代巧枝南水北调中线一期穿黄工程北岸填筑渠道设计PPT课件.ppt

南水北调中线一期穿黄工程北岸填筑渠道设计 黄河勘测规划设计有限公司YellowRiverEngineeringConsultingCo Ltd 二 一二年三月 主要内容 1 工程概况2 渠道填筑设计3 基础处理措施4 结语 S点19 304 5 A点0 000 00 穿黄隧洞 穿黄工程位于郑州市以西约30公里处 于孤柏山湾横穿黄河 是南水北调中线总干渠穿越黄河干流的特大型河渠交叉建筑物 是总干渠上规模最大 单项工期最长的关键性工程 穿黄工程一期设计流量为265m3 s 加大流量为320m3 s 穿黄工程南岸起点为河南省荥阳县王村乡王村化肥厂南的A点 终点为河南省黄河以北温县南张羌乡马庄东的S点 1 工程概况 黄河 工程轴线全长19 3045km 包括黄河南岸连接明渠 穿黄隧洞段及北岸明渠 北岸明渠包括河滩明渠和连接明渠 全长约9 97km 河滩明渠位于黄河北岸河滩上 长6127 50m 桩号9 336 47 15 463 97 为填方渠道 渠底宽8 0m 渠底纵坡1 10000 渠道边坡内外坡比1 2 25 最大填方高度9 7m 为高填方渠道 其间有新蟒河渠道倒虹吸和老蟒河河道倒虹吸等交叉建筑物 该渠段地面高程102 5 103 0m 地下水位98 72 97 7m 渠基主要由Q42砂层组成 表层有0 80 6 0m的砂壤土或粉质壤土 该段地基土在 度地震烈度下存在砂土振动液化问题 液化深度为12 0m 1 工程概况 穿黄北岸渠道自2007年开始填筑 截止2011年10月 除了留下四个区段因标段协调或建筑物协调施工等原因未填筑至堤顶外 其余大部分渠段已经填筑到顶 1 工程概况 穿黄工程北岸渠道填筑施工纵断面 2 渠道填筑设计 河滩明渠最大填筑高度约9 7m 渠道地基地貌为黄河漫滩 地层结构由砂壤土 粉砂 细砂和中砂组成 本段渠道填筑土料采用南张羌村南料场土料 混合土料为轻粉质壤土为主 粘粒含量为11 6 20 4 塑性指数为10 0 15 5 有机质含量不大于5 有较好的塑性和渗透稳定性 该料场土料击实试验获得的最大干密度为1 74 1 78g cm3 最优含水量为13 8 16 3 击实后渗透系数平均值为2 35 10 6 m s 渠堤填筑标准 压实度不小于0 98 填筑土料的含水量应控制在最优含水量附近 填筑土料的含水量与最优含水量的允许偏差为 3 2 渠道填筑设计 典型横断面图 北岸河滩明渠主要计算内 外渠坡在设计工况 施工工况 水位降落和地震工况的稳定 2 1渠道稳定分析 北岸河滩明渠边坡稳定分析荷载组合表 稳定计算采用简化毕肖普法 由下表可见 渠坡在各工况下均能满足规范要求 2 1渠道稳定分析 北岸明渠渠堤边坡稳定分析成果 穿黄工程北岸连接渠道的衬砌结构及防渗结构施工后进行了设计优化 以达到尽可能减少工程投资 加快工程进度 确保工程质量和运行安全可靠的目的 将原设计的采用0 1m厚C20W8F200现浇钢筋混凝土衬砌优化为采用C20W6F150现浇聚丙烯合成纤维混凝土衬砌 混凝土衬砌板下铺设二布一膜复合土工膜加强防渗 上 下层土工布为针刺非织造土工布 复合土工膜下设10cm厚水泥土辅助防渗层 渠道混凝土板纵 横向均设伸缩缝 一般情况下渠道衬砌横缝间距均为4m 半缝缝宽1cm 通缝缝宽2cm 通缝 半缝交错布置 采用聚乙稀泡沫塑料板嵌缝 缝口用聚硫密封胶封填 2 2渠道衬砌及分缝 2020 1 27 11 2 2渠道衬砌及分缝 渠道混凝土衬砌 穿黄工程北岸渠道属季节性冻土地区 渠道衬砌有可能产生冻胀破坏 根据收集到温县气象站历年最大冻深实测资料 该地区的历年最大冻深值为11 24cm 因此 穿黄工程北岸渠道需要进行抗冻胀设计 根据计算成果 并综合比较各种防冻胀措施后 最终采用在渠道边坡防渗复合土工膜下铺设聚苯乙烯保温板 聚苯乙烯塑料保温板厚度采用2 0cm 铺设范围为 沿渠道新蟒河渠道倒虹吸以南渠道全断面铺设 新老蟒河间渠道只在渠坡铺设 渠底不铺设 2 3防冰冻措施 保温板铺设 2 3防冰冻措施 北岸明渠位于黄河滩区 填筑高度9m左右 由于外坡较高且汛期挡水 在风浪作用下 坡面容易失稳 产生滑坡 老蟒河以南渠段 桩号9 336 47 14 593 31 的两侧渠外坡 高程106 00m以下采用0 50m厚的浆砌石护砌 护坡顶部用浆砌石封顶 坡脚处设浆砌石齿墙 浆砌石护坡设PVC排水管 并在临黄河侧坡脚加设防冲槽 106 00m高程以上至渠顶坡面采用草皮护坡 2 4外坡防护与坡面排水 2 4外坡防护与坡面排水 老蟒河与青风岭之间渠段 桩号14 593 31 15 463 97 渠道左侧采用浆砌石护坡 护坡顶部高程106 00m 下游侧采用草皮护坡 渠道右侧外坡 高程105 00m以下采用0 40m厚的干砌石护砌 下设0 20m砂砾石反滤层和反滤土工布 护坡顶部用干砌石封顶 坡脚处设干砌石齿墙 北岸河滩明渠地基土主要为砂壤土 粉砂 细砂等 在饱水条件下可能产生地震液化 且浅表层砂壤土 壤土 粉细砂承载能力较低 需考虑采取渠基加固处理措施 其中桩号9 336 47 12 608段 由于其处于黄河滩区内 黄河洪水上滩后 地基处于饱和状态 产生液化可能性较大 因此需要进行基础处理 处理方案比较了振冲法 强夯法 挤密砂桩法和压盖法等工程措施 在地基抗液化处理中 挤密砂桩可起两方面的作用 其一 通过挤密土层 提高地基土层相对密度 既增加地基承载力 又可减少地震时地基变形 其二 挤密砂桩的透水性远大于地基的原状土层 挤密砂桩作为排水通道 地震时可有效消除地基土层的超孔隙水压力 可大大降低地层液化程度 3 基础处理措施 3 1处理方案选择 经多方案比较 挤密砂桩方案在增加地基的密实程度 改善地基排水条件 减轻液化程度 减少地基震陷变形等方面都具有一定优势 渠道堤坡稳定满足规范要求 所以最终选用挤密砂桩方案 经综合分析计算 渠底部位挤密桩孔径取0 60m 桩长7 00m 砂桩间排距2 50m 正方形布置 渠堤外侧坡脚部位挤密桩孔径0 80m 桩长7 00m 砂桩间排距为2 50m 正方形布置 挤密砂桩横向处理宽度为 渠堤外侧坡脚向外扩大宽度为10m 向坡内宽度为20m 共计外侧处理宽度为30m 内侧处理宽度除渠底宽度外 各向坡内延伸20m 故渠道内侧处理总宽度为47 5m 3 2挤密砂桩设计 4 结语 穿黄工程北岸河滩明渠渠道位于黄河滩区 填筑高度较大 基础在地震条件下有可能产生液化等特点 设计过程中对渠道的基础处理措施 防渗及衬砌 边坡坡外排水等进行了多次的比选和优化 主要的技术要点有 1 渠道衬砌采用纤维混凝土代替了原设计的钢筋混凝土 2 渠道外侧的排水考虑了土工膜完全失效的工况 3