浅析在新建铁路勘察过程中的桥梁勘察

浅析在新建铁路勘察过程中的桥梁勘察

李萌

中铁第五勘察设计院集团有限公司东北分院黑龙江哈尔滨150000

摘要：在新建铁路的前期勘察过程中，桥梁勘察是重要的组成部分之一。桥梁勘察主要集中在项目初期，其主要内容包括全线水文勘察、典型工点的水文调查、设计流量的水文计算等几个主要部分。本文通过对以上几个方面的介绍，简单的梳理了铁路勘察设计初期桥梁勘测的主要内容。

关键词：GE；洪水调查；河道调查；水文计算；

一、全线水文勘察及GoogleEarth等软件在水文勘察的应用

全线水文勘察的主要目的是为了确定铁路桥涵的位置和相应的设计流量。一方面，传统确定桥梁位置的方法是以1：50000图、1：10000图和1：2000等中精度地形图为参照，人工读取河道宽度、纵坡等地形参数，并结合现场实地调查确定桥涵工点位置。另一方面，想得到桥涵位置相对准确的设计流量，就需要尽量搜集详细、详实的水文资料，包括工程所在地的各项水文参数、气象降水资料、相关水文站历年实测的最大流量及其相应的水位、河流上游水库的资料以及当地的水文计算公式等。

随着计算机技术的发展，数字三维空间信息应用模式技术的日渐成熟，以GoogleEarth（以下简称GE）、VirtualEarth等软件为代表的数字三维软件在全线水文勘察的应用越来越广泛。以GE为例，通过GE客户端可以随时随地获取全线任意位置的卫星图像资料、地理信息，设计者可以非常便捷地了解全线的河流大小及水库、湖泊分布情况。Google公司会定期更新卫星地图影像资料，方便用户查询，这也克服了纸质地图难以收集或者过时不准的缺陷。同时，对于某座桥梁的汇水面积，可以在GE上的三维影像地图里直接勾绘出山脊线及沟谷线，并利用GE自带的计算工具得到准确汇水面积数值；而桥址断面、水文断面和水坡的高程数据等，也可以通过在GE绘制直线，保存为KML格式文件，然后通过程序自动提取线路上一定间距点的高程数据来得到。采用这种方法得到的数据比直接在地图中读取并手动计算得到的数据更加省时，也更加准确。

GE的应用实现了铁路桥梁水文勘测与三维卫星地图影像的有机结合。通过该系统能够快速获取流域长度、流域面积、地面点高程等数据，这使得设计者对前期全线水文情况的了解变得更加快捷准确。

二、重点工点的水文调查

在勘察初期，通过收集资料、利用GE等工具的方式，对全线的水文情况有了较全面的了解。但这对于桥梁设计还远远不够，除此之外，还需要对于某些工点，尤其是对于影响方案的重点工点进行水文调查。

比如设计线路采用桥跨方式跨过河流时，就需要知道河流的相关资料。这些河流往往没有设立水文站，或者虽有水文站观测资料但年限较短，单纯依靠收集来的水文资料来进行桥梁设计是不够的。对于此类工点，就需要详细的水文调查，即使对于有长期观测资料的河流，水文调查也是重要的补充资料。通过现场调查，能为推算的设计流量提供参考依据及实践支持。

重点工点水文调查的主要内容应包含以下几个方面：

1.洪水调查：包括调查洪水发生的年份、大小顺序、洪水来源及涨落过程等；还要搜集有关洪水记载的历史文献资料，了解流域内植被、水土保持等自然条件的史年变化以及是否有人为因素的影响；除此之外，还应调查发生洪水时的风浪大小、壅水以及漂浮物的情况等，作为对桥梁梁底至设计水位安全值的选择依据。

洪水调查的一个重要内容就是该处的洪水痕迹。调查洪水痕迹，需要正确选择洪痕位置，所选择的洪痕标志是否明显、固定或可靠会对调查结果产生较大的影响。对洪水痕迹要进行判别。一般应在顺直河段，水文站附近或在控制断面（急滩、瀑布、卡口、具有束水作用的既有桥梁等）的上游调查。对于同一次洪水，至少要调查三个以上可靠或者较可靠地有代表性的洪痕点。对有明显标志的洪痕以及目睹者指认洪水到达的地物，要调查其是否有变动，若有变动，要弄清变动的上下幅度和移动距离，以便对洪痕高程作适当的调整。

2.河道调查：河道的调查河段宜选在桥渡附近。调查时需仔细观察河段内的弯曲和滩槽情况，以及河流有无壅水，卡口，分流的现象；同时还要调查河道（特别是桥位附近）的冲淤变形，上游泥沙来源、历史上淤积高度和下切深度，以作为确定历史洪水计算断面和桥梁墩台天然冲刷深度的依据。河道规划和河底管线等埋设物情况也需要收集。若上游有水库，则水库的资料也需要调查，以确定桥址处流量是否按水库溃坝流量计算。

除了洪水调查和河道调查，北方严寒地区，还需要调查历年的封河及开河时间，以了解流冰对桥墩的影响。

三、水文资料的计算

在资料收集和现场调查之后，下一步的工作内容就是对收集来的资料进行水文分析和计算，以便推算到相应的设计流量。设计流量是桥梁设计的重要依据之一，流量的大小直接影响到后期的桥梁孔跨布置。由于暴雨是洪水的主要来源，所以计算桥梁流量以小流域地区暴雨径流计算为主。

以笔者所在黑龙江地区为例，对于收集来的水文资料，采用小流域暴雨径流计算、地方经验公式验证两种方式，通过比较下列两个公式的计算结果，来确定最后的设计流量。

1.东北山区的小径流验证采用铁三院一法公式（丘陵区）：

四、结语

桥梁勘察的工作在铁路设计初期阶段非常重要，同时也很细致和繁琐，前期调查工作的是否充分会直接影响后期桥梁施工设计的质量。本文从以上几个方面浅析了在铁路勘察设计的初期，桥梁勘察的主要内容及侧重点，为东北地区新建铁路的桥梁勘察积累了经验。

参考文献：

[1]中华人民共和国铁道部，TB10017—99铁路工程水文勘测设计规程[S].北京：中国铁道出版社，1999

[2]铁道部第三勘测设计院，铁路工程设计技术手册.桥渡水文[M].北京：中国铁道出版社，1999

[3]胡秀宇，基于GoogleEarth的铁路桥梁水文计算应用研究，铁道勘察，2016（4）

[4]黑龙江水文图集编委会图书出版社，黑龙江省水文图集，1972