某中型水闸初步设计报告

1综合说明11工程概况原小屯节制闸位于邱县境内老沙河上，邯临公路桥下游约70M，控制排水面积14242KM。该闸于1979年建成，原设计过流量为343M3/S，相应设计水位3514M，校核过流量为473M3/S，相应设计水位3624M。小屯节制闸原设计灌溉面积3万亩。老沙河是清凉江水系的上游河段，源由曲周县的南寺头起，经威县牛寨汇入清凉江。为解决老沙河下游河道排水不畅问题，于1979年兴建小屯节制闸。该闸原设计共6孔，每孔净宽80M，闸底板高程为2989M，采用分离式底板。闸墩基础采用井柱桩基础，中墩下设单排4根直径1M，长16M的钢筋混凝土井柱；边墩下设单排3根直径1M，长10M的钢筋混凝土井柱。闸室顺水流方向长125M，中墩及边墩厚为08M，高911M，墩长60M。闸门为升卧式钢闸门，启闭机为6台QPQ216T双吊点手电两用卷扬式启闭机。机架桥宽51M，每跨长879M，高1M，为预制梁结合现浇的型钢筋混凝土结构，全长72M。工作桥宽324M，每跨长879M，高08M，为预制梁结合现浇的型钢筋混凝土结构，全长88M。闸室上游设混凝土防渗底板长30M、厚04M，底板高程为2989M；防渗底板上游设干砌石护底长5M、厚03M。闸室下游设钢筋混凝土消力池，斜坡段坡比14，消力池底高程为2839M，消力池池深15M，池长22M；消力池后设浆砌石海漫长35M；海漫末端设防冲槽深15M。两岸护坡采用浆砌石护坡。2008年12月受邱县水务局委托，我院完成了河北省邱县小屯节制闸安全鉴定报告汇编。2009年2月，由邯郸市水利局组织，在邱县水务局召开了邱县小屯节制闸安全鉴定审查会，成立了由地质、水工、金结、机电及管理等相关专业组成的专家组。经专家组评定，小屯节制闸鉴定为四类闸，建议报废重建。该闸现状存在的主要问题是边墩摩擦桩承载力不满足要求；闸室稳定不满足要求；防冲槽槽深不足，槽内抛石大部分已被冲走，达不到消能防冲效果；启闭机房出现纵向裂缝，无法使用；启闭设备老化等问题。2011年12月8日，河北省水利科学研究院对河北省邱县小屯节制闸安全鉴定进行了核查，同意安全鉴定专家组将该水闸安全类别综合评定为四类闸的鉴定意见。2012年3月受邱县水务局委托，我院编制了邱县小屯节制闸重建工程初步设计报告。2012年8月23日，河北省水利厅对邱县小屯节制闸重建工程初步设计报告进行了审查，我院根据审查意见对初步设计报告进行了修改和完善，编制了邱县小屯节制闸重建工程初步设计报告（报批稿）。12水文121流域概况老沙河原系漳河故道，隶属清凉江水系，是河北省黑龙港地区主要排沥水系之一，上接东风渠来水，经邱县、于威县牛家寨汇入清凉江，全长760KM。流域范围为漳河故道以北，黄口干渠、安寨支渠以南，民有渠、东风灌区四分干与鲧堤之间地区。控制流域面积为2622KM2，其中东风渠流域面积765KM，安寨渠汇入口以上总控制面积为10098KM。1976年扩挖标准为定雨量250MM，设计流量为247M3/S。122洪水本次分析，需要推求的水文成果主要涉及的是平原沥涝水，因此主要依据1993年12月河北省平原地区设计暴雨图集、河北省平原地区中小面积除涝水文计算修订成果报告（简称“02手册”）、以及水利水电工程设计洪水计算规范SL442006进行计算，计算结果见下表。老沙河设计流量计算成果表单位M3/S5年一遇10年一遇20年一遇设计断面I03区I16区加权后I03区I16区加权后I03区I16区加权后小屯闸7021189937127319291589212728682484123城区沥水根据魏县、广平县、肥乡县和邱县各县城市总体规划，上述4县城区部分排水范围通过雨水管渠和排水口泄入老沙河排水区域，排沥标准均为1年重现期，城区排沥成果见下表。4县规划城区设计排沥流量（入老沙河）汇水面积排水分区（104M2）一年重现期设计流量（M3/S）备注魏县1134652入东风渠一排支广平县1211696入东风渠肥乡县850488入东风六排支邱县220126入北干渠124设计流量本次老沙河设计洪水由农田涝水和城区沥水两部分组成，两者叠加后得到老沙河新建小屯闸以上控制断面的设计流量，成果见下表。老沙河各控制断面设计排涝流量计算成果表不同重现期设计值（M3/S）控制断面控制面积（KM2）20年一遇10年一遇5年一遇新建小屯闸1555626801785113313工程地质拟定场地土层为第四系松散沉积的土层，为冲积而成，在勘探深度范围内土层共分为9层壤土（ALQ42），粉砂（ALQ42），壤土（ALQ42），粘土（ALQ42），壤土（ALQ42），粉砂（ALQ42），中砂（ALQ42），粘土（ALQ41），细砂（ALQ41）。本水闸闸底板座落在第三层壤土层上,褐黄色，可塑，饱和，韧性中等，干强度中等，主要为中粉质壤土，可见褐色斑块，壤土中含砂壤土和粘土层，该层壤土厚度为160170M，层底标高为26502675M。14工程任务和规模邱县小屯节制闸是一座以防洪为主兼顾蓄水灌溉的中型水闸，过去曾发挥过良好的社会效益和经济效益。由于工程现状存在诸多安全隐患，目前已不能满足安全运行要求。且随着近几年降雨量偏小和农业用水量逐年增多，地下水位逐年下降，水环境逐步恶化，急需利用小屯闸蓄水供给当地农业用水。因此为满足防洪、排涝同时兼顾蓄水灌溉，拟定在原闸址下游约65KM处重建。该重建工程实施后可有效的利用和调配区域水资源，减少本地区地表水的流失与地下水开采量，有利于当地水环境的改善，并且可以回补地下水，改善水资源与环境状况，缓解地下水资源危机，遏止地下水位持续下降的态势。小屯节制闸设计洪水标准为10年一遇，设计排水流量为1785M3/S，设计洪水位3330M；依据治理后老沙河河道最大过水流量，确定该闸校核标准为不足20年一遇，校核排水流量为24706M3/S，校核洪水位345M，正常蓄水位3389M，根据水闸设计规范SL2652001规定，该工程规模为中型，工程等别为等，主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级。15工程布置和主要建筑物拟建小屯节制闸位于邱县境内老沙河上，原闸下游约65KM处，桩号40450M（安寨闸下游海漫段末端为0000桩号），控制排水面积15556KM，设计排水流量为1785M3/S，校核流量24706M3/S，设计蓄水深48M，设计蓄水位3389M。闸室上游防护段长35M，底板高程为2909M，前15M为砌石结构，即5M长干砌石段和10M长M10浆砌石扭坡段，底宽40M，干砌石段边坡15，厚05M，下设01M厚碎石垫层，后20M为C25钢筋混凝土结构，边坡13，铺盖厚度为05M，护坡厚度为04M，下设01M厚C10混凝土垫层。闸室为C30钢筋混凝土开敞式结构，进口底高程为2909M，顺水流方向长11M，垂直水流方向长374M，总净宽30M，单孔净宽6M，5孔，中间三孔一联,边孔为一孔一联。边墩厚081M，中墩厚1M，缝墩厚08M，底板厚1M，下设01M厚C10混凝土垫层，中墩及缝墩长度均为9M，墩顶高程为3489M。墩顶设C25钢筋混凝土机架桥，机架桥高64M，排架柱尺寸为0604M，启闭平台上设启闭机房。工作闸门为648M平面直升式滚轮钢闸门，启闭机选用QP2125KN双吊点手电两用卷扬式启闭机。闸室下游消能防冲段长64M，由消力池段、海漫段及防冲槽段等部分组成。消力池段为C25钢筋混凝土结构，长18M，池深1M，底板厚06M，下设01M厚C10混凝土垫层，两岸采用C25钢筋混凝土护坡，边坡13，厚04M，下设01M厚C10混凝土垫层。消力池下游接海漫段，长28M，厚05M，下设01M厚碎石垫层，边坡为13。海漫段后接12M长2M深防冲槽，防冲槽段护坡为干砌石扭坡，防冲槽下游接6M长15反坡与原渠道相衔接。上下游挡墙平面布置均采用圆弧与直线组合式，结构形式主要采用扶壁式和悬臂式C25钢筋混凝土挡墙。16电气及金属结构161电气小屯节制闸用电负荷包括5孔工作闸门的启闭设备、启闭机房、管理房的照明设备、检修，并预留备用回路。本工程选用S1180KVA10/04KV变压器1台，供电电源由附近10KV高压输电线路引来，长度约为400M，低压侧采用380/220V动力与照明公用中性点接地三相四线制系统。变压器采用室外杆上安装型式，XL21动力照明配电箱安装于启闭机机房内。在10KV输电线路末端配电变压器的高压进线上安装高压避雷器一组，型号为HY5WS17/50型户外式高压式避雷器。本工程接地型式采用TNCS系统。低压电气设备接地与避雷接地共用一处接地装置，接地网的接地电阻不大于4。162金属结构小屯节制闸共5孔，闸室设5扇工作闸门。工作闸门启闭机为QP2125KN双吊点手电两用卷扬式启闭机，工作闸门尺寸为648M（宽高）。17消防设计根据建筑物消防设计规范的要求，电缆全部采用不燃电缆或阻燃电缆，并采取阻火包、防火隔板、防火涂料、防火堵料等防火措施，配备手提式MFZL4型磷酸铵盐干粉灭火器等灭火器材。18施工组织设计本工程施工安排在2013年9月初至次年6月底，施工安排在非汛期。非汛期降雨量较小，基本不产流，同时工程施工时可将原小屯节制闸闸门关闭。原小屯闸至新闸址区间内几乎不来水，为以防万一，本次施工时可挖一小排水沟将水导向下游。小屯节制闸重建工程位于老沙河上，原闸址下游约65KM处，紧邻106国道，交通便利，施工材料及机械可以通过106国道和老沙河堤顶路运至施工现场。水泥仓库、砂石料场及混凝土拌和站、钢筋加工厂、木材加工厂以及办公室生活及福利设施等均在右岸布置。该工程施工总工期为10个月，分为工程准备期、主体工程施工期和工程完建期三个阶段。19环境保护设计小屯节制闸重建工程的实施，可实现汛期排涝，汛后蓄水满足农业灌溉，回补地下水，缓解地下水资源危机。同时本项目实施有利于调节小气候，对优化生态环境和保证水资源可持续利用具有积极促进作用。工程建设对环境的影响利远大于弊，有利影响将长期发挥作用，不利影响可通过相应的工程措施和有效的管理手段办法予以制约，对区域社会经济的发展及生态环境的改善产生积极的影响。本项目有利影响占主导地位，因此，本工程建设符合环境保护要求。本工程环境保护投资为349万元。其中环境监测费07万元，环境保护临时措施费122万元，独立费14万元，预备费017万元。110水土保持设计本工程建设特点是施工场地集中，施工过程中，因工程开挖、填筑、施工临时道路修建及施工作业活动等易产生水土流失。通过对本工程进行综合分析，施工期是造成的水土流失的主要时段。根据工程的布局、施工布置及工程施工分区的特点等，本工程水土保持防治分区为建筑物施工区、施工生产生活区、施工临时道路区及弃渣场。根据本工程的布局、施工特点和水土流失特点，对施工区采取预防保护措施；施工生产生活区在工程完建后恢复原地貌；工程建设产生的弃渣及时运至弃渣场堆放，并压实恢复植被；施工临时道路单侧设临时排水沟，施工结束后，恢复原地貌和植被。总之，在工程建设过程中工程措施、植物措施、临时措施相结合，以发挥最佳效益。本工程水土保持措施总投资为34万元，其中工程措施投资022万元，植物措施投资012万元，临时措施投资029万元，独立费用26万元，基本预备费017万元。111工程管理设计小屯节制闸是老沙河上重要的控制性工程，担负着以防洪为主，兼有蓄水、灌溉等功能。小屯闸建成后仍维持原管理机构及管理人员不变，管理机构为小屯闸管理所，管理人员为4人。按照冀水管【2007】7号文件精神，对管理机构定性为准公益性事业单位，人员工资及维修养护经费全部由财政列支。112安全与节能设计本工程主要工程项目为土建工程、金结机电工程等。节能设计主要考虑在设计中使用节能材料和设备，合理布局节约投资；在施工中采用合理安排工序，缩短工期和选用节能机械等节能措施。安全设计包括安全防护设计和安全卫生设计。安全管理要建立机构、落实人员、建立制度，并注重工程的度汛安全和工程建设中的安全。安全卫生设计的主要内容为劳动安全与卫生设计，安全卫生设施必须符合国家规定的标准，安全卫生设施与主体工程同时施工、同时投入生产和使用。113设计概算（1）本工程总投资为8386万元，其中工程部分投资为83171万元，新增水土保持工程投资为34万元，环境保护工程投资为349万元。（2）主要工程量为土方开挖761538M3，土方回填1886000M3，干砌石354038M3，浆砌石99478M3，混凝土352486M3，模板380080M2，钢筋制安29510T。（3）主要材料用量水泥136718T，钢筋26760T，木材424M3，柴油1597T，汽油312T，砂子235194M3，块石512654M3，碎石409317M3。（4）工程总用工11516270工时。（5）工资标准按六类地区计，工长为54元/工时，高级工为505元/工时，中级工为437元/工时，初级工为232元/工时。114经济评价社会折现率按参数选定为8。经济评价指标经济内部收益率857，经济效益费用比113，经济净现值（IS8）12699万元。从经济内部收益率、经济效益费用比、经济净现值等国民经济评价指标结果看出，该项目经济合理。工程项目实施后可取得较好的社会效益和经济效益，对农业发展具有促进作用。工程实施后可有效的利用和调配区域水资源，减少本地区地表水的流失与地下水开采量，降低用水成本；同时有利于当地水环境的改善；并且可以回补地下水，改善水资源与环境状况，缓解地下水资源危机。本项目实施还有利于调节小气候，对优化生态环境和保证水资源可持续利用具有积极促进作用。2水文21流域概况老沙河原系漳河故道，隶属清凉江水系，是河北省黑龙港地区主要排沥水系之一，上接东风渠来水，经邱县、于威县牛家寨汇入清凉江，全长760KM。流域范围为漳河故道以北，黄口干渠、安寨支渠以南，民有渠、东风灌区四分干与鲧堤之间地区。控制流域面积为2622KM2，其中东风渠流域面积765KM，安寨渠汇入口以上总控制面积为10098KM。1976年扩挖标准为定雨量250MM，设计流量为247M3/S。拟新建小屯闸以上老沙河共有几条较大的支渠汇入，分别为西支渠、东呈孟渠、沙东干渠、波流固渠、傅辛庄渠、北干渠等，总长度9786KM，总控制面积68194KM。老沙河主要支渠基本情况见表21。老沙河支渠基本情况统计表表21支流名称起止位置长度（KM）流域面积（KM2）底宽（M）边坡纵坡原设计流量（M3/S）西支渠东贤店至西呈孟172411135820121/400018725东呈孟渠西杨固至东呈孟8524936121/350029沙东干渠邯馆路至安寨渠37024144753513141/60005471655波流固渠孟固至波流固121525565121/5000172傅辛庄渠梁二庄至小临河114982121/600013北干渠柳辛庄至小临河12289122气象邱县属北暖温带亚湿润大陆性气候，四季分明。春季多风少雨，夏季多雨高温，秋季天高气爽，冬季寒冷干燥。年均气温130，其中最热月平均气温268，极端最高气温427，最冷月平均气温28，极端最低气温201；无霜期207天，平均初霜日10月25日左右，年均降雨量5246MM，多集中在78月份，平均终霜日4月5日左右；年均气压10118HPA，室外相对湿度66，冬季最大积雪度为29CM，夏季最大日降雨量2459MM；年主导风向为东南西北向，夏季多偏南风，冬季多偏北风，平均风速为31M/S，平均日照小时为25392H。雨热同季，宜于多种植物生长。23水文基本资料流域内有肥乡、广平、平固店、邱城、南辛店、邱县等雨量站，无水文测站。24洪水本次新建小屯闸以上老沙河设计洪水由农田涝水和城区沥水两部分组成，两者叠加后得到老沙河各控制断面的设计流量。241平原排水渠暴雨洪水特性（1）暴雨特性工程所在区域属平原区，暴雨特性受太行山地形影响，时空分布很不均匀，对于长历时暴雨，则具有降雨强度大、持续时间长、笼罩范围广的特点。本区域的暴雨特点表现为暴雨量值沿区域变化较山区缓慢。24小时暴雨平原等值线变化范围为80120MM，三日暴雨平原大部地区等值线值变化范围为110120MM。平原不同地区年最大24小时、三日暴雨量的年际变化规律性较强，即年最大暴雨的离势系数CV变化小，年最大24小时暴雨CV值在06065之间，年最大三日暴雨的CV值均为05。（2）洪涝水特性该流域为平原易涝区域，本地区的洪涝灾害主要为本流域降水产生的涝灾。平原地区的涝水具有以下特点平原排水区域及排水河道坡度平缓，涝水表现形式为峰小量大，持续时间长；涝水造成的灾害主要表现为耕地受淹以及由此造成的地下水位抬高和耕地的盐渍化；平原除涝标准较低；受人类活动影响较大，排水河道开挖前后，同样的暴雨，造成的流量相差很大；水文测站较少，测验资料年限较短，且测验成果易受人类活动影响。与其它流域相比，本流域涝水的突出特点为流域大范围涝灾往往是连续几场大暴雨所致，例如1977年涝灾，是由自7月下旬至8月上旬连续几场大雨造成；随着水资源利用程度的提高，淡水区地下水位连年下降，同样暴雨造成涝灾有逐渐减少的趋势。242平原地区设计涝水计算拟建小屯闸所在位置位于邱县境内106国道下游约50M处，小屯闸以上老沙河总控制流域面积为15556KM，其中涉及农田除涝面积为152151KM。2421计算标准拟建小屯闸设计防洪标准为10年一遇，本次设计沥水共分析计算了5年一遇、10年一遇和20年一遇3个标准。2422计算方法关于河北省平原地区设计涝水的计算，由于实测资料短缺，大多采用由暴雨按经验公式途径推求。我省平原地区中小面积除涝水文计算一般采用“手册法”，本次计算采用河北省平原地区中小面积除涝水文修订报告（2002年）中的方法推求。主要环节简述如下（1）设计暴雨设计暴雨时段采用年最大三日雨期控制。设计雨型为三日雨量分二次计算，一次为年最大24小时雨量，位于第三日，占年最大三日雨量的80；一次为年最大三日雨量的20，两次间隔12小时。设计点雨量计算，采用河北省水利厅1993年12月出版的河北省平原地区设计暴雨图集中“年最大三日暴雨多年平均值等值线图”与“年最大三日暴雨变差系数（CV）等值线图”。由等值线图中查得各区年最大三日点平均雨量均值和CV值，采用CS35CV，按P型频率曲线即可计算各区不同频率的年最大三日点雨量。点面折减系数，根据流域面积，从“河北省平原地区点面折减系数表”中查取。流域平均面雨量，通过点雨量与点面折减系数计算得出。设计暴雨计算成果见表22。设计暴雨成果表表22单位MM统计参数不同重现期设计值备注均值CVCS/CV20年10年5年11005035218718261458点雨量205617771371面雨量（2）前期影响雨量PA根据设计雨型，第一次雨量的前期影响雨量PA1为PA1096PA；第二次雨量（最大24小时）的前期影响雨量PA2为PA2096（PA102P3R1）式中PA1第一次雨量的前期影响雨量（MM）；PA设计前期影响雨量（MM）；P3设计三日降雨量（MM）；R1第一次降雨产生的径流深（MM）；PA2第二次雨量的前期影响雨量（MM）。（3）暴雨径流关系根据老沙河控制流域所在位置，在河北省平原地区水文分区图上查的流域位置跨越I03和I16两个分区，径流深计算时需要分别查I03和I16两个分区的暴雨径流关系（PPAR）曲线。（4）最大排水流量根据平原地区最大排水流量公式（具体公式如下），分别计算出不同分区时最大排水流量，然后在根据面积加权计算出全流域面积的最大排水流量。面积加权系数见表23。一般平原区Q0022R092F080式中Q最大排水流量（M/S）；R设计径流深（MM）；F计算面积（KM）。老沙河设计流量面积加权计算表表23面积权重设计断面I03区I16区总面积I03区I16区总面积小屯闸7875873366152151052048102423计算成果计算成果见表24。老沙河设计流量计算成果表表24单位M3/S5年一遇10年一遇20年一遇设计断面I03区I16区加权后I03区I16区加权后I03区I16区加权后小屯闸7021189937127319291589212728682484243设计涝水成果的合理性分析将本次计算的设计涝水流量与黑龙港流域防洪除老规划报告老沙河除涝设计流量（见表25）比较，本次计算结果偏小，原因在于本次计算不包含流域内县城城区的排沥面积；又本次设计排涝流量是按照河北省平原地区中小面积除涝水文修订报告（2002年）中的方法计算的，基本上能反映本流域平原地区现状条件下涝水产汇流的实际情况，故此次设计涝水计算成果是比较合理的。老沙河除涝设计流量表25不同重现期设计值（M3/S）控制断面控制面积（KM2）20年一遇10年一遇5年一遇牛寨2622278181107244城区沥水计算根据魏县、广平县、肥乡县和邱县各县城市总体规划，上述4县城区部分排水范围通过雨水管渠和排水口泄入老沙河排水区域，排沥标准均为1年重现期。上述4县城区沥水汇入情况见表26。4县城区沥水汇入情况统计表（入老沙河）表26县城名称流域面积（KM2）受水体（河/渠道名称）径流系数魏县1134东风一排支05广平县1211东风渠肥乡县85东风六排支05邱县22北干渠045根据室外排水设计规范GB500142006中规定，暴雨强度公式是确定雨水设计流量的基本依据。公式为NBTPCAQLG167式中设计降雨强度（升秒公顷）；Q设计降雨重现期（年）；P重现期为年的设计降雨的雨力；1A雨力变动参数，是反映设计降雨各历时不同重现期强度变C化的参数之一；降雨历时（分钟）；T历时附加参数；B历时指数。N上述4县城市总体规划中采用的公式均为邯郸市暴雨强度公式，形式如下68103LG9182TPQ上述4县城区排沥均按1年重现期设计，地面集水时间采用1020分钟，主城区内径流系数为04505，大片绿地与城区外地区取02。但由于缺乏各县城区雨水系统、雨水管网资料，有关计算参数无法确定，而通过对比上述4县与邯郸市高新技术产业开发区沥水入邯临沟的区域范围在硬化比例、径流系数等相关参数，认为可以参照邯郸市高新技术产业开发区工程规划中邯临沟设计排沥流量有关计算参数进行计算，最终得出各县城区排入老沙河的设计流量见表27。4县规划城区设计排沥流量（入老沙河）表27汇水面积排水分区（104M2）一年重现期设计流量（M3/S）备注魏县1134652入东风渠一排支广平县1211696入东风渠肥乡县850488入东风六排支邱县220126入北干渠245设计流量及其合理性分析本次老沙河设计洪水由农田涝水和城区沥水两部分组成，两者叠加后得到老沙河新建小屯闸以上控制断面的设计流量，见表28。老沙河各控制断面设计排涝流量计算成果表表28不同重现期设计值（M3/S）控制断面控制面积（KM2）20年一遇10年一遇5年一遇新建小屯闸15556268017851133本次设计流量由流域内的农田涝水和汇入的城区沥水组成，考虑全面，计算结果较为合理。25施工洪水本工程施工期拟安排在2013年9月至次年6月，但是工程施工主要是在2013年10月至次年5月，因此施工时主要计算主体施工期的洪水。由于流域内没有实测流量资料，非汛期施工设计洪水通过暴雨途径推求。根据流域内肥乡、广平、平固店、邱城、南辛店、邱县等雨量站10月至次年5月的实测降水资料经分析多年平均1日降雨量为285MM，降雨量较小，基本不产流。3工程地质31概述本工程野外工作于2012年5月23日开始，2012年5月24日结束。勘探累计完成工作量如下钻探孔2孔，钻探进尺720M，探坑3孔，探坑进尺90M，标准贯入试验16次，取土样37件，土工试验常规试验25个，直剪试验8个，颗粒分析试验37个，渗透试验7个，水质全分析试验1组。32地质概况321地形地貌拟建场地为平原地貌，老沙河两岸地面标高为35563787M，老沙河河底高程为2836M。场区地层为第四系冲积形成的松散土层。322地层岩性根据11000地质测绘和勘探资料表明，工程区地表出露及钻探揭露的地层岩性主要为第四系全新统冲积（ALQ4）粘土、粉质壤土、粉砂和细砂；第四系全新统人工堆积（RQ4）的河道堤防。根据时代的不同和沉积的由老至新的顺序对地层分述如下。（1）第四系全新统冲积（ALQ41）细砂（ALQ41）褐黄色，密实，饱和，主要成分为石英和长石，含少量云母，砂层中含砂壤土。该层主要在钻孔的底部有揭露。粘土（ALQ41）灰黄色，可塑，硬塑，饱和，韧性较高，干强度较高，土中可见褐色斑点，该层粘土主要为粉质粘土，土层中夹中粉质壤土。（2）第四系全新统冲积（ALQ42）粉砂、中砂（ALQ42）粉砂为棕红色，褐黄色，中密，湿，主要成分为石英和长石，层中含砂壤土；中砂为黑灰色，中密，湿，主要成分为石英和长石，层中含砂壤土，河道边坡主要由粉砂组成。壤土（ALQ42）褐黄色，黑灰色，褐灰色，可塑，饱和，韧性中等，干强度中等，壤土中含砂粒和姜石，表层的壤土主要为轻粉质壤土，含较多砂粒。粘土（ALQ42）棕黄色，可塑，饱和，韧性高，干强度高。（3）第四系全新统人工堆积（RQ4）该层土为河道的堤防，褐黄色，稍密，中密，稍湿，干，主要为砂壤土和粉砂等组成，由于人为的开挖损坏，该层堤防部分地段已经损毁。323地质构造工程区位于中朝地台东部，基底隆起，华北平原沉降带的南部，为新生代的强烈拗陷区。区内第三系、第四系地层厚达千米，基底构造以断裂为主，主要可分为北东向和北西向两组，地震分布与基底断裂构造有关。该区域发育有较多断裂构造，邢台安阳深断裂，北东10度左右，为继承性正断层，形成于晚侏罗世末期；沧州大名断裂为平原区的一条重要隐伏断裂，走向北东30度左右，为中、新生代继承性活动的正断层；临漳魏县隐伏断裂，走向北东70度左右，为中、新生代继承性活动的正断层。根据中国地震动参数区划图（GB183062001），该工程所在的邱县地震动峰值加速度为005G，抗震设防烈度为度。324水文地质条件工程区内地层主要为河流冲积形成的松散堆积物，地表水径流较少，地下水持续多年的超采导致了多年平均水位持续下降，地下含水层主要为壤土、砂壤土和砂层的孔隙水，河道沿线潜水稳定地下水位深度在80M，地下水主要受河水补给和大气降水补给，地下水主要以人工开采和地下渗流的方式排泄，本次勘察时由于处于灌溉期，老沙河内有少量的水，河水位高程为3024M，钻孔中地下水位为2775M。本次在小屯闸闸址处采取钻孔水样一组，进行了水质分析，见表31。ZK1水质分析结果表（单位MG/L）表31检验项目CA2MG2NH4CLSO42HCO3CO32OH分析结果4050208323436MMOL/L0000检验项目PH值侵蚀性CO2游离CO2矿化度分析结果7360531136环境水对砼腐蚀性评价腐蚀性类型判定依据界限指标实际含量腐蚀程度备注重碳酸型HCO3MMOL/L107436无腐蚀一般酸性型PH值65736无腐蚀分解类碳酸型侵蚀CO2MG/LCO216结构主钢筋可靠焊接成基础接地网，并与边中墩、排架柱内三根16结构主钢筋可靠焊接引上与启闭机平台接地网可靠焊接。为防范感应雷击波的侵入，确保高低电杆设备的安全，即在10KV输电线路末端配电变压器的高压进线上安装高压避雷器一组，型号为HY5WS17/50型户外式高压式避雷器。本工程接地型式采用TNCS系统。所有电气设备金属外壳、电缆金属外皮、穿线钢管、进出建筑物的金属管路等均以最短的路径与接地网连接。低压电气设备接地与避雷接地共用一处接地装置，接地网的接地电阻不大于4。612电气二次（1）测量按照电力部门要求装设计量装置，进线回路安装交流电流表、有功功率表。每孔闸门配闸门荷重测控仪、闸门开度检测仪，并应满足监测卷扬式启闭机的要求，如需转换设备则由闸门厂家配套提供。（2）控制本工程采用集中控制的方式。操作人员可以在XL21动力照明配电箱上的仪表和按钮进行监控、操作。62金属结构（1）工作闸门及启闭机选择动水启闭闸门启闭力计算应包括以下内容1）闭门力计算TGZSDTPNNFW计算结果为“正”值时，需要加重（如加重块、水柱或机械下压力等）；计算结果为“负”值时，依靠自重可以关闭。2）启门力计算SJGXZSDTWNPNF式中摩擦阻力安全系数，采用12；计算闭门力用的闸门自重修正系数，采用11；G闸门自重，KN，计算闭门力时采用浮重；作用在闸门上的水柱压力，KN；SW加重块重量，KN；J上托力，KN；TP下吸力，KN；X滑动轴承滚轮摩阻力，KN，；ZDTZDT1FRRPR滚轮半径，MM，R300MM；R滚轮轴半径，MM，R75MM；作用在闸门上的总水压力，KN；P、滑动摩擦系数,F1025，F307；1F3滚动摩擦力臂，MM，F1MM；止水摩阻力，KN，；ZSTZSZSPFT3作用在止水上的压力，KN。ZSP经计算得闭门力为323KN，启门力为23813KN。根据计算结果，启闭机选用QP2125KN双吊点手电两用卷扬式启闭机。本次设计工作闸门采用直升式平面滚轮钢闸门，闸门尺寸为648M（宽高），每扇闸门重8T，每孔埋件重3T。闸门主材为Q235B，埋件主材为Q235B。（2）检修工况由于老沙河为排沥渠道，汛期闸门开启，因此可利用汛期闸门开启时对闸门进行检修，本次设计不设检修闸门。（3）钢闸门及埋件的防腐设计钢闸门及埋件验收合格后，应用喷砂抛丸清除铁件表面油污、灰尘、铁锈、氧化皮及焊渣等，使之露出金属光泽，并具有适当的粗糙度（BY60100M），然后喷锌。喷锌镀层应力求均匀，总厚度为015MM，分两次施喷，最后用涂料封闭。喷锌封闭层的保护用漆底层为干后80M厚环氧富锌防锈底漆，中间层为干后100M厚环氧云铁防锈漆，面层为干后80M厚环氧沥青防锈漆。（4）闸门防冰冻设计水利水电工程钢闸门设计规范规定，闸门不得承受冰的静压力，为防止冰荷载对钢闸门的破坏，寒冷地区的钢闸门在冬季运行时，必须采取防冰冻措施。因此，在钢闸门的设计中，必须配套进行钢闸门防冰冻设计。在冰冻期间，为了使钢闸门能正常工作，采用潜水泵法、开凿冰沟或其它方法，使闸门与冰层隔开。7消防设计71消防设计原则及主要依据711设计原则小屯节制闸重建工程消防设计应贯彻“预防为主，仿效结合”和确保重点，兼顾一般的原则。本工程引起火灾的主要部位是电气设备及电缆等。因此，应以上述设备为消防重点部位。考虑到火灾多为短时、突发性，消防设计应满足自救为主，外援为辅的要求。消防设备器材选择经消防检测部门检验合格的产品，且安全可靠，使用方便，技术先进，经济合理。712主要规程规范水利水电工程设计防火规范（SDJ27890）建筑设计防火规范（GB500162006）建筑灭火器配置设计规范（GB501402005）72消防设施本工程的消防范围主要包括启闭机室、管理房、电缆等。对于上述消防范围内的建筑按消防设计规范的要求，确定其耐火等级与火灾危险性类别。配备手提式MFZL4型磷酸铵盐干粉灭火器等灭火器材。电缆全部采用难燃电缆或阻燃电缆，并采取防火涂料、防火堵料等防火措施。73防火管理本工程需作消防设计范的围主要是启闭机室、管理房及电缆等。现阶段各大型建筑物及附属建筑物的消防设备及材料的设计均是按照面积进行配置的。按照水利水电工程设计防火规范（SDJ27890）的规定，划分了本工程各类建筑物、构筑物的火灾危险性类别、耐火等级和火灾危险等级。见表71。表71火灾危险性类别、耐火等级、火灾危险等级表建筑物名称耐火等级火灾危险性类型火灾危险等级启闭室三戊轻危险级731灭火器配置本工程的消防范围主要包括启闭机室、管理房等。根据建筑灭火器配置设计规范，启闭机室及管理房内各配置2只手提式MFZL4型磷酸铵盐干粉灭火器。732电缆消防因电缆着火延燃造成的火灾事故，遍及整个启闭机室，往往造成重大经济损失，是消防设计的重点。电缆火灾发生的原因主要有三种情况。一是属于电缆本身的情况，如在过负荷及短路电流长时间作用下，电缆绝缘老化着火，电缆接头接触不良局部发热导致着火等；二是属于外部情况，如含油设备的漏油着火殃及电缆，意外失火等；三是属于电缆火灾扩大延燃的情况，如电缆贯穿墙壁、楼板孔洞未作封堵，多根电缆垂直敷设未采取防火措施等。需针对不同情况采取相应措施。本工程消防措施如下（1）采用阻燃电缆阻燃电缆的主要特点是不易着火或着火后延燃仅局限在一定的范围内。（2）防火涂料防火涂料具有防止初起火灾和减缓火灾蔓延扩大的作用。故确定本工程电缆穿越墙壁和楼板的孔洞以及进出电气装置的出入口等处，均在一定范围内喷刷防火涂料。本工程选用膨胀型过氯乙烯防火涂料，其特点是遇火膨胀生成致密的蜂窝状隔热层，有良好的隔热防火效果，并具有耐水、耐油和耐候性，且能调配成多种颜色。该涂料喷刷均可。（3）防火堵料采用防火堵料能有效的阻止电缆火灾沿孔洞向邻室蔓延。因此，在本工程中涉及管口，电缆穿越楼板、墙壁的孔洞和进出配电箱等的孔洞，均采用DFD防火堵料封堵严密。该堵料使用后不影响电缆载流能力并具有耐水、耐油、无毒、无气味，施工方便，更换、增减电缆容易，可重复使用的特点。8施工组织设计81施工条件811自然条件工程所在地多年平均气温130，其中最热月平均气温268，极端最高气温427，最冷月平均气温28，极端最低气温201；无霜期207天，平均初霜日10月25日左右，年均降雨量5246MM，多集中在78月份，平均终霜日4月5日左右；年均气压10118HPA，室外相对湿度66，冬季最大积雪度为29CM，夏季最大日降雨量2459MM；年主导风向为东南西北向，夏季多偏南风，冬季多偏北风，平均风速为31M/S，平均日照小时为25392H。812建筑材料来源施工所需石料从武安石料场购进，砂子从邢台沙河砂场购进，水泥、钢材、木材、汽油、柴油等均从邱县当地购进。本工程开挖出来的土方全部用于回填，不够的土方外购。813施工用电、用水施工用电考虑与永久供电线路相结合，从永久供电线路上取用，施工用水及生活用水可从附近村庄内取水，在工地设临时储水池。814施工场地本工程位于106国道下游约50M处，闸址右岸地势平坦开阔，可布置砂石料场、混凝土加工厂、钢材加工厂、木材加工厂、机械修配厂、水泥和建材仓库等。82施工导流本工程施工期安排在2013年9月初至次年6月底，施工安排在非汛期。非汛期降雨量较小，基本不产流。同时工程施工时可将原小屯节制闸闸门关闭。原小屯闸至新闸址区间内几乎不来水，为以防万一，本次施工时可挖一小排水沟将水导向下游。83工程施工831施工方案规划根据各单项工程的施工难易程度以及对工程总工期的影响，工程按照先主体，后附属的方式安排施工。主要工程施工顺序为基坑土方开挖，闸墩、闸底板、机架桥等混凝土工程，上游连接段及下游消能段混凝土及砌石等，可相机安排与主体工程同时施工。832土方工程（1）土方开挖建筑物土方开挖指闸室、挡墙及上下游连接段等工程的土方开挖。1）施工单位应根据设计图纸定出建筑物和渠道的轴线，并将开挖前实测地形和放样剖面图报送监理工程师复核，经批准后方可进行开挖。2）施工场地地表植被清理，必须延伸至最大开挖线或填筑坡脚线外侧至少1M。3）土方开挖应从上到下分层分段依次进行，边坡坡度应适当留有修坡余量，人工修整后，应满足施工要求的坡度和平整度。冬季不允许边坡修整及其护面。4）对于不能马上进行建筑物施工的建基面上要预留不小于50CM的保护层，以免扰动原状土，建筑物施工前，再进行保护土层的开挖。5）在场地开挖和施工过程中，应做好临时性排水设施。6）土方开挖采用1M3挖掘机开挖，8T自卸汽车运输，开挖出的土方部分运至临时堆土场，以备回填用。（2）土方填筑1）土方回填前对各种建基面均要经过验收合格后才能填筑；对于混凝土建筑物周围的填土还要待混凝土的强度达到设计强度的70且龄期超过7D后方可填筑。2）回填土根据工程区土层开挖料情况确定各建筑物填土材料，要求分层回填碾压夯实。3）进出口和闸室段土方回填选择开挖出的土料，用8T自卸汽车运输，74KW推土机分层平土，履带拖拉机压实，局部采用蛙式夯。833土方平衡土方平衡设计的目的是尽量利用开挖料，减少总挖填量，按照环保要求，选择堆料、弃料场地，合理调配。本工程开挖出来的土方全部用于回填，不够的土方外购。土方平衡表土方开挖（M3）土方回填（M3）外购土方（M3）76151886014640834砌石工程1）材料砌体石料采用块石，要求所选石料必须质地坚硬、新鲜、完整、无缝化、上下两面大致平整，无尖角。块石厚度一般为2030CM，宽度、长度分别为厚度的115倍和153倍。砂的质量应符合有关规范的规定。砂浆采用的砂料为中粗砂。水泥品种和标号应满足要求，到货的水泥应按品种、标号、出厂日期分别堆存，受潮湿结块的水泥应禁止使用。2）砂浆强度等级浆砌石砌筑砂浆强度等级为M10，12水泥砂浆勾缝，砂浆中所用砂宜采用中砂或粗砂。砂浆的配合比应通过试验确定，当变更砂浆中的组成材料时其配合比应重新试验确定。3）块石砌筑及勾缝浆砌石施工采用胶轮车运石，搅拌机拌制砂浆，胶轮车运浆，人工砌筑。砌石为从坡脚开始，按照回填、压实、削坡、砌石的顺序进行，由下而上分层砌筑。砌石应采用铺浆法砌筑，砂浆稠度为3050MM，当气温变化时，应适当调整。浆砌石勾缝采用平缝，勾缝嵌入砌缝内2CM。浆砌石外露面宜在砌筑后1218H之内及时养护，经常保持湿润，养护期一般为14D。835混凝土工程施工混凝土采用1M3搅拌机拌制，动力翻斗车运浆，插入式振捣器平仓振捣，分块浇筑。混凝土施工分块尺寸与建筑物的结构分块尺寸一致。混凝土浇筑完毕，表面用清洁的草帘覆盖，并洒水养护，在混凝土达设计要求强度后方可拆模。在混凝土施工中还应注意以下几点1）严格按照设计图纸要求组织施工；2）严格按照配合比要求拌制混凝土，以满足设计强度及抗冻、抗渗要求；3）当日降雨量大于10MM时，若无防雨措施，停止施工；4）日平均气温低于5时或日最低气温在零下3以下时，应按低温季节施工。混凝土工程施工时，其建筑材料应符合以下要求水泥水泥品质应符合现行的国家标准及有关部颁标准的规定。本工程混凝土有抗冻要求，根据规范应优先选用硅酸盐水泥。运至工地的水泥，应有制造厂的品质试验报告；试验室必须进行复验，必要时还应进行化学分析。细骨料细骨料的细度模数应在2535范围内，砂料应质地坚硬、清洁，级配良好。天然砂料粒径分为两级，人工砂可不分级。砂料中有活性骨料时，必须进行专门试验。粗骨料粗骨料的最大粒径不应超过钢筋净距的2/3及构件断面最小边长的1/4，素混凝土板厚的1/2。对少筋或无筋结构应选用较大的粗骨料粒径。施工中应严格控制各级骨料的超、逊径含量，以原孔筛检验，其控制标准超径5，逊径10，当以超逊径筛检验时，其控制标准超径为零，逊径2。施工中粗骨料采用连续级配或间断级配应由试验确定，如采用间断级配，应注意混凝土运输中骨料的分离问题。粗骨料中含有活性骨料、黄锈等必须进行专门试验论证。836机电设备及金属结构安装机电设备与金属结构安装与各部位土建工程紧密结合，所有设备安装位置在混凝土施工时应预留孔洞或按设计要求安装埋件，待混凝土达到设计强度后开始安装，机电设备全部安装完成后应进行设备调试。大型闸门由加工厂分块运至安装现场，在门槽部位搭设拼装平台，进行组装，然后用汽车起重吊装，闸门吊入门槽后，应将门槽加盖封闭，防止杂物掉入，影响调试和运行。闸门底槛，主轨，反轨及侧轨的安装均通过二期混凝土埋设。安装前将门槽一期混凝土凿毛，将预埋插筋通过焊接等方法固定，最后浇筑门槽二期混凝土。837施工技术供应本次施工采用的施工机械主要为1M3单斗挖掘机、轮胎式装载机、74KW推土机、履带式拖拉机、28KW蛙式夯实机、1M3混凝土搅拌机、振捣器、TX150摊铺机、风水枪、5T载重汽车、8T自卸汽车、胶轮车、机动翻斗车、汽车起重机、灰浆搅拌机、水泵、钢筋弯曲机、20KW钢筋切断机、钢筋调直机等机械。84施工交通及施工总布置841施工交通（1）对外交通小屯节制闸重建工程位于邱县老沙河上，106国道下游约50M处，交通便利，施工材料及机械可以通过106国道运至施工现场。（2）场内交通场内主要施工道路沿河道右岸及闸室上下游布置，将生活区、施工工厂等连接起来。施工临时道路总长约05KM，宽5M。842施工总布置施工工厂及生活设施等场地的布设，考虑到建筑材料的进场条件及管理等因素，水泥仓库、砂石料场及混凝土拌和站、钢筋加工厂、木材加工厂以及办公室生活及福利设施等均在右岸布置。85施工总进度根据规模确定施工总工期为10个月，2013年9月初至次年6月底，分为工程准备期、主体工程施工期和工程完建期三个阶段。工程准备期计划1个月完成，主体工程施工期计划8个月，完成土方开挖回填、混凝土工程、砌石工程和机电及金属结构安装工程，工程完建期计划1个月。9环境影响评价91设计原则与依据小屯闸重建工程环境保护设计主要是针对工程建设对其周边环境的不利影响进行，工程建设作为一个生态系统，应将工程建设和环境保护相结合，力求达到工程建设与周边社会经济、环境保护协调发展。本工程环境保护设计遵循如下原则严格遵循国家有关环境保护法规，坚持集中处理与分散治理相结合的原则；突出重点、实用合理、可操作性强的原则；环境效益、社会效益相互协调的原则。环境保护设计依据中华人民共和国环境保护法、建设项目环境保护设计规定、相关专业规程、规范及标准。92环境质量现状小屯节制闸位于邱县境内老沙河上，原闸下游约65KM，由于建筑物施工区地处农村，本地区以农业生产为主，产生污染的项目较少，该地区环境质量良好。93工程实施对环境的影响931施工期对环境的主要影响工程建设主要环境影响包括工程基建期的施工及其弃渣转运过程中的风力扬尘；土方和混凝土搅拌施工过程中环境空气的影响；施工过程中交通运输噪声以及建筑施工机械噪声。932环境影响综合评价与结论由于该工程规模不大，只是利用闸门的挡水作用，抬高了水位，不会对水的物理、化学性质造成影响，而在工程建设中，产生的少量污染物都可采取相应的治理和防治措施，不会对水质造成影响。工程开挖的剩余混凝土弃渣，在开挖、转运的过程中均采用湿式作业、喷雾洒水等措施抑制扬尘。此外，对于噪声源也采取了相应的措施，以降低对周围环境及操作人员的影响。本项目有利影响占主导地位，因此，本工程建设符合环境保护要求。94环境保护措施设计941废气、粉尘影响的保护设计工程施工期对参加施工的人员应采取相应的有效的劳动保护措施，提高保护能力，对从事受粉尘影响的工作人员，要配备劳动保护用品，减少粉尘影响，对可能产生粉尘的砂石料应给予覆盖或洒水。车辆运输的路面应保持清洁，防治扬尘发生，运输弃料时车辆应当用纱网覆盖车辆。942噪声影响的保护设计对噪声源进行治理，采用先进的施工技术，控制噪声传播，车辆通过居民点时要减速行使，禁止鸣笛。在噪声污染严重地区进行监测，为施工人员配备劳动保护用具。943工程占地对农业生产影响的保护设计施工后将临时占用的土地进行平整，恢复原地貌，对破坏的地貌和植被要采取临时水土保持措施，防止造成新的水土流失。944人群健康的影响保护设计在施工集中区，要加强卫生检疫工作，对介水传染病、虫媒传染病加强监测和上报工作，预防为主，防止传染病的流行，切实做到早预防、早发现、早隔离治疗。为了确保施工人员健康，要宣传卫生知识，提高自