跨河工程

跨河工程（共7篇）

跨河工程 篇1

1 引言

鸭舌岛位于营口市区北部与盘锦市交界处,既是营口市规划的北部开发城区,又是盘锦市规划的辽滨经济区的一部分。目前连接营口城区和鸭舌岛的主要是滨海公路辽河特大桥,但辽河特大桥跨越辽河后转向西北方向沿营盘线上方并行,难以直接服务于鸭舌岛东部的交通需求,导致岛上居民出行时绕行距离较长,或者依靠轮渡,交通十分不便。

2011年,营口市规划开发鸭舌岛,拟建成集居住、商贸、休闲、旅游等多功能为一体的新城区,营口市西市区政府提出建设跨越辽河的城市快速通道,为加快鸭舌岛开发进程提供便利的交通条件。

2 跨河通道工程建设条件

2.1 工程地形条件

跨河通道工程陆域部分地面较平坦,南岸高程在3.3m左右,北岸高程在2.0m左右;水域部分属河床地貌类型,河床南侧较陡,北侧较缓,水面宽约500m,河床最低点高程约-9.3m。

2.2 工程地质条件

(1)地层岩性

根据地质勘察结果[1],跨河通道工程沿线地层自上而下分别为: ①素填土,层厚0.7m;②粉质粘土,层厚2.9m,埋深0.7～3.6m;③粉质粘土,层厚7.7m,埋深3.60～11.30m;④细砂,层厚8.5m,埋深11.30～19.80m;⑤粉砂,层厚4.2m,埋深19.80～24.00m;⑥细砂,层厚8.4m,埋深24.00～32.40m;⑦粉质粘土,层厚15.8m,埋深32.40～48.20m; ⑧细砂,层厚1.8m,埋深48.20～50.00m。

(2)地震安全性评价

工程场地的抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.15g,建筑场地类别为Ⅲ类建筑场地。

参考工程场地下游约3.1km处辽河特大桥工程地质资料,初步判别细砂层和粉砂层为液化土层。

(3)水文地质

地下水埋深0.4～3.14m,地下水水位0.83～2.08m,该地下水为第四系孔隙潜水,赋存于粉细砂及粘土层中,径流条件较差,补给来源主要为大气降水及辽河渗漏补给,该场地水位随季节变化不明显。

工程场地气候类型为半湿润～湿润气候,岩土透水性一般,其腐蚀环境分类属Ⅱ类环境。工程场地辽河水高潮及低潮位水质为氯化钠钾型水,腐蚀类型为分解类碳酸型腐蚀,腐蚀等级为强腐蚀。工程场地南侧地下水类型为氯酸重碳酸钠钾型水,对基础混凝土无腐蚀性。工程场地北侧地下水类型为重碳酸钠钾型水,腐蚀类型为分解类碳酸型腐蚀,腐蚀等级为中等腐蚀。

2.3 气象水文

辽河在营口段属感潮河段,营口潮位为非正规半日混合型,历史最高潮位3.166m,平均海面1.91m,该河段6～9月为汛期,7月和8月为主汛期,历史最低低潮位-2.32m。

河道封冻一般在11月下旬至翌年3月中下旬,结冻时间较长,多年平均为150d左右。地面冻结深度lm左右。

2.4 通航净空尺度

根据《辽宁省滨海公路辽河特大桥通航净空尺度和技术要求论证研究报告》,工程址位兼顾远期10000t级船舶双向通航需求,净宽不小于220m,水深不小于11m。

3 跨河通道桥隧方案比选

选择跨河(跨海、越江)通道工程方案时,必须认真研究桥梁和隧道的功能特点,结合工程建设条件扬长避短,做到宜桥则桥,宜隧则隧。

3.1 地质条件适应性

桥梁方案桥墩与地层为点式接触,遇到不良地质时可以通过调整跨度趋利避害,而隧道方案与地层为线状接触,遇到不良地质时无法绕避。本项目工程场地地质条件良好,对桥梁和隧道建设均无重大影响,两方案基本持平。

3.2 气候适应性

桥梁方案受风、雨、雾、雪、结冰等天气条件影响大。例如,1986年12月,在日本山阴余部跨海大桥上发生风速25m/s的强风将正在行驶中的列车吹翻堕海的严重事故[2]。

而隧道方案则不受上述特殊气候的影响,具有稳定的运行能力,可以做到全天候通行。本项比较中隧道方案占优。

3.3 通航适应性

运营期间两方案均可满足10000t级船舶双向通航要求,但桥梁方案存在桥墩与航船碰撞隐患。武汉长江大桥自1957年建成至1995年,已发生57次碰撞事故[2]。仅1994年10月就发生4次,直接经济损失数千万元。重庆白沙沱长江大桥自1959年建成至1995年,发生100余次碰撞事故[2]。这些碰撞严重威胁大桥和航运的安全。2007年6月15日,广东省西江下游325国道上的九江大桥被一艘2000t级的运沙船撞断桥墩,造成了一宗导致200m桥面垮塌、4车坠河9人失踪、交通动脉中断的惨祸。2008年3月27日,正在建设中的浙江金塘跨海大桥被“勤丰128”货船拦腰撞断,长达60m的大桥非通航孔桥面被撞塌,重达3000多吨的桥面砸在货轮的驾驶舱,造成驾驶舱内4人死亡。2009年11月16日,浙江金塘跨海大桥在通车前5天再次被3000t的韩国籍“马克轮”货船撞击。鉴于通道区下游约3.1km处已建成辽河特大桥,近距离内连续两座大桥对通航更为不利。

另外,大桥桥墩建成后成为水流障碍物,改变了河床的自然状态和水流条件,使得水流速度减缓,泥沙开始淤积,形成作为“航道杀手”的沙洲,相关部门要花大量资金疏浚航道。如武汉长江大桥区内,每年一到枯水季节,枯水河段就使船舶待航,不但耗费了大量人力、物力和财力,还影响了航运。

隧道方案则完全保持通道区现状,对通航无任何影响。本项比较中隧道方案占优。

3.4 航空适应性

大型桥梁工程,尤其是斜拉桥或悬索桥均需设置很高的索塔(如宁波象山港公路大桥索塔高226.5m,营口辽河特大桥高150.2m),势必会影响到航空安全,需要在设计时事先与航空管理部门沟通取得资料,并对桥梁高度进行合理设计,并设置警示装置。

而隧道方案由于在水下,对于航空无任何影响。

3.5 抗震适应性

水下隧道相对于桥梁具有较强的抗地震能力。以1976年我国唐山丰南所发生7.8级强烈地震为例:原国家建委组织的《工程震害调查报告》表明,唐山市10度震区地面房屋普遍遭受严重破坏和倒塌,11度震区房屋普遍倒塌,而地下人防工程基本完好,防空地下室基本完整无损,仅在一些薄弱环节出现一些裂缝。陡河两岸的人防次干道遭受较严重破坏;唐山市大部分桥梁遭受不同程度的破坏,共占桥梁总长度的62%,严重倒塌占13%[2]。再以2008年5月12日四川省汶川县所发生里氏8.0级强烈地震为例,四川省公路隧道震害分析表明,已建成通车的既有隧道整体上基本稳定,只需进行简单的检查、清理、修复即可保通。本项比较中隧道方案占优。

3.6 战备适应性

海湾、波黑和科索沃的实战表明,在未来高科技战争中,实施的是超视距的中、远距离全纵深空中打击,交通枢纽是敌人轰炸的首选目标之一,而桥梁目标明显,容易遭受军事打击,尤其是斜拉桥和悬索桥,只要其索塔被命中,整个桥梁迅即坍塌[2]。而主桥倒塌不仅影响交通功能,还可能影响主航道的顺畅通航,导致潜艇和舰船无法及时出海,影响军事防御系统的快速启动和发挥作用。科索沃战争中,南联盟境内多瑙河上的桥梁几乎悉数被炸毁。

而水下隧道仅有两个出入口露出地面,隐蔽性好,易于伪装和防护,战时生存率明显高于桥梁。而且即使遭受打击,也不会影响航道安全。本项比较中隧道方案占优。

3.7 生态环境适应性

桥梁方案施工期间需占用辽河河面和空间,对辽河生态环境和水动力有一定影响。运营期间桥梁积水需集中排放。沉管隧道方案和围堰隧道方案在施工期间对辽河生态环境和水动力有一定影响,盾构隧道方案和钻爆隧道方案在施工期间对辽河生态环境和水动力无影响。运营期间隧道内汽车尾气需集中排放。

另外,若通道区位于候鸟迁徙路线上,桥梁方案需采取措施避免飞鸟撞击索塔,隧道方案则无需处理。本项比较中隧道方案占优。

3.8 工程技术风险

桥梁方案的施工风险主要是受到来自水域风力的影响,但是由于目前我国在大跨度桥梁施工方面已积累了丰富的经验,已有比较成熟的预防措施。桥梁方案建设过程中不可预见的因素相对较少,风险相对较小。

隧道施工受地下水影响和地质变化影响较大,必须防止地质较差地段或断层破碎带河水的突然涌入或发生坍塌事故。目前的地质勘察手段对围岩地质情况还难以作出准确的预测。因而隧道方案不可预见的地质因素较多,具有一定的工程风险。本项比较中桥梁方案占优。

3.9 接线与拆迁量

采用桥梁方案时南岸高架桥直接进入营口市区,穿越主城区,占地面积大,拆迁量大;北岸接线距离短,按1000t级船舶双向通航要求,高架桥将无法与规划路终点顺接。

沉管隧道方案接线道路短,对营口主城区影响小,北岸与规划路终点顺接良好。因此,隧道的接线与拆迁费用低于大桥。本项比较中隧道方案占优。

3.10 岸线资源影响

桥梁占用一定的岸线资源,对岸线开发利用产生影响;而隧道则基本不影响。本项比较中隧道方案占优。

3.11 建设成本

根据通道区地形、地质、水文、通航等条件,隧道方案宜选用沉管法施工。1976年建成的东京港第一航路越港隧道工程,曾做过悬索桥与沉管隧道两方案的比选:桥梁方案造价为450亿日元,而隧道方案造价为250亿日元[3]。1980年建成的台湾高雄港的水底隧道,也曾做过高桥和沉管隧道的比选:桥梁方案造价为2亿美元,而隧道方案造价为1亿美元[3]。本项目下游约3.1km处辽河特大桥造价约12.63亿元,本项目沉管隧道方案造价约6.8亿元,本项比较中隧道方案占优。

3.12 运营养护成本

水下隧道易于做到一洞多用,可以同时安排城市给水、排水、电力、热力、电缆、通讯电缆、光缆等通过,易于布设、检查和维修。而桥梁则有一定限制,热力管和排水管、煤气管禁止通过

桥梁方案不需通风设备,只需夜间照明,防灾设备简单,仅需防腐耐久性的维护和一定量的检查维修,工作量较小、性质明确,运营维护费用低,尤其用电量明显低于隧道。隧道方案必须有一套完善的通风、照明、通信、监控、消防等措施,运营维护费用高。但隧道结构耐久性好,在运营期间主体结构基本无需维修。本项比较中桥梁方案占优。

3.13 施工工期

桥梁方案可以多个工作面平行施工、流水作业,机械设备、周转材料可以得到有效利用,施工工期约需要2.5～3年。而沉管隧道方案因管段制作采取预制方式,也可采用平行作业(两岸工程、基槽开挖、管节预制可同步施工)方案,且管段浮运与沉放施工机械装置已集成大型化,施工安全与质量可控,施工工期约需要2.5～3年。本项比较中两方案基本持平。

3.14 行车舒适性和通行能力

桥梁方案主桥采用最大2.85%的纵坡,隧道方案采用最大5.5%的纵坡,车辆爬坡能力桥梁方案优于隧道方案。桥面视野开阔、空气质量好,司乘人员心理感觉舒适;隧道内空间狭长,空气质量相对较差,司乘人员有压抑感和紧迫感。在两侧接线畅通和正常天气条件下,桥梁方案的通行能力要大于隧道方案。本项比较中桥梁方案占优。

3.15 防灾救援

桥梁方案运营期间抗灾能力较好,对火灾、水灾和意外交通事故可以实施陆上或海上施救,救援方案安全便捷。而隧道内受交通断面限制,不利于交通疏导,施救工作难以展开,抗灾能力较差,一旦发生意外事故特别是火灾时损失较大。本项比较中桥梁方案占优。

3.16 景观效果

在特定位置建设桥梁不仅不增添景观,反而会破坏周围的景观。通道区南岸为辽河广场,北岸为鸭舌岛新城区,在这之间修建一座桥梁,势必硬生生将辽河广场和鸭舌岛新城区一分为二,破坏其连绵视线。更何况本项目下游约3.1km处已建有辽河特大桥,即使能够采用不同的上部结构形式避免雷同,依然难以从视觉上取得良好的效果。

而隧道方案可保持辽河两岸的自然风貌,视野开阔,不产生人工痕迹,对景观影响的风险较小。本项比较中隧道方案占优。

4 结论

结合工程实际建设条件,对营口市辽河跨河通道工程进行了桥梁和隧道方案综合比选,研究表明:

(1)隧道方案在气候适应性、通航适应性、航空适应性、抗震适应性、战备适应性、生态环境适应性、接线与拆迁量、岸线资源影响、建设成本、景观效果等方面略优于桥梁方案,而桥梁方案则在工程技术风险、运营养护成本、行车舒适性和通行能力、防灾救援等方面优于隧道方案。

(2)为满足远期10000t级船舶双向通航需求,桥梁方案引线长,与两侧路网衔接十分困难,工程可行性差;隧道方案则符合规划,优势明显。经综合比选,推荐采用隧道方案跨越辽河。

摘要：在充分借鉴国内外跨河(海)通道工程建设的基础上,结合营口市辽河跨河通道工程的建设条件,对桥梁方案和水下隧道方案进行了综合比选。研究结果表明:本项目采用隧道方案优于桥梁方案。

关键词：跨河通道,水下隧道,桥梁,方案比选

参考文献

[1]辽宁省交通规划设计院.营口市辽河隧道预可行性研究报告[R].沈阳:辽宁省交通规划设计院,2012.

[2]钱七虎,何益寿.长江越江通道工程应实行桥隧并举[J].中国工程科学,2001,3(5):32～34.

[3]赵启儒.长江口越江通道工程隧道越江方案前期研究[J].铁道标准设计,1994,(9):1～4.

[4]石栋强,张毅,赵永国.越江通道桥梁与隧道方案的比选论证-以上海虹梅南路越江通道为例[J].中外公路,2009,29(4):354～358.

[5]宋克志,王梦恕.国内外水下隧道修建技术发展动态及其对渤海海峡跨海通道建设的经验借鉴[J].鲁东大学学报(自然科学版),2009,25(2):182～187.

跨河简支梁桥整体抬升改造 篇2

液压顶升技术在20世纪60年代发展很快,开始应用于整体屋面同步顶升以及桥梁施工中单片预制梁的架设和移位。近年来,随着旧桥改造抬升的增加,液压顶升技术在桥梁整体抬升施工中的应用越来越广泛[1,2]。

从已查阅的文献资料分析,现阶段桥梁整体抬升施工主要采取架设顶升支架及横梁顶升的方式。此方法顶升须对支架地基另行处理[1,2,3,4],较适合于跨线高架等方便桥下作业的环境,而对于跨河桥梁由于桥梁净空较低,河底施工困难,采取支架横梁顶升的方式存在一定的困难。而采取超薄千斤顶少支架施工的方案实现跨河梁桥的整体抬升较好的解决了这个问题,并减小了对河道及周边环境的影响,本文结合工程实际对该方案实施过程及要点进行了介绍,供同类工程参考。

1 工程概况

本桥位于一城市支路上,桥梁全宽16 m,其中车行道宽度8 m,两侧人行道各4 m。桥梁为单跨20 m预制简支梁板结构,上部结构为20 m跨预制简支空心板,下部结构为重力式桥台,桥台下为钻孔灌注桩基础,桥台两侧设置牛腿架设管线。本桥抬升高度为20 cm,桥梁梁底底面至台帽顶面距离为5 cm。

2 桥梁整体抬升设计

2.1 桥梁抬升要求

此次桥梁抬升为现有桥梁改造,须保证桥梁改造结构安全的同时,要求工期短,施工期间不中断交通,施工对周边环境影响小。同时结合桥梁抬升施工对桥梁周边管线进行改造,改善桥梁景观效果。

2.2 桥梁抬升设计要点

2.2.1 桥梁现状评估及检测试验

本桥已经建成使用多年,桥梁改造前对桥梁结构现状使用及受力情况须进行足够的了解。桥梁现状评估和检测试验是掌握现状桥梁结构受力状态的有效方法,是进行桥梁抬升改造前掌握桥梁原始资料的重要步骤,为桥梁顶升前、后对桥梁的结构状态是否出现变化做到客观真实的反应。

现状桥梁外观检查需查明主体结构裂缝的分布情况,伸缩缝的工作状态以及外露钢筋的锈蚀等。荷载试验主要针对桥梁的控制截面,即最大正弯矩和最大负弯矩截面,进行等效弯矩加载,测试控制截面的应力和挠度,评定桥梁的承载能力。

2.2.2 桥梁抬升施工顺序

本着不中断交通、施工期间尽量减小对周边环境影响的原则,本次桥梁抬升施工采用超薄千斤顶少支架施工的方式,避免了在河底地基处理以及桥梁底围堰施工,降低了施工对河道及周边环境的影响。

千斤顶的设置如图1,图2所示,分别在预制梁板肋板位置设置千斤顶,保证桥梁整体顶升时梁板梁肋受力,并在千斤顶位置垫设钢板,确保梁板共同受力。

桥梁顶升施工具体步骤见图3。本次桥梁抬升施工为了缩短施工周期,降低对桥梁所处道路交通的影响,桥梁支座垫块采用预制钢垫块,从而有效缩短了施工周期。桥梁半幅整体抬升采用了超薄千斤顶多次同步顶升技术,边顶边测,确保桥梁安全顶升到位。

2.2.3 桥侧过河管线调整

为了改善桥梁景观效果,结合本次桥梁抬升改造工程,将桥侧过河管线内迁,避免了管线外露的情况。

本次管线调整的具体布置断面如图4,图5所示。考虑到本桥人行道较宽,存在人行道下抽板过管线的可能,本次桥梁抬升施工的同时,将人行道板及道梁进行调整,从而预留出人行道板下一块中板的位置,通过凿除该梁板而实现管线内迁的目的,避免了桥侧管线外露影响桥梁景观效果的问题。

2.2.4桥梁抬升施工期间交通组织

本次为现有使用状态下的桥梁改造,为了避免中断桥梁所处道路的交通,本次桥梁抬升改造采取了半幅整体抬升施工,半幅桥梁通行的交通组织方式。施工影响范围路段加强交通组织管理,同时设置警告、指示等标志;夜间施工时设置施工警告灯。施工影响范围段采用车辆间歇等待通行的方式,采取专人管理,以免车辆通行混乱造成道路堵塞。

3结语

本次桥梁抬升改造采用半幅整体顶升的方式,避免了桥梁所处路段中断交通的问题。同时采取了超薄千斤顶多次同步顶升技术,避免了在桥下搭设顶升支架,从而有效地降低了桥下河底地基处理的施工难度,减小对河道及周边环境的影响。并结合本次桥梁抬升改造,对人行道板及道路进行了调整,从而在人行道板下抽板预留了过河管线空间,将桥侧过河管线内迁,有效改善了桥梁景观效果。本桥所采取的抬升方式在此类桥梁抬升改造中取得了较好的效果,希望能够对类似工程起到参考作用。

参考文献

[1]席超波.桥梁橡胶支座常见病例分析及双控整体顶升更换制作方法[J].中外建筑,2003(5):88-89.

[2]李吉林,李雄标.公路桥梁顶升技术[J].工程质量,2002(7):41-43.

[3]韩振勇.同步顶升技术在旧桥改造工程中的应用[J].城市道桥与防洪,2006(5):164-167,174.

跨河工程 篇3

1 GPS高程拟合原理

GPS水准有两个作用:一是可精确求定GPS点的正常高ih;二是求定高精度的似大地水准面。

在一个GPS网中, 经过对此网进行GPS平差后, 可以得到网中各点的大地高Hi, 利用既有GPS大地高H又有正常高h的多个已知点 (简称公共点) , 求出这些公共点的x值。然后由公共点的平面坐标和x值, 采用数学拟合的方法, 拟合出测区内的似大地水准面。再由其它GPS点 (待求点) 的平面坐标 (x, y) 拟合 (内插) 出该点的高程异常x值, 则可求得GPS网中各点的正常高ih:

当认为已知大地高H无误差或误差很小时, 由水准测量得到的正常高h也有很高的精度, 因此选用合适的数学模型可以拟合较高精度的似大地水准面。所以由上式可以求得高精度的正常高。

2 GPS跨河高程测量误差分析

影响GPS跨河高程误差的重要因素可以分为三类:GPS星历误差 (轨道误差) 、对流层对GPS信号的折射影响、其他影响因素。

卫星星历误差是指卫星星历给出的卫星空间位置与卫星实际位置间的偏差。它是一种起始数据误差, 其大小取决于卫星跟踪站的数量及空间分布、观测值的数量及精度、轨道计算时所用的轨道模型及定轨软件的完善程度等。星历误差是影响GPS高程测量精度的主要因素, 其主要源于GPS卫星轨道摄动的复杂性和不稳定性。

对流层折射影响是指GPS信号通过对流层和平流层交界时, 其传播速度将发生变化, 传播的路径将发生弯曲, 因而产生测量偏差。其它影响因素的影响主要包括垂直精度因子、基线长度、多路径、天线高的量取等。另外, 考虑到GPS高程转换常用到三个量为GPS所测的相对于参考椭球的大地高、几何水准所测的相对于似大地水准面正常高, 以及通过重力测量等手段所得到的地球重力场模型。所以考虑GPS水准的误差源, 就得分别考虑影响大地高、正常高、地球重力场模型精度的因素以及它们的综合作用。

3 实例分析

为进一步探讨大地水准面有相当程度变化的情况下GPS跨河水准测量精度, 综合比较和分析不同高差拟合模型的技术指标, 并研究中长跨距的特大型桥梁的点位布设方案, 本文在大连某场地展开试验。

3.1 试验场简介

试验场地位于大连市区东部, 紧邻山地, 地形高差起伏350m以上。由于试验网分别布设在两种不同地形区域内, 通过选取不同图形的组合, 对区域大地水准面变化的不规则性及区域高程异常的相关性研究提供了有利条件。

试验网共布设GPS水准点8个, 分两排呈“目”字形布设, 试验场网点布设和和地形如图1和图2所示。GPS点间距离设计为10km左右, GPS网沿山麓成西南-东北走向。本试验假设中间部分为河流, 分别利用南、北各4个点对中部点位之间的高差进行GPS水准拟合, 利用实测的水准高差进行检核。根据GPS网的点位分布, 可采用曲线拟合及曲面拟合两种模型对试验结果进行对比分析。

GPS点采用强制对中标志, 外业观测采用8台Trimble 5700 GPS接收机同步联测昼夜对称的2个时段, 每时段长度为12小时, 并进行了2时段8小时的观测, 基线处理分别采用了随机商用软件TGO1.62及高精度GPS科研分析软件Gamit, GPS网平差后最弱点位大地高中误差优于±1.5mm。水准联测采用国家一、二等水准测量规范规定的二等水准测量要求执行。

3.2 试验网高差拟合

跨河GPS水准间点高差拟合主要是根据实地布设的GPS点位情况, 分别选取桥位两边不同的GPS观测高差和水准实测高差对跨河GPS水准间点高差进行拟合。特大型桥梁控制网在桥位两边都布测了一定数量的桥位控制点, 大多采用B级 (或公路一级) 以上精度的GPS测量方法测定控制点高精度的三维坐标, 同岸控制点之间大多采用二等以上的水准测量方法进行了高程联测。由于特大型桥梁跨越距离一般大于2km, 沿跨河 (谷、海) 向的大地水准面具有相当的变化量, 因此大地水准面拟合模型应为多项式曲面模型。当地形条件允许时可将4个以上的控制点 (大桥两边每边2个点) 布设在同一条直线上的点位布设时, 采用曲线拟合方法进行跨河 (谷、海) 控制点之间的高差计算。

3.2.1 实验网高差拟合线路布置

通过二个不同跨河距离试验网的实施及分析, 获得了大量的外业实测数据, 并针对直线拟合、二次曲线拟合、平面拟合和二次曲面拟合多种点位布设与拟合方法进行比较分析。

3.2.2 实验网高差拟合结果分析

表1为不同点位布设与高差拟合方法的结果。

由表1可知, 直线拟合结果, 跨河基线高差拟合精度不能满足二等跨河水准测量限差要求。经分析, 可能主要是由于两条跨河基线与上述参与拟合基线方向存在较大偏差所致。二次曲线拟合结果, 跨河基线高差拟合精度亦不能满足二等跨河水准测量限差要求。其原因同直线拟合。平面拟合的4条线路平面拟合结果, 跨河基线高差拟合精度满足二等水准测量限差要求。8条线路平面拟合结果, 跨河基线高差拟合精度满足二等跨河水准测量限差要求。二次曲面8条线路拟合结果, 跨河基线满足一、二等跨河水准测量要求, 并满足二等水准测量限差要求。14条线路拟合结果, 跨河基线精度满足二等跨河水准测量要求, 而基线GP06-GP07超出一等跨河水准限差要求。

3.2.3 提高高差拟合精度措施

从以上试验结论出发, 结合误差理论研究, 提高GPS水准的精度, 可采取以下措施。

(1) 提高大地高测定的精度。

(1) 提高局部GPS网基线解算的起算点坐标精度。 (2) 改善GPS星历的精度。 (3) 消弱卫星不对称对定位精度的影响, 选择最佳的卫星几何图形。 (4) 选用双频GPS接收机, 有效地消除电离层折射的延迟误差。 (5) 减弱多路径误差和对流层延迟误差。 (6) 控制点必须使用强制对中装置。 (7) 提高联测几何水准精度。用精密水准联测, 可以有效提高GPS大地高精度。 (8) 提高整周模糊度的解算精度。

(2) 提高联测几何水准的精度。

尽量采用二等几何水准来联测GPS点。对有特殊应用的GPS网, 用二等精密水准来联测, 用以有效地提高GPS水准的精度。联测的水准点应均匀分布于GPS所控制的整个测区。

(3) 对数据进行必要的粗差探测和模型参数优选。

对已知数据进行粗差探测可以防止污染所建的高程转换模型。另外对所选的高程转换模型进行模型参数优选, 选择较好的函数模型, 可以反映数据实际, 提高高程拟合的精度。

(4) 提高水准计算的精度。

在进行GPS高程转换的时候, 一定要使已知点均匀分布于整个测区, 并具有一定的代表性。如果整个测区比较大, 可以考虑分区的方法进行高程转换, 但分区的标准比较的模糊, 使得实际操作起来有一定的难度。更为合理的是采用移动模型, 即通过转换点周围一定区域内的已知点来建立模型, 转换点的位置变了, 模型的参数相应的也跟着变。选择模型的时候应优先考虑综合性的模型。

4 结语

本文论述了GPS高程拟合的基本理论和方法, 分析了GPS跨河高程误差影响因素, 并且通过实例证明, 只要保证大地高测量精度, 采取适当的拟合方法, GPS水准法所得到的高程完全可以达到二等跨河水准限差要求, 有的甚至可以达到一等跨河水准要求。GPS跨河水准关键技术的成果可以为今后我国公路建设中跨越江河湖海、高山峡谷的大跨径桥梁、超长隧道工程长距离、高精度高程传递提供一种切实有效的新技术、新方法, 为制定相应的作业技术方案、行业技术规范或规程提供理论技术依据。

参考文献

[1]潘柏龙, 匡翠林.GPS高程拟合模型确定[J].现代测绘, 2004, 2, 27 (1) .

跨河连续梁桥支架现浇施工技术 篇4

本桥位于小石棚互通立交区内，左线等宽，右线变宽，右线位于立交区加速车道及渐变段范围内故变宽，均为左侧超高3%，桥跨5-30+(30+40+27+20)，上部结构为预应力混凝土箱梁，箱梁横截面为单箱三室截面，梁高为2.0m，箱梁顶板宽16.321～21.633m，底板宽为10.521～15.833m，翼缘悬臂长度2.9m;箱梁顶、底板厚度在支点处为40cm，其余梁段顶板厚度为27cm，底板厚度为25cm。

桥位区场地地形起伏较大，两侧桥头位于山丘上，中间桥位区地势较平坦，属于低山丘陵区山间河谷相冲洪积地貌单元，第2～5跨位于河滩上，其中第2孔跨越主河道，河道中遍布漂石、卵石场地无可液化土层存在，无不良地质现象分布。

该梁桥与碧流河斜交，碧流河正常水面宽度12m左右，水深0.4m，水流较缓。

2. 施工总体思路

预应力砼连续箱梁，采用搭设满堂支架进行现浇施工，跨越河流的桥跨，通过导流沟将水流引导至第二孔桥下通过，第二孔采用工字钢搭设门洞支架，门洞跨度尽可能小，净空大于适当提高，门洞支墩采用C20砼，其余桥跨范围内地基加固采用隧道除渣进行换填处理，确保地基加固处理后地基承载力达到设计要求。

3. 施工导流

经分析比较，最后确定在靠山体一侧挖导流沟进行导流。导流沟长60米，底宽8米，一般段边坡1:1，纵坡4/1000，沟内进行衬砌和防渗处理。导流沟过流能力为50m 3/s考虑到某汛期流量增大，为防止来水较多时导流沟过流能力不足，在河道中挖导流沟，河中导流沟设计过流能力为25m 3/s。由于河中还要搭设排架，导流沟断面设计成矩形，宽度要尽可能小。经分析计算，确定河中导流沟方案为：在河中设8米宽的导流方沟，方沟与箱梁桥正交。两边为重力式浆砌片石挡墙，中间支墩为60cmC20砼，墙长40米，高3.5米。重力式挡墙外回填灰土，灰土重量比为石灰：黏土=2:8。挡墙顺沟方向每10米设一道宽2厘米的缝，内填油板，缝外抹20厘米宽1厘米厚防水砂浆。挡墙及支墩基础均座于河道基岩上。

4. 现浇梁支架

4.1 施工方案设计

现浇连续箱梁的满堂支架采用碗扣式脚手架搭设，根据梁体自重及施工附加荷载计算立杆布置间距和横杆竖向步距，立杆纵横向间距为60cm×90cm，步距1.2m，地基基础采用100cm厚隧道洞渣分层回填压实，上铺方木作脚手架支垫。跨越河道处预留门洞采用I28工字钢搭设成2×4.5m桥跨型式，基础采用现浇C15级砼而成，支墩采用C20砼浇筑，净空大于3.5m，以满足河道泄洪要求，在砼支墩顶面纵向搭设I28b型的工字钢作为承重梁，按50cm/根间距设置，上铺I12型工字钢，将碗扣架立杆支撑在该工字钢上，间距0.9m，等于其上面的碗扣架立杆纵向间距。为确保支架稳定，上下工字钢之间用Φ8圆钢捆扎、焊接。

4.2 门洞支架受力计算

取一个框格单元做受力分析。

4.2.1 工字钢上各类荷载计算

(1)现浇箱梁自重。按跨中截面E，计算E截面面积为10m2，则机动车上4m长度范围内箱梁重量为10×4×26=1040KN，由此一个框格单元内箱梁自重N1=1040/10×。0.5=52KN。

(2)竹胶板、木方、工字钢及支架自重。

竹胶板自重：N=0.5×4×0.015×10=0.3KN，方木自重(每框格按横向14根方木计)：N=0.1×0.1×0.5×14×, 10=0.7KN，

I28b型工字钢自重(每框格内1根计)：N=4×47.888×, 10/1000=1.92KN，

I12型工字钢自重：N=0.5×1 4×10/1000=0.07KN,

支架自重按0.75KN/m2计：N=4×0.5×0.75=1.5KN,

计算I28b型工字钢时N2=0.3+0.7+1.92+0.07+1.5=4.49KN

(3)倾倒砼时产生的竖向荷载以2.0KN/m2计，N3=4××0.5 2=4KN

(4)振捣砼时产生振动荷载以2.0KN/m2计，N4=4××0.5 2=4KN

(5)施工人员和施工材料、机具运输和堆放荷载

计算型钢和支架时，均布荷载取1.5KN/m2, N5=4××0.5 1.5=3KN

以上荷载组合：

N总=(N1+N2)×1.2+(N3+N4+N5)×1.4(其中1.2和1.4是荷载分项系数)。

计算I28b型型钢时，N总=(52+4.49)×1.2+(4+4+3) ×1.4=83.188KN

4.2.2 I28b型工字钢受力计算

查《路桥施工计算手册》附表得，I28b型工字钢惯性矩I=7480cm4，截面系数W=534cm3，钢材弹性模量E=2.1×105Mpa。钢筋材容许应力取[σ]=140Mpa。单根I28b型钢承受荷载挠度算成线荷载Q=N/L=83.188/4=20.797KN/m。弯曲强度σ=ql2/(10W)=20.797×40002/(10×103×534) 。=62.31Mpa。σ<[σ]

刚度计算[f]=4000/400=10mm

所以f<[f]，刚度满足施工要求。

5. 地基加固处理

本工程采用支架现浇施工，因而地基的承载力、沉降变形是保证桥梁施工安全的前提。该连续梁最重荷载位于主墩支点段的腹板，此处梁高2.2m，腹板厚度为40cm，因支架间距为60cm×60cm，所以取面积为0.36m2 (30cm×60cm)的梁进行荷载计算。计算综合荷载为223k Pa。

5.1 地基处理方式

由于一般地段上层为0.2～0.9m厚的粉砂土或砂砾，而且还要填筑部分河道，经综合分析决定采用1.5m厚石渣进行换填处理，由于河道没有现成的理论和方法可套用，且每条河的河道有其独特形态特征、地质结构，工艺性试验至关重要，选择第五跨进行工艺性试验。填料选用隧道出渣，岩质为花岗岩，强度60～90Mpa，粒径0.5～15cm。每层换填50cm，分三层填筑，用压路机碾压速度在2～3km/h，频率为25Hz左右。先静压一遍，再震动碾压。待碾压顶面不再下沉时，测量每个点的标高及沉降差，每碾压一遍测量各个点的标高，并计算相邻两次碾压后沉降差，沉降差小于2mm为止，其后开始进行沉降观测，沉降观测3d各点沉降在2mm内可进行后续施工。经过上述填筑试验在碾压8遍后可达到密实。实际施工时，采用施工工艺参数和沉降差双控，碾压遍数不得少于8遍，且沉降差小于2mm。

5.2 铺设混凝土找平层

箱梁支架的集中荷载大，地基受力不均匀易产生较大沉降变形。鉴于上述原因，为了达到防水和均布荷载目的，在处理层顶浇筑10cm厚C20素混凝土板，混凝土板顶面横向单侧留排水坡，使水往线路右侧排出，并在混凝土基础外侧2m处设顺桥向排水沟。

5.3 质量控制

石料强度满足要求，填料级配组成合理，严格按照施工方案施工，注意碾压速度、频率，碾压遍数及沉降差双控。

5.4 地基承载力与变形检验

整个施工板块处理完后，采用堆载预压法检测地基的承载力和沉降变形。

5.4.1 加载。

按荷载总重的0→50%→100%→120%→100%→50%→0的顺序进行加载及卸载，并测得各级荷载下的观测点变形值。预压时各点载重要均匀对称，防止出现反常情况。

5.4.2 沉降观测。

预压前测量原始标高(支架顶标高为H0、地面标高为h0)，预压过程中每天观测1次，直至连续3d的累计沉降值不大于1mm时，方可认为预压稳定，此时测量各沉降观测点的标高(支架顶标高为H1、地面标高为h1)，然后才可以卸载，并测量卸载完后各沉降观测点的标高(支架顶标高为H2、地面标高为h2)。

支架预压的总沉降量：

实测换填处最大沉降量为9mm，最小沉降量为7mm，平均8mm。

地基预压的总沉降量：

换填处最大沉降量为5mm，最小沉降量为3mm，平均4mm。支架变形量：δ=δl-δ2。

换填处理处平均变形量为4mm。

支架弹性变形量：

经检测、计算，支架弹性变形量为3mm。

经观测，取得支架变形量及地基平均沉降量，依据此数值调整预抛值，使成桥后的线性符合要求。

6. 结束语

利用跨河门洞支架系统，成功地克服了跨河现浇梁支架基础的处理难题，既保障了河道畅通，又加快了施工进度，并有效地降低了工程施工成本，经过施工过程和成桥后的线形实测证明是可行的。

(1)施工过程中贝雷梁支架的结构安全观测是安全工作的重点，使用过程中要定期和不定期对结构的稳定性进行测量、观察和检查;

(2)填筑河道作为支架平台，要进行工艺试验，确定材料、工艺参数，加强过程控制;

条件平差方法在跨河水准中的应用 篇5

关键词：跨河水准,条件平差,精度

1 概述

《国家一、二等水准测量规范》 (GB/T12897-2006) 规定:当一、二等水准路线跨越江河、峡谷、湖泊、洼地等障碍物的视线长度在l00m以内时, 可用一般观测方法进行施测, 但在测站上应变换一次仪器高度, 观测两次的高差之差应不超过1.5mm, 取用两次观测的中数。若视线长度超过100m时, 则应根据视线长度和仪器设备等情况, 选用特殊的方法进行观测。

某一等水准网跨河段长度约为530米为保证该工程顺利实施, 选用合适的跨河水准测量方法是的关键工作之一, 本工程实例, 采用了三角高程测量方法, 精度要求达到国家一等水准准测量精度, 仪器采用徕卡TS30 (测角精度0.5", 测距精度0.6mm+1ppm) 。

2 观测网形及场地选择

2.1 观测网形布设

为提高跨河水准精度, 减小气温、气压、大气折光的影响, 测点C1、C2、D1、D2近似在同一水平面上, 且保证四个测点成一近似矩形。跨河水准示意图如图1。

图1中C1、C2是右岸两点, D1、D2是左岸两点, C1C2边约为9米, C1 D1约为530米。所以可以认为C1 D1、C1 D2、C2 D1、C2D2之间的高差观测值的权相等。

2.2 布设场地遵循原则

2.2.1 观测墩建在测线处于河段较狭窄处, 保证其同意水平面上。跨河视线不得通过草丛, 干丘、沙滩的上方, 且保证避免正对日照方向。

2.2.2 大气两岸仪器视线距水面的高度应接近相等, 本次复测跨河段的长度约为530m, 视线高度不低于 (s为跨河视线长度公里数。水位受潮汐影响时, 应按最高潮水位计算) 。

2.2.3 两岸由仪器至水边的一段河岸, 其距离应近于相等, 其地貌、土质、植被等也应相似, 仪器位置应选在开阔、通风之处, 不得靠近墙壁及土、石、砖堆等。

3 施测方法

在D1架TS30, 分别照准C1、C2、D2, 得到一测回观测高差: (S为斜距, δ为竖角) , 两点之间的高差为S×sinδ+i-l (i为仪器高, l为目标高) , C1点的高程为Hc1=HD1+S×sinδ+i-l, C2、D2的高程同理可得。利用以上三点的高程求C1 D2、C2 D2之间的高差。HD1, i均一样, 相互抵消, 若目标高相等则高差等于S×sinδ的差值。为了使目标高也相互抵消, 可以先全部采用使用同一型号的棱镜及觇标, 这样目标高可看成一致, 但世上没有完全相同的两个物体, 为消除不同的目标高对观测高差的影响, 把棱镜及觇标分成A、B两组, A组总与仪器在一起, B组总是在仪器的对岸, 这样往返测求平均高差则影响抵消。

能否满足水准精度要求关键在于S×sinδ的精度, 下面就此作如下分析:

此次用的TS30的标称精度:测距1+1ppm, 测角0.5″, 由于δ较小 (预先用全站仪选择的四点高程大致相等) , sin5度≈0.087, 所以前面一项可不考虑, 后面一项中, 为减小mδ的大小, 我们观测了12测回, 保证了测角中误差小于0.5″, 这样函数的误差就小于1.28mm, 而一等水准要求为, 从理论上说, 此方法是可行的。

具体施测步骤:

(1) D1点架设仪器, 测得C1、C2、D2高差, 此时, 如果两两做差, 可以得到hc2c1, hd2c1, hd2c2, 此时得到高差已经不存在仪器高量取所来的误差。

(2) 同理可以在D2站获得hc2c1, hd1c1, hd1c2。

(3) 在C1、C2站获得的高差之差作为返测数据。

(4) hc1c2与hd1d2在组成条件平差方程时, 取值为用数字水准仪测得高差, 在平差过程中, 认为是已知值且不存在误差。

4 数据处理

观测数据的平差方法采用条件平差法, 在平差过程中运用矢量加减的方法, 消除仪器高影响, h5和h6使用DNA03且距离较近, 在平差过程中, 认为平差中认为为已知值。

条件方程式为:

平差后, 结果如下:

观测中误差为:1.2mm

5 结束语

本次跨河水准精度满足一等水准要求, 通过实践表明:跨河水准测量对于场地布设、观测时段、观测仪器都有着严格要求, 为提高测量精度, 通过一下手段可以有效提高精度, 满足测量精度要求:

(1) 在测跨河水准前, 对于全站仪进行仪器检校, 保证一测回垂直角中误差小于1.5"。

(2) 在跨河段两岸建立高程近似相等观测墩, 可以保证视线长度最短, 可以有效减小大气折光差对于高程测量的影响, 同时保证视线不得通过草丛, 干丘、沙滩的上方以及仪器位置要开阔通风处。

(3) 观测时段选择在晴天上午应在日出后1h至太阳中天前2h至, 保证在最短时间段内观测完成所有测回, 保证数据稳定性。

(4) 为保证河两岸观测气象条件一致, 尽量缩短观测时长, 已确保两岸折光系数近似相等。

参考文献

[1]GB/T 12897-2006.国家一、二等水准测量规范[S].

[2]张艳, 高飞, 李晓莉.应用精密三角高程测量实现跨河水准的研究[J].测绘技术装备, 2007.

[3]贺春梅, 明祖涛.利用三角高程测量代替一等跨河水准测量的可行性研究[J].工程地球物理学报, 2006.

[4]范百兴, 夏治国.全站仪实施跨河水准测量及其精度分析[J].测绘工程[J].2004.

跨河工程 篇6

该桥梁位于四川省成都至绵阳高速公路复线K45 + 308. 5处, 为跨射水河桥梁, 上部结构设计采用19 ~ 20 m预应力混凝土简支小箱梁, 下部结构采用钢筋混凝土双柱式桥墩, 柱式台, 基础采用钻孔灌注摩擦桩。

2桥梁现状

桥梁跨射水河河段较顺直, 而河道下游有采砂作业加上河道冲刷, 导致河床高程下降。高速公路运营近3年时间, 原设计15、16、17号钻孔灌注摩擦桩外露长度达3 ~ 5 m。根据业主提供的桩基施工长度检测报告, 15、16、17号桩现河床内桩基长度为19. 70 m、20. 60 m、21. 20 m。经原桥梁设计单位复核, 桩基有效桩长为15. 5 m, 其桩基富余量为4. 2 ~ 5. 7 m, 如果河床进一步下切, 将给桥梁造成极大的结构安全隐患。

桩基的有效长度是确保桥梁结构安全的关键, 因此应加强对河道下游采砂作业的干预, 防止因采砂作业导致河床下切; 同时采取河床治理措施, 截住桥梁桩基及以上河床的砂卵石, 保证河床高程。

3河床治理措施

本河床治理措施采用在河道下游设置一座透水式截留坝的方式, 其作用主要是将河道上游砂卵石截留, 截留下来的砂卵石沉积在坝前, 保证了桩基附近河床高程不再继续降低, 并保证了桥梁桩基的有效埋深, 进而达到保证桥梁结构安全的目的。因此, 该方案能减小洪水对河床冲刷所带来的影响。

河床治理方案主要包括两方面内容: 截留坝设计和坝体下游抗冲措施。下面就这两方面内容的具体做法和作用作具体阐述。

截留坝设计, 本次考虑到设置坝体的作用留砂不留水, 所以采用了透水坝的型式, 结合现场实际, 在河道下游距桥墩20 m左右设置了一排直径1 000 mm抗冲 ( 钻孔灌注) 桩作为截留坝的主骨架, 桩间距4 m, 桩长15 m ( 经计算确定) , 桩顶露出河床1. 5 m。为保证桩基的整体性和透水性, 桩基之间设置型钢联系梁, 梁截面为HM390 × 300 × 10 × 16, 每道联系梁之间净距为25 cm, 从而形成一道透水网格屏障, 达到在过水的同时截留水流中的砂卵石的目的。其次, 为进一步加强抗冲桩的稳定性, 在抗冲桩上游紧挨抗冲桩与联系梁堆砌抗冲六棱块, 该抗冲六棱块按自然边坡1 ∶ 2堆放, 其主要作用是减弱水流对抗冲桩的直接冲击, 从而达到保护抗冲桩的目的。最后, 为减弱洪水对抗冲桩下游河床的淘蚀和避免洪水以大高差直接跌入下游, 在抗冲桩下游设置了一段海漫和防冲槽, 经计算, 海漫长度为13. 5 m, 防冲槽深度为4. 0 m, 海漫采用高尔凡覆塑格宾石笼 ( 1 × 1 × 1. 5) 的方式铺砌并在其上表面按照1 ∶ 2. 5边坡堆砌抗冲六棱块, 防冲槽则用格宾石笼 ( 1 × 1 × 1. 5) 和六棱块进行填充。

4抗冲桩长度确定

抗冲桩长度确定的原则有两个: 一是保证原桥梁桩基的有效长度; 二是保证抗冲桩本身的结构安全。长度计算时考虑最不利情况, 即河床在洪水冲刷下被严重淘蚀, 原桥梁桩基长度恰好达到设计有效长度15. 5 m, 此时抗冲桩桩顶露出抗冲桩上游河床6. 3 m。据此, 将抗冲桩简化为下端固定, 上端悬臂的模型进行桩长长度计算, 悬臂长度为6. 3 m, 荷载为抗冲桩所联系梁上传来的水平荷载, 其水平荷载主要是由悬臂6. 3 m可能堆积的土体所传来的土压力以及河水产生的水压力产生。经计算, 在该种工况作用下, 抗冲桩需直径100 cm, 每根桩长15 m, 其间距4 m。

5施工措施

由于该方案实施难度不大, 主要是抗冲桩施工受河水影响较大, 其桩基施工建议在枯水期进行, 并采取必要的桩基施工保护措施, 保证桩基的完整性。

6防冲刷成果

治理工程于2014年3月初进场施工, 并于2014年6月初完成施工。该防冲刷设施经历了2014年和2015年两年间大大小小的洪水考验, 到2016年1月止, 河床趋于稳定状态, 抗冲桩上游冲砂逐渐淤积, 桩基外露长度较施工前明显减少。从目前来看防冲治理达到了保护桥梁结构安全的目的。

7结语

1) 原桥梁设计时, 一般会充分考虑桥墩桩基冲刷, 但由于人为因素影响, 出现桩基冲刷时, 应对桩基有效长度进行复核, 根据复核结果确定防冲治理方案。

2) 应尽量选择在河流枯水期施工, 以减少围堰的工程量和减小施工难度, 同时, 施工过程中应加强对基坑的排水。

3) 施工期间应合理安排施工, 采取合理的导流方案, 不得有碍其行洪和泄流; 应当彻底处理施工过程中产生的废水、废渣, 防止对周边环境再次污染。

摘要：结合成德绵高速公路射水河大桥冲刷治理实例, 对冲刷治理方案、抗冲桩长度的确定、施工方法等进行阐述。

关键词：跨河桥梁,桩基,治理,格宾石笼

参考文献

[1]水力计算手册:第二版[M].北京:中国水利水电出版社, 2006.

[2]中交公路规划设计院.公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004[S].北京:人民交通出版社, 2004.

跨河工程 篇7

重金属具有毒性和持久性, 为河流底泥中污染最严重的一类。底泥可以吸附水体中的重金属污染物，降低水质污染程度，一旦环境条件发生变化，重金属污染物会重新释放出来再次进入生态环境中从而造成二次污染，进而危害人类和生态系统的健康[1]。河流底泥在水环境中发挥着重要的作用，它是水中各种污染物的源和汇[2]，由于沿河两岸的矿区或化工企业的污染，水中底泥出现铜、铅、锌、汞等重金属的沉积现象，跨河桥梁在施工过程中，扰动河流底泥，尤其在围堰排水发生事故时，会导致水中悬浮物浓度增加，使得沉积物中的重金属向水体迁移，造成水体中的重金属浓度增加。

目前，关于河流重金属迁移转化的数学模型不多，重金属污染物迁移转化数学模型分为：经验模型、整体模型和分相模型，它们各有优缺点，实际中人们更关注水体中水相和悬移相重金属浓度的变化，泥沙的悬浮、沉降以及底泥的吸附。黄本生[3]等详细分析了重金属在河流中迁移转化过程，根据重金属传质过程及其在体积单元中的质量变化率，考虑河流的状态，建立了河流重金属随水-悬浮物-底泥迁移转化耦合稳态模型和紊动模型，但上述模型较为复杂，条件苛刻，不适用于所有河流。本文运用二维河流基本模型，模拟预测了桥梁基础施工时扰动底泥对水中汞含量的影响，预测分析了扰动状态下底泥中特征污染物的最大浓度及影响范围，为跨河桥梁施工时的水环境保护工作提供科学借鉴。

2 现状分析及评价

由于目前所颁布的环境质量标准中尚无河流底泥的质量标准。对于底泥的评价标准，通常情况下可借用邻近区域的数值，或与评价区的环境条件相近似区域的数值，或直接采用《土壤环境质量标准》中的相应的数值。根据监测，射阳河水底泥中汞的含量为0.073～0.164mg/kg，平均值0.095mg/kg，水中汞含量均未检出。根据相关的数据分析[4]，射阳水系沉积物汞含量背景值范围为0.000～0.170mg/kg，平均值为0.083mg/kg，射阳河底泥中汞的含量与项目所在地区的背景值相当。根据《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)，汞的标准值为0.5mg/kg，采用单因子指数法计算污染指数为0.15-0.33，底泥较为清洁，污染程度很小。

3 模拟预测

3.1 模型选用

射阳河属于宽、浅型河流，河流水深及河宽变化较小，断面近似矩形。根据相关资料，射阳河水流比较平缓，常年有稳定水流，施工期搅动底泥在水深较浅的情况下，垂直断面在很短时间内可以达到混合过程。假定河流水流流动为稳定均匀流，可建立水质二维基本模型(适用于持久性污染物和非持久性污染物)，对污染物的运动规律进行摸拟。模型如下式中，c为预测点 (x, y) 处污染物的浓度，单位：mg/l;Mx为河流纵向混合系数，单位：m2/s;My为河流横向混合系数，单位：m2/s;ux为河流纵向平均流速，单位：m/s;uy为河流横向推流平均流速，单位：m/s;K为河流中污染物降解(沉降)速率，单位：1/d;Y为预测点离排放口的横向距离，单位：m;X为纵向距离，单位：m;T为模拟时间，单位：m。

当桥梁基础需在水中施工时，若施工及管理不善，施工期可能发生围堰排水事故，即围堰中的含泥污水泄露进入附近水体。发生事故时，进入水体的污染物主要为悬浮物，其主要特征为沉降作用较明显。假定最不利状态下，水中所有桥墩的围堰都发生漏水事故，各个桥墩的漏水汇集中心排放，且排放稳定，则上述模型的解析解为

式中，W为单位时间的污染物排放量，单位：g/s;A为污水排放口离河岸距离 (0≤a≤B) ，单位：m;h为河流平均水深，单位：m;B为河流平均宽度，单位：m;ch为本底浓度，单位：mg/L;n为计算反射次数。

3.2 源强

射阳河大桥水中共设3个桥墩，根据经验，围堰中每个基坑排水量约为400m3/d，工期约3个月，根据监测，底泥中汞的浓度为0.164mg/kg，假设因施工期扰动导致汞全部释放，则基坑总污染物排放量W为4.56×10-6g/s。

3.3 参数选取

射阳河平均水深h：约为4m;河流宽度B：取常年有水水面宽150m;纵向混合系数Mx：稳定排放时值为零;横向混合系数My：按泰勒公式计算，坡度取0.996‰，结果为0.64m2/s;纵向平均流速ux：约为0.4m/s;横向推流平均流速uy：稳定排放时值为零;本底浓度ch：水中汞的浓度未检出，预测时本底值ch取检出限值1.5×10-6mg/L;沉降系数K：根据本河流实际情况，取为0.5;污水排放口离河岸距离a：假设污染物为中心排放，则a为75m;反射次数n：取1次反射，n为1。

4 结论和讨论

(1)采用与评价区的环境条件相近似区域的数值及《土壤环境质量标准》中的相应的评价标准对射阳河水底泥中汞进行现状评价，发现该河底泥较为清洁，污染程度很小。

(2)桥梁施工中扰动底泥，使得沉积物中的汞向水体迁移，造成水体中的汞浓度增加，在桥梁围堰排水事故情况下，假设因施工期扰动导致底泥中的汞全部释放，则河底水中汞含量分布如表1和图1、图2所示。可见，桥梁围堰排水事故情况下，污染团在桥位处浓度最大，沿河流横向(河宽方向)及纵向(河流流向)逐渐降低。

(3)桥梁围堰排水事故情况下，桥位处水中汞的最大浓度为1.636×10-6mg/L，远远小于《污水综合排放标准》中规定的最高允许排放浓度，水中汞含量在桥位下游970m处浓度降低到本底值1.5×10-6mg/L左右。因此，在事故状态下，桥梁基础施工对河流中汞含量的影响范围最大可至桥位下游970m，工程施工期间桥位下游970m之内的引水设施应作为重点保护对象。河宽方向，污染物影响范围约为120m，未达到岸边污染物即降至本底值。

(4)水中桥梁施工最不利情况为3个基坑同时出现泄漏事故，本次计算将均匀分布的3个基坑合为一个定点稳定排放的污染源，模拟结果将出现一定误差，尤其在横向分布上计算结果偏差较大，但对纵向污染带模拟结果影响较小，能满足水环境影响评价中所需信息。

5 结语

跨河桥梁在施工过程中，扰动河流底泥，尤其在围堰排水发生事故时，会导致水中悬浮物浓度增加，使得沉积物中的重金属向水体迁移，造成水体中的重金属浓度增加。本文通过运用水质二维基本模型，预测分析了扰动状态下底泥中特征污染物的影响范围特征，为跨河桥梁施工时的水环境保护提供科学借鉴，并为进一步相关研究提供资料积累。

参考文献

[1]污染河流底质中铅的解吸规律研究, 孙丽菲, 贝荣塔, 马叶.环境科技, 2009, 22 (5) :7-10.

[2]河流重金属随水-悬浮物-底泥迁移转化模型.黄本生, 李西萍, 范舟等, 中国安全科学学报, 2008, 1 (12) :23-28.

[3]河流底泥重金属污染现状分析及评价-以湘江衡阳段为例.唐文清, 刘利, 冯泳兰等.衡阳师范学院学报, 2008, 19 (8) :55-59.