排澇溝及控制閘工地進程初步設(shè)計報告

排澇溝及控制閘工程初步設(shè)計報告排澇溝及控制閘工程初步設(shè)計報告---5工程設(shè)計5.1設(shè)計依據(jù)主要規(guī)程、規(guī)范《水利水電工程初步設(shè)計報告編制規(guī)程》(DL5021-93);《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000);《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB50201-94);《堤防工程設(shè)計規(guī)范》(GB50286-98);《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》(DL5073-2000);《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007-2002);《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》(GB50288-99);《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》(SL303-2004);《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JLG79-2002、J220-2002);《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》(JTGD60-2004);《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(SL191-2008)。依據(jù)的主要文件1)《銅陵市城市防洪規(guī)劃報告》某院200弭6月；2)《銅陵市江堤加固工程初步設(shè)計報告》某院2002年6月；3)《關(guān)于安徽省銅陵江堤加固工程初步設(shè)計報告(非隱蔽工程)的批復(fù)》水利部長江水利委員會長計K2002363號文；4)《某園江南片防洪排澇規(guī)劃》某院2011年1月；5)《關(guān)于某園江南片防洪除澇規(guī)劃批復(fù)》銅陵市水務(wù)局銅水務(wù)K2011312號文。5.1.3設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)1)除澇標(biāo)準(zhǔn)按照園區(qū)建設(shè)要求，并結(jié)合當(dāng)?shù)卣{(diào)蓄、排水條件，除澇標(biāo)準(zhǔn)采用20年一遇24h暴雨，地面不積水。2)工程等別和建筑物級別根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》(GB50288-99)及《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》(JTGD60-2004)的規(guī)定，確定排澇溝工程等別為田等?？刂崎l工程等別為田等，主要建筑物為3級。3)地震烈度根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2001),工程區(qū)地震動峰值加速度為0.05g,地震基本烈度為VI度。排澇溝工程設(shè)計排水河道布局規(guī)劃考慮現(xiàn)狀水系、河網(wǎng)密度、雨水管線接入便利性及與規(guī)劃路網(wǎng)的關(guān)系,結(jié)合起步區(qū)總體規(guī)劃，主要對園區(qū)現(xiàn)有的三江口河、勝利河、十里長河等進行布局規(guī)劃，并新建壩梗頭站前排澇溝工程。斷面型式1)斷面確定原則①能通過設(shè)計排澇流量；寬度不小于作為景觀河道的視角寬度；岸坡考慮護砌，河底一般不考慮護砌，由于區(qū)域地質(zhì)條件較差,水流流速宜控制在不沖不淤流速范圍內(nèi)；④盡量考慮結(jié)合河道現(xiàn)狀；水面寬度考慮規(guī)劃區(qū)總水面率達(dá)到6%的要求。2）斷面型式根據(jù)以上原則，三江口河、勝利河、十里長河斷面型式采用設(shè)計常水位以下迎水側(cè)邊坡為1:5,設(shè)計常水位0.5m以上設(shè)寬2.5m親水平臺，親水平臺至地面之間以1:3斜坡連接，并在斜坡上設(shè)置景觀綠化。從節(jié)省土地資源的角度出發(fā)，壩展頭站前排澇溝斷面按矩形斷面設(shè)計。為滿足環(huán)境美化及邊坡穩(wěn)定要求，兩側(cè)采用生態(tài)硅加筋擋墻。斷面設(shè)計1）排澇溝中心線確定原則規(guī)劃排澇溝中心線基本上與現(xiàn)有河道中心線一致，局部微調(diào)。2）底寬確定原則河道底寬首先按滿足設(shè)計流量要求進行確定，在此基礎(chǔ)上按照規(guī)劃水面率不低于6%的要求進行確定，河底寬度取兩者之間較大值。排澇溝計算水深取2m。3）設(shè)計流量根據(jù)區(qū)域來水面積，按照“8罪辦法”，分別計算出三江口河、勝利河、十里長河設(shè)計流量為7.2m3/s、6.4m3/s、11.4m3/s。4）河道寬度依據(jù)各排澇溝的匯水范圍，分段計算各排澇溝的匯水面積、設(shè)計流量,河道按照過流能力確定底寬為1.5?16m,按照水面率要求確定底寬30~40m。水力坡度取0.0001?0.00015,糙率采用0.0225,計算河道過流能力約23?55m3/s。詳見表5.2-1。表5.2-1排澇溝分段設(shè)計斷面計算表河流名稱長度(m)流量(m3/s)邊坡比降河底高程(m)水深(m)糙率滿足過流能力最小底寬(m)滿足水面率要求底寬(m)備注南勝利河28006.41/51/100003.03~3.320.02251.535復(fù)式斷面，設(shè)計水位以上0.5m設(shè)2.5m寬平臺，平臺以上邊坡1/3十里長河436211.41/51/100003.17~3.620.0225535三江口河上游26697.21/51/100003.17~3.520.0225230三江口河十里長河匯入120018.61/51/100003.03~3.1720.02251135三江口河勝利河匯入120025.01/51/100003.0~3.0320.02251640壩梗頭站前溝156015.01.5/100003.0~3.2420.022511矩形斷面疏挖工程1)疏挖原則：對小于設(shè)計斷面的河道進行疏浚開挖，大于設(shè)計斷面的河道保持現(xiàn)狀。2)根據(jù)規(guī)劃確定的排澇溝斷面，按照疏挖原則對現(xiàn)狀不滿足溝底高程要求的斷面進行疏挖，疏挖總長12231ml疏挖土方86.07萬m3。3)壩坡頭站前排澇溝根據(jù)規(guī)劃位置重新開挖，設(shè)計長度約1.56km,排澇溝中心線距規(guī)劃道路邊線6.55m,溝底高程3.0?3.24m。為滿足生態(tài)環(huán)境要求，排澇溝兩側(cè)采用生態(tài)硅加筋擋墻，仰角約76.80,擋墻采用C20硅基礎(chǔ)，頂部設(shè)C2施壓頂?；鈧?cè)設(shè)置2m寬漿砌石護底。河岸坡抗滑穩(wěn)定計算1)計算斷面的選取抗滑穩(wěn)定計算斷面選取的原則是河岸坡高度大、河基軟弱土層較厚的斷面。因為軟弱土層抗剪強度最低，該土層較厚對堤身抗滑穩(wěn)定的不利影響最大。如果這樣的堤身斷面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)大于規(guī)范許可值，就可以判定，其它河段的邊坡穩(wěn)定更為可靠。根據(jù)地質(zhì)勘探所揭示的地層和土工試驗結(jié)果及上述原則，取三江口河K2+200、十里長河K1+000、南勝利河K0+400斷面進行抗滑穩(wěn)定計算。2）計算工況及計算參數(shù)本次設(shè)設(shè)計算河岸坡在施工期和設(shè)計運行期兩種工況，坡身土料的物理力學(xué)指標(biāo)主要采用地勘報告提供的成果。各層土的計算參數(shù)的具體指標(biāo)見表5.2-2。表5.2-2土層物理參數(shù)表斷面土層號容重（kN/m3）凝聚力（kPa）內(nèi)摩擦角（度）三江口河K2+200①淤泥17.34.69.6②層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土17.716.315.6③層粉土18.620.917.8④層粉質(zhì)粘土20.770.221.4⑤粉質(zhì)粘土夾粉土19.433.018.8十里長河K1+000①淤泥17.57.010.8②層粉砂夾粉土18.312.912.5③層淤泥17.56.711.8④層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土18.516.613.2⑤粉粉質(zhì)粘土19.722.027.7南勝利河K0+400①淤泥17.65.39.5②淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土18.213.214.13）計算方法及計算成果按照《堤防工程設(shè)計規(guī)范》，采用瑞典圓弧滑動法計算，基本公式如下：WcositgiMKcWisini式中：Kc一堤身抗滑穩(wěn)定安全系數(shù);Wi—土條重力（kN）;G一土的凝聚力（kPa）;li—土條的圓弧長度（m）;的一土條底面中點至圓心的連線與垂直線的夾角（度）；①i一土的內(nèi)摩擦角（度）。具體計算應(yīng)用河海大學(xué)編制的“SLOP9土石壩穩(wěn)定分析系統(tǒng)”程序。各斷面不同工況下抗滑穩(wěn)定計算成果圖見圖5.2-1?5.2-3,河坡穩(wěn)定計算成果見表5.2-3。表5.2-3抗滑穩(wěn)定計算成果表計算斷面計算坡面計算工況計算水位抗滑安全系數(shù)河內(nèi)河外計算值規(guī)范允許值三江口河K2+200臨水坡施工期3.134.132.6971.10設(shè)計運行期5.135.832.6241.20十里長河K1+000臨水坡施工期3.273.272.5031.10設(shè)計運行期5.275.972.6241.20南勝利河K0+400臨水坡r施工期「3.074.072.3151.10設(shè)計運行期5.075.772.6241.204）計算成果分析從穩(wěn)定計算成果來看，河岸坡在施工期和設(shè)計運行期的最小抗滑穩(wěn)定系數(shù)均大于規(guī)范規(guī)定的允許值，設(shè)計河坡斷面抗滑穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。

圖5.2-1三江口河K2+000斷面岸坡抗滑穩(wěn)定計算成果I■是長河K^+000瓶面運營里C-1?.業(yè)用I, 馬I■是長河K^+000瓶面運營里C-1?.業(yè)用I, 馬.十里長河K1+000版正施工刖c-l.OKpo.”9.5”c=12.JKpa,*='6.8*c=12.9KpQ,.=[2.5*圖5.2-2十里長河K1+000斷面岸坡抗滑穩(wěn)定計算成果控制閘工程設(shè)計三江口閘總體與結(jié)構(gòu)布置三江口閘位于三江口河與園區(qū)邊界交匯處，位鄰東聯(lián)坪紅楊樹村附近。設(shè)計流量7.2m3/s,閘上水位5.5m,過閘落差0.1m。新建三江口閘位于河道中間，與規(guī)劃道路正交，采用路下涵結(jié)構(gòu)方式，進口設(shè)置控制段，安裝擋水閘門，阻隔園區(qū)外側(cè)的澇水進入園區(qū)內(nèi)。涵洞采用鋼筋混凝土矩形斷面，2孔，凈尺寸孔徑為2.0&4m(寬,洞身總長36m,共分4節(jié)，每節(jié)9m,底板頂高程3.5m,頂、底板與側(cè)墻厚均為0.5m。進口段洞身設(shè)置閘門控制段，其順?biāo)飨蜷L3.15m,底板厚0.6m,邊墩厚0.6m,中墩厚0.7m。閘門頂部設(shè)檢修平臺與啟閉臺，檢修平臺高程7.5m,啟閉臺高程11.5m。啟閉臺上設(shè)啟閉機房，寬3.4m,凈高3.0m。涵洞接縫部位均設(shè)鋼筋硅包箍，包箍斷面為0.5W5m,縫間貼閉孔泡沫板，縫內(nèi)設(shè)橡皮止水?？刂崎l進出口設(shè)置M10漿砌石八字翼墻，進口擴散角為30°,出口擴散角為31.1°。翼墻底板之間設(shè)置M5漿砌石護底，進口段長6.1m,出口段長8.9m。出口漿砌石護底末端接長5.0m的干砌石護底，寬18m,四周設(shè)置M5漿砌石固腳，斷面為0.4>0.8m。護底厚均為0.3m,下設(shè)0.1m厚碎石墊層。5.3.1.2過流能力復(fù)核設(shè)計條件：本次擬建三江口閘上游設(shè)計水位5.5m,下游設(shè)計水位5.4m,設(shè)計流量7.2m3/s。根據(jù)其設(shè)計水位，涵洞過流流態(tài)為長洞無壓流，其流量計算公式如下：3QmB,2gH(25-1式中：Q設(shè)計過涵流量（m3/s）;m流量系數(shù)，取0.36;&側(cè)收縮系數(shù)，取0.95;Ho計入行進流速水頭的涵上水頭（m）;B—涵洞凈寬（m）;戶--淹沒系數(shù)，按下式計算：2.31%（1巫）04H0Ho其中：hs下游水深（m）。QCRi5-2式中：Q設(shè)計過涵流量（m3/s）;S涵洞過水面積（mb;R—水力半徑（m）;i—涵洞縱向坡度。C謝才系數(shù)，按下式計算：1C1R6n其中：n洞身糙率，取n=0.017。涵洞現(xiàn)狀過流能力根據(jù)公式5-1和5-2聯(lián)立試算求得，涵洞實際過流能力為11.8m3/s,大于設(shè)計流量?？紤]到產(chǎn)業(yè)園遠(yuǎn)期發(fā)展要求，認(rèn)為擬定涵洞斷面滿足要求。5.3.1.3地基處理設(shè)計1）涵洞基底應(yīng)力涵洞在正常使用過程中，受到的荷載主要有：結(jié)構(gòu)自重、土壓力、水壓力、汽車荷載，經(jīng)計算，涵底最大基底壓力為101.7kPa2）地基承載力分析涵閘底板底面高程為2.9m,參照地質(zhì)鉆孔可見，進水閘底板座落于①層淤泥層上，《地質(zhì)報告》推薦的天然地基承載力為50kPa,小于涵底的平均基底應(yīng)力，且標(biāo)貫擊數(shù)平均值僅為1.4,不能作為建筑物天然地基，地基需加固處理。3）處理方案設(shè)計根據(jù)類似工程經(jīng)驗，擬對涵洞及進出口翼墻底部①層淤泥清理后，換填10%水泥土。然后采用水泥土攪拌樁進行地基處理。攪拌樁直徑采用0.5m,水泥摻入比暫按15%計，粉噴樁按梅花形布置，中心距0.9m,平均樁長9.3m。4）復(fù)合地基承載力驗算根據(jù)攪拌樁的作用機理可知，所形成的水泥土樁體與樁周土組成復(fù)合地基共同承擔(dān)建筑物荷載，由于二者剛度相差較大，樁體與樁間土如何分擔(dān)建筑物荷載是較為復(fù)雜的問題，根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2002J220-2002）,單樁豎向承載力、復(fù)合地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值和攪拌樁復(fù)合土層的壓縮模量公式計算如下。①單樁豎向承載力nRapqsiliqpAi1RafcuAp式中：Ra單樁豎向承載力（kN）;fcu與攪拌樁樁身水泥土配比相同的室內(nèi)加固土試塊在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件下90d#期的立方體抗壓強度平均值（kPa）;t樁身強度折減系數(shù)，取0.25;卬一樁的周長，卬=l.57mn樁長范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)qsi樁周第i層的側(cè)阻力特征值;li樁長范圍內(nèi)第i層土的厚度qp__樁端地基土未經(jīng)修正的承載力特征值L樁端天然地基土的承載力折減系數(shù)，％=0.5②復(fù)合地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值Rafspkm(1m)fskAp式中:fspk復(fù)合地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)fsk樁間土承載力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)m樁土置換率Ap水泥土樁體橫截面積(m2)b樁尖土承載力折減系數(shù)，樁尖為硬土可取0.1~0.4③攪拌樁復(fù)合土層的壓縮模量Esp=mEp+(1-m)Es式中：Esp攪拌樁復(fù)合土層的壓縮模量(kPa)Ep攪拌樁的壓縮模量(kPa)Es樁間土的壓縮模量(kPa)經(jīng)計算，復(fù)合地基承載力特征值為113.3kPa,大于涵閘最大基底壓力復(fù)合地基壓縮模量為9.5,大大減小了基礎(chǔ)沉降。故地基處理設(shè)計滿足要求十里長河閘設(shè)計總體與結(jié)構(gòu)布置十里長河閘位于十里長河與園區(qū)邊界處，位鄰東聯(lián)坪聯(lián)勝村附近。設(shè)計流量11.4m3/s,閘上水位5.6m,過閘落差0.1m。新建三江口閘位于河道中間，與規(guī)劃道路正交，采用路下涵結(jié)構(gòu)方式，進口設(shè)置控制段，安裝擋水閘門，阻隔園區(qū)外側(cè)的澇水進入園區(qū)內(nèi)。涵洞采用鋼筋混凝土矩形斷面，2孔，凈尺寸孔徑為3.0&4m（寬,洞身總長48m,共分6節(jié)，每節(jié)8m,底板頂高程3.6m,頂、底板與側(cè)墻厚均為0.5m。進口段洞身設(shè)置閘門控制段，其順?biāo)飨蜷L3.15m,底板厚0.6m,邊墩厚0.6m,中墩厚0.7m。閘門頂部設(shè)檢修平臺與啟閉臺，檢修平臺高程7.6m,啟閉臺高程11.6m。啟閉臺上設(shè)啟閉機房，寬3.4m,凈高3.0m。涵洞接縫部位均設(shè)鋼筋硅包箍，包箍斷面為0.5W5m,縫間貼閉孔泡沫板，縫內(nèi)設(shè)橡皮止水?？刂崎l進出口設(shè)置M10漿砌石八字翼墻，進口擴散角為30°,出口擴散角為31.10。翼墻底板之間設(shè)置M5漿砌石護底，進口段長6.1m,出口段長8.9m。出口漿砌石護底末端接長5.0m的干砌石護底，寬20m,四周設(shè)置M5漿砌石固腳，斷面為0.4>0.8m。護底厚均為0.3m,下設(shè)0.1m厚碎石墊層。過流能力復(fù)核設(shè)計條件：本次擬建十里長河閘上游設(shè)計水位5.6m,下游設(shè)計水位5.5m,設(shè)計流量11.4m3/s。根據(jù)其設(shè)計水位，涵洞過流流態(tài)為長洞無壓流，由公式5-1與5-2聯(lián)立計算求得，涵洞實際過流能力為16.2m3/s,大于設(shè)計流量?？紤]到產(chǎn)業(yè)園遠(yuǎn)期發(fā)展要求，認(rèn)為擬定涵洞斷面滿足要求。地基處理設(shè)計1）涵洞基底應(yīng)力涵洞在正常使用過程中，受到的荷載主要有：結(jié)構(gòu)自重、土壓力、水壓力、汽車荷載，經(jīng)計算，涵底最大基底壓力為101.7kPa2）地基承載力分析涵閘底板底面高程為3.0m,參照地質(zhì)鉆孔可見，進水閘底板座落于①層淤泥層上，《地質(zhì)報告》推薦的天然地基承載力為50kPa,小于涵底的平均基底應(yīng)力，且標(biāo)貫擊數(shù)平均值僅為1.4,不能作為建筑物天然地基，地基需加固處理。3）處理方案設(shè)計根據(jù)類似工程經(jīng)驗，擬對涵洞及進出口翼墻底部①層淤泥清理后，換填10%水泥土。然后采用水泥土攪拌樁進行處理，攪拌樁直徑采用0.5m,水泥摻入比暫按15%計，粉噴樁按梅花形布置，中心距0.9m,樁底以進入④層粉質(zhì)粘土層內(nèi)0.5m為控制，平均樁長15m。4）復(fù)合地基承載力驗算參照5.3.1.3節(jié)中公式計算，復(fù)合地基承載力為116.6kPa,大于涵閘最大基底壓力。復(fù)合地基壓縮模量為10.2,大大減小了基礎(chǔ)沉降。故地基處理設(shè)計滿足要求。南勝利河閘設(shè)計總體與結(jié)構(gòu)布置南勝利河閘位于南勝利與園區(qū)邊界處，位鄰東聯(lián)坪水滸村附近。設(shè)計流量6.4m3/s,閘上水位5.3m,過閘落差0.1m。控制閘位于河道中間，與規(guī)劃道路正交，采用路下涵結(jié)構(gòu)方式，進口設(shè)置控制段，安裝擋水閘門，阻隔園區(qū)外側(cè)的澇水進入園區(qū)內(nèi)。涵洞采用鋼筋混凝土矩形斷面，2孔，凈尺寸孔徑為2.0&4m（寬,洞身總長101m,共分11節(jié)，出口兩節(jié)長10m,其余每節(jié)9m,底板頂高程3.3m,頂、底板與側(cè)墻厚均為0.5m。進口段洞身設(shè)置閘門控制段，其順?biāo)飨蜷L3.15m,底板厚0.6m,邊墩厚0.6m,中墩厚0.7m。閘門頂部設(shè)檢修平臺與啟閉臺，檢修平臺高程7.3m,啟閉臺高程11.3m。啟閉臺上設(shè)啟閉機房，寬3.4m,凈高3.0m。涵洞接縫部位均設(shè)鋼筋硅包箍，包箍斷面為0.5W5m,縫間貼閉孔泡沫板，縫內(nèi)設(shè)橡皮止水?？刂崎l進出口設(shè)置M10漿砌石八字翼墻，進、出口擴散角均為30°。翼墻底板之間設(shè)置M5漿砌石護底，進口段平均長10.8m,出口段長9.0m。出口漿砌石護底末端接長9.0m的干砌石護底，寬25.3m,四周設(shè)置M5漿砌石固腳，斷面為0.4W8m。護底厚均為0.3m,下設(shè)0.1m厚碎石墊層。過流能力復(fù)核設(shè)計條件：本次擬建十里長河閘上游設(shè)計水位5.3m,下游設(shè)計