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《铁路工程水文勘测设计规范 》.pdf

黏性土河床桥渡一般冲刷计算的基本概充

式中 qpm 冲刷停止时断面上最大单宽流量（m"/（sm）)； Vs—冲刷停止时垂线平均流速，简称冲止流速（m/s） 冲刷前桥下断面上最大单宽流量为：

式中B一一桥孔净长（m）； 由于河床在冲刷过程中变形，桥下断面上的单宽流量要进行重新分配，在进行重新 分配的过程中有集中的趋势，越不稳定的河段，集中的趋势越强烈，可写出：

既有桥洪水冲刷时的实测资料得n=1.0国网浙江省电力有限公司营销项目费用标准与计算规定(2018年版) ，古

由于黏性土河床都较稳定，用河北省漳河蔡小庄水文站黏性土河床的实测资料验

A值不大，可用1.0～1.2。 在分析黏性土既有桥调查资料的冲止流速Vs时，曾引入黏性土的干容重d，孔隙比 e，塑性指数Ip和液性指数I等多种物理力学指标，作为反映黏性土的抗冲能力，结果 以IL的关系最好，最后得

整理上述诸公式即为本规范中所推荐的公式。调查所依据的黏土资料多属黄、淮、 海河流域的黄土质黏性土和少量的长江中游淤泥质黏性土。这些资料中，液性指数I的 变化范围为0.1*～1.19。上述黏土冲刷计算公式说明详见铁道部黏土桥渡冲刷研究专题 组提出的《黏土桥渡冲刷天然资料分析报告》。当超出范围时，可按公式计算，但应判断 结果的合理性。 钻孔资料采用冲刷部位处土的液性指数I为负值时，可选用附近或上层同类土中干 容量和塑性指数相接近土层的IL值。 7.2.5本规范中式（7.2.5）是在有底沙**的河段上，当桥下流速恢复到建桥以前的天 然流速时，冲刷即行停止的假定而建立的，未考虑水流集中冲刷的因素，也未考虑河槽 土质情况。但实际在一些发生集中冲刷的河流上，冲深往往不是和水深成正比，而是冲 刷集中在某一部分特别深，其他部分甚至有淤高现象，因此本公式只适用于平原及山区 稳定河段。过去使用这个公式在某些河段上还是比较合适的，故纳入本规范。 7.3.1本条规定的一般冲刷后墩前行近流速计算公式，引自《公路工程水文勘测设计规 范》JTGC30。适用于墩台冲刷计算，其墩前行近流速系指相应的一般冲刷公式计算的垂 线平均流速。 7.3.2桥墩周围的局部冲刷是很复杂的自然现象，国内外的研究报告和提出的计算公式 很多。本规范所列式（7.3.2一1）和式（7.3.2一2）是我国使用多年的式（*5一1）的改 进。式（*5一1）是以我国自已进行的大量室内试验资料和洪水期实桥观测资料为依据而 建立的。 由试验和观测资料得知，确定局部冲刷深度的主要因素有：墩前水流行近流速，桥 墩宽度，河床质粒径和组成，墩周开始冲刷时流速，河床泥沙的起*流速，水深和桥墩 形状等因素。根据试验资料绘出的局部冲刷深度hb和行近流速V的曲线关系如说明图 7.3.2所示。图中的直线段和曲线段可分别用以下两式描述

整理上述诸公式即为本规范中所推荐的公式。调查所依据的黏资料多属黄、准、 每河流域的黄土质黏性土和少量的长江中游淤泥质黏性土。这些资料中，液性指数I的 变化范围为0.1*1.19。上述黏土冲刷计算公式说明详见铁道部黏土桥渡冲刷研究专题 组提出的《黏土桥渡冲刷天然资料分析报告》。当超出范围时，可按公式计算，但应判断 结果的合理性。 钻孔资料采用冲刷部位处土的液性指数I为负值时，可选用附近或上层同类土中干 容量和塑性指数相接近土层的IL值，

当v>Vo时（曲线段）：

与此同时引入大颗粒河床局部冲刷的试验资料和天然观测资料，制定公式中的系 中参数得：

以上公式符号意义见本规范第7.3.2条，

x = 0.* K, = 0.8 d0.*5 0.15 0.25d0.19 Vo n 0.0* d % = 0.**2 o B

根据《黏土桥渡冲刷天然资料分析报告》，黏性土河床桥墩局部冲刷深度一般 可写成：

h = K,B)h"v?f(I

式中h一水深； I一代表黏性土抗冲能力的某一个或某几个物理力学参量，如干容重、孔隙比、 塑性指数或液性指数等：

式中一水深； I一一代表黏性土抗冲能力的某一个或某几个物理力学参量，如干容重、孔隙比、 塑性指数或液性指数等： X，y，z一指数。 考虑到黏性土桥墩局部冲刷不同于非黏性土桥墩局部冲刷的原因在于受冲土质和 上游补给的泥沙不同，桥墩自身因素和水流的作用力并无不同之处。因此，参照非黏性 土桥墩局部冲刷的现有研究成果，采用y=0，x=0.*，上式就可改写成：

考虑到黏性土桥墩局部冲刷不同于非黏性土桥墩局部冲刷的原因在于受冲土质和 上游补给的泥沙不同，桥墩自身因素和水流的作用力并无不同之处。因此，参照非黏性 土桥墩局部冲刷的现有研究成果，采用y=0，x=0.*，上式就可改写成：

hp = f(v, I)

利用天然调查资料点绘上式，所得结果与黏性土一般冲刷相同，以采用液性指数I 者为好，并得Z=1.0，故上式可改写成：

h = f(IL) K.B0.*v

再用调查资料点图，并根据桥墩宽很大水深较浅，墩周局部冲刷略有减小的概念， 以上诸式中符号意义未注明部分见本规范第7.3.3条。 7.*.2桥墩台基底的埋置深度是桥梁建设中的关键问题。超过需要深度将造成浪费，深 度不足将会发生病害，危及*营安全，修复加固也不易。因此准确且略偏安全的决定基 底理置深度是至关重要的， 在非岩石河床且无冲刷处或河床设有铺砌防冲处，由于离地面较近范围内的土随着 气温和湿度的变化，体积会产生较显著的膨胀和收缩，且有些地下*物多在此范围内活 *，土的结构易受扰*。另外为防止基础承受横向力使地基土被挤出，均要求基础具有 定的埋置深度。为了满足这些要求，本规范规定基底理在地面以下的深度不应小于2.0 m，困难情况下不应该小于1.0m。所谓困难情况是指施工困难、继续下挖可能影响附近 既有建筑物的安全，或根据地基土层变化，如增加埋置深度将会引起基础类型的变更增

加投资和施工难度。 在有冲刷处，墩台基底通常埋置在最大冲刷线以下，其最小埋置深度1959年桥规规 定为2.5m。70年代改规时曾对此进行了调查，听取了铁路、公路系统15个设计、*营 单位的意见，认为最小埋置深度不应是一个定值，而应该根据河流类型、河床质的抗冲 能力、计算设计流量的可靠性、计算冲刷深度的方法、桥梁的重要性及修复难易等因素 来确定。根据上述意见，提出了用冲刷总深度作为确定最小埋置深度值的主要依据。河 流类型、河床质的抗冲能力都可概括反映在冲刷总深度中，因河床稳定、土的抗冲能力 强，冲刷总深度就小。若河床演变剧烈、土的抗冲能力弱，冲刷总深度就大。计算设计 流量的可靠性，在一定程度上影响基础的安全，这主要在加强调查研究来解决。如在资 料非常乏，设计流量确定无把握的个别情况下，在确定最小埋置深度时通常考虑这个 因素，留有一定的富余量。对于技术复杂、修复困难或重要的特大桥、大桥，如因基础 理置深度不够，一旦水毁，修复困难，影响面广，损失较大，故确定埋置深度时通常较 般桥梁为深。 本规范提出的基底埋置深度值是考虑了上述种种因素，并用我国现行制定的冲刷公 式计算，除极个别桥外，所有搜集到的*营的桥和水毁的桥的资料，经验证都在规定的 基底埋置深度值范围之内。对于技术复杂、修复困难或重要的特大桥、大桥，基底埋置 深度较一般桥梁增深了1.0m，对这类桥梁还规定用检算洪水流量进行检算，确保安全， 桥墩台基底理置深度设计得合理，不仅涉及到结构本身与水文、地质的关系，有时 还涉及到其他很多问题而无法包罗到规范之内，如桥址附近挖取工业用砂，使河底高程 降低或上下游水库溃坝等，这些对基础都将造成威胁，设计时应该结合具体情况加强调 查分析，研究确定合理的理置深度

7.*.3由路内外有关单位所组成的桥梁基础岩石冲刷调查组，曾在70年代初调查了** 座桥渡，其中属于岩石冲刷的有31座，共51个墩台。在197*年提出了《桥梁基础岩石 冲刷调查小结》，并提出了《岩石上桥墩基础冲刷及埋置深度参考数据表》。 岩石冲刷的特点是单方向浸蚀，没有回填的补偿作用。因此，时间的积累是确定岩 石冲刷深度的重要因素。岩石抗冲能力的大小决定于岩石的质地及其风化程度，软质岩 易冲刷，硬质岩难冲刷；风化剧烈的岩石如砂砾那样易冲刷，新鲜的硬质岩可不计其冲 刷。墩台施工时，如打板桩围堰等临时工程，将对岩石结构造成破坏，往往会导致严重 的冲刷。 上述的参考数据表在之后的十几年的使用后，原参加调查组的人员又于198*年对

该表进行了局部修止。现修止后的表列在《铁路工程设计技术手册桥渡水文》中，可供 参考。表中建议埋置深度按施工枯水季平均水位至岩面的距离来分级，分为3级，其意 义主要是水深大的墩台基础在维修和修复工作时比较困难，宜给予较多的安全考虑。另 外，水深作为一个主要的水力因素，在决定冲刷深度时，是一个起作用的因素。该表是 参照调查的实有冲刷深度经分析拟定的，一般偏向于选用可能的较大值。 7.*.*、7.*.5桥台锥体填土的坡度均较路堤边坡为陡，一般均考虑进行全高防护。在水 流作用部分常受水流冲击2021年中国建筑学会建筑给水排水研究分会青年工程师高峰论坛疑问答复(1).pdf，尤其当孔径有压缩时或水流斜交时更甚，由于水流的冲击淘 刷会造成锥体的塌而中断行车。所以对锥体的防护通常根据流速之大小及顶冲之程度 决定。为防止其淘刷，必须设置适当的反滤层。

8.1.1小流域泥石流流量一般按雨洪修正法计算，必要时采用泥痕调查法

Q =Q,(1+)+q

式中q一一因泥石流堵塞而增加的附加流量（m"/s）。 上式是假定泥石流流量等于雨洪清水流量与固体泥沙流量之和的基础上建立的。铁 院和铁二院在使用上述公式过程中，曾结合我国实际情况进行了一些调查研究工作， 铁二院又与铁科院共同分析了东川泥石流观测资料，从而提出了当泥石流堵塞后，由于 堵塞物的溃决所产生的泥石流洪峰流量，是设计的最危险情况。此时流量与原来的流量 并非简单的相加，而通常将堵塞后附加流量的相加关系改为相乘关系，即本规范之式 （8.2.1一1）。此公式后来在成昆线等泥石流地区勘测设计中广泛应用。公式中的堵塞系 数是根据东川观测资料及铁一院在西北勘测中的经验汇总而成。 （2）泥痕调查法与洪水调查方法相同。由于泥石流冲淤变化大，在选择断面时，最 好选在冲淤变化较小的河段，最好选在流通段。泥痕调查法中的流速计算公式较多，有 理论公式，有经验及半经验公式和实验公式。根据西北、西南多年勘测*用情况，选用 了建立在*能平衡基础上的半理论公式，即假设清水*能与挟泥沙水流（泥石流）的* 能相等的条件下推导而得。规范中所列的稀性泥石流流速公式系采用32个实测资料产 生的，效果较好。对于黏性泥石流公式由于研究较少，不很成熟。西北、西南地区在勘 则中曾制定如下的黏性泥石流经验公式，可资参考

式中 Vc 泥石流流速（m/s）； 泥石流流深（或泥石流水力半径Rc）（m）； 泥石流水面（或沟底）坡度； 黏性泥石流流速系数，见说明表8.1.1。

说明表 8.1.1 Kc 值

8.1.2根据成昆线的实践经验，桥梁孔径，最好以较大跨度跨越泥石流沟SPM_平安金融中心项目_施工管理阶段_主体结构施工方案_132工程创优规划方案_20130330.pdf，如上格达一 号桥为避免在黏性泥石流中设桥墩，主孔采用1孔**m钢梁；又如金沙江白沙沟大桥考 患到该沟内储备有大量珊塌体物质，历更上该沟泥石流曾堵断金沙江，因此在跨越主槽 时采用1孔80m下承式栓焊桁梁。 山前泥石流堆积区，当稀性泥石流在流速不大的边缘地带通过时，桥孔可适当压缩 10%～20%。如成昆线跨羲农河堆积扇，由于当地引百挑河清水冲沙，扇缘一带泥石流性 质有所改变，故三座桥梁均适当压缩了孔径。 8.1.3桥下净空是泥石流地区桥梁设计的主要控制条件，特别要注意逐年的淤积、泥石 流巨大石块悬托于泥位以上的高度、巨大的爬高。青藏线西海段调查了20条沟，大都因 净空不足而遭受泥石流的灾害。1982年曾调查统计过历年造成铁路设备遭受破坏、车站 股道和桥梁被淤埋、行车中断等灾害较大的泥石流，达173起。宝天线1978年7月在 伯阳地区的一次暴雨，使附近多处发生严重泥石流，如K1391+*35处1孔10m钢筋混 疑土梁桥发生泥石流达180×10*m²，随暴雨流下约120×10*m²，切断桥台、冲走桥梁， 淤埋线路长150m，最高处淤高8m，中断行车300h，是历史上少见的。 8.1.*目前对泥石流冲刷桥基的机理尚不清楚，仍采用一般河流的冲刷公式计算，如成 昆线北段西昌一带泥石流沟达30多个工点，基本上都采用了本规范第7.2.1、第7.2.5、 第7.3.2等条所规定的计算办法计算冲刷深度，结合现场调查确定了理置深度。经过多年 *营，埋置深度尚未发现偏小现象。 山区桥位跨过泥石流流通区时，基础埋置深度通常考虑冲淤交替，分析其一次最大下 切深度。桥位跨过泥石流堆积扇扇尾时，经常遭受大河切割搬*，引起泥石流沟沟床高 程的不稳定，并以溯源侵蚀的形式造成一次冲淤变幅较大的特点，如布苦19**年一次

大冲刷达13m。桥墩直接受大河水流切割影响时，还应该以大河水流的局部冲刷深 为控制因素，考虑桥墩基础埋置深度。 山前区桥位跨过泥石流堆积扇时，埋置深度一般都以泥石流沟的沟床现状作控制 考虑在一定时限内可淤积的高度

并考虑在一定时限内可淤积的高度， 8.2.1岩溶流量计算一般采用小径流计算方法。对一些影响工程较大的溶洞，应该进行 调查研究和必要的水文观测工作。一般出水溶洞可采用矩形薄壁堰或三角堰测流公式计 算。 8.2.2、8.2.3峰林间较大的谷地和串珠状的洼地称为坡立谷，它和大型溶蚀洼地以及封 闭洼地都是地下暗河发育，地表排水极为不畅之处。漏斗、落水洞容易堵塞，雨季积水 成塘，一又有间歇性，一上升泉经堂改变着水位和流量、水文条件极其复杂、适宫修桥，不