通航水位2.50m,正常通航水位1.50m。2005年版的天津市城市总体规划提出规划期内(20052020年)维持海河下游现状通航能力,二道闸以

46、下通航能力维持现状(3000-5000吨)。2.3 社会经济海河干流横穿天津市。天津是中国四大直辖市之一,中国北方的经济中心,国际港口城市,生态城市,市中心距北京137km。天津市位于环渤海经济圈的中心,是中国北方最大的沿海开放城市、近代工业的发源地、近代北方最早对外开放的沿海城市之一、我国北方的海运与工业中心。天津位于我国大陆海岸线北部的渤海湾,拥有中国第四大的工业基地、第三的外贸港口。有超过1000万人居住和生活在天津地区。自从2006年滨海新区发展上升为国家政策后,天津走上了高速发展的道路。2009年天津全市实现生产总值7500.80亿元,比上年增长16.5%。其中,第一产业增加值131

47、.01亿元,比上年增长3.4%;第二产业增加值4110.54亿元,比上年增长18.2%;第三产业增加值3259.25亿元,比上年增长15.1%。按常住人口计算,全市人均生产总值62403元,折合9136美元,增长11.1%。2.4 洪涝灾害据历史文献记载,本流域洪涝灾害频繁。从1368年到1948年间,曾发水灾387次,旱灾401次。在这500多年中,天津市被淹70多次,每次发生较大的水灾,都有100多个县受灾。又有不少时候是先旱后涝,反复受灾。近三百余年来,有八年(1653、1654、1668、1801、1871、1890、1917、1939)洪水淹及天津市区,均造成极大损失。解放后1949

48、1979年31年统计,年平均洪灾面积265万亩。影响范围广、损失大的有1956、1963、1996年洪水。其中,1939年天津遭受严重的洪水灾害。永定河出现三次洪峰,卢沟桥最大洪峰流量 4390m3/s,白洋淀东堤决口,永定河、大清河、子牙河、南运河水位相继猛涨,后相继决口,洪水汇成一片冲进市区。洪水冲倒卢沟桥石栏杆,桥面过水,下游多处决口,左岸漫决洪水泛滥于丰台、大兴、廊坊等地区,老安次县城被淹,落垡-杨村间京山铁路被洪水冲决,同时北运河在杨村附近亦先后决口,两岸顿成泽国。右岸漫决洪水泛滥于小清河流域,与大清河、南运河泛滥洪水汇流东下,于8月20日侵入天津市区,造成巨大灾害。永定河洪水造成受

49、灾面积1640 km2。天津市区受灾面积严重,78的面积被淹,市区被淹两个月,街上行船,工厂停工,交通中断,灾民百万。由于左岸梁各庄在第一次洪峰时决口,主流改道形成现在的永定河泛区。2.5 桥梁交叉位置海河概况规划西外环高速跨海河特大桥位于天津市滨海新区与津南区交界的海河上,海河唐津高速滨海大桥下游约550m处。桥位西侧海河南岸现状紧邻有马厂减河入海河的西关泵站。西外环高速跨海河特大桥桥位处海河河道宽度约270m,现状主槽底宽约为150m,主槽河底高程为-6.1-7.1m,河道设计洪水位为3.726m。目前工程区两岸堤防已按海河干流规划治理方案防护。堤防护岸结构型式:左岸下部为浆砌石挡墙结构,

50、墙顶高程3.13m,墙外设2.0m顶宽抛石护脚,挡墙上设2.53.0m宽马道,再接加高的土堤,堤顶宽6.0m,堤顶高程4.40m,土堤迎水侧及马道采用浆砌石护砌,迎水侧边坡系数1:2.5,并与堤顶1.0m高浆砌石防浪墙相连。右岸下部亦为浆砌石挡墙结构,墙顶高程2.46m,挡墙上设2.53.0m宽马道,再接加高的土堤,土堤迎水侧及马道采用浆砌石护砌,迎水侧边坡系数1:2.5,土堤顶高程5.08m,堤顶宽6.0m。航道规划治理情况:根据天津市交委提出的海河下游通航规划,海河唐津高速以下设计主航道底宽160m,航道底高程为-9.0m,航道边坡暂按1:6计。交叉位置海河典型断面见下图2.5-1。图2.

51、5-1 桥位处海河典型断面图3 河道演变3.1 河道历史演变概况海河又称沽河、白河。它集纳百川,通达四海。海河干流是由北运河、永定河、大清河、子牙河及南运河五大支流在天津汇流而成的直接入海通道。干流流域面积为2066km2。海河干流西起三岔河口,流经天津市区、东郊、南郊,至塘沽大沽口入海,全长73.5km。河道沿程上窄下宽,平均宽度为100250m,设计行洪能力为800m3/s。海河干流所处的地理位置十分重要,它对防洪排沥、确保天津市和津浦铁路的安全起着重要的作用。过去,海河干流为对外贸易的主要航道,三千吨级的海轮可以随潮进入市区。后来由于连续多年干旱以及上游兴修水利,致使下泄水量大大减少,为

52、满足城市工业和人民生活用水的需要,于1958年12月在海河口建成防潮闸。从此,海河由自然潮汐河道转变为蓄淡水为主的河道,海轮也停止进入干流河道。同时河床发生了新的演变。海河干流经过了漫长的历史演变过程:公元前770年476年,由于地壳运动,天津成陆,处于沼泽相。公元前476年公元1855年,由于黄河多次北徙南移,天津从沼泽相转为陆相,地势最低,各主要河流都有向天津汇流的趋势。同时在这期间,由于河水泥沙的强烈造陆作用,海岸线不断向外推移,1048年入海口发展到现今的塘沽。早在公元3世纪以前,海河作为天然河流,就成为中国北方的水运通道;隋朝大运河的开通,奠定了海河水系各河汇集海河干流入海的格局。海

53、河水系大约是在公元1855年以后正式形成的,河北平原上的各大河的主流被相互连通,逐步形成了现在的五大支流在天津汇合于海河干流并于塘沽入海的形势。海河水流入海口后,水面突然变宽,又受到潮水顶托,水中泥沙下沉形成拦门沙即现在的大沽沙浅滩。在风浪、潮汐与径流的共同作用下,大沽沙浅滩不断演变并向前延伸。1918年1948年位于大沽沙浅滩中央的航道深槽南移八次并淤高;1949年沿南移后的深槽挖了一条新的主河槽即现在的大沽沙航道。3.2 河道近期演变分析3.2.1 水文泥沙特征3.2.1.1 径流量与输沙量根据1917年1981年多年资料统计,海河干流建闸前后的水沙条件发生了较大的改变。建闸后多年平均径流

54、量仅相当于建闸前的25.8%,多年平均输沙量仅为建闸前的0.8%。其量的减少是由于建闸后闭闸蓄淡水以及上游沿途兴修水利设施,加之近几年连续枯水,造成下泄径流量减少,泥沙下泄也随之减少。年平均径流量从建闸以后第一年即1959年的86亿m3逐渐减少,到1981年为0.92亿m3。另外,建闸后多年平均径流量与多年平均输沙量的离势系数明显增大,说明建闸后径流量年际变化有所增加,这是因为遇中水年和小水年时,海河闸一般不弃水,在丰水年仅遇洪水时才有弃水,这是造成建闸以后径流量年际差别较大的原因。海河干流径流量年内分配极不均匀,统计建闸后23年资料,汛期(69月)多年平均径流量12.42亿m3,占多年平均总

55、量的50%,建闸前的资料也表明,全年有5070%水量集中在汛期,说明海河干流全年有一半以上水量集中在汛期。3.2.1.2 泥沙特征在大沽沙浅滩取沙样进行分析,其结果表明:浅滩沉积物以粉土为主,间有少量粘土,其粒径范围为0.0050.02mm,平均容重为1.43t/ m3。3.2.1.3 潮汐特征海河干流建闸以前是一条自然潮汐河道,感潮范围达百余公里;建闸后潮流上溯时受挡潮闸阻挡,致使各潮汐特征值发生了较大的变化,从表3.2-1可以看出:建闸后无论是平均高潮位还是平均低潮位,均发生抬高,抬高的主要原因是由闸下淤积引起。另外,涨落潮历时也发生了变化,统计建闸前后四次全潮观测潮位过程线资料,见表3.2-2,可以看出

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论