（水利工程专业论文）南水北调鲁北小运河段输水渠道工程施工组织设计.pdf

原创性声明 f f j y 17 910 i i i i i l 6 l l l lj i 8 l l i i i 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：复盘 日期：翌修f i 可 关于学位论文使用授权的声明 本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件 和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：组导师签名：邀日 期：也丝墨堕 山东大学硕士学位论文 摘要 目录 a b s t r a c t 1 引言 1 1 研究目的及意义5 1 2 国内外发展现状一6 1 3 主要研究内容一7 2工程概况。 8 2 1 建设目的8 2 2 工程主要内容一8 2 3 输水河道总体布置一8 2 4 输水河道主要设计指标一9 3 工程施工条件 3 1 地形地貌与工程地质11 3 2 水文地质条件1 2 3 3 气象条件1 2 3 4 交通条件1 2 3 5 建材供应1 3 3 6 土料场1 5 4 施工导流 4 1 概况1 6 4 2 导流标准1 6 4 3 导流时段与导流流量1 7 4 4 导流方式选择1 8 4 5 导流建筑物设计2 0 5 主体工程施工。2 4 5 1 5 2 5 3 雄 铊 铝 一 一 一 工 工 工施 施施物程程筑 工 工建 方砌叉土衬交 山东大学硕士学位论文 6施工交通s l 6 1 场外交通5 1 6 2 场内交通5 1 7 工程施工进度。5 3 7 1 施工进度编制原则5 3 7 2 施工进度计划安排5 3 8结孛曾5 5 参考文献 j 目e谢5 9 攻读学位期间发表的学术论文日录6 0 山东大学硕士学位论文 摘要 水利工程施工组织设计的主要任务是根据工程地区的自然、经济和社会条件 制定工程的合理施工组织。南水北调工程是一项正在规划兴建的为解决我国水资 源地区分布不均衡，优化资源配置的大型跨流域调水工程。其输水渠道战线长、 土石方挖填量巨大、混凝土浇筑量大，受到自然条件和社会经济诸多因素的制约。 因此认真做好施工组织设计，可合理优化资源使用，加快工程建设速度，早同实 现通水目标。 本论文主要研究南水北调东线一期工程鲁北小运河段输水渠道j f ：程的施工 组织设计，该段工程是南水北调东线工程的重要组成部分，是实现向山东鲁北地 区送水的重要保证，也是实现向河北、天津应急凋水的连接纽带。本文以国家相 关规范规程为依据，根据工程实际施工条件，通过科学合理的分析，提出了渠道 土方工程、衬砌工程以及交叉建筑物的施工方案，为下一步工程的实施建设提供 了科学依据。 本文主要采用的研究方法有：理论结合实际和技术经济分析的研究方法。理 论结合实际即用理论来指导设计，但又不局限于理论，因为不同的工程有不同的 施工条件和建设目的，所以必须结合实际情况，因地制宜。我国目前的水利工程 施工组织设计中，技术经济分析仍是施工组织设计的重要内容之一，也是服务予 设计的必要手段。无论任何方案，在满足工程质量目标和功能目标的前提下，最 经济的往往也就是最合理的。 通过本工程的研究为今后其他输水渠道工程的设计与建设提供有参考价值 的理论、方法。 关键词：南水北调；施工方案；弃土区布置；渠道衬砌 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h em a i n t a s ko fw a t e rp r o j e c tc o n s t r u c t i o no r g a n i z a t i o nd e s i g ni s b a s e do nt h ee n g i n e e r i n go fi t sn a t u r a l ，e c o n o m i ca n ds o c i a lc o n d i t i o n s i nf o r m u l a t i n gar e a s o n a b l ec o n s t r u c t i o no r g a n i z a t i o n s o u t h t o n o r t h w a t e rt r a n s f e rp r o j e c tisa no n g o i n gp l a n n in gf o rt h ec o n s t r u c ti o no ft h e r e g i o nt oa d d r e s st h eu n e v e nd i s t r i b u t i o no fw a t e rr e s o u r c e s ，o p t i m i z i n g r e s o u r c ea l l o c a t i o ni nl a r g e s c a l ei n t e r b a s i nw a t e rt r a n s f e rp r o j e c t i t sw a t e rc h a n n e li ss ol o n g ：t h ea m o u n to fe a r t h w o r ki ss og r e a t ：a n d t h ea m o u n to fc o n c r e t ep o u r i n giss om u c h m e a n w h il eit iss u b j e c t e dt o an u m b e ro fn a t u r a lc o n ditio n sa n ds o cio e c o n o m icf a c t o r s s o ，t om a k e ag o o dc o n s t r u c t i o no r g a n i z a t i o nd e s i g nc a nb er e a s o n a b l yo p t i m i z eu s e o fr e s o u r c e s s p e e du pt h ec o n s t r u c t i o np a c eo ft h ee a r l yr e a l i z a t i o no f g o a l p a s st h ew a t e r t h i sp a p e rm a i n l yt a l k e do nt h eo r g a n i z a t i o nd e s i g no ft h ee a s t e r n r o u t eo fl u b e is m a l lc a n a l so fp i p e l i n ec h a n n e lw o r k sw h i c hi sa ni m p o r t a n t c o m p o n e n to ft h ee a s t e r nr o u t eo ft h ep r o j e c t t tc a na s s u r e do ft h ew a t e r t r a n s f o r m a t i o nt ot h es h a n d o n gl u b e ia sw e l la sr e a l i z et h eh e b e i ，t i a n j i n ， t h ec o n n e c t i o n1 i n kb e t w e e ne m e r g e n c yw a t e rd i v e r s i o n i nt h i sp a p e r ，t h e r e l e v a n ts t a t es t a n d a r dp r o c e d u r e s ，b a s e do nt h ea c t u a lc o n s t r u c ti o no f t h ew o r k s ，t h ea d o p t i o no fs c i e n t i f i ca n dr a t i o n a la n a l y s i s ，p r o p o s ea c h a n n e le a r t h w o r k s 。1i n i n gw o r k sa n dc o n s t r u c t i o n o fc r o s s b u il d i n g p r o g r a mf o rf u r t h e ri m p l e m e n t a t i o no ft h ep r o j e c tb u i l d i n gas c i e n t i f i c b a s i s r e s e a r c hm e t h o d su s e di nt h i sp a p e ra r e ：t oi n t e g r a t et h e o r yw i t h p r a c t i c a la n dt e c h n i c a la n de c o n o m i ca n a l y s i so fr e s e a r c hm e t h o d s t o i n t e g r a t et h e o r yw i t hp r a c t i c et h a ti sa p p l y i n gt h e o r yt og u i d et h ed e s i g n ， 2 山东大学硕士学位论文 b u tn o tli m it e dt ot h e o r y ，b e c a u s ed if f e r e n tp r o j e c t sh a v ed if f e r e n t c o n s t r u c t i o nc o n d i t i o n sa n db u il d i n gp u r p o s e s i tm u s tb ei n t e g r a t e dw i t h t h ea c t u a l s i t u a t i o n ，a c c o r d in g t ol o c a lc o n d i t i o n s r e c e n t l y ，t h e c u r r e n tw a t e rc o n s e r v a n c yp r o j e c tc o n s t r u c t i o no r g a n i z a t i o nd e s i g ni n c h i n a ，t e c h n i c a l a n de c o n o m i ca n a l y s i so fc o n s t r u c t i o ni ss t i l la n i m p o r t a n tp a r to fo r g a n i z a t i o nd e s i g ni sa l s od e s i g n e dt os e r v et h e n e c e s s a r ym e a n s r e g a r d 】e s so fa n yp r o g r a mt om e e tt h eo b j e c t iy e so ft h e p r o j e c tq u a l i t yo b j e c t i v e sa n df u n c t i o n su n d e rt h ep r e m i s e ，o f t e nt h em o s t e c o n o m i c a list h em o s tr e a s o n a b l e b yt h er e s e a r c ho ft h i sp r o j e c t ，w ec a np r o v i d eav a l u er e f e r e n c ea n d m e t h o d st oo t h e rw a t e rs o u r c e sf o rt h ef u t u r ed e s ig na n dc o n s t r u c tio n k e yw o r d s ：s o u t h t o n o r t hw a t e r t r a n s f e rp r o j e c t ，c o n s t r u c t i o n p r o g r a m ，s p o i1a r e al a y o u t ，c h a n n e l 1in in g 3 4 山东大学硕士学位论文 山东大学硕士学位论文 1 1 研究目的及意义 1 引言 水利是指人类社会为了生存和发展需要，采取各种措施，对自然界的水和水 域进行控制和调配，以防治水旱灾害，开发、利用和保护水资源。用于控制和调 配自然界的地表水和地下水，以达到兴利除害目的而修建的工程，称为水利工程。 兴建水利工程，综合开发利用水资源，旨在兴利除害，改造自然，造福人类。 水利工程施工组织设计的主要任务是根据工程地区的自然、经济和社会条件 制定工程的合理施工组织，包括：合理的施工导流方案；合理的施工工期和进度 计划；合理的施工场地组织和斫j 置、适宜的内外交通运输方式；切实、先进、保 证质量的施工工艺；合适的施：i ：临时设施与施工工厂规模，以及合理的生产：工_ 艺 与结构物型式；合理的投资计划、劳动组织和技术供应计划，为确定工程概算、 确定工期、合理组织施工、进行科学管理、保证工程质量、降低工程造价、缩短 建设周期提供切实可行和叮靠的依据，因此，认真做好水利工程的施工组织设计 非常重要。1 南水北调是缓解中国北方水资源严重短缺局面的重大战略性工程。我国南涝 北旱，南水北调工程通过跨流域的水资源合理配置，大大缓解我国北方水资源严 重短缺问题，促进南北方经济、社会与人口、资源、环境的协调发展，分东线、 中线、西线三条调水线。东线工程是在现有的江苏江水北调工程、京杭运河航道 工程和治淮工程的基础上，结合治淮计划兴建一些有关工程而规划布置的。输水 河道工程为东线工程的重要组成部分之一，9 0 禾1 j 用现有河道，从长江到天津输 水主干线全长1 1 5 0 k m ，其中黄河以南6 5 l k m ，穿黄河段9 k m ，黄河以北4 9 0 k m 。 分干线总长7 4 0 k m ，其中黄河以南6 6 5 k m 。 输水河道工程内容主要包括：渠道扩挖和新挖、堤防填筑、渠道衬砌以及交 叉建筑物的新建或重建等，施工战线较长，工程内容较多，相互干扰较大，因此 做好施工组织设计，对于保证输水河道工程质量、降低工程造价和缩短工程建设 5 山东大学硕士学位论文 工期，具有重要的意义。 本文通过对鲁北小运河段输水工程施工组织设计的研究，提出了渠道土石方 调配和施工方案、剩余土方运输和弃置方案，渠道衬砌混凝土拌和系统布置和施 工方案，交叉建筑物施工方案，为下一步工程的实施建设提供了强有力的科学依 据，同时也为其他输水河道工程的设计与建设提供参考。 1 2 国内外发展现状 近十几年来，我国从事水利水电工程施工的设计、施工和研究人员，对系统 工程以及其他科学理论方法在水利水电工程施工中的应用进行了大量研究工作。 如施工导流标准的风险率研究、导流方式选择的模糊聚类分析、导流方案的多目 标决策、导流方案优化、施工水力学问题的数值模拟、导流建筑物的施工力学分 析等。又如施工交通运输方式选择、施工工厂厂址选择、砂石料场规划与生产、 主体工程施工模拟等，均利用系统工程方法进行了不少探讨。至于网络进度计划， 成本、资源、进度优化，招标投标，价值工程，安全系统：l ：程，仓库储存业务组 织，都运用了各种相应的现代管理理论和方法。应当指出，在水利水电施工中采 用各种现代理论方法( 主要是系统分析方法) 的尝试，目的多停留在复杂的数学 模型上，使用者至少必须具备系统分析的基础知识，并应具备较强的计算机运用 能力。另一方面，这些应用尝试除了少数成果已达到实用程度外，多数成果还处 于研究阶段，离实际应用还有一定距离，这是由于水利水电工程建设的特殊复杂 性所决定的。心1 因此，在我国目的的水利工程施工组织设计中，技术经济分析仍是施工组织 设计的重要内容之一，也是服务于设计的必要手段。施工组织设计中的经济分析 的目的是论证设计在经济上的是否合理，在技术上是否可行，通过科学的计算和 分析比较选择经济技术效果最佳的方案，最大限度的提高施工经济效益。技术经 济分析应围绕质量、工期、成本三个主要方面来进行，而具体选用某一个方案的 原则是：在质量能够达到优良的前提下，工期合理，成本最低。乜1 国外在施工组织设计中注重网络计划技术的应用。大型水利工程在施工过程 中，存在大量的劳动力、材料、机具设备、构配件、投资费用、工期等诸多可变 因素，因此需要不断地收集、整理、贮存和检索各类信息，从而对施工计划不断 6 山东大学硕士学位论文 地进行动态控制、调整和优化，合理的安排各种资源，以达到缩短工期降低成本 的目的。该过程靠手算很难完成，国外科技人员根据网路计划的特点编制了大型 的计算机程序，从而使得网络计划更为方便、实用。在优化施工组织设计中，除 了网络计划技术的应用外，新技术、新材料的应用对于施工组织设计的优化也具 有十分重要的作用。近年来，国外发达国家同时注重引进高新技术，把高新技术 作为施工产业科技进步的先导和技术革新的动力，将信息技术、生物技术、新材 料、新能源等高新技术，应用于企业的生产技术、材料技术、节能技术及环境保 护等方面，为解决技术难题、提高质量和效益，提供了可靠的技术保证。阻1 1 3 主要研究内容 ( 1 ) 分析鲁北小运河段输水工程施工条件，包括工程的周边交通条件、地形 地貌与工程地质条件、水文地质及水文气象条件、工程建材供应条件等。工程施 工条件是工程施工的基础依据，也是工程顺利施工的基本保证，本文根据工程的 地质勘察资料与实地调查结果，对施： 条件进行详细的分析论述。 ( 2 ) 土方平衡调配和施工方案设计。本工程长度达9 8 2 1 k m ，沿线工程施工 条件复杂，土方挖填量巨大，合理的土方调配和经济的机械配置是工程经济性、 科学性的保证，本文将以二l 程实际施工条件为依据，结合国内及当地现状的施工 水平，提出切实可行的土方平衡调配和施工方案。 ( 3 ) 弃土区布置方案设计。本工程剩余土方较多，因此合理的剩余土方运输 和弃置方案，不仅能降低投资，节约土地，同时能尽量减少对工程区域地形地貌 的改变和对当地植被的破坏，最大限度地减少水土流失，本文将根据弃土量、现 场的地形、房屋及其他建筑物工程的分布情况，提出较为合适的弃土区布置方案。 ( 4 ) 衬砌施工方案设计。本工程有3 5 k m 为全断面现浇混凝土衬砌结构，因此 做好衬砌施工组织设计对保证工程质量，加快工程进度至为重要，本文将根据工 程实际情况，提出混凝土拌和系统布置及混凝土浇筑方案。 ( 5 ) 交叉建筑物施工方案设计。本工程交叉建筑物规模不大，但数量较多， 且多数为穿河渠建筑物或支流口建筑物，因此建筑物导流设计是工程顺利进行的 重要保证，本文将提出安全、经济、合理的导流方案。 7 山东大学硕士学位论文 2 1 建设目的 2 工程概况 鲁北输水工程是南水北调东线工程的重要组成部分，是实现向山东鲁北地区 送水的重要保证，也是实现向河北、天津应急调水的连接纽带。该段工程的基本 任务是将调入东平湖的江水北送至鲁北地区，进而经现状的引黄入卫工程、引黄 济津工程向河北、天津应急调引江水，解决这些地区的水资源紧缺问题。该段输 水工程由相对独立而又联系紧密的小运河输水：i ：程、七一、六血河输水工程、大 屯水库蓄水工程、灌区灌溉影响处理工程等五部分组成。 2 2 工程主要内容 鲁北小运河段输水工程线路全长9 8 2 l k m ，其中利用现状河道5 8 1 3 4 k m ，新 开河道4 0 0 7 6 k m ，跨越了聊城市的东阿县、阳谷县、茌平县、东昌府区和临清 市5 个县市，沿线需新建或重建各类建筑物2 9 6 座( 处) ，其中分水闸7 座，节 制闸及枢纽8 座( 处) ，公路桥2 5 座( 处) ，生产桥1 0 2 座( 处) ，人行桥6 座( 处) ， 倒虹2 3 座( 处) ，涵闸1 1 0 座( 处) ，渡槽或渡槽枢纽9 座( 处) ，穿铁路桥6 处。同时，为了保证周公河段南水北调引江水的水质，在周公河两岸铺设排污管 道，共8 5 k m 。主体工程主要工程量：土方丌挖17 0 7 4 1 万一，土方回填7 3 3 4 3 万m 3 ，砌石1 5 0 8 万一，砼及钢筋砼4 4 8 0 力- m 3 ，钢筋制安1 5 2 2 5 t ，灌注桩9 0 6 8 m ， 钢闸门4 4 0 2 t 。 2 3 输水河道总体布置 鲁北小运河段输水河道自位山穿黄隧洞出口开始，新丌河道向西北穿过聊位 公路后，向西于东阿县程村西南转向正北，于阿城东向西北至阿城镇东夏家堂村， 于夏堂村南进入小运河；沿小运河向北穿七级镇，于崔庄= l l s j j 用崔庄倒虹穿越位 8 山东大学硕士学位论文 山三干，继续沿小运河向西北直至苏旱井村西南进入赵王河，利用赵王河约 1 2 k m 的现状河道，至姚屯村东出赵王河；向西北新开河道，利用倒虹穿越徒骇 河后于聊城市南环路转向正北，在聊城西环路和湖南路交汇处进入聊城市西周公 河，河道沿着周公河向偏东北方向，于聊城市区北的十罩铺北出周公河后进入老 周公河，利用约4 1 k m 老周公河向北于新闸村北穿越西新河后重新向西北新开河 道，于许屯东南利用倒虹穿越马颊河，之后向北利用新丌河道直至临清县魏湾镇， 于魏湾镇西进入临清小运河，利用临清小运河蜿蜒向西北，在临清东止于位山三 干邱屯闸上。 输水渠道沿线地面高程大体分布呈现马鞍形，即输水渠道中部地面高程基本 为最低，两头高程相对较高，其具体分柜情况为：自位山穿黄隧洞出口( 0 + 0 0 0 ) 至入小运河处( 约1 0 + 4 0 0 ) 段地面高程普遍较高，基本在4 0 0 m - - - 3 7 o m ，位山 处最高，向北呈降低趋势；从入小运河向北直至十罩铺村出周公河( 约1 0 + 4 0 0 - - - - 5 0 + 5 0 0 ) 段地面高程呈现自南向北逐渐降低走势，地面高程分命约在3 7 o m - - 一 3 1 4 m ，至十里铺村地面高程基本到达输水全线最低点；自十里铺村向北至魏湾 镇西入临清小运河处( 约5 0 + 5 0 0 - - - , 7 3 + 3 0 0 ) 段，地面高程起伏较小，基本在3 2 m 3 2 8 m 之间波动；自魏湾镇利用临清小运河段直至邱屯闸( 约7 3 + 3 0 0 - - - 9 8 + 2 1 0 ) 段，地面高程呈现南低北高的倒比降走势，地面高程自魏湾镇向北逐渐抬高，从 3 2 8 m 左右向北升高至3 5 6 m 左右。 2 4 输水河道主要设计指标 ( 1 ) 纵断面 0 + 0 0 0 - - 一1 3 + 4 8 6 段：采用平底，河底比降为零，河底高程采用穿黄枢纽出口 处设计渠堤高程，均为3 0 9 2 m ； 1 3 + 4 8 6 4 l + 7 0 0 段：根据现状地面高程走势，河底比降采用1 1 0 0 0 0 ，河底 高程为3 0 9 2 m ，- - 2 8 1 0 m ； 4 l + 7 0 0 9 8 + 2 1 0 段：采用平底，河底比降为零，河底高程为2 8 1 0 m 。 ( 2 ) 横断面 输水渠道设计边坡系数分别为设计桩号0 + 0 0 0 一- - 1 2 + 3 7 7 河段采用1 ：3 5 ； 设计桩号1 2 + 3 7 7 2 5 十3 2 8 河段采用1 ：3 ；设计桩号2 5 + 3 2 8 6 0 + 5 6 0 河段采用1 ： 9 山东大学硕士学位论文 2 5 ；设计桩号6 0 + 5 6 0 7 2 + 6 2 5 河段采用1 ：3 o ；设计桩号7 2 + 6 2 5 8 6 + 2 6 8 河 段采用1 ：2 7 5 ；设计桩号8 6 + 2 6 8 9 8 + 2 1 0 河段采用l ：3 2 5 ；其中1 7 0 9 6 1 8 + 3 0 8 段采用直立式浆砌石挡土墙的复式矩形断面形式，边坡系数为零。 输水渠道断面形式主要有5 种形式，分别为复式梯形土渠断面( 总长度为 6 8 2 7 k m ) 、单式梯形土渠断面( 总长度为5 4 3 0 6 k m ) 、全断面现浇混凝土防渗断 面( 总长度为3 5 2 3 2 k m ) 、浆砌石挡土墙复式矩形断面( 总长度为1 2 1 2 k m ) 和 浆砌石护砌梯形断面( 总长度为0 6 3 3 k m ) 。 1 0 山东大学硕士学位论文 3 工程施工条件 3 1 地形地貌与工程地质 输水线路自位山穿黄出口向西北方向展布，至临清市折而向东北，地形上呈 南高北低、西高东低之势。 据山东省地貌图，地貌上属微倾斜低平原区( v i ) 的黄河冲积平原亚区 ( 1 ) 。该区地域广阔，地势低平，海拔一般在5 0 m 以下。本区河床、岗地呈条 带状分布，浅碟式洼地星散其间，平缓坡地在岗、洼地之中，形成岗、坡、津相 问的微起伏地形。低沣处地表和地下水径流滞缓，易受涝、碱威胁。 输水线路穿越黄河冲积平原，位山穿黄出口至临清市郭庄闸段，输水工程附 近地面高程3 1 3 0 3 8 7 0 m ，马颊河附近最低，临清市郭庄闸至大屯水库段，渠 道附近地面高程2 0 9 0 3 5 1 0 m ，大屯水库附近最低，地面坡降1 7 0 0 0 1 1 0 0 0 0 。 沿线穿越r 1 余条河流，其中规模较大的有徒骇河、马颊河、位临运河、周公 河、西新河，河道宽约1 0 0 - - - ，4 5 0 m ，徒骇河河底高程2 7 6 0 m ，马颊河河底高程 2 8 o o m 。 输水线路沿线开挖地层主要包括层砂壤土、层裂隙粘土、层砂壤土， 其中0 + 0 0 0 - - - - 3 9 + 8 7 7 段主要开挖土方为层砂壤土，3 9 + 8 7 7 5 3 + 2 3 8 段主要开 挖土方为层裂隙粘土，5 3 + 2 3 8 6 3 + 6 0 0 段主要开挖土方为层砂壤土， 6 3 + 6 0 0 - - 9 6 + 9 4 0 段开挖土方主要为层、层砂壤土和层裂隙粘土，且砂壤 土和裂隙粘土开挖量相当。 根据一般工程土类分级标准，本工程开挖土方中砂壤土属i i 类土，裂隙粘土 属i i i 类土，因此本工程中0 + 0 0 0 - - 3 9 + 8 7 7 段和5 3 + 2 3 8 6 3 + 6 0 0 段渠道挖填土方 均按i i 类上计；3 9 + 8 7 7 5 3 + 2 3 8 段渠道挖填土方均按i i i 类土计；6 3 + 6 0 0 9 6 + 9 4 0 段渠道挖填土方按i i 类土和i i i 类土各占5 0 考虑。 山东大学硕士学位论文 3 2 水文地质条件 输水线路位于黄河冲积平原，地形平缓，从南到北穿越的主要河流有徒骇河、 马颊河及七一、六五河，主要岩性为砂壤土、粘土、粉土等，南部为黄河，地势 较高，向北降低，区域地下水流向由西南流向东北。 输水线路沿线地下水为第四系孔隙潜水，分布于沿线第四系松散沉积层中。 主要受大气降水补给；临黄河段接收黄河水的侧渗补给。以地下缓径流及人工取 水为主要排泄途径。主要含水层为砂壤土和粉细砂，次要含水层为裂隙粘土，现 场混合抽水试验获得的渗透系数k = o 1 9 4 7 7 m d ，属中等透水层。 地下水埋藏深度受地形和引水影响。勘探期间，地下水埋深一般0 9 0 7 8 m ， 局部深达8 5 6 1 0 0 8 m ，地下水位年变幅2 0 - 4 o m 左右。 地下水水化学类型主要为重碳酸氯化物一钙镁型、重碳酸硫酸氯化物一钙钠 型、重碳酸一钙镁型等，受污染的河水为重碳酸氯化物硫酸一钠钙镁型等。地下水 与地表水矿化度为0 6 5 一- - 1 5 8 9 l ，无侵蚀性c o ：，对混凝土无腐蚀性。 3 3 气象条件 该地区位于暖温带季风气候区，具有明显的季节变化和季风气候特征。多年 平均气温1 l 1 4 之间；年内一月份气温最低，多年平均一2 2 一3 3 ，七月 份气温最高，多年平均2 6 5 - - - 2 6 89 c ，无霜期1 9 0 2 2 0 天。 工程区多年平均年降雨量为5 5 9 7 m m 。年内降雨主要集中在汛期6 , - - 9 月，6 9 月降雨量多年平均为4 0 2 8 m m ，占年平均降雨量的7 2 o 。区内降雨年际之间 差别较大，工程区内1 9 5 0 - - - , 2 0 0 7 年降雨资料中，最大年份为1 9 6 4 年，年降雨量 9 8 9 6 m m ，最小年份为1 9 9 2 年，年降雨量2 8 1 5 m m ，丰枯比达3 5 2 。工程区内年 降雨在地域分布上南北差别较接近。 3 4 交通条件 南水北调东线鲁北输水渠道工程南西北三面分别与河南、河北两省接壤，东 部是我省的济南市和滨州市。该工程横跨鲁北话部的聊城和德州两市，流经聊城 1 2 山东大学硕士学位论文 的东阿、阳谷、茌平县、东昌府区、临清和德州的夏津、武城7 个县、市、区。 该区对外交通状况良好，京九铁路横穿聊城、临清两市，济邯铁路穿过茌平、 聊城两市。济聊高速公路自聊城市市郊穿过，并横穿本工程输水渠。1 0 5 、3 0 9 国道穿越聊城市，其中3 0 9 国道在聊城市西穿过输水渠道，1 0 5 国道位于输水线 路以东，基本与输水线路平行。 沿途有3 2 2 、3 2 4 、3 2 9 、2 5 8 、3 1 6 、2 5 9 、2 5 7 、2 5 4 、3 3 3 等9 条省道穿越或 靠近输水渠道，在整个工程区间内有二十多条县乡级公路和一百多条村级路与生 产路横穿输水渠，以上道路也与各料场相通，因此本工程对外交通条件优越，区 间内交通便利。 具体交通情况见鲁北线路对外交通线路图( 图3 1 ) 。 3 5 建材供应 聊城市现有济南山水聊城水泥厂和东昌水泥厂两个中型水泥厂，由于受地材 资源的限制，年产量小高，年产量为5 0 1 0 0 万吨，本工程完伞靠当地水泥厂难 以满足工程高峰期水泥供应要求，计划采用济南山水水泥厂与两家地方水泥厂联 合供料解决。 俐材、钢筋、木材、柴油、汽油等主要材料可分别自聊城的东阿、阳谷、东 昌府、任平、临清等县区批发采购，但鉴于上述县区材料供应能力的限制，部分 材料应自聊城市区内供货。 块石料场主要分布于黄河南岸泰安市东平县，济南市平阴县、长清区丘陵山 区。料场主要岩性为奥陶系灰岩，在有用层采取岩样进行岩石物理力学性质试验， 从试验成果可以看出石料场灰岩的指标满足规程s l 2 5 1 - - 2 0 0 0 要求。 粗骨料料场位于黄河南岸泰安市东平县、济南市平阴县、长清区的丘陵山区， 灰岩强度适宜，满足规程粗骨料技术要求。 细骨料料场主要为泰安市大汶河砂料场，料场砂层裸露，无剥离层。开采条 件良好，交通方便。料场至小运河距离一般6 0 1 6 0 k m ，平均约1 2 5 k m ，交通方 便。 1 3 山东大学硕士学位论文 图3 - 1鲁北线路对外交通线路图 山东大学硕士学位论文 3 6 土料场 鲁北小运河输水工程筑堤上料料场主要分布于渠道内及其两侧。本段为第四 系全新统黄河冲积堆积层，岩性主要为砂壤十、裂隙粘土。 砂壤土粘粒含量偏低，天然含水率偏高，其他指标基本符合均质坝土料质量 指标要求。该种土料抗冲性能较差，渗透性较强，选择该土料筑堤，建议做好护 坡及防渗措施。 裂隙粘士为过渡型土，不存在膨胀潜势，该种土料粘粒含量偏高，塑性指数 偏大，天然含水率偏高，其他指标基本符合防渗体土料质量指标要求。 本工程0 + 0 0 0 - - 2 5 + 3 2 8 段和6 0 + 5 6 0 - - - 6 3 + 6 0 0 段工程所筑大堤主要作用是防 止地表水进入渠道以及作为工程管理路基使用，不存在抗冲和渗透要求，因此土 料晾晒后即可直接用于筑堤。2 5 + 3 2 8 3 9 + 8 7 7 段和5 3 + 2 3 8 6 0 + 5 6 0 段渠道输水 水位高于两侧地面，由于渠道全断面采用了复合土工膜防渗和预制混凝土板护砌 等措施，已解决了渗透系数大和抗冲蚀能力差的问题，填筑上方只作为防渗结构 的支撑体，因此土料晾晒后町直接用于筑堤。 通过以上措施，可以克服各种上料自身的缺陷，达到设计填筑质量的要求。 因此本工程筑堤土料均采用河道岁1 ：挖土方。 1 5 山东大学硕士学位论丈 4 1 概况 4 施工导流 鲁北小运河段输水渠道横跨徒骇河、马颊河、徒骇河的支流西新河和赵王河、 马颊河的支流德王东支、南运西沟、代水河以及位山灌区的三干渠等。利用的现 有河道主要有小运河、徒骇河的支流周公河，同时本工程渠道两侧有众多的灌溉 引水的支渠。徒骇河、马颊河为最大的河道。 现状小运河为一条汛期排涝河道，沿线渠道开挖与建筑物施工均安排于非汛 期，小运河上游非汛期来水通过围堰封堵，均可通过引黄灌溉渠道将来水引至赵 王河内，最后汇入徒骇河，不需考虑其他导流措施。 临清段小运河为确保该区的灌溉引水，渠道和沿线建筑物必须在在灌溉影响 工程完工后开工，才能确保工程谁常施工。 本工程所利用的徒骇河的支流周公河为其河道上游段，上游基本无支流汇 入，不再考虑施工导流问题，只需修筑临时施工围堰即可满足施工要求。 穿越徒骇河、马颊河、徒骇河的支流西新河和赵王河、马颊河的支流德王东 支、位山三干以及南运西沟、代水河的建筑物必须采取专门的导流措施才能确保 工程正常施工。小运河其他支流河道均为灌溉引水渠道和汛期排涝河道，由于排 涝面积小，均小于上述需采取导流措施的河道，非汛期难以形成地面径流，只需 封闭建筑物基坑，即可确保河道与建筑物工程j 下常施工。 4 2 导流标准 根据工程总体布置及工程设计所确定的工程等别和建筑物级别，桩号 2 5 + 3 2 8 至6 0 + 6 5 0 长约3 5 k m 的输水河道及堤防工程级别为l 级；其余输水河段 河道工程级别为2 级。 穿位山三干的崔庄倒虹、穿徒骇河的徒骇河倒虹、穿马颊河的马颊河倒虹、 1 6 山东大学硕士学位论文 穿越赵王河的姚屯枢纽等建筑物为1 级建筑物；南运西沟涵闸和代水河涵闸为2 级建筑物，德王东支倒虹和西新河倒虹为3 级建筑物；根据水利水电工程施工 组织设计规范( s l3 0 3 - - 2 0 0 4 ) ，按所保护的对象、失事后果、导流建筑物使用 年限和围堰工程规模等因素，经综合分析，确定输水干渠工程、崔庄倒虹、徒骇 河倒虹、马颊河倒虹、姚屯枢纽、南运西沟涵闸和代水河涵闸等工程的导流建筑 物级别为i v 级，德王东支倒虹和西新河倒虹的导流建筑物级别为v 级。 马颊河倒虹的导流量计算采用倒虹上游的马颊河王铺闸1 9 7 l 2 0 0 7 年间的 实测流量资料，徒骇河倒虹的导流量计算采用徒骇河王堤口闸1 9 7 7 - - - 2 0 0 7 年期 间的实测流量资料，其它建筑物导流流量选用安乐镇、临清两站雨量资料分析计 算。 根据确定的导流建筑物级别，考虑到围堰工程为当地土石围堰，各单项工程 水文实测资料系列较长，确定i v 级导流建筑物洪水重现期为十年；由于德王东支 倒虹工程和西新河倒虹工程的挡水围堰也关系着主河道工程施工的安全，因此确 定其导流建筑物洪水重现期办为f _ - 年。 4 3 导流时段与导流流量 小运河流域内的降水主要集中于汛期6 9 月，约为全年降水量的6 0 - - 8 0 。 为减少导流工程量，避丌汛期降水高峰，经沦证确定鲁北段输水工程的输水渠道 和建筑物均安排于非汛期施工。为了降低临时工程舰模，节约投资，建筑物施工 导流时段确定为非汛期1 1 月至来年的4 月。 马颊河和徒骇河倒虹工作面狭长，工作量较大，5 至6 个月完成主体工程项 目时i 日j 较紧，因此进出口可在1 0 月初提前施工，1 1 月初再在河道修筑围堰，进 行河道内主体工程施工。其他建筑物规模均较小，一般5 至6 个月即可完成主体 工程项目。 崔庄倒虹吸为横穿位山三干渠的倒虹工程，位于三干渠桩号2 + 2 0 0 处，该段 三干渠渠道设计流量8 0 m 3 s ，施工期间主要应考虑三干渠的灌溉供水以及引黄入 卫供水，因此导流流量按8 0 击s 计。 经计算，各建筑物导流流量详见表4 - i 。 1 7 山东大学硕士学位论文 表4 - 1 建筑物导流流量汇总表 控制面积 1 0 年一遇设计洪峰流鼍( m 3 s ) 桩号建筑物名称 ( k m 2 ) l o 月5 月1 1 月4 月 3 6 + 9 6 6徒骇河倒虹2 8 1 3 81 1 4 59 0 6 6 6 + 1 5 3 马颊河倒虹 2 9 1 6 94 0 62 7 8 1 2 + 8 6 0南运两沟涵闸6 93 81 3 3 4 + 6 4 2 赵王河姚屯节制闸 6 8 39 94 1 5 4 + 6 6 0 两新河穿输水渠倒虹 2 3 2 57 62 7 1 + 2 6 3 德千尔支倒虫t 1 3 52 7o 9 8 4 + 7 8 0 代水河涵闸 6 51 8o 5 4 4 导流方式选择 4 4 1 崔庄倒虹吸 位山灌区的三干渠是聊城市的一条主要引黄灌溉渠道，同时也是引黄入卫工 程的输水渠道。崔庄倒虹吸位于位山三干桩号2 + 2 0 0 处，现状过水断面不满足没 计要求，需拆除重建。本倒虹吸进口的左侧为三干渠进水闸与小运河相接，在三 干渠f 常过流情况下，进水闸设计流量为1 0 0m 3 s 。该段三干渠设计水深3 2 m ， 底高程3 2 7 5 m ，底宽3 0 m ，边坡1 ：2 5 ，衬砌超高1 3 m ，河口宽约7 0 m 。底部 铺设复合土工膜，两侧边坡采用复合土工膜防渗、混凝土预制板衬砌。三干渠右 堤设堤顶路，路面宽5 m ，是崔庄倒虹工程施工的对外交通路。 崔庄倒虹吸处导流流量为8 0 m 3 s 。若采用分期导流方式，渠道过水断面太小， 泄流能力达不到8 0 m 3 s 。因此崔庄倒虹吸拟采用明渠导流方式。崔庄左右侧大堤 外均为弃土堆，宽约3 0 m ，高程4 1 3 m 左右，弃土堆外场地宽阔，无建筑物，地 面高程3 5 5 m 左右，都适合布置导流明渠。现状三干渠迸水闸位于三干渠左侧， 且过流能力能达到8 0 m 3 s ，水位同三干渠设计水位。导流明渠若布置在左侧， 可以利用三干渠进水闸的进水渠，减少明渠开挖量，同时可以充分利用三干渠右 堤设堤项路作为本工程的对外交通路，降低工程投资，因此拟将导流明渠布置在 三干渠左侧，采用左岸明渠导流。 1 8 山东大学硕士学位论文 4 4 2 t 骇河倒虹 徒骇河倒虹施工期拟按2 年，第一年可采取在滩地开挖明渠导流的方式，上 下游填筑围堰封闭河道段基坑，先进行河道段二f 程施工；第二年进行进出口、滩 地等剩余工程。徒骇河该段左滩地很窄，因此导流明渠布置在右滩地。 4 4 3 马颊河倒虹工程 马颊河倒虹为横穿马颊河的倒虹，现状马颊河在倒虹上游与位山三干平交， 设王铺渡槽，该渡槽四面设闸。施工期间将马颊河上的下游水闸下闸断流，将上 游来水通过位山三干引至卫运河。王铺渡槽与马颊河倒虹吸之间基本无支流汇 入，因此本倒虹工程只需修筑上下游围堰封堵河道明水，不用考虑导流问题。 4 4 4 姚屯枢纽 姚屯枢纽位于小运河与赵王河交界处，也是输水渠新老河道交晃处，包括姚 屯引水闸