橡胶坝设计总说明.doc

设计总说明一、工程概况工程区位于河南省鹤壁市新区的淇河上，淇河发源于山西省陵川县棋子山，东流经河南辉县、林州、鹤壁市淇滨区、淇县及浚县，最后注入卫河。据国家地质部门实测记载，淇河形成于下澳陶统，距今已有五亿年的历史，是中国华北地区唯一未被污染的河流，被称为“北方漓江”。因主要流经河南鹤壁市，因此又被称为“鹤壁市的母亲河”。鹤壁新区是豫北城市群中心，又是晋、冀、鲁、豫四省十市的经济协作区中心，具有承东启西、连南接北的有利条件，有利于发挥联络和辐射作用。近几年鹤壁市在大力发展经济同时，兼顾生态环境治理，生态环境越来越好。该项目建成后，可在淇河上形成宽阔水面，蓄水成湖，波光潋滟，湖中泛舟，成为城市居民理想的休息、游乐场所。二、建设缘由及依据橡胶坝工程是在河道治理的基础上，为更好利用淇河水资源而修建的拦河坝工程，工程任务是修建橡胶坝两座，枯水期拦蓄水量，形成水面，提高城市居民生活质量及鹤壁市城市品位。三、地质概况工程区内出露地层比较简单，河段地层由第四系全新统、上更新统、中更新统、下更新统和上第三系中新统地层等组成，由新到老分层描述如下。第层，第四系全新统人工堆积（Q4r）：由于高速公路、高铁等工程建设，河道内砂砾石被开采用作建筑材料，当地村民在河道内局部卵石层上铺填壤土，再种植庄稼。人工堆积层一般厚0.3 0.5m。第层，第四系全新统冲积物（Q4al）：浅黄色，松散。主要成分为粉质粘土，厚02.0m左右，断续分布于河床左侧。第层，第四系上更新统冲积砂壤土（Q3al-2）：浅黄色，较密实，成分主要为砂壤土，局部为粉质粘土或粉砂，土质均一，手触砂感较强，抚摸沙粒脱落。该层厚0.56m，层底高程72.475.2m。分布于工程区河谷左右两岸。第层，第四系上更新统冲积砂卵石（Q3al-1）：浅灰色、杂色，密实，卵石成分主要为石英砂岩、灰岩等，呈亚圆状，磨圆较好，粒径一般37cm，最大粒径为18cm左右，含量60%70%，充填物以粉细砂为主。厚9.015.5m左右，层底高程55.869.4m。分布于整个工程区。左岸第层中夹有一层粉砂，浅黄色，较密实，厚约4.5m。第层，上第三系中新统鹤壁组粉砂质泥岩或泥质粉砂岩（N2h）：浅棕色，泥质结构，层状构造，半成岩，岩芯一般呈柱状、短柱状。地层稳定连续，顶板高程55.869.4m，钻孔揭露最大厚度14.7m（未揭穿）。分布于整个工程区。四、工程布置要点（1）防洪标准设计洪水标准为100年一遇。（2）工程规模京珠橡胶坝最大坝3.5m，根据水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准（SL2522000），橡胶坝工程等别为IV等，主要建筑物为IV级，次要建筑物为V级，临时建筑物为V级。（3）工程总布置橡胶坝位于桩号K5+522.81处，坝底板顶高程为69.80m，设计坝顶高程为73.30m，坝高3.5m，坝总长232m，分三跨，边跨长75.0m，中跨长76.0m，坝袋总长226m。三跨坝袋之间设置隔墩，隔墩厚1.5m；管理房位于橡胶坝左岸，尺寸为9m（宽）*12m（长）。自上游到下游依次为铺盖段，坝底板段，连接段，消力池段及海漫段。铺盖段长5.0m，厚0.3m，钢筋砼结构，铺盖顶高程为69.48m，与本次河道设计河底高程一致；坝底板为钢筋砼结构，宽13.0m，厚1.5m，前齿墙厚1.5m，深3.5m，后齿墙厚1.2m，深2.5m，坝底板顶高程为69.80m；连接段坡比为1:3，钢筋砼结构，长2.61m，厚0.6m；消力池长11.0m，池深0.8m，尾坎厚1.0m；海漫段长18.0m，结构材料为格宾石笼。六、工程设计要点（一）拦河橡胶坝设计拦河橡胶坝布置长232m，坝高3.5m。（1） 坝袋设计京珠橡胶坝坝袋设计高度H1为3.5m，内压比取1.25，内压高度由橡胶坝技术规范（SL22798）中公式H0H1计算，经计算，橡胶坝内压高度H0为4.38m。坝高3.5m，坝袋长226m，坝袋有效周长1279cm，坝袋总面积3072m2,两端分别与堵头粘接，单个堵头面积为27.3m2。坝袋拉力拉力为46KN/m。坝袋容积为5107.6m3。 坝袋型号：坝高3.5m，选用专业厂家按部颁标准生产的氯丁合成橡胶锦纶帆布坝袋，其型号采用JBD5.0-300-3型，坝袋胶布型号为J300300-3，经/纬强度为900/900kN/m，堵头采用两布三胶，堵头胶布型号为J300300-2。坝袋强度安全系数K=16.6，符合规范大于6的规定。坝袋采用上下游双线穿孔压板螺栓锚固。上下游锚固螺栓直径采用32，间距20cm；堵头锚固螺栓直径采用32，间距20cm。（2）坝底板坝底板采用钢筋砼底板，上下游设齿墙，C25砼现浇。底板宽度为13m，底板厚1.5m。上游齿墙深3.5m，下游齿墙深2.5m。 （二）控制室段及控制系统设计（1）控制室段橡胶坝共分三跨，在左岸设有橡胶坝控制室，控制时最下层为水泵室，水泵室内布置1台自吸泵和1台潜水排污泵，橡胶坝的充水通过下游深井取水，排水通过自吸泵和启闭一个或几个蝶阀来控制。（2）控制系统电气：京珠橡胶坝管理房外放置一套箱式变电站，管理房内放置一面水泵控制柜和一面低压配电柜。1、箱式变电站一套。箱变内的装置如下：1）主变压器一台，采用防火、免维护、体积小、噪声低、散热能力强的树脂绝缘干式变压器，变压器采用SC10系列，容量80kVA，接线组别为D,Yn11，阻抗电压为4。2）变压器高压侧采用XGN15-12型高压开关柜，柜内设置FN16A-12RD型负荷开关和XRNT1型高压熔断器保护。3）变压器低压侧采用GGD型低压开关柜，柜内设置塑壳断路器，做变压器低压侧的过载、短路保护。2、水泵控制柜一面。型号为GGD型，用以对水泵和深井泵进行控制。3、低压配电柜一面。型号为GGD型，用以电源进线及对蝶阀等其它用电设备进行控制。橡胶坝控制系统：橡胶坝共分三跨，在左岸设有橡胶坝控制室，控制时最下层为水泵室，水泵室内布置1台自吸泵和1台潜水排污泵，橡胶坝的充水通过下游深井取水，排水通过自吸泵和启闭一个或几个蝶阀来控制。橡胶坝的充、排水管路为6308、8209、102010钢管，每跨内布置3258的水帽。充坝：利用深井及自吸泵直接向坝袋充水，达到设计内压值所需时间：边跨为10小时；中跨为5小时；同时充坝为15小时。塌坝：塌坝排水时间：边跨为115.6分钟；中跨为102.5分钟；同时塌坝时间2小时左右。（三）上游防渗工程设计铺盖上游设钢筋砼厚0.3m。铺设高程69.48m，钢筋砼下面铺0.1米碎石垫层。坝底板前齿槽下采用高喷灌浆防渗墙。（四）下游消能防冲工程设计（1）橡胶坝控制运用办法汛期根据天气预报和上游水文站洪水预报及时坍坝泄洪，大汛应严禁立坝，非汛期立坝蓄水，当坝顶溢流深超过0.1m时坍坝泄流，运行期间控制坝顶溢流水深不超过0.1m。（2）消能防冲工程设计坝下游消能防冲设施布置总长度31.61m，由陡坡段、消力池和海漫三部分组成。陡坡段长2.61m，坡度1:3，始端与底板齐平，末端与消力池底板齐平， 采用60cm厚的C25钢筋混凝土，末端设C25砼齿墙，高1.0m，底宽60cm。消力池段长11m，底板高程68.68m，底板底层为厚60cm的C25钢筋混凝土，底板设排水孔，下部设反滤层。海漫段长18m，采用格宾石笼防护。（五）坝址处泄流能力验算（1）计算条件京珠橡胶坝位于淇河下游，河道防洪标准为100年一遇。根据水文资料，100年一遇设计洪峰流量为3822m3/s。（2）设计情况下河道过水能力核算按满槽验算河道过水能力，堰顶高程69.8m，故按照宽顶堰进行泄流能力校核，验算堤顶高程是否满足行洪要求。 式中：Q过坝流量，m3/s；侧收缩系数；淹没系数；m流量系数；B溢流断面的平均宽度， m；H计入行近流速的堰顶水头(m)。（3）结论通过计算得：下泄流量为3823.2m3/s时，坝底板上水深为5.13m，因此，主河槽可安全下泄流量100年一遇设计洪峰流量3822 m3/s，故建坝后不会降低原河道的防洪标准。七、施工（1）施工条件工程位于新规划的鹤壁市综合服务功能区核心位置，是未来鹤壁市新区的重点发展建设方向，工程距离鹤壁市中心约3km，有多条现有道路通往新区河段，京珠橡胶坝上游300m有鹤壁至淇县公路通过，河道上游右岸新建有810m宽沿河大道，沥青路面；工程的对外交通条件很好。工程所需主要建筑材料，如水泥、钢材、木材、油料等在鹤壁市建材市场就近购买。根据本工程特点，将橡胶坝水源经过相应处理后，用于生产用水和生活用水。本工程附近较大村庄均有电网通过，施工期间考虑从高村橡胶坝管理处变电站引线至施工区，解决施工期用电。工程位于鹤壁市新区，当地通信条件齐全，施工时各施工区可充分利用现有的地方通信资源，采用有线和无线相结合的通信方式。（2）施工导流施工导流设计主要考虑主体工程拦河橡胶坝施工，其余配套工程可参照其导流方式布置。导流标准：本工程属四等，临时建筑物为5级，导流围堰洪水标准采用5年一遇。导流程序、建筑物布置、结构型式：淇河橡胶坝工程在河道里进行，尤其是在主河槽施工，施工导流及施工围堰工作量较大。橡胶坝施工导流采用分段围堰法，分2期施工导流；围堰采用土石围堰。围堰高程根据水位流量关系曲线，考虑安全加高等因素确定。一期导流：先围左岸，修建上、下游围堰和纵向围堰，利用左岸束窄河床过流，进行左岸两个坝段的施工。二期导流：进行右岸河床截流，修建二期上、下游围堰，纵向围堰与一期已建成的闸墩结合，利用已完成的橡胶坝基座过流，完成右岸一个坝段的施工。（3）施工期排水1）初期排水初期排水主要为围堰闭气后进行基坑初期排水，包括基坑积水、基础和堰体渗水、围堰接头漏水、降雨汇水等。一期初期排水总量约为1.3万m3，按3天排干计算，初期排水强度约180m3/h。二期初期排水总量约为1.1万m3，按3天排干计算，初期排水强度约152m3/h。2）经常性排水基坑经常性排水包括基础和围堰渗水、降雨汇水及施工废水等。围堰堰体采用土工膜防渗，堰基采用土工膜形式的防渗铺盖防渗，通过对围堰及基础进行渗流计算分析，一期最大排水强度约为92m3/h，二期最大排水强度约为87m3/h。（4）主要工程施工1）基坑开挖及回填坝基开挖从两岸向中坝段分段进行。坝基开挖分两部分进行，一部分为沟槽开挖，另一部分为一般开挖。一般开挖采用1m3反铲挖土机挖装，推土机配合3m3装载机运500m至弃渣区。上游齿墙基础开挖，用人工开挖，推土机推运至弃碴区，边坡用人工开挖整平。供排水管道沟槽及下游齿墙均采用人工开挖，土砂料用推土机推运至弃碴区。基础开挖严禁超欠挖。由8t自卸汽车从卵石料场运输至填筑部位，铺筑采用74KW推土机按设计厚度摊平，10t振动碾压实，与建筑物结合部位采用2.8KW蛙式夯实机夯实。回填至设计高程后，采用强夯处理。2）橡胶坝主坝段施工坝基回填至设计高程后，人工开挖上下游齿墙，待基础验收合格后，及时浇筑混凝土垫层。上下游齿墙底部垫层浇筑比设计断面宽10cm，先浇底部垫层，再浇边坡混凝土垫层和顶部混凝土垫层。边坡混凝土垫层浇筑时，因设计边坡较陡，应保持开挖边坡湿润，用人工拍实，垫层混凝土拌制时，适当减少加水量，能在坡面铺筑后人工拍平密实为易。立模采用标准定型组合钢模板，采用槽钢和支架钢管支撑加固，模板内侧用12钢筋拉条加固，确保立模尺寸准确。混凝土浇筑按分缝跳块浇筑，根据现场情况采用后退法浇筑，混凝土浇筑层厚度不大于40cm，采用台阶式浇筑方法，混凝土运输由汽车装料罐运到基坑，由设在上下游的50t履带吊车吊运入仓，人工平仓，插入式振捣器振捣。由于坝基预埋件较多，因此砼浇筑过程中必须小心操作，浇筑过程中在砼沿埋件两侧交错震捣，避免埋件错位。平仓时不得将砼直接倾倒在埋件上，尤其是橡胶止水带，要确保水平设置，避免扭曲、折叠。浇筑过程中测量人员要随时检测上下游锚线的平面位置和高程，确保准确无误，浇筑完成后应及时对面板进行抹面，用铁抹子赶平压光，二遍成活，确保底胶片与砼接触面平整光滑。砼浇筑完毕后1224h后洒水养护,养护时间一般不少于14d。坝基用振动碾压实，再进行砼施工，并埋设管道，以机械施工为主。橡胶坝挡墙、基础、控制室等采用现浇砼，使用750L及350L拌和机现场生产砼，翻斗车运至工作面，人工入仓，插入式振捣器配合平板式振捣器进行振捣。施工应严格遵循水工砼施工规范（DL/T 5144-2001）。砼施工中注意沉降缝的设置，填缝材料应提前准备。砼浇注完成后要注意保养，防止裂缝产生。翼墙模板采用标准组合钢模，采用型钢与方木进行加固，并每隔11.5m设14对拉螺栓。砼由砼拌和站拌和，工程车或手推车运到浇筑点，履带吊吊运入仓，插入式振捣器振捣密实；砼浇筑时分层进行，分层厚度宜控制在40cm左右。砼浇筑完成后要求及时进行养护，养护采用湿麻袋覆盖并经常浇水保持湿润。3）控制室施工控制室施工与坝体施工可同时进行，也可稍落后于坝体施工，在控制室施工中应注意管道的埋设，保证与坝体预埋管道的平顺连接。泵房砼模板采用组合钢模板，部分位置采用木模进行镶拼，现浇屋面板及梁板采用满堂脚手架支撑，钢管间距根据上部荷载进行计算确定，一般控制在1m左右。砼由坝左岸的砼拌和站进行拌和，工程车进行水平运输，采用手推车运输，井字架进行提升。钢筋在钢筋加工厂加工成型，人工运到现场进行绑扎，屋面钢筋施工时应采用短钢筋设立撑脚，撑脚间距11.5m。砼入仓后采用人工进行平仓，插入式或平板振捣器振捣密实。4）防渗铺盖和海漫段施工坝前蓄水区要进行防渗处理，消力池后设海漫段。工程施工时与河道修整结合进行。由于工作区域面积较大可采取分段施工的方法，建议顺水流方向50m为一分段区。上游铺盖采用20cm后钢筋砼浇筑，下游海漫宾格网材料采用10#铅丝，骨架材料采用10#铅丝。块石料的运输以机械为主、人工为辅，石料砌筑及编网、绑扎为人工作业。橡胶坝土建工程完成后，进行坝袋安装。5）高喷灌浆施工高喷灌浆施工分为四个程序：造孔、试喷和下喷杆、喷射灌浆和喷射结束静压灌浆。钻机造孔质量控制指标：（1）定孔：钻孔孔位与设计孔位误差不得大于50mm；（2）钻孔：孔深小于30m时，钻孔偏斜率不应超过1%；（3）孔口径：钻孔孔径应大于喷射管外径20mm以上；(4)钻进：机体要平稳、牢固，每钻进5m测量机体、立轴垂直一次；(5)先导孔：应选取部分高喷孔作为先导孔，采取芯样，核对地层，需要时可作动力触探实验。先导孔的深度应超过设计墙底深度0.3m，间距可为30m左右；（6）钻孔深度：钻孔的有效深度应超过设计墙底深度0.3m。灌浆施工应严格遵守水电水利工程高压喷射灌浆技术规范(DL/T5200-2004)。6）坝袋安装安装前将坝袋底板、锚固槽及垫板清扫干净，并且用水冲洗，凉干后铺设底板片，再安装水帽。水帽