桥涵防洪与防凌

桥涵防洪与防凌

黄守刚2010年8月19日下午3时20分，宝成铁路广汉段石亭江铁路大桥(广汉境内)被洪水冲断，一列从西安开往昆明的K165次列车第14、15节车厢掉进石亭江。据悉，火车快到达大桥时就发现有危险，已在危险发生前将车上所有人员全部转移。3人轻伤。桥涵抗洪防护一、河床防护一般性河床防护与“浅基防护”的性质与功能并不完全一样：“浅基防护’’是针对桥渡劣化的整治措施，而“河床防护”则偏重于非浅基桥涵，以防止冲刷为主，兼具防寒和调节河流等功能的预防措施。1、小桥涵河床防护的几种方法小桥涵河床防护，宜采用整孔防护。（1）草皮防护在北方寒冷地区，砌石铺砌易冻起损坏，甚至波及墩台，因此在流速、流量不很大的小桥涵河床上可铺种草皮或插柳加以防护。草皮应选择能固结土壤、抗寒能力强、茎叶短的草种。一般的河床坡度缓于7％时，可用平铺草皮；坡度为7％～10％时，应分段加钉竹钉；坡度为10％～15％时，可适当加砌截水墙，以保证草皮不被冲失或移动。截水墙之间距应根据流量、流速的大小决定。桥涵抗洪防护一、河床防护一般性河床防护与“浅基防护”的性质与功能并不完全一样：“浅基防护’’是针对桥渡劣化的整治措施，而“河床防护”则偏重于非浅基桥涵，以防止冲刷为主，兼具防寒和调节河流等功能的预防措施。1、小桥涵河床防护的几种方法（2）逆流斜插柳枝护底桥涵附近缺乏适当的草皮时，可采用插柳法。在春季先按水坑深度割好柳枝，然后逆流斜插入土中，高出河床100～150mm，柳条行间距400mm，经一年后便生根发牙巩固河床。为了防止阻水，每年在雨季前必须剪伐。桥涵抗洪防护一、河床防护一般性河床防护与“浅基防护”的性质与功能并不完全一样：“浅基防护’’是针对桥渡劣化的整治措施，而“河床防护”则偏重于非浅基桥涵，以防止冲刷为主，兼具防寒和调节河流等功能的预防措施。1、小桥涵河床防护的几种方法（3）干砌或浆砌片石防护干砌或浆砌片石防护适用于河床流速大、坡陡而冲刷较大的桥涵。在陡坡地段可分段、分台阶砌筑，以便达到缓流与减冲作用。干砌片石铺砌时，必须设置垫层(卵石、碎石)。桥涵抗洪防护一、河床防护一般性河床防护与“浅基防护”的性质与功能并不完全一样：“浅基防护’’是针对桥渡劣化的整治措施，而“河床防护”则偏重于非浅基桥涵，以防止冲刷为主，兼具防寒和调节河流等功能的预防措施。1、小桥涵河床防护的几种方法（4）浆砌格形河床浆砌格形河床适用于上游坡陡、水流急、不完全需要浆砌的地段。以浆砌格形肋筋为骨架，格的大小与形状视当地地形而定，中间以干砌片石铺砌。桥涵抗洪防护一、河床防护一般性河床防护与“浅基防护”的性质与功能并不完全一样：“浅基防护’’是针对桥渡劣化的整治措施，而“河床防护”则偏重于非浅基桥涵，以防止冲刷为主，兼具防寒和调节河流等功能的预防措施。1、小桥涵河床防护的几种方法（5）石笼格形防护北方的河流冬季河床上冻不宜浆砌，而干砌又不能抵抗洪水的冲刷时，则宜采用石笼格形防护。用普通石笼纵横铺成方格形，相距不超过2.0m，格中用干砌片石铺砌。上下游边缘、墩台附近必须为石笼。桥涵抗洪防护一、河床防护一般性河床防护与“浅基防护”的性质与功能并不完全一样：“浅基防护’’是针对桥渡劣化的整治措施，而“河床防护”则偏重于非浅基桥涵，以防止冲刷为主，兼具防寒和调节河流等功能的预防措施。1、小桥涵河床防护的几种方法（6）梅花桩网罩河床梅花桩网罩河床是辅助干砌片石河床抗冲强度不足的有效方法。为了防止干砌片石被洪水冲走，在砌石前，把小木桩(φ=100mm左右)钉入地下0.4m，间距1.5m左右，然后夯实河床，铺砌双层片石，其上满铺铁线网固定。中部间距可大些，上下游用铁丝网包好，以防冲刷淘空。桥涵抗洪防护一、河床防护一般性河床防护与“浅基防护”的性质与功能并不完全一样：“浅基防护’’是针对桥渡劣化的整治措施，而“河床防护”则偏重于非浅基桥涵，以防止冲刷为主，兼具防寒和调节河流等功能的预防措施。1、小桥涵河床防护的几种方法（7）其它方法槽型河床、桥下挂柳、下游筑坝抬高水位防止墩台基础冲刷、鱼鳞坑柴排护底、格式柴排护基等。选择防护类型时，必须根据当地、当时的具体情况，因地制宜，少花钱多办事，以消除河床冲刷病害为目的。桥涵抗洪防护一、河床防护2、大、中桥河床防护的几种方法大、中桥河床防护，多数采用局部防护。必要时，如条件许可，亦可采用整孔防护。上、下游防护长度根据计算确定，宽度视墩间距离而定。（1）柴排护基①封闭式柴排护基封闭式柴排护基适用于经常有水的砂泥质河床的大、中桥。事先判明基础入土深度，力求保留基底到护基面符合有关规范规定的深度。如不能达到此规定深度时，应经检算，确认能满足稳定及防冻的要求。同时，局部防护的护基顶面标高，应在一般冲刷线以下。在满足上述条件下，尽量将护基标高降低，以保持桥梁有足够的排洪量；还可使柴排常浸泡在水中，以延长其使用寿命。桥涵抗洪防护一、河床防护2、大、中桥河床防护的几种方法大、中桥河床防护，多数采用局部防护。必要时，如条件许可，亦可采用整孔防护。上、下游防护长度根据计算确定，宽度视墩间距离而定。（1）柴排护基②格网式柴排护基在深水处，河床横向坡度小于1：2～1：2.5时，多采用这种格网式柴排。此种护基的厚度应尽可能薄，以增大过水断面，减少阻水。采用先制格网后下沉就位的方法铺设。下沉就位：下沉时先在笼格内铺填片石，柴排便徐徐下沉就位，然后再向柴排内补投片石。在冰上施工时，当铺石厚度达50cm后，在柴排四周开凿冰沟，但不能凿透以免冒水影响施工，最后再集中人力一齐将冰沟凿透，使柴排徐徐下沉就位，然后补投小量片石。下沉时，应注意防止不均匀下沉现象，以免被水冲毁。桥涵抗洪防护一、河床防护2、大、中桥河床防护的几种方法大、中桥河床防护，多数采用局部防护。必要时，如条件许可，亦可采用整孔防护。上、下游防护长度根据计算确定，宽度视墩间距离而定。（2）铅丝石笼护基铅丝石笼护基适用于洪水时流速大、冲刷快的河床。石笼层数应根据流速大小与冲刷情况来决定，一般只满铺一层。石笼铺设的方向应与墩台四周垂直。桥涵抗洪防护一、河床防护2、大、中桥河床防护的几种方法大、中桥河床防护，多数采用局部防护。必要时，如条件许可，亦可采用整孔防护。上、下游防护长度根据计算确定，宽度视墩间距离而定。（3）柴排垫层及铁丝网罩护基柴排垫层及铁丝网罩护基适用于流速较大的桥梁。底部铺设柴排垫层，预留与上部铁线网联结的铁线，中部铺填片石，周围用铁线石笼围闭，上部铺铁线网罩，然后用钢筋串连，联结成整体。形状可为圆形或方形。桥涵抗洪防护二、浅基防护桥梁墩台应有足够的埋置深度，使得在通过规定频率洪水的时候仍能保持稳定。桥梁浅基是指在通过设计流量的情况下，墩台基础处在最大冲刷线以上，或虽在最大冲刷线以下但不够安全深度，即不能满足路基手册相关的规定。1、整孔防护（略）2、局部防护桥涵抗洪防护二、浅基防护2、局部防护局部防护常用的办法有：平面防护、立体防护和临时防护。（1）平面防护平面防护是指对墩台周围一定范围内的河床表面进行的防护，它又可以分成两种类型：柔性防护和刚性防护。（2）立体防护立体防护是指沿墩台高度方向的防护，因防护平面范围小，所以减缩桥下过水断面也小。只要施工条件容许，河床地质能适应，防护建筑物又能抗御墩周因防护体加深的冲刷，就可采用该方法。（3）临时防护常用的方法有抛石、抛石笼两种，是汛期洪水冲刷已威胁墩台基础安全时的抢救方法，仅限于常年有水的河流上迫不得已时使用。其防护效果取决于抛投体的重量和抛投位置的正确性。抛投体的大小一般应根据水流参数、墩形和抛投成垛的斜坡稳定性来决定。桥涵抗洪防护三、水库溃决的防护应从水库和铁路两个方面进行预防与加固。未中断行车情况下的抢修一、漂浮物堵塞桥涵的处理洪水时随水冲来的漂浮物及流放的木排、竹排等会堵塞桥孔，冲撞墩台，有时因壅水而冲撞梁部，必须立即消除，否则漂浮物将继续积高，甚至推倒桥梁。1、防止漂浮物堵塞桥孔的措施由上游冲来的漂浮物如柴草、树木等，到桥上游附近时，应立即用钩杆、长柄斧头等疏导、砍散，随来随清理，不要等到堆积起来后再去清除。重要的流筏河流，洪水时可备船只在桥上游适当距离处进行监视，发现有木筏流下应立即拦截，用拖轮或用人力加以控制或砍散，使其顺利地通过桥孔。为防止钢梁被淹时冲走和减轻洪水对墩台的横向推移，必须在上游清除漂浮物。未中断行车情况下的抢修一、漂浮物堵塞桥涵的处理2、桥孔已被堵塞时的抢护(1)自桥上吊下软梯，有条件的可使用船只，在外围用火钩及长竹竿将陆续冲下来的木排及竹筏等漂浮物顺水推向未堵塞的桥孔排走，不容许继续堵塞，同时将已堵塞的漂浮物从外围向内陆续清除。(2)靠近岸边的木排或竹筏等，应组织人力利用滑车、绞车、绳索、地垄桩等向岸上拉。河中部分如条件许可，可请航运部门支援，用拖轮拖出，再由较大的桥孔下流放或直接拖上岸边。(3)需要砍散排筏时，工作人员应带好救生圈(在桥中心用绳子把救生圈吊住，不使冲走)，下到排筏上将排筏砍散，使之单根零散流走。遇有钢绳时，应用氧气切割。为安全计，在桥下游应备有救生船，以便随时抢救落水人员。未中断行车情况下的抢修一、漂浮物堵塞桥涵的处理2、桥孔已被堵塞时的抢护(4)为防止洪水将钢梁冲失，可用型钢将支座上下钢板焊牢，并用重车压在桥梁上，水退后再予复原。(5)涵渠被堵塞后，逐渐增高的壅水将漫过线路，冲毁路基，因此必须采取措施疏通涵渠，保持流水畅通。目前多采用的办法是爆破，即人从涵渠下游洞口进入，在涵渠管节外的进口堵塞处打一洞，放人炸药包(炸药包应防浸水)。炸药用量视堵塞物多少等情况而定，以防止炸坏涵身、端墙、顶帽造成路基坍塌。有时一二次爆炸不一定见效，需经五六次才能成功。这种办法只有在洞口被堵塞时方可采用。采用时应特别注意人身安全。未中断行车情况下的抢修二、防止桥涵被冲毁1、抛投片石及石笼抛投片石及石笼是广泛使用的防护办法。如流速超过3m／s，应采用直径30cm以上的石块或石笼进行加固。但不宜投得过高过多，以免减少排洪断面，加剧对其他桥墩的冲刷。抛石尽量向上游抛，借水力冲到适当位置。在流速大、冲刷深的处所抛投石笼，在流速大、水深较小的处所则抛投片石。石笼空隙也用投石来填塞。施工方法根据具体情况和条件决定，但应尽可能用船只在水面抛投，这样容易准确控制位置。如条件不容许，亦可将片石车送至桥上向下抛投，但最好采用石笼架抛投，以防止打伤桥梁。石笼架通过铁垫板(扩大承压面积，保持架身稳定)固定于平板车上。视车身长度，每车装置7～9个石笼架，每个石笼架上装一个石笼。机车以低于5km/h的速度行进，到达抛投地点时打开石笼架上的翻面卡，石笼即滚下。未中断行车情况下的抢修二、防止桥涵被冲毁2、护锥冲毁的抢修桥头护锥冲毁将直接影响桥头路基的稳定，使之发生坍陷，危及行车安全，如继续发展，路基和桥台也可能被冲毁，故护锥如有毁损，应立即加固。一般加固方法如下：(1)以片石或石碴袋投下作基础，再在上面码砌装土草袋或编织袋，做成临时护锥，保护桥头路基，流速大时可沿锥体坡面滚铺石笼作基础。(2)坠石挂柳，减缓锥体附近流速，防止冲刷。(3)土中含水量少时，可在桥头路基旁打木桩防护。(4)在桥头扣轨或吊轨，作为上述抢修办法的辅助措施，以确保行车安全，必要时还应限速行车。未中断行车情况下的抢修二、防止桥涵被冲毁3、加载压梁洪水时，大量漂浮物堵塞桥孔，围绕墩身，越积越多，短时难以排除，梁和墩身遭受强大的额外侧压力；或洪水位上涨，梁体被淹阻水，流速很大时梁和墩身受到强大的水平推力；或在明桥面上洪水位超过轨面，桥枕被淹，由于浮力作用，降低了垂直压力。上述情况均对梁体的稳定极为不利，如桥梁本身有病害或有薄弱环节不能抵御时，梁体、墩身都有被推倒冲走的可能。对此，如无其他有效的办法时，可临时封锁线路，用装载片石的重车上桥加压，以保持桥梁的稳定，待上述威胁解除后再将重车撤回，开通线路。未中断行车情况下的抢修二、防止桥涵被冲毁4、破堤(江堤或路堤)保桥遇特大洪水或大型水库溃决，铁路桥梁有被冲毁的可能又无其他可靠方法抢护，而桥梁(尤其是主要干线上的大中桥)一旦被冲毁，短期难以修复通车时，可考虑在上游破开江(河)堤漫溢，降低水位，减轻洪水对桥梁的威胁。但破开江堤漫溢前，必须与当地政府共同协商，并上报国家防汛抗旱总指挥部，经批准后方能实施。无论是破开江堤或铁路路堤，缺口均会迅速扩大，并在下游冲成深坑，大大地增加工程量和修复的困难，甚至不亚于对桥梁的抢修，因此应在雨季来临前拟定好“破堤措施方案”。中断行车情况下的抢修一、桥梁墩台倾斜下沉及桥梁墩台冲倒的抢修1、桥梁墩台倾斜下沉或冲倒的抢修桥梁墩台发生倾斜下沉水害时，应根据倾斜下沉的情况，全面考虑水流冲刷深度、桥梁大小和种类、材料机具和施工技术条件，判别是否能临时整治后加以利用。为在短期抢通线路，应本着先通后固的精神，逐步恢复正常运输。视频播放中断行车情况下的抢修一、桥梁墩台倾斜下沉及桥梁墩台冲倒的抢修2、桥梁墩台冲倒的抢修根据具体条件，可采用正线便桥和便线便桥等方法。中断行车情况下的抢修二、涵管冲毁的抢修涵渠被破坏一般形成路堤缺口，进行抢修时需考虑汇水面积及今后恢复原涵施工时的方便。1、用片石、碎石填筑成盲渠。但以后复旧时，如需在此处建涵，则极为困难。2、枕木垛填筑。如流量较大时可铺架扣轨或木梁，留出孔口。但复旧施工较困难，一般较少采用此法。3、架临时便桥代涵——用枕木垛或木排架扣轨便桥代替涵洞。此法有利于在涵洞原位施工复旧。4、利用原涵边墙临时修复——拱涵、方涵等局部损坏时，可利用原有边墙，上加盖枕木或圆木，上部填土进行临时修复。5、采用木涵。形式有三角形、矩形、梯形等。便桥一、基础1、简易基础简易基础常用土、砂、石、草袋(编织袋)、枕木等材料构筑，取材容易，施工简便，是在地质条件较好(紧密的土、砂、卵石等)的无水或浅水河床上快速抢修小跨度、低高度桥梁基础的应急手段。(1)卧木基础卧木基础适用于无水河床。根据地基承载力情况，在整平夯实的地面或基坑上夯填碎石找平，间铺或密铺1～2层卧木，卧木间用扒钉连接，基础尺寸比墩台底部周边各加宽0.2m以上。(2)片石基础．片石基础适用于浅水河床。外部和底部用大片石或卵石砌筑，内部分层抛填大小石块，务求挤压密实，顶部用碎石找平，顶部尺寸应比墩台底部垫木周边各加宽1m以上。(3)袋装土砂石基础袋装土砂石基础适用于浅水河床。用草袋、编织袋等装土、砂、碎石，分层码砌。便桥一、基础2、笼石基础笼石基础利用木料或钢料做笼，内填卵石或片石的一种临时性基础。笼石基础阻水面积大，基底易被冲刷，维护工作量较大。但由于它具有结构简单，取材方便，稳定性好，可度一般洪水等特点，在抢修中多有采用。笼石基础一般可分为木笼基础和钢笼基础。便桥一、基础3、桩笼基础在水深流急、覆盖层较浅的河床，为避免笼石基础冲刷失稳，常采用桩笼基础。当河水很深，桩基础在河床面以上的自由长度过大，水下联结又十分困难时，也可采用桩笼基础。即按设计要求，在笼内打桩后，抛石填充围护，将桩挤紧固定。便桥一、基础4、桩基础将单桩或组合桩一根根打入河床适当深度，并在地面以上联成整体的基础称为桩基础。桩基础具有承载能力高，阻水面积小，耐冲刷等特点，适用于河床覆盖层较厚的半永久性或永久性深水桥梁基础。常用的有木桩、钢筋混凝土桩和钢桩等三种桩基础。便桥二、墩台1、枕木垛墩台包括枕木垛墩、枕木垛台。2、排架墩台排架墩台系用木材、枕木、钢轨或角钢等基本材料组成的临时性墩台结构，具有制作简单，组立方便，沉落量少，可预先施工等优点，可用在各种基础上，适应性较强，在抢修中被广泛采用。3、就便器材拼组的钢塔架墩利用钢轨、型钢、桥梁备品式万能杆件等就便器材，增添少量必要的零部件组成塔架墩，具有取材广泛，承载力大，能度洪等优点，是高墩和梁跨较大桥梁抢修的常用临时性或半永久性桥墩结构。但现场加工改制和拼组均较困难，应周密组织安排，以达到应急快速抢修的要求。便桥二、墩台4、制式钢塔架墩制式钢塔架是工厂制造的成套器材，互换性强，便于组装，可根据设计要求组拼不同高度的桥墩，亦可拼组起重吊架等施工辅助结构。国内现有生产和储备的有六五式铁路军用桥墩和八三式铁路轻型军用桥墩。便桥三、梁部结构铁路临时性桥梁梁部结构类型包括：扣轨梁、工字钢梁、D型便梁、拆装式桁梁、六四式铁路军用梁、八七型铁路应急抢修钢梁等。桥涵防凌一、凌汛流水中的冰块称为冰凌，简称“凌”。凌汛，俗称冰排，是冰凌对水流产生阻力而引起的江河水位明显上涨的水文现象。冰凌有时可以聚集成冰塞或冰坝，造成水位大幅度地抬高，最终漫滩或决堤，称为凌洪。在冬季的封河期和春季的开河期都有可能发生凌汛。冰凌洪水主要发生在我国北方的大河，如黄河、松花江等，由于某些河段由低纬度流向高纬度，在气温上升、河流开冻时，低纬度的上游河段先行开当大地回春，气温升高的时候，河流解冻，河流里的冰开始融解，融解后的冰块随着河水向下流动。但是并不是所有河流的冰都这样斯斯文文地解冻，让河流顺利开河，有时候解冻来得很快，特别是气温猛升或水位暴涨，大块冰块汹涌而下，这样就容易形成凌汛。桥涵防凌一、凌汛开河类型：1、文开河对于慢慢解冻的开河方式叫“文开河”，“文开河”冰冻融化较缓慢，淌凌密度小，开河平稳。2、武开河对于迅速解冻容易引起冰凌的开河方式叫“武开河”，“武开河”解冻来得很快，由于冰凌插塞，过流断面减少，可形成冰坝，随着水位的提高，将会出现冰凌漫堤的情形，形成凌灾，其危害程度常常超过洪灾。桥涵防凌一、凌汛三个概念：1、流凌在河流封冻前和解冻后冰块顺水流而下，其冰水混合物称之为“流凌”。2、冰塞封冻冰层下游的河道，被冰花和碎冰临时阻塞。冰塞缩小了河流过水断面，使上游水位被迫提高，甚至高于洪水位，也会造成严重事故。桥涵防凌一、凌汛三个概念：3、冰坝流冰在河道狭窄或浅滩处堆积起来，阻塞住整个河流断面，像一座用冰块堆成的堤坝。冰坝往往使河流发生严重阻水，抬高水位，对河堤造成威胁。并且一旦冰坝被水流冲垮，就极有可能产生洪水。桥涵防凌二、凌汛危害凌汛危害主要有三方面：1、冰塞形成的洪水危害通常发生在封冻期，且多发生在急坡变缓和水库的回水末端，持续时间较长，逐步抬高水位，对工程设施及人类有较大的危害。2、冰坝引起的洪水危害通常发生在解冻期。常发生在流向由南向北的纬度差较大的