大沙洲过河通道设计说明.doc

桑植县河口乡沙洲村大沙洲过河通道设计说明桑植县水利水电勘测设计院二一五年一月院 长 ：总 工 ：设 总 ：勘测设计人员： 目 录设 计 说 明一、概述大沙洲过河通道位于桑植县马合口乡沙洲村沙坪组、沙洲组交界处，澧水中源大沙洲河上。该段河面宽阔，水流平缓，多年来，沿河两岸村民生产、生活，小孩上学全靠涉水过河，交通极为不便，该段还是沙坪组、天窝组通往外界的唯一通道。为方便当地民众生产生活，当地政府和村组强烈要求解决当地村民出行不便的现状，我公司受桑植县河口乡政府的委托对此过河通道进行测设。该过河通道的修建，将大大改善沙洲村沿河两岸一千多人的生产出行问题，对本地经济建设和发展有着十分重要的意义，更是当地群众多年来的迫切愿望。二、工程等级根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）查得，该过河通道工程等级为V等，主要建筑物、次要建筑物均按5级设计。三、设计依据1、水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）2、混凝土重力坝设计规范（SL3192005）3、水闸设计规范（SL265-2001）4、水工建筑物荷载设计规范（DL5077-1997）5、堤防工程设计规范（GB50286-2013）四、水文气象、地质等情况1、水文气象资料1）水文资料大沙洲河流域内无水文测站，在澧水北源上设有凉水口水文站，控制流域面积877km2，与大沙洲河流域面积（71.35km2）相差太大，不适合作为参证站。因此，本次设计洪水的推求参照湖南省水利水电厅1984年编制的湖南省暴雨洪水查算手册进行。大沙洲过河通道位于河口乡沙洲村境内，该河段总宽度108.5m，常年水面宽32.7m，河床底面高程434.07m，河岸顶部高程435.10m，上游耕地地面高程437.03m，通道涵管埋设处以上控制集雨面积71.35km2，流域长度19.05km，流域坡降为5.4。采用计算机编程，计算得10年一遇设计洪水Q10为462.09m3/s，20年一遇校核洪水Q5为563.53m3/s。2）设计洪水位设计水面线的推算采用伯努里（Bernolli）能量方程试算法，水面线的推算中计入沿程水头损失，弯道、断面收缩、扩散以及各桥梁等阻水建筑物处局部水头损失。采用计算机编程计算得工程实施前相应10年一遇设计洪水位为436.01 m，20年一遇校核洪水位为436.54 m。工程实施后水文分析及调洪演算（以河床底面高程434.07m为起算水位）采用计算机编程计算得10年一遇设计洪水（P=10%）时的相应水位为436.25m；20年一遇校核洪水（P=5.0%）时的相应水位为436.68m。通过以上计算成果可知，工程实施前后通道涵管处水位稍有抬高，20年一遇校核洪水位436.68m上游耕地地面高程437.03m，不会造成上游耕地淹没。3）气象资料大沙洲河流域地处亚热带地区，受季风影响很大，属亚热带季风温润气候，四季分明、气候温暖湿润。气候的形成，主要为太阳辐射、大气环流和地理因素及其相互作用的结果。在冬季，多为西伯利亚干冷气团所控制，北方寒流频频南下，造成干燥寒冷气候；夏季则为低纬海洋暖温气团所盘据，温高湿重；春夏之交，正处冷暖气流交替过渡地带，锋面和气旋活动频繁，造成阴湿多雨，天气多变。简言之，本区气候特性为：严寒酷暑期短，夏热期长；春湿多变，寒流频繁；雨季明显，夏秋多旱；四季分明，无霜期较长，垂直差异大，小气候明显。十二月至次年二月受寒潮影响，气温低。入春后，受西南湿润暖气影响，往往形成雨季。大沙洲河流域邻近湖南省最大的暴雨中心八大公山，年最大24小时雨量373.8mm，多年平均雨日156d。流域内暴雨以气旋所在地造成的锋面暴雨出现机会最多，出现时间多为58月，暴雨范围一般属区域性，一次暴雨一般历时不超过三天。气温：多年平均气温16.3，一月平均气温4.6，七月平均气温27.3，极端最低气温-10.2(1997年1月30日)，极端最高气温40.4(1971年7月26日)，相差50.6。降雨量：流域内雨量充沛，八大公山多年平均降水量2196.1mm（凉水口站多年平均降水量1701.0mm），但年内分配极不均匀，其中410月降水量占全年的85.2%，尤其以67月最为集中，最高的1980年67月降水量达1198.5mm，占全年降水量的44.8%；最大日降水量达273.2mm（1969年7月3日），最大年降水量为3687.2mm（1998年），最小年降水量为1686.0mm（1994年）。全年降雪日数在715天左右。湿度：历年平均相对湿度79%；蒸发量：历年平均蒸发量1014.7mm；多年平均风速：1.4 m/s，瞬时最大风速：20m/s（1963年8月17日）；多年平均日照数：1297h。2、工程地质资料工程位于在大地构造上位于谷罗山廖家村向斜构造中。区内地质构造以褶皱为主，断裂构造不甚发育，区域上的谷罗山廖家村向斜经凉水口、两河口，延伸至廖家村。南北长71km,东西宽12km。构造线呈北东向展布，整个工程分布于该向斜构造中部，岩层总体倾向北西，倾角2187，向斜轴部岩层产状稍为平缓，两翼岩层稍陡，局部直立、甚至倒转。区内发育二条区域性大断裂构造，西边一条断裂始于谷罗山,经凉水口、两河口，延伸到廖家村；东边一条从山羊溪延伸到打鼓泉。两条断层均为压扭性阻水断层，属非全新活动断层。挽近期区内整体间歇性抬升为主，地震活动较微弱，城区附近虽有区域性活动断裂通过，但历史上未发生过强烈地震，构造上乃属相对稳定地块。根据GB18306-2001版1/400万中国地震动峰值加速度区划图和中国地震动反应谱特征周期区划图确定，本区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相应地震基本烈度为度。区内不良地质现象主要表现在岩体风化和岸坡冲刷。区内大部分为灰岩，外露呈中化性，河床大部分区域为中风化性灰岩，石灰岩抗风化能力差，一般强风化深度512m，风化强烈区容易形成小型崩塌体。根据现场地质查看的情况，该河段砂卵石覆盖层较厚，但河床两岸基础裸露，砂卵石覆盖层厚约50cm。五、工程设计过河通道设计采用多孔等截面钢筋砼管结构。全段长37.7m、宽4.0m、高4.0m，涵管埋设轴线与水流方向基本正交。1、断面设计通道长37.7米，顶部高程435.1m，底部高程431.1m，通道路面为20cm厚现浇C20钢筋砼，路面宽4.0m。下部埋设21根1000mm C20钢筋砼预制管，壁厚100mm，间距1500mm（管道中心），涵管采用20钢筋锚固且深入基岩不小于600cm，通道设伸缩缝2条，缝宽2cm。详见设计图。2、涵管基础通道铺设涵管基础需开挖至微风化岩基，并嵌入基岩100200mm，涵管底面设计高程为433.5m，与原河床底面高程基本一致，管基座高度为2.4m，采用“金包银”结构，中间为M7.5浆砌块石，外包C15砼垫层厚度为500mm，施工时可结合实际情况进行调整。详见设计图。3、通道坝体应力及稳定计算参照混凝土重力坝设计规范（SL3192005）和水闸设计规范（SL265-2001）的规定及通道的实际情况，对以下2组荷载组合进行了计算。基本组合：正常蓄水位静水压力+泥沙压力+坝体自重+扬压力+浪压力；特殊组合：校核洪水位静水压力+泥沙压力+坝体自重+扬压力+浪压力。由于通道坝体太矮，只作抗滑稳定计算，不作应力计算。混凝土与岩石的摩擦系数f取0.55。河床部分坝体的计算成果见下表。溢流段坝体稳定成果表计算结果荷载组合抗滑稳定系数kc计算值要求值设计洪水位1.111.