水利水电专业毕业设计(论文）-连云港开泰挡潮闸工程初步设计.doc

一、概述 海滨新区是连云港市东部滨海地区规划的重点区域，是建设国际性海滨城市的 核心区域。海滨新区的前期工作开始于2005 年，目前已完成了分区规划、自然条 件（含水文、泥沙、地质等）研究、景观规划、用海规划、防洪影响评价、环境影 响评价、海域使用论证等工作；取得了用海项目的批准、防洪影响评价批准、分块 项目立项批准及规划许可的批复；确定了项目实施的主体单位，实施单位已全面开 展了工程的勘察、设计、施工。连云港市海滨新区海堤工程可行性研究报告 由连云港市金海岸开发建设有限公司委托连云港市惠达建设工程咨询有限公司于 2007 年 7 月编制完成， 连云港市海滨新区基础设施一期工程（海堤工程）初步设 计由连云港市金海岸开发建设有限公司委托连云港港口工程设计研究所于2007 年 11 月编制完成， 2008 年 3 月连云港市发改委以 “连发改农经 200865 号” 文批建，目前，海滨新区海堤抛填工程已在实施中。 由于海岸线的前移，原挡潮闸下自然型成的河道断面狭小，淤积严重，已不能 满足现状盐场的排水要求，需将挡潮闸北移以满足排水要求。 根据 2004 年 9 月连云港经济技术开发区总体发展概念规划 确定，在台北 盐场 79km2的盐田建设临港产业区。 2005 年 7 月，连云港市水利规划设计院编制 完成了连云港市东部城区防洪规划 ，其基本思想是利用台北盐场原有的6 条 河道进行拓宽疏浚，挡潮闸北移以满足排水要求 。根据江苏省水利厅苏水计 2006272 号关于连云港市、省金桥盐业有限公司加快海堤重点堤段达标建设 实施方案的批复 的批复内容， 在新简易海堤处出海口北建大口港 闸、大浦河调 尾闸、程圩闸、开泰闸、西墅闸 计 5 座挡潮闸。根据规划，临港产业区被 大浦河 调尾分成东西两个区域，其中东区有大口港、刘三圩两座挡潮闸，规划闸底高程 1.50m，两闸总净宽 15.0m，并规划建设一座 15m3/s 的排涝站。 大浦河调尾闸 根据连云港市城市防洪规划 ，按 200.0m3/s 设计，规划闸底高程 2.00m，总 净宽 24.0m。大浦河调尾 西区规划建设程圩、开泰两座挡潮闸，规划闸底高程 1.50m，两闸总净宽 30.0m，并规划建设一座 50.0m3/s 的排涝站 本初步设计为开泰挡潮闸工程初步设计。 二、设计依据 2.1 依据的设计文件及主要参考文件 （1） 江苏省海堤达标建设规划 （江苏省水利厅， 1997.10） ； （2） 连云港市海堤达标建设工程可行性研究报告初审意见 （1998） ； （3） 连云港市城市防洪规划 （连云港市水利规划设计院， 2002 年 12 月） ； （4） 连云港市海滨新区区域建设用海总体规划 （连云港市人民政府， 2006.8） （5） 江苏省海堤堤防达标建设修订设计标准 （江苏省水利厅苏水管 1997 年 80 号） ； （6） 关于我省沿海挡潮建筑物达标建设设计标准的通知 （江苏省水利厅苏 水管 1998 年 83 号） ； （7） 关于连云港市海堤达标建设工程可行性研究报告的批复 （苏计经农发 1998 年） ； （8） 中国地震动参数区划图 (GB183062001) 2.2 主要规范、规程和标准 （1） 水利水电工程初步设计报告编制规程 （DL5021-93） ； （2） 水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准 （SL252-2000） ； （3） 水闸设计规范 （SL262-2001） ； （4） 水利水电工程水文计算规范 （SL278-2002） ； （5） 堤防工程设计规范 （GB50286-98） ； （6） 水利水电工程钢闸门设计规范 （ DL/T5039-95） ； （7） 水工混凝土结构设计规范 （DL/T5057-1996） ； （8） 水工建筑物抗震设计规范 （DL5073-1997） ； （9） 水工建筑物荷载设计规范 (DL5077-1997)； （10） 水工建筑物施工组织设计规范 （SL303-2004） ； （11） 水闸工程管理设计规范 （SL170-96） ； （12） 建筑地基基础设计规范 （GB5007-2002） ； （13） 公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004） ； 三、设计基本资料 3.1 工程等别和标准 3.1.1 工程等别和建筑物级别 根据关于我省沿海挡潮建筑物达标建设设计标准的通知 （江苏省水利厅苏 水管 1998 年 83 号） ；，本工程区域海堤内城镇非农业人口53.5 万人，确定海堤 工程等别为等，相应的挡潮标准取 100 年一遇高潮位 4.68m，校核挡潮水位为 300 年一遇高潮位 4.97m。并根据上述挡潮标准，确定海滨新区海堤级别为1 级。 开泰闸位于海滨新区海堤西端，建筑物级别等同堤防级别，闸室、引桥等主要 建筑物按 1 级建筑物设计，上、下游翼墙等次要建筑物按3 级建筑物设计，临时 工程按 4 级建筑物设计。 3.1.2 排涝和挡潮标准 根据连云港市城市防洪规划 ，本工程排涝标准为 20 年一遇。挡潮标准按 100 年一遇高潮位设计， 300 年一遇高潮位校核。根据连云港市水利局提供有关资 料和本区域水文分析计算结果，内河特征水位如表3.1 示。 开开泰泰闸闸工工程程特特征征水水位位表表 表 3.1 位 最高蓄水位 2.20 海滨新区地面排水系统控制最高水 位 汛限水位 1.80 汛期上游河道控制水位 设计潮位 4.68 100 年一遇高潮位 校核潮位 4.97 300 年一遇高潮位挡 潮20 年一遇高 潮位 3.80 围堰标准 3.2 地震烈度 根据 2001 年国家质量技术监督局发布的中国地震动参数区划图 (GB183062001)，开泰闸闸址区的地震动峰值加速度为 0.10g，相应地震基本烈度为 度。 3.3 工程地质资料 连云港市海滨新区海堤开泰闸位于连云港市临洪河口海域，基础型式拟采用桩基 础。根据设计要求，本次开泰闸地质勘探施工钻孔 4 个，累计进尺 128.85 米。采集原 状土样 43 件，扰动土样 13 件，进行标准贯入试验 33 次。初步查明了闸室区的工程地 质条件，为该闸室初步设计提供了必需的地质资料。 3.3.1 场地工程地质条件 1）地形地貌 开泰闸位于连云港市临洪河口海域，其地貌类型为水下淤泥质浅滩，水下地形 平缓。水下泥面标高 -1.50-1.72m。 2）地质构造与地震 本区区域上位于一级大地构造单元秦岭造山带武当 大别隆起区的东延部分 苏胶隆起之上。区域构造线走向多为北北东北东东向，本区变质岩片理倾向 165175，倾角 4085。褶皱、韧性剪切带发育，多期叠加作用明显， 面线构造种类较多，属复杂构造变形区。场区处于连云港罘山倒转向斜的北西 翼，构造格局主要表现为倾向南东的单斜构造。 据建筑抗震设计规范 （GB50011-2001）：连云港市抗震设防烈度 7 度，设 计基本地震加速度值为 0.10g，设计地震分组为第三组。估算场地土层等效剪切波 速约为 86.0122.0m/s，属软弱场地土，建筑场地覆盖层厚度9.1519.10m， 根据水运工程抗震设计规范 （225-98） ，场地类别为 类，场区分布的 全新世饱和粉土层，其粘粒含量大于10%，根据水运工程抗震设计规范 （JTJ225-98）4.2.3 条可初判为不液化土层。又因场区表层有软土发育，地基土属 不均匀地基土，属建筑抗震不利地段。 3）岩土层工程地质特征 根据本次钻孔揭露深度范围内地层按其岩性特征及其物理力学指标从上至下分 为 6 个工程地质层， 10 个工程地质亚层，现自上而下分述如下： 层淤泥 （Q4m）：灰色，饱和，流塑。土质均匀细腻，场区均有分布。层 底标高-12.44-11.87m，揭露厚度 10.1510.90m。 -1 层粉质粘土（Q3al-pl）：浅灰黄色，湿，可塑。土质均匀，含少量铁 锰质结核。该层土分布普遍。层顶埋深10.1510.90m，层底标高 -15.84- 14.65m，揭露厚度 2.453.75m。 -2 层粉土（Q3al-pl）：灰色，湿，稍密。混大量粘土薄层，含少量铁锰 质浸染，该层土 ZK9、ZK10 号孔未揭露，层顶埋深 12.7013.00m，层底标高 - 17.25-16.72m，揭露厚度 2.302.60m。 -3 层粉砂（Q3al-pl）：灰黄色，饱和，稍密。分选性一般，主要矿物成 分为石英、长石等。该层土 ZK9 号孔揭露，层顶埋深 14.30m，层底标高 - 16.65m，揭露厚度 0.85m。 层粘土（Q3al-pl）：灰黄色间兰灰色，湿，可塑。土质较均匀，含少量 铁锰质浸染，夹粉土薄层，局部呈互层状。该层土普遍分布。层顶埋深 14.3015.60m，层底标高-22.62-21.80m，揭露厚度 5.156.00m。 层粘土（Q3al-pl）：褐灰色灰色，湿，可塑。土质均匀，含少量铁锰 质浸染。该层土普遍分布。层顶埋深20.3020.90m，层底标高 -25.07- 24.04m，揭露厚度 2.203.10m。 层粉质粘土（Q3al-pl）：灰黄色，湿，可塑。含少量铁锰质浸染，间兰 灰色条带。该层土普遍分布。层顶埋深22.5023.40m，层底标高 -27.54- 25.80m，揭露厚度 0.903.50m。 -1 层粉砂（Q3al-pl）：灰黄色，饱和，中密。局部为粉土，主要矿物成 分为石英及长石等。该层土仅 ZK9 号孔未揭露。层顶埋深 25.0026.00m，层底 标高-30.34-28.75m，揭露厚度 2.102.80m。 -2 层中砂（Q3al-pl）：灰黄色，饱和，中密。分选性一般，含少量粒径 石英质砾石，夹少量粉质粘土薄层。该层土普遍分布。层顶埋深 24.3028.80m，层底标高-31.84-30.75m，揭露厚度 1.504.95m。 层粘土（Q3al-pl）：灰黄色间兰灰色，湿，可塑，局部硬塑。土质均匀， 含少量铁锰质浸染，局部为粉质粘土。该层土普遍分布，未揭穿。层顶埋深 29.2530.30m，揭露最大厚度 3.65m。 4）土体物理力学指标 本次物理力学指标统计按各工程地质（亚）层分别进行统计，首先剔除了明显 不合理及不具代表性的数据，剔除标准为三倍标准差，根据港口工程地质勘察 规范 （JTJ240-97）中附录 P 的规定分别对物理指标及抗剪强度指标分层进行统计， 给出样本数、最大值、最小值、平均值、标准差及变异系数，标准贯入试验击数采 用实测击数进行统计。各层的物理力学特性详见表3.2。 土体物理力学指标统计表土体物理力学指标统计表 表 3.2 76 克锥稠度 压缩指 标 快剪 固结快 剪 密度 (g/cm3) 层号 岩土名 称 指标类 别 天 然 含 水 量 (W) % 天 然 ( ) 干 燥 ( d) 天然 孔隙 比 (e) 液 限 (WL ) % 塑 限 (WP ) % 塑 性 指 数 (IP ) 液 性 指 数 (IL ) 压 缩 系 数 a MPa- 1 压 缩 模 量 Es MPa 粘 聚 力 (C) kPa 内 摩 擦 角 ( ) ( ) 粘 聚 力 (Cg ) kPa 内摩 擦角 (g ) ( ) 粘 粒 含 量 (Mc ) 0. 005 % 渗 透 系 数 (Kv ) 1 0-7 cm/ s 标 准 贯 入 击 数 (N) 击 淤泥 样 本 数 101010101010101010108855 最 大 值 81. 6 1.5 9 0.9 4 2.25 2 64. 6 32. 4 32. 2 2.4 1 2.7 6 1.6 7 13 0.7 12 8.6 最 小 值 65. 5 1.5 3 0.8 4 1.90 7 46. 8 24. 5 22. 1 1.5 2 1.7 9 1.1 5 20.076.8 平 均 值 75. 8 1.5 6 0.8 9 2.08 0 55. 2 27. 9 27. 3 1.7 8 2.0 7 1.5 1 70.2 10 7.3 标 准 差 5.2 6 0.0 2 0.0 3 0.11 8 6.0 3 2.5 2 3.6 0 0.2 9 0.3 2 0.1 8 4.6 0 0.2 8 变异系 数 0.0 7 0.0 1 0.0 4 0.05 7 0.1 1 0.0 9 0.1 3 0.1 6 0.1 6 0.1 2 0.7 1 1.4 9 样 本 数 544455554444114 最 大 值 33. 2 1.9 9 1.5 9 0.77 6 40. 6 21. 3 19. 3 0.7 9 0.4 3 6.5 8 44 12. 0 10 最 小 值 25. 1 1.9 4 1.5 3 0.71 0 27. 6 15. 5 12. 1 0.6 0 0.2 6 4.0 9 32 6.05 平 均 值 27. 2 1.9 7 1.5 7 0.73 9 32. 4 17. 7 14. 7 0.6 5 0.3 4 5.3 1 37 10. 0 38 16. 7 7 标 准 差 -1 粉质粘 土粘土 变异系 数 样 本 数 22222222221111 最 大 值 23. 5 2.0 3 1.6 9 0.66 3 26. 4 17. 0 9.4 0.9 1 0.1 3 12. 8 -2 粉土 最 小 值 20. 4 2.0 2 1.6 4 0.60 1 20. 8 16. 1 4.7 0.6 9 0.1 3 12. 3 平 均 值 22. 0 2.0 3 1.6 7 0.63 2 23. 6 16. 6 7.1 0.8 0 0.1 3 12. 6 14 27. 2 10. 9 3 标 准 差 变异系 数 样 本 数 11 最 大 值 最 小 值 平 均 值 3.313 标 准 差 -3 粉砂 变异系 数 样 本 数 777777777766556 最 大 值 38. 0 1.9 3 1.4 7 1.01 1 50. 6 25. 9 25. 6 0.5 6 0.3 3 15. 5 78 18. 7 98 22. 8 16 最 小 值 31. 4 1.8 8 1.3 6 0.86 5 45. 5 24. 0 21. 4 0.2 7 0.1 2 6.0 9 52 11. 1 57 15. 9 11 平 均 值 34. 6 1.9 0 1.4 1 0.93 9 48. 5 25. 0 23. 5 0.4 2 0.2 0 10. 5 67 15. 1 80 20. 0 13 粘土 标 准 差 1.950.020.03 0.043 1.900.781.480.100.073.601 0 . 4 63.031.72 变异系 数 0.060.010.02 0.046 0.040.030.060.240.360.340.160.200.13 续表 3.2 76 克锥稠度 压缩指 标 快剪 固结快 剪 密度 (g/cm3) 层号 岩土名 称 指标类 别 天 然 含 水 量 (W) % 天 然 ( ) 干 燥 ( d) 天然 孔隙 比 (e) 液 限 (WL ) % 塑 限 (WP ) % 塑 性 指 数 (IP ) 液 性 指 数 (IL ) 压 缩 系 数 a MPa- 1 压 缩 模 量 Es MPa 粘 聚 力 (C) kPa 内 摩 擦 角 ( ) ( ) 粘 聚 力 (Cg ) kPa 内摩 擦角 (g ) ( ) 粘 粒 含 量 (Mc ) 0. 005 % 渗 透 系 数 (Kv ) 1 0-7 cm/ s 标 准 贯 入 击 数 (N) 击 样 本 数 555555555533223 最 大 值 42. 4 1.9 0 1.3 8 1.13 2 52. 4 26. 7 26. 2 0.9 2 0.2 7 10. 4 64 12. 2 77 18. 1 10 最 小 值 36. 3 1.8 2 1.2 9 0.98 4 39. 8 16. 5 23. 3 0.4 5 0.1 9 7.4 9 54 9.2 53 14. 7 9 平 均 值 38. 4 1.8 6 1.3 5 1.04 0 48. 7 23. 9 24. 8 0.5 9 0.2 4 8.7 6 60 10. 4 65 16. 4 10 标 准 差 粘土 变异系 数 粉质粘 土 样 本 数 4444444444332 最 大 值 26. 8 2.0 4 1.6 2 0.76 9 37. 8 20. 4 17. 4 0.7 1 0.3 4 8.1 7 73 21. 6 14 最 小 值 24. 1 1.9 5 1.5 4 0.67 9 28. 8 15. 8 13. 0 0.3 1 0.2 1 4.9 6 61 11. 4 13 平 均 值 25. 7 2.0 0 1.5 9 0.71 3 33. 7 18. 3 15. 4 0.5 0 0.2 6 6.7 7 66 16. 1 14 标 准 差 变异系 数 样 本 数 55 最 大 值 10. 4 45 最 小 值 1.925 平 均 值 5.237 标 准 差 -1 粉砂 变异系 数 样 本 数 75 最 大 值 5.175-2 中砂 最 小 值 0.638 平 均 值 2.150 标 准 差 1.6 7 变异系 数 0.7 9 样 本 数 666644445555555 最 大 值 31. 5 2.0 8 1.7 4 0.86 7 51. 0 25. 5 25. 5 0.2 4 0.1 6 19. 7 102 23. 5 133 26. 6 23 最 小 值 19. 5 1.9 3 1.4 7 0.57 4 37. 4 20. 6 16. 8 0.1 4 0.0 8 11. 7 54 13. 1 42 20. 4 13 平 均 值 25. 4 1.9 9 1.5 9 0.72 8 43. 7 22. 9 20. 9 0.1 9 0.1 3 14. 1 84 18. 6 88 23. 4 19 标 准 差 3.9 0 0.0 5 0.0 9 0.09 5 粘土 变异系 数 0.1 5 0.0 3 0.0 6 0.13 0 层淤泥物理力学指标：含水量（平均值，下同） W=75.8%，天然密度 0=1.56g/cm3，孔隙比 e=2.080，液限 WL=55.2%，塑限 WP=27.9%，塑性指数 IP=27.3，液性指数 IL=1.78，压缩系数 a0.1-0.2=2.07MPa-1，压缩模量 ES=1.51MPa，快剪内聚力 C=7kPa，内摩擦角 =0.2，固结快剪内聚力 Cg=10kPa，内摩擦角 g=7.3。该层土具含水量高，力学强度低，渗透性差等特 点，为不良工程地质层。 闸室基础型式拟采用桩基础，桩端穿过软土层即可，同时应考虑桩周土对桩侧负 摩阻力的影响。 3.3.2 工程地质评价 1 ）区域稳定性评价 据区域地质资料，场区新构造运动主要表现为间歇性的升降运动，区内无活动 性断裂穿过，本次钻探未发现明显的错裂迹象。区域稳定性条件较好。适宜建造构 筑物。 2） 容许承载力的确定 粘性土、粉土层容许承载力主要依据各层物理力学指标平均值根据港口工 程地质勘察规范 （JTJ240-97）附录 C 相关承载力表查得，砂土层容许承载力主要 依据标准贯入试验及动力触探试验经杆长校正后的锤击数查得。 3） 地基土评价 场区揭露地层均为第四系松散层，其中全新统海相 层淤泥，具有含水量高、 孔隙比大、高压缩性及力学强度低等特征，容许承载力仅20kPa，为不良工程地 质层。 上更新统地层分 6 个工程地质层，共计 9 个亚层。其中 -1 层具有中等压缩 性，其容许承载力 200kPa、-2 层粉土及-3 层粉砂分布局限，力学强度低，其 容许承载力 125160kPa，工程性能较差； 层及其以下各层均具有中等中等偏 低压缩性，其容许承载力 160315kPa，其工程性能一般至较好。 4） 基础选型及持力层选择 （1）浅基础 场区揭露地层均为第四系松散岩层，其中全新统海相淤泥揭露厚度为10.15- 10.90m，为不良工程地质层，力学强度极低，厚度大，不能作为基础持力层；上更 新统地层，其中 -1 层分布较稳定，具有中等压缩性，其容许承载力200kPa，工 程性能较好，可作为基础持力层。但上部的淤泥层厚度大，清除难度极大，因此闸 室基础型式不能采用浅基础，宜采用桩基础。 （2）桩基础 全新统地层为不良工程地质层；上更新统地层，其中-1 埋深浅不能作为桩 端持力层；-2、-3 层分布局限，容许承载力 125160kPa，工程性能相对较 差，也不宜作为桩端持力层， 层及其以下各工程地质层工程性质较好，无软弱夹 层，均可作为桩端持力层。其具体桩长及桩径须经计算后确定。 场区揭露地层以细粒组土为主，主要地层为粘土、粉质粘土及粉砂，夹少量中 砂。预制桩和钻孔灌注桩均能适用于上述地层。对于钻孔灌注桩来讲，闸室位于海 域，施工难度大，周期长，亦不经济。对于预制桩来讲，上部地层均为细粒组土， 桩端进入层均较容易，施工难度较小，周期短，费用相对较低，加之连云港地区 有成熟的施工经验以及打桩设备，建议采用预制桩。对预制桩加强防腐措施。并考 虑软土层产生的桩侧负摩阻力。 5） 桩基参数的确定 各工程地质层桩侧极限摩阻力和桩端极限阻力值，主要依据土体物理力学指标、 岩性特征、埋藏深度，按 港口工程桩基规范 （JTJ254-98）查表综合确定 (见表 3.3 承载力特征值及桩基参数推荐表承载力特征值及桩基参数推荐表 表 3.3 工程地质层预 制 桩 （kPa）工程地质层预 制 桩 （kPa） 层号土 名 容许 承载力 f（kPa ） 极限侧阻 力 标准值 qf 极限端阻 力 标准值 qR 层号土 名 容许 承载 力 f（kP a） 极限侧阻 力 标准值 qf 极限端阻 力 标准值 qR 淤泥 20- 粘土 160361000 -1 粉质粘土、 粘土 20040- 粉质粘土 260712150 -2 粉土 16042-1 粉砂 2101054800 -3 粉砂 12559-2 中砂 3201306300 粘土 205521100 粘土 315751800 3.3.3 结论与建议 1、开泰闸闸室区内无活动性断裂穿过，本次钻探未发现明显的错裂迹象。区域 稳定性条件较好。适宜建造构筑物。 2、场区抗震设防烈度 7 度，设计基本地震加速度值为 0.10g，设计地震分组 为第三组。场地类别为 类，场地土属软弱土，分布较为稳定。 3、场区表层有软土发育，属建筑抗震不利地段。 4、海水对混凝土具有强腐蚀性，长期浸水条件下对钢筋混凝土中的钢筋具有弱 腐蚀性，干湿交替的条件下对钢筋混凝土中的钢筋具有强腐蚀性，对钢结构具有中 等腐蚀性。对预制桩加强防腐措施。 5、建议基础持力层为上更新统 层及以下各层，并考虑软土层产生的桩侧负 摩阻力。 3.4 水文资料 341 气象资料 本地区处于暖温带与北亚热带过渡地带，属半湿润季风气候区。全年太阳辐射量 为 118126 千卡/厘米，日照面分率在 55以上。本地区全年平均气温 1314C， 最冷月份是 1 月，月平均气温为-0.9C，气温最高的月份为 8 月，月平均气温 2931C，平均无霜期在 230 天左右，比内陆地区长 510 天。本地区年降雨量为 8501000 毫米，其中春季为 140180 毫米，夏季为 480550 毫米，秋季为 180200 毫米，冬季为 4560 毫米。 342 水文资料 本区域位于东经 11916、北纬 3450左右，处于亚热带向暖温带过渡气候 带，属于半湿润季风气候区。冬季干冷、夏季湿热、四季分明，年平均降水为 976.4mm，降水日数 69117 天，多年平均 96.3 天。降水量比同纬度的徐州年降水量 多 100 多毫米，显示了海洋性气候对海岸带的影响。沿岸年平均气温 12.114.1C， 最低水温期在 2 月，水温为 46C，最高水温期在 8 月，水温为 2026C。海水含 盐度最高在冬季，为 29.030.50，最低在夏季，为 21.030.00。无霜初期为 4 月 6 日，无霜终期为 11 月 1 日，间隔日数平均为 157.2 天。年平均水面蒸发 1100mm。 陆面蒸发为 640mm。干旱指数 r=0.67。 343 潮汐资料 本地区潮汐为正规半日潮，潮差 310 厘米左右，流速涨潮为 5065 厘米/秒，落 潮为 3542 厘米/秒。本地区风暴潮大多因台风过境引起，1971 年1981 年间对江苏 沿海影响较大的造成 1.5 米以上增水的台风有 13 次，其中 2 米以上增水的有 6 次。本 地区近海水含沙量高，离岸越远含沙量越低，冬季含沙量最高（0.3 克/升） ，夏季含沙 量低（0.1 克/升） 。 沿海潮汐以无潮点（3430N12110E 附近）为中心的旋转潮波控制整个海区， 此旋转潮波为从东海传向黄海，继续北上过程中因山东半岛海岸反射等原因形成左旋 潮波，此潮波是一种前进驻波。潮汐类型为正规半日潮区。无潮点附近为不正规日潮， 其余多属不正规半日潮。赣榆浅海由北而南，涨潮时间逐渐推迟，涨范河闸比海头港 约迟 0.5 小时，涨落平均历时 12.42 小时，其中涨潮历时约 4 小时，落潮历时约 7 小 时，高潮汐流约 0.420.5 小时，低潮汐流约 0.5 小时，平均潮差 3.1 米等值线在连 云港岚山港一带，远岸平均潮差小于 3.1 小时，近岸大于 3.1 米，平均间歇 67 小 时，一般涨潮流速大于落潮流速。主流方向为 WSW-ENE。赣榆北部最大可能潮流（5 米 层）50 厘米/秒，最大流速不超过 0.8 米/秒。本次设计采用潮位：4.5 米。 本次工程设计采用连云港 1961 年1997 年的潮位资料，详见下表 3.4 连云港历年最高最低潮位统计表连云港历年最高最低潮位统计表 废黄河基面 表 3.4 年最高潮位年最低潮位年最高潮位年最低潮位 年份潮位 (m) 日期 潮位 (m) 日期 年份潮位 (m) 日期 潮位 (m) 日期 19563.499.5-2.381.2919793.551.2-2.072.3 19573.149.24-2.182.1619803.077.18-2.1412.4 19583.059.15-2.223.319813.849.1-2.0312.6 19593.049.6-2.181.119823.761.11-2.2010.2 19603.277.28-2.121.2919833.199.27-2.064.16 19613.14-2.1319843.788.1-2.332.18 19623.14-2.2319853.598.2-2.1112.2 19633.00-2.1019863.106.23-0.6112.4 19643.02-1.9719873.1811.26-2.762.15 19652.91-2.0319883.155.28-2.212.3 19663.04-2.0319893.409.7-2.432.10 19672.79-1.9619903.658.21-1.955.26 19682.94-2.1019913.309.26-1.9111.25 19693.02-2.0019923.918.31-1.891.18 19703.39-1.9719933.219.17-1.926.23 19713.24-1.9419943.376.26-1.944.28 19722.951.5-2.032.1819953.206.13-2.063.20 19733.179.1-1.854.319963.228.2-1.983.18 19743.417.2-1.884.419973.678.19-2.009.18 19753.018.2-1.9012.1 19763.346.5-1.9510.19 19773.167.28-2.011.16 H=3.2 6 H=- 2.04 19783.118.16-2.0211.3 345 风向资料 全年最多风向，N-NE-NEN，频率 10左右，16 月自 N-NE-SSE 顺时针转，712 月 SSE-NE-N，反时针转，海上年平均风速 47 米/秒。四季中，春季平均风速最大， 为 57 米/秒，其余三季为 46 米/秒。沿海地区易受台风侵袭，赣榆的地理位置， 受 814 号台风影响的可能性最大，其中：1981 年的 14 号、1987 年的 9 号、1997 年 的 11 号、1998 年的 8 号，都受到巨大的经济损失。 346 波浪资料 海区偏北向浪频和为 68，主浪向东北东，频率为 14，强浪向东北。冬季偏北 向浪频和为 78，主浪向东北东，频率为 34，强浪向东北。秋季偏北向浪频和为 75，主浪向东北，频率为 27，强浪向东北和东北北方向。春季偏东向浪频和为 74，主浪向东向，频率为 28，强浪向西和东北东。秋季是一年风浪最盛季节，九 月份海区最大波高 10 米，年平均值为 2.9 米，六月份最大波高 10 米，年平均值 1.8 米。 347 沿岸泥沙运动情况 海州湾北部的泥质海岸主要受强波向和长波向的控制，加之由于涨潮流大于落潮 流，涨潮流向南，海州湾的近岸余流亦指向南，故泥沙常年沿岸向南运动，各河口拦 门沙的形成，正是粗粒泥沙沿岸南移的标志。 四、工程布置设计 4.1 工程选址 海滨新区位于连云港市区北部，海州湾南端，北接临洪河口，南接北崮山及连 云港港口，外临黄海，规划的总体目标是充分合理地利用潮间带滩涂资源，解决连 云港市城市发展迫切需要解决的空间制约问题。由于滨海新区的规划建设，改变 了临港产业区防洪规划的边界条件，海岸线前移，原挡潮闸已丧失其挡潮排水功能， 必须外移新建以满足海滨新区海堤挡潮排水要求。 根据开泰闸闸址的地形、地貌及地质条件，闸址的选择原则：与整体海滨新区总 体规划相协调，与内部排水体系相配套；进、出水顺畅；结合上游来水河道的布置， 综合考虑大致兼顾分区排水布置闸址；应满足其功能、运用要求，做到紧凑合理、协 调美观。按照上述布置原则，依据连云港海滨新区分区规划和连云港市海滨新 区基础设施一期工程（海堤工程）初步设计 ，以及海滨新区生态景观湖泊规划要求， 开泰闸闸址选择距临洪河口约 4 km 处，中心点坐标 x=67359.983，y=22562.932（连云 港 57 城建坐标） 。 4.2 工程布置 4.2.1 闸室基础型式选择 本工程闸基土为软土，且淤泥埋深较深，常用地基处理方案有钻孔灌注桩基础、 沉井基础等。本阶段就闸室基础处理型式对钻孔灌注桩方案和沉井方案进行同深度 比选。 （1）方案一：钻孔灌注桩基础 闸室底板采用钢筋砼平底板结构，闸底板顶面高程 -2.0m，底板厚 1.5m，顺 水流方向长度为 15m，垂直水流方向宽度为 23m。灌注桩桩数根据水平荷载确定， 桩长根据竖向荷载拟定。灌注桩桩径初拟120cm。经计算，闸室底板下灌注桩为 30 根，桩顶高程 -3.5m，桩底高程-26.4m，桩长 22.9m。本方案可比投资 220 万 元。 （2）方案二：沉井基础 闸室底板采用钢筋砼平底板结构，闸底板顶面高程 -2.0m，底板厚 1.2m，顺 水流方向长度为 15m，垂直水流方向宽度为 23m。沉井持力层为粘土，底高程 - 16.2m，沉井尺寸 23.015.013.0m（长宽高） ，沉井井壁厚度根据结构强度、 下沉所需自重以及便于取土和清基等因素确定，取0.8m；为增加沉井结构强度， 在沉井内竖向设置纵隔板 2 道，隔板厚度 0.6m；设置横隔板 3 道，横隔板厚度 0.6m；沉井底部不设封底。本方案可比投资280 万元。 沉井基础安全性指标情况良好，不但解决了闸基土地震可能液化的问题，同时 兼顾了防渗排水设计的需要。缺点是费用相对较高，施工难度大，周期长。较之沉 井基础，钻孔灌注桩费用低，施工难度小，周期短，在本地区有成熟的施工经验， 闸基土液化、防渗问题可通过施打砼板桩加以有效解决。综上所述，就本工程而言， 钻孔灌注桩基础方案在技术、经济上都优于沉井基础方案，因此，本阶段闸室基础 型式采用钻孔灌注桩方案。 4.2.2 闸室结构布置 开泰闸总净宽为 20m，共 2 孔，每孔净宽 10m。闸室采用钢筋砼结构，全闸为 一块整底板。闸底板顶面高程 -2.0m，底板厚 1.5m，顺水流方向长度为 15m；中墩 厚 1.2m，边墩厚 0.9m，闸室总宽度 23.0m。闸室采用钻孔灌注桩基础，桩径 120cm，桩顶高程-3.5m，桩底高程 -26.4m，桩长 22.9m，共 30 根。闸室采用开 敞式，采用闸门结合胸墙挡水。胸墙采用钢筋砼板梁结构，底高程2.5m，顶高程 5.5m；闸顶高程与海堤等高，定为 7.5m， 排架布置于闸身上游侧，顶高程 12.5m。排架采用实体结构，其上布置工作桥， 桥面总宽 4.5m，工作桥主梁为两跨连续梁，采用T 型梁结构，梁顶高程 13.7m， 梁高 1.2m；桥上建启闭机房，宽 4.5m，总长 23.0m，房内布置 2 台启闭机及相应 电气设备。 闸身下游侧设交通桥一座，以沟通两岸交通。交通桥设计荷载标准公路-2 级， 桥面净宽 6.0m，顶标高 7.5m，两边设 0.5m 宽护轮带，上设护栏，公路桥总宽 7.0m。桥板采用 11.5m 跨径的预应力预制大孔板梁现场装配，均为简支结构，砼等 级为 C40，每片梁宽 1.0m，梁高 0.50m，桥面铺装层厚 0.10m。 工作闸门采用平面直升式钢闸门，门顶高程3.0m，配 QPQ-2250kN 固定卷 扬式启闭机。工作闸门上、下游侧设置检修门槽。 根据工程设计及美观需要，闸室南侧建控制室，为四层砖混结构，独立桩基础。 控制室垂直水流向长 12m，顺水流向宽 8.0m，总建筑面积 384m2。 4.2.3 上、下游翼墙设计 （1）平面布置 上、下游翼墙均采用钢筋砼扶臂式结构，砼灌注桩基础，闸室两侧翼墙对称布 置。上游翼墙平面布置近闸室为圆弧式，后接直线段与引河两岸连接，圆弧段半径 12m，圆心角 90；下游翼墙采用直线扩散段、通过圆弧与直线段过渡，尔后插入 引桥后海堤岸坡。扩散段顺水流向长20m，扩散角 11；圆弧过渡段半径 7.2m， 圆心角 79。 （2）墙顶高程确定 上游翼墙墙顶高程根据正常蓄水、泄洪等因素综合确定。本闸上游引河为复式 断面，河道滩面高程 2.8m，正常蓄水位 2.2m，汛限水位 1.8m，20 年一遇行洪水 位 2.4m，适当考虑波浪和沉降等因素，确定上游翼墙墙顶高程2.8m，墙后填土高 程 2.8m。 本工程设计挡潮水位 4.68m，校核挡潮水位 4.97m，海堤堤顶高程 7.50m，闸 底板顶高程-2.00m，下游消力池深 1.50m。若采用下游翼墙挡水方案，加上浪高因 素，下游翼墙顶高程将达到 7.0m，整个墙高将达到 11.3m，对挡土墙稳定极为不 利。且由于河道堤顶高程较高，闸室后高填土给闸室稳定带来不利影响。故本工程 本工程闸室后设钢筋砼空箱引桥连接交通，兼起闸室后卸荷及挡潮作用。为使出闸 水流平顺入海，引桥空箱外另设翼墙导流，墙顶高程与下游围堰内滩面同高，定为 1.0m。 五、水力计算 5.1 防渗排水设计 本闸兼具挡潮、蓄水功能，承受双向水头，故其防渗排水设计采用双向布置形 式。 5.1.1 防渗设计 根据闸基地基条件和水闸挡水的水位差等因素，进行防渗地下轮廓布置。防渗 长度由下式初步确定： L=CH 式中： L闸基防渗长度（ m） ； C渗径系数。本工程地基为为淤泥质壤土或淤泥质砂壤土，取C8； H水闸上、下游水位差（ m） 。 计算结果，正向挡水时，最大水位差H4.4m，L=4.4835.2m。 闸基防渗：闸基防渗段由上游铺盖、闸底板、底板下防渗板桩组成，防渗长度 分别为 10m、15m、52224m，总长度 45m，满足防渗要求。 侧向绕渗：本工程下游不设翼墙，利用空箱引桥挡潮，空箱设于临海侧，顶高 程 7.5m ，底高程-1.0m，上游铺盖和空箱底板水平防渗长度不满足渗径长度要求， 故拟采取在空箱引桥底板下两侧施打垂直防渗板桩的办法增加防渗长度，解决侧向 绕渗问题。板桩长 5.0m，侧向绕渗渗径长度为 10+15+5.0445.0m，满足防渗 要求。 上游铺盖采用 C30 钢筋砼结构，设计厚度为 0.6m。闸室与上游铺盖之间、上 游铺盖水平各段之间、闸室与上、下游相邻翼墙之间均设永久缝，并设紫铜片止水。 翼墙底板与上游铺盖之间、翼墙各段之间均设永久缝，并设一道紫铜片止水。永久 缝宽均为 2.0cm，嵌缝材料采用沥青板。 5.1.2 排水设计 与防渗布置相对应，在上游铺盖前、下游消力池底板后段设排水孔，解决闸基 渗流排水出路问题。排水孔采用 60mm 塑料管，呈梅花形布置，孔距 1.5m，内 灌小石子，下设反滤体。反滤体自上而下分别为小石子0.2m，瓜子片 0.15m、中 粗砂 0.15m、400g/m2透水土工布一层。 5.2 消能防冲设计 5.2.1 消力池布置 开泰闸消能设计的控制工况为：闸上最高蓄水位2.0m，闸下退潮无水。由于 当地潮汐属正规半日潮，一个太阴日有两个高潮和两个低潮，潮位起落频繁。因下 游消力池尾槛与闸底板、下游河床等高，均为 -2.0m，根据沿海挡潮闸经验，闸下 退潮后，消力池内始终可保持满水状态，故闸下水位按-2.0m 计。 闸下游消能采用挖深式钢筋砼消力池，根据水力计算，设计下游消力池池长 20m，其中水平段长度 12.2m，池深 1.5m，池底高程 -3.5m，底板厚前段 1.0m，后 段 0.7m，消力槛顶高程 -2.0m，与海漫齐平。 为确保消力池防冲安全，结合地基淤泥层处理，有效控制沉降和沉降差，上、 下游消力池基础采用 3030cm 钢筋砼预制方桩进行加固处理。 5.2.2 防冲设施布置 由于河道行洪时上、下游引河水流流速较大，特别在下游低潮位行洪时尤甚， 而挡潮闸引河河床为抗冲能力较差的淤泥，因此，上、下游防冲设施稳固、可靠， 对确保水闸运行安全至关重要。 为进一步削减过闸水流余能，下游消力池后设长45m，厚 0.4m 砼灌砌块石海 漫，海漫末端设砼灌砌块石防冲齿墙，防冲齿墙采用梯形断面，深2.0m，顶高程 -2.0m，顶宽 0.5m，底宽 1.0m。墙外设深 2.0m，顶高程-2.0m，底口宽 3.0m、上 口宽 10.0m 的抛石防冲槽。 结合闸室防渗处理，水闸上游近闸室端设10m 长砼铺盖，厚 40cm；铺盖外设 置砼灌砌块石护底，长 20m，厚 0.4m。 5.2.3 消能防冲计算 （1）计算工况选择 挡潮闸的消能防冲设计较为复杂，根据本工程特点及连云港市沿海挡潮闸的运 行经验，正向消能防冲水位组合根据闸门开启方式分堰流（闸门全开）和孔流（控 制闸门开启度）两种情况分别计算，选取最不利情况： a 堰流：内河侧水位采用汛期警戒水位2.2m，外海侧潮位分别采用 2.0m、1.8m、1.6m、1.3m。经计算，相应过闸流量分别为 196m3/s、243m3/s、270m3/s、289m3/s。 b 孔流：内河侧水位采用汛期警戒水位2.2m，外海侧退潮无水，起始水位为下 游消力池内水位 -2.0m。此时开闸放水，通过控制闸门开启高度控制下泄流量，待 下游河槽内水位上升后再进一步加大闸门开启高度，增加下泄流量。对应外海侧水 位则采用闸下河槽通过相应流量时的水位，闸下河槽流速按1.0m/s 计。经计算， 对应闸门开启高度 0.25m、0.50m、0.75m、1.00m，下泄流量分别为 26.7m3/s、52.6m3/s、77.6m3/s、102m3/s，相应下游河槽内水位分别为 -1.21m、- 0.58m、-0.05m、0.42m。 （2）消力池计算 消力池计算成果列于表 5.1。 消力池计算成果表消力池计算成果表 表 5.1 单位： m 序号 12345678 上游水位 2.202.202.202.202.202.202.202.20 下游水位 2.001.801.601.30-1.21-0.58-0.050.42 下游水深 4.003.803.603.300.791.421.952.42 单宽流量 q 9.8012.1513.5014.451.342.633.885.10 总水头 T0 4.304.304.304.304.304.304.304.30 收缩水深 hc 1.311.681.911.880.150.290.450.61 跃后水深 hc 3.273.473.563.921.512.052.412.67 出池落差Z 0.390.120.110.090.06 消力池深度 d 0.420.670.620.490.31 水跃长度 Lj 11.247.519.7110.8611.37 消力池长度 Lsj 17.2413.5115.7116.8617.37 消力池厚度 T 0.650.270.370.420.46 经计算，正向消能需要消力池最大长度17.37m，消力池最大深度 0.67m，消 力池厚度 0.65m。实际取消力池长度 20.0m，消力池深度 1.5m，消力池厚度前段 1.0m，后段 0.70m。 （3）海漫长度设计 HqKL ssp 式中：Lp海漫长度（m） qs消力池末端单宽流量（ m3/s） Ks海漫长度计算系数，取为 13 计算成果列于表 5.2 海漫长度计算成果表海漫长度计算成果表 表 5.2 开启方式 QBq H Lp 全开 270309.000.836.9 全开 290309.670.