纳潮闸的初步设计报告.doc

第一章 综合说明 1 1 概述 滨海公路是 五点一线 开发战略中的 一线 是我省开发 海上辽宁的重要举措 它西起葫芦岛老龙口 东至丹东鸭绿江口 全长 1400 余 km 主要连接沿海城市的重要乡镇 港口 生产集散地 旅游景 区和开发区 滨海公路考虑区间性 连续性 旅游性及开发性的功能需求 分段设计 分段施工 本次设计项目位于 市谢屯镇 共 2 段 一段起 点位于 盐场八分厂纳潮库外坝上 与长兴岛交界处 终点交于孙屯南 瓦交线上 起始桩号 K137 210 K147 215 83 全长 10 006km 另一段 是 市谢屯镇沙山村至新搬迁的大化园区 起始桩号 K158 500 K172 754 全长 25 927km 两段线路主要穿越 盐场 在 公路线上有 7 处纳潮闸 1 处排水闸需拆迁改建 在 7 处纳潮闸的拆迁改 建中 由于滩涂养殖进水的需要 有一处进水闸也需拆迁新建 本次设 计闸门共 9 处 其中 8 处在公路线上与公路桥相对应 我院受 市公路管理段的委托 做 段纳潮闸工程设计工作 1 2 水文 1 2 1 潮位 渤海岸为不规则半日潮 1 个太阳日内有 2 次高潮和 2 次低潮 但相 邻的高 低 潮高度不等 2000 年 10 月 中心海洋站 采用鲅鱼圈海洋站 19 年的潮汐观测资 料 利用 沿海重点岸段防风暴潮警戒水位核定报告 中的鲅鱼圈与 温坨子高潮位相关公式 将温坨子的潮位资料延长后 采用极值 型分布 曲线的计算方法推求得温坨子 100 年一遇潮位 2 29m 50 年一遇潮位 2 21 m 25 年一遇潮位 2 12 m 20 年一遇潮位 2 09 m 10 年一遇潮位 2 00 m 4 年一遇潮位 1 88 m 本次设计潮位采用 50 年一遇潮位 2 21 m 1 2 2 波浪 海浪 地区大部分海区冬季盛行偏北浪 夏季盛行偏南浪 而冬夏之 间浪向不明显 渤海岸区偏北浪向频率大 平均波高 0 4 1 3m 最大波 高 0 5 4 2 米 由于工程附近海域无波浪观测资料 本工程的设计风浪要素计算方法 采用莆田实验站方法 1 3工程地质 1 3 1 场地岩土体工程地质条件评价 场地地形地貌 场地地貌单元属滨海冲洪积平原 地形较为平坦 现经人工改造为人 工养殖圈 场地地面高程为 3 8 1 2m 最大高差 5 1 m 场地岩土体类型 根据地面地质测绘和钻孔揭露 地层自上而下依次为 1 素填土 Q4ml 黄褐色 松散 稍湿 主要由碎石 粘性土组 成 碎石成分主要为强风化石灰岩 棱角状 粒径 10 100mm 含量约为 70 层厚 2 00 8 00m 层底标高 5 97 0 20m 2 粉细砂 Q4m 黄褐色 松散 湿 饱和 主要矿物成分为长石 石英 颗粒圆状 分选性较好 颗粒级配一般 混有少量贝壳碎屑 局部 含少量石英岩砾石 层厚 1 20 6 30m 层底标高 5 26 6 84m 3 淤泥质粉质粘土 Q4m 灰黑色 软塑 可塑 局部流塑 湿 饱和 含有少量生物贝壳碎屑 具腥臭味 干强度和韧性中等 无摇 震反应 层厚 5 00 18 00m 层底标高 6 93 23 80m 4 粉细砂 Q4m 黄褐色 中密 稍湿 湿 主要矿物成分为长石 石英 颗粒圆状 分选性较好 颗粒级配良好 层厚 1 00 4 80m 层底标 高 22 23 24 80m 5 粉质粘土 Q4 dl 黄褐色 可塑 稍湿 干强度和韧性中等 无摇震反应 混有少量砾石 含量 10 粒径 2 9mm 最大 20mm 次 棱角状 主要为全 强风化辉绿岩 层厚 14 80 15 30m 层底标高 21 93 22 60m 6 全风化石灰岩 O1 黄褐色 碎屑结构 块状构造 岩芯呈土 状局部夹块状 属较软岩 岩体较破碎 岩体基本质量等级为 级 该层 未完全穿透 最大揭露厚度 1 20m 层顶标高 20 86 25 50m 7 全风化页岩 Zc 黄褐色 泥质结构 层状构造 岩芯呈土状 局部夹块状 属较软岩 岩体较破碎 岩体基本质量等级为 级 该层未 完全穿透 最大揭露厚度 1 00m 层顶标高 22 73 23 10m 1 3 2 岩土工程参数的分析与确定 根据现场鉴定 室内试验及原位试验成果 结合地区经验确定各地层 的承载力如下 素填土 不宜做地基持力层 粉细砂 地基土承载力特征值 fak 60KPa 淤泥质粉质粘土 地基土承载力特征值 fak 70KPa 粉细砂 地基土承载力特征值 fak 180Kpa 粉质粘土 地基土承载力特征值 fak 170KPa 全风化石灰岩 地基土承载力特征值 fa 350KPa 全风化页岩 地基土承载力特征值 fa 350KPa 1 3 3 结论 1 拟建纳潮闸场地地貌单元属滨海冲洪积平原 地形较为平坦 地 层分布较均匀 为素填土 粉细砂 淤泥质粉质粘土 粉细砂 粉质 粘土 全风化石灰岩 全风化页岩 新近回填素填土层 粉细砂层 淤 泥质粉质粘土强度低 变形大 稳定性较差 粉细砂层 粉质粘土层及 下伏全风化岩层强度较高 分布稳定 工程性质较好 建议闸基采用振冲 碎石桩 以 粉细砂层 粉质粘土 全风化灰岩 全风化页岩作为桩基持 力层 场地内未见不良地质条件 适宜建筑本工程 2 闸基范围内存在的淤泥质粉质粘土层属于微透水层 素填土 粉 细砂层 属中等透水层 基坑开挖和围堰施工时应采取相应排水和防渗措 施 1 4工程任务和规模 1 4 1 工程规模 盐场属国有大型企业 根据 防洪标准 GB50201 94 4 0 1 条 的规定 防洪标准应在 100 年 50 年范围内 防洪等级应在 之间 考虑到工程所在地点的保护面积 人口密度 水产养殖等情况 防洪标准 采用 50 年一遇 根据 水闸设计规范 SL265 2001 2 2 2 条的规定 水工建筑级别 采用 3 级 1 4 2 工程任务 场区占地面积 166 平方公里 其中本次设计纳潮闸的影响面积 26 平 方公里 是 盐场生产区的主产区 纳潮闸在生产上的主要任务是为盐场 养殖区提供补水与排水的双重 任务 在防洪上主要是挡潮 排洪等 1 5 工程布置及主要建筑物 1 5 1 工程布置 在 K137 210 K147 215 83 公路段上有 2 座纳潮闸 分别位于 K137 237 5 K137 293 5 桩号 两座闸的结构型式 尺寸均相同 在 K158 500 K184 439 595 公路段上有 5 座纳潮闸 分别位于 K162 150 K163 080 K163 420 K169 300 K171 947 桩号 1 座 排水闸 位于 K164 210 桩号 另 1 座进水闸位于 K162 150 桩号纳潮闸 的内侧 两座闸成 90 交角 纳潮闸与进水闸的结构型式相同 1 5 2 闸室特征高程的确定 1 闸顶高程的确定 根据 水闸设计规范 4 2 4 条 位于防洪 挡潮 堤上的水闸 其闸 顶高程不得低于防洪 挡潮 堤堤顶高程 的规定 在防潮地上的水闸 均采用堤顶高程 公路顶面 故 K137 237 5 K137 293 5 桩号的纳潮闸 的顶高程 4 00m K162 150 K163 080 K163 420 K169 300 K171 947 桩号纳潮闸与 K164 210 桩号排水闸的顶高程为 3 76m 进水闸的堤顶高程是根据使用单位的使用要求 参照周边内堤堤顶高 程确定为 2 3m 2 工作桥顶高程的确定 工作桥的顶高程确定主要根据闸门高度确定 闸门高度 2 59m 加 0 2m 的吊耳 总高 2 79m 采用框架柱高 2 80m 梁高 0 53m 则工作桥 顶高程是闸顶高程加 3 33m 1 5 3 防渗排水布置 根据地质勘探结果 闸下有 1 2 6 3 不等的粉细砂 透水性很强为了 节省投资 不采用封闭的垂直防渗体 按 水闸设计规范 SL265 2001 4 3 2 条规定 求得闸基防渗长度为 14 0m 闸前铺盖长 5 5m 齿深 1 0m 闸底板长 11m 齿深 1 1m 顺水流方 向渗径长 17 7m 满足设计要求 细砂的临界水力比降 Jcr 为 0 07 经计算出口段渗流坡降值为 0 05 满 足要求 1 5 4 消力防冲布置 选择 K169 300 桩号纳潮闸做为典型 根据使用单位提出的纳潮最高 水位为 1 9m 闸后最低水位为 0 5m 的最不利的运用状态为设计条件 计 算消力池的长度与深度 经试算得消力池深 0 5m 采用消力池深 0 5m 消力池长度经计算池长为 1m 采用消力池长 12m 1 5 5 基础处理 根据 工程地质勘察公司提出的 纳潮闸工程地质勘察报告 的地质情况 基础处理方案考虑四个 灌注桩 堆载预压 碎石振冲桩 预制桩 以 K163 420 桩号的纳潮闸为典型进行造价分析 在灌注桩 堆载预压 碎石振冲桩 预制桩的 3 个方案中 碎石振冲 桩方案最低 并有效的解决了闸基中细砂土的地震液化问题 是比较好的 地基处理方案 但由于施工条件 工期 建设单位的要求等诸多因素 最 终采用预制桩方案 1 5 6 稳定计算 稳定计算选取 K169 300 桩号的纳潮闸作为典型分析 工作状况选取 2 种 1 工程建成后 闸前后均无水的工作状况 2 50 年一遇潮水位 2 21m 与养殖池内最低池水位 0 5m 的工作状 况 第一种工作状况经稳定分析计算 e 0 005 Pmax 69 7KN m2 Pmin 69 3KN m2 1 005 均满足规范要求 第二种工作状况的稳定计算结果为 e 0 038 Pmax 74 2KN m2 Pmin 71 2KN m2 1 042 均满足 规范要求 4 6 2 总体稳定分析 滑动型式经分析计算分析不会产生深层滑动 水闸沿闸室基底面的抗滑安全系数经计算 KC 1 48 满足稳定要求 1 6 施工组织设计 1 6 1 自然条件 拦海堤地处勃海东部海岸线上 半封闭浅海 平均水深 1 5 3 0m 冰期三个月左右 海冰一般分布在 0 1 0 3m 辽东半岛黄海海域潮汐为规则半日潮 即每 24 小时 50 分出现两次 两次高潮两次低潮 涨潮时为 6 小时 12 5 分 落潮时为 6 小时 12 5 分 多年平均气温 9 3 极端最高气温 35 极端最低气温 25 1 多年平均相对湿度 66 最大冻土深 115cm 最早冻结日期为 10 月 13 日 最晚冻结日期为 12 月 3 日 最早解冻日期为 3 月 13 日 最晚解冻日 期为 4 月 15 日 多年平均无霜日为 254 天 1 6 2 施工顺序 施工的顺序为 1 施工围堰填筑 2 摆喷防渗墙施工 3 振冲桩 闸基础加固处理 4 闸体施工 5 闸门 启闭机安装调试 8 二期砼 防浪墙现场浇筑等 堤体填筑预留沉降量 参照类似工程 采用 0 4m 7 3 2 施工安排 1 施工安排 2008 年 12 月 1 日 2008 年 12 月 30 日 完成施工围堰填筑工程 施工 2009 年 1 月 21 日 2009 年 2 月 28 日 完成围堰摆喷防渗墙工程 施工 2009 年 3 月 1 日 2009 年 4 月 10 日 完成振冲桩基础加固处理 工程施工 2009 年 4 月 11 日 2009 年 6 月 30 日 完成闸体工程施工 2009 年 7 月 1 日 2009 年 7 月 20 日 完成铸铁闸门购置安装 木 闸门加工 启闭机购置 安装 调试 2009 年 7 月 21 日 2009 年 7 月 30 日完成全部收尾工程施工 2 施工机械人员 根据本工程的施工特点拟投入施工机械如下 挖掘机 8 台 装载机 12 台 推土机 88KW 20 台 自卸汽车 18T 50 台 自卸汽车 8T 5 台 振动碾 8 台 投入的人力 600 人 其中管理人员 10 人 木工 40 人 钢筋工 40 人 砼工 200 人 模板工 40 人 砌筑技工 60 人 力工 200 人 其他工种 10 人 1 7设计概算 本工程总投资 4980 53 万元 其中 建筑工程 4117 94 万元 机电设 备及安装工程 16 70 万元 临时工程 79 83 万元 独立费用 528 89 万元 预备费 237 17 万元 工程资金来源为社会化融资 2000 万元 皮口镇自筹 2980 53 万元 主体工程主要工程量为 土方明挖 0 15 万 m3 石方回填 24 67 万 m3 土方回填 21 31 万 m3 砼 0 82 万 m3 干砌料石 1 97 万 m3 干砌块石 5 78 万 m3 碎石铺筑 1 53 万 m3 基础强夯 11 01 万 m2 钢筋制安 172 27t 防渗膜铺设 5 26 万 m2 土工布铺设 7 11 万 m2等 1 8附表 表 1 2 总概算表 表 1 2 工程总概算表 单位 万 元 序号工程或费用名称 建安工程 费 设备工程 费 其它费 用 合计 占一至五部 分投资 一建筑工程 4117 94 4117 94 86 81 1 防潮堤工程 3940 93 3940 93 2 纳潮闸工程 177 01 177 01 二机电设备及安装工程 2 40 14 30 16 70 0 35 1 启闭机 2 40 12 00 14 40 2 测量仪器 2 30 2 30 三 金属结构设备及安装工 程 0 00 0 00 0 00 四临时工程 79 83 79 83 1 68 1 施工道路 5 00 5 00 2 围堰工程 46 33 46 33 3 房屋建筑工程 28 50 28 50 五 独立费用 528 89 528 89 11 15 1 建设管理费 113 25 113 25 2 生产准备费 0 91 0 91 3 科研勘测设计费 227 96 227 96 4 建设及施工场地征地费 3 95 3 95 5 其它 182 81 182 81 一至五部分合计 4200 17 14 30 528 89 4743 36 100 00 六预备费 237 17 5 00 1 基本预备费 237 17 2 价差预备费 0 00 七静态总投资 4980 53 105 00 八总投资 4980 53 105 00 第二章 水 文 3 1 海域概况 工程位于 市 盐场 渤海岸边 盐场是全国 7 大盐场之一 下设 8 个制盐分场 2 个化工厂 盐场始建于 1850 年 现已发展成以海盐生产为主 集海盐 深加工 盐化工生产 盐田资源综合利用于一体的国有盐业大型企业 是东北地区规模最大的两碱化工用盐及民食用盐的供应基地 是 市 惟一的国家食盐定点生产企业 平均年产海盐 80 万吨 加工食用盐 25 万吨 均占东北地区生产总量的近二分之一 场区地处辽东半岛西南沿海 占地 166 平方公里 素有 百里银 滩 之称 盐场下属 24 个单位和部门 有员工 2300 余人 渤海岸线 828 公里 其中陆岸长 680 公里 岛岸长 148 公里 盐场的海岸是普兰店湾的北界线 海岸线长 210 公里 口宽 38 公里 纵深 42 5 公里 水域面积约 613 平方公里 整体形态近似 于一个插向东部大陆的大葫芦 湾内平均水深 1 5 3 米 在 境内位于本工程北 48km 有温坨子潮位观测站 3 2 气 象 属北温带季风区 多年平均降水量为 640mm 左右 降水量多 集中在 6 9 月 占全年降水量的 75 流域内多年平均蒸发量为 888mm 冬季多西北风 夏季多东南风 多年平均风速 4m s 最大风 速 25m s 相应风向为 ESE 多年平均最大风速为 17 2m s 多年平均气温 9 3 极端最高气温 35 极端最低气温 25 1 多年平均相对湿度 66 最大冻土深 115cm 最早冻结日期 为 10 月 13 日 最晚冻结日期为 12 月 3 日 最早解冻日期为 3 月 13 日 最晚解冻日期为 4 月 15 日 多年平均无霜日为 254 天 3 3 海洋水文 3 3 1 潮 汐 渤海岸为不规则半日潮 1 个太阳日内有 2 次高潮和 2 次低潮 但相邻的高 低 潮高度不等 2000 年 10 月 中心海洋站 采用鲅鱼圈海洋站 19 年的潮汐观测 资料 利用 沿海重点岸段防风暴潮警戒水位核定报告 中的鲅 鱼圈与温坨子高潮位相关公式 将温坨子的潮位资料延长后 采用极 值 型分布曲线的计算方法推求得温坨子 100 年一遇潮位 2 29m 50 年一遇潮位 2 21 m 25 年一遇潮位 2 12 m 20 年一遇潮位 2 09 m 10 年一遇潮位 2 00 m 4 年一遇潮位 1 88 m 本次设计潮位采用 50 年一遇潮位 2 21 m 3 3 2 波 浪 海浪 地区大部分海区冬季盛行偏北浪 夏季盛行偏南浪 而冬 夏之间浪向不明显 渤海岸区偏北浪向频率大 平均波高 0 4 1 3m 最大波高 0 5 4 2 米 由于工程附近海域无波浪观测资料 本工程的设计风浪要素计算 方法采用莆田实验站方法 3 3 3 水温 地区海域表层水温受大陆及外海海水影响显著 其水平分布规 律是 冬季由东北向西南递增 夏季由东北向西南递减 半岛南端水 温略高 冬季 长兴岛海域为 0 7 表层水温的年变化趋势为 8 月 份最高 1 2 月份最低 年较差由东北向西南减少 长兴岛最低在 2 月为 0 7 最高在 8 月为 24 4 年较差为 25 1 3 3 4 海冰 地区海域冰期在 12 月下旬到第二年 2 月份 长兴岛初冰期在 1 月 平均终冰期在 3 月中旬 冰期延续 2 个半月左右 封冰时期约 1 个月 浮冰量 5 7 级 浮冰厚 10 30 厘米 浮冰界 10 公里 第三章 工程地质 3 1 概述 拟建工程位于 镇西南 兔岛西北方向的 沿海大堤和经谢屯 通往长兴岛堤坝之上 即规划中的滨海公路沿线 共有九处闸门 其 桩号分别为 K137 237 5 K137 293 5 K162 150 K163 080 K163 420 K164 210 K169 300 K171 947 K162 130 其中 K162 130 处的闸门 拟建在 K162 100 处的一个近东西向丁字坝向南平移 30 米后的位置 受 水利建筑设计院的委托 工程地质勘察公司对 纳潮闸工程 进行了工程地质勘察 勘察阶段为初步设计阶段 勘察的孔数及孔位是根据 水利水电工程地质勘察规范 GB50087 99 和 水利建筑设计院提出的设计要求并结合场地的实 际情况进行布设 在每个闸门布设 2 个钻孔 由于 K162 130 处的闸 门在海参圈内无法施工 因此在近岸侧堤坝上布设一个钻孔以供参考 共布设钻孔 17 个 钻孔编号分别为 ZK1 ZK2 ZK17 见钻 孔平面布置图 同时委托 水利测绘公司对 17 个勘探孔进行了测设 对纳潮闸门及附近地形测绘了 1 500 地形图 测量基准点由 交通 规划设计院提供 我公司于 2008 年 9 月 25 日 9 月 29 日进行外业施工 9 月 30 日 10 月 5 日进行试验分析 资料整理及报告编写 本次勘察采用 DPP100 3A 型汽车钻机 2 台 整个钻探过程采取 冲击钻进的方法 开孔孔径为 146mm 终孔孔径为 75mm 以上 操作过程符合 水利水电工程地质勘察规范 GB 50287 99 要求 为了确定各岩土层的承载力和物理力学参数 在淤泥质粉质粘土 层 粉质粘土层 粉细砂层 粉细砂层分别做了标准贯入试验 在淤泥质粉质粘土层 粉质粘土层分别采取 12 组土样做了室内土工 试验 本次勘察共完成钻孔 17 个 总进尺 435 6m 详细工作量见表 1 勘察工作量一览表勘察工作量一览表 表表 3 1 3 2 地质概况 3 2 1 地形地貌 场地地貌单元属滨海冲洪积平原 地形较为平坦 现经人工改造 为人工养殖圈 场地地面高程为 3 8 1 2m 最大高差 5 1 m 3 2 2 地层岩性 根据地面地质测绘和钻孔揭露 地层自上而下依次为 1 素填土 Q4ml 黄褐色 松散 稍湿 主要由碎石 粘性 土组成 碎石成分主要为强风化石灰岩 棱角状 粒径 10 100mm 含量约为 70 层厚 2 00 8 00m 层底标高 5 97 0 20m 2 粉细砂 Q4m 黄褐色 松散 湿 饱和 主要矿物成分为 长石 石英 颗粒圆状 分选性较好 颗粒级配一般 混有少量贝壳碎 屑 局部含少量石英岩砾石 层厚 1 20 6 30m 层底标高 5 26 6 84m 3 淤泥质粉质粘土 Q4m 灰黑色 软塑 可塑 局部流塑 进尺 m 钻孔 个 岩石覆盖层 跟管钻 进 m 标贯 次 十字板 次 原状土 样 组 1711 5424 1424 1481224 湿 饱和 含有少量生物贝壳碎屑 具腥臭味 干强度和韧性中等 无摇震反应 层厚 5 00 18 00m 层底标高 6 93 23 80m 4 粉细砂 Q4m 黄褐色 中密 稍湿 湿 主要矿物成分为 长石 石英 颗粒圆状 分选性较好 颗粒级配良好 层厚 1 00 4 80m 层底标高 22 23 24 80m 5 粉质粘土 Q4 dl 黄褐色 可塑 稍湿 干强度和韧性中 等 无摇震反应 混有少量砾石 含量 10 粒径 2 9mm 最大 20mm 次棱角状 主要为全 强风化辉绿岩 层厚 14 80 15 30m 层底标高 21 93 22 60m 6 全风化石灰岩 O1 黄褐色 碎屑结构 块状构造 岩芯 呈土状局部夹块状 属较软岩 岩体较破碎 岩体基本质量等级为 级 该层未完全穿透 最大揭露厚度 1 20m 层顶标高 20 86 25 50m 7 全风化页岩 Zc 黄褐色 泥质结构 层状构造 岩芯呈土 状局部夹块状 属较软岩 岩体较破碎 岩体基本质量等级为 级 该层未完全穿透 最大揭露厚度 1 00m 层顶标高 22 73 23 10m 3 2 3 地质构造与地震 根据区域构造资料 本工程区内无影响工程安全的活动性构造通 过 根据钻孔揭示也未发现不良地质构造区域稳定对工程影响不大 根据国家标准 中国地震动参数区划图 GB18306 2001 本区 抗震设防烈度为 7 度 设计基本地震加速度值为 0 10g 地震动反应 谱特征周期区划为 0 40S 3 3 工程地质条件 3 3 1 岩土物理力学参数的统计和分析 本阶段勘察过程中 在淤泥质粉质粘土层采取原状土样 12 组 在粉质粘土层采取原状土样 12 组 进行了室内土常规试验 试验成 果见下表 3 2 物理力学指标统计表物理力学指标统计表 表表 3 3 2 2 土层参数 天然含水 量 天然密度 g cm3 土粒比重 Gs 天然孔隙 比 e0 干密度 g cm3 渗透系数 10 5cm s 液性指 数IL 压缩系数 Kpa 1 内摩擦角 粘聚力 Kpa 样本数 12121212121212121212 区间值 32 1 35 2 1 95 1 98 2 71 2 73 0 823 0 876 1 45 1 49 1 251 5 138 0 83 0 94 0 122 0 368 13 1 21 0 4 0 12 0 平均值33 91 96 2 69 0 8511 47 2 451 0 89 0 26017 58 1 标准差0 8210 012 0 01 0 0170 012 1 169 0 042 0 1602 9073 249 变异系 数 0 0200 006 0 005 0 0160 006 0 447 0 047 0 4000 1660 406 统计修 正系数 1 0120 996 0 997 1 0090 996 1 20 1 027 1 2390 9030 762 淤 泥 质 粉 质 粘 土 标准值34 11 96 2 68 0 8561 46 2 941 0 92 0 32215 86 2 样本数 12121212121212121212 区间值 27 1 32 3 1 94 1 98 2 72 2 73 0 738 0 766 1 53 1 57 1 22 7 28 0 43 0 65 0 28 0 39 8 2 10 3 18 1 24 5 平均值29 11 96 2 73 0 7561 55 4 7 0 56 0 4049 221 5 标准差1 380 016 0 015 0 0080 015 1 96 0 066 0 0321 7450 504 变异系 数 0 0470 008 0 005 0 0110 010 0 417 0 118 0 0790 1900 023 统计修 正系数 1 0240 996 0 997 1 0060 994 1 219 1 062 1 0410 9000 988 粉 质 粘 土 标准值29 81 95 2 720 761 1 54 5 73 0 59 0 4218 321 2 3 3 2 岩土工程参数的确定 1 物理力学性质参数确定 根据室内土工试验 淤泥质粉质粘土和粉质粘土的物理力学性质 参数建议值如表 3 3 表 3 4 十字板剪切试验参数推荐值统计表 如表 3 5 土层物理力学指标参数确定土层物理力学指标参数确定 表表 3 3 土层 天然 含水 量 天然 密度 g cm3 土粒 比重 Gs 天然 孔隙 比 e0 干密 度 g cm 3 渗透系 数 10 5cm s 液性 指数 IL 压缩 系数 kPa 1 内摩 擦角 粘聚 力 kPa 淤泥 质粉 质粘 土 34 11 96 2 680 856 1 46 2 94 0 92 0 32215 86 2 土层物理力学指标参数确定土层物理力学指标参数确定 表表 3 4 土层 天然 含水 量 天然 密度 g cm3 土粒 比重 Gs 天然 孔隙 比 e0 干密 度 g cm 3 渗透系 数 10 6cm s 液性 指数 IL 压缩 系数 kPa 1 内摩 擦角 粘聚 力 kPa 粉质 粘土 29 81 95 2 720 761 1 54 5 73 0 59 0 4218 321 2 十字板剪切试验参数推荐值统计表十字板剪切试验参数推荐值统计表 表表 3 5 统计 项目 统计个 数 最大值最小值平均值标准差修正系 数 推荐 值 Cu12641032 318 30 5718 41 Cu 1241618 611 50 6211 53 2 地基承载力的确定 地基承载力可根据野外鉴别 室内土工试验和标准贯入试验等来 确定 根据现场鉴定 室内试验及原位试验成果 结合地区经验确定各 地层的承载力如下 素填土 不宜做地基持力层 粉细砂 地基土承载力特征值 fak 60KPa 淤泥质粉质粘土 地基土承载力特征值 fak 70KPa 粉细砂 地基土承载力特征值 fak 180Kpa 粉质粘土 地基土承载力特征值 fak 170KPa 全风化石灰岩 地基土承载力特征值 fa 350KPa 全风化页岩 地基土承载力特征值 fa 350KPa 3 其他参数的确定 场地土的标准冻结深度 0 70m 最大冻结深度 0 93m 场地基本 雪压为 0 4kpa 基本风压为 0 6kpa 3 3 3 水文地质条件 拟建闸门位置都在人工养殖圈的堤坝上 地下水类型主要为海水 含水层主要为粉细砂 地下水与海水相通 水位变化受潮汐影响较大 场地各岩土层透水性 根据本地区经验值确定 淤泥质粉质粘土层 渗透系数 K 1 016 10 5 5 138 10 5 cm s 粉质粘土层 渗透系数 K 6 0 10 6 1 0 10 5cm s 粉细砂层 渗透系数 K 9 0 10 4 3 0 10 3cm s 粉细砂层 渗透系数 K 7 0 10 4 2 0 10 3cm s 根据 水利水电工程地质勘察规范 GB 50287 99 J 0 1 之规 定 粉质粘土层 淤泥质粉质粘土层属于微透水层 粉细砂层 粉细砂层属于中等透水层 3 3 4 不良地质作用与地质灾害 场地地震基本烈度为 度 按照 水利水电工程地质勘察规范 GB50287 99 和 建筑抗震设计规范 GB50011 2001 的有关规 定 对饱和砂土层液化进行判别 结果表明 粉细砂层存在地震液化的可能 拟建范围内没有发现岩溶 采空区 地面沉降 滑坡 泥石流等 不良地质作用和地质灾害 3 4 工程地质评价 3 4 1 闸基稳定性评价 闸基范围内存在的新近回填的饱和松散状的素填土层 松散状 粉细砂层 软 可塑状态的淤泥质粉质粘土层强度低 变形大 抗滑 稳定性差 在闸基开挖和水位发生变化时 素填土 层粉细砂 淤 泥质粉质粘土层容易产生滑动变形 不适宜做闸门地基 粉细砂 粉质粘土层及下伏全风化岩分布稳定 强度较高 工程性质良好 可 做闸门地基 3 4 2 抗冲稳定性评价 闸基范围内素填土为松散状态 淤泥质粉质粘土多为软塑状态 粉细砂以松散状为主 抗冲性能均较差 应采取相应的防护处理措 施 3 4 3 抗震稳定性评价 闸基范围内存在松散状态的素填土层 松散状 粉细砂层 软 可塑状态的淤泥质粉质粘土层其强度低 压缩性大 工程性质差 为 不良地基土 经对饱和砂土液化判别 粉细砂层存在液化可能 本场 地属建筑抗震不利地段 3 5 结论及建议 1 拟建纳潮闸场地地貌单元属滨海冲洪积平原 地形较为平坦 地层分布较均匀 为素填土 粉细砂 淤泥质粉质粘土 粉细砂 粉质粘土 全风化石灰岩 全风化页岩 新近回填素填土层 粉细 砂层 淤泥质粉质粘土强度低 变形大 稳定性较差 粉细砂层 粉质粘土层及下伏全风化岩层强度较高 分布稳定 工程性质较好 建议闸基采用振冲碎石桩 以 粉细砂层 粉质粘土 全风化灰岩 全风化页岩作为桩基持力层 场地内未见不良地质条件 适宜建筑本 工程 2 闸基范围内存在的淤泥质粉质粘土层属于微透水层 素填土 粉细砂层 属中等透水层 基坑开挖和围堰施工时应采取相应排水和 防渗措施 3 施工开挖完成后 应及时通知我公司验基 第四章 工程任务和规模 4 1 工程规模 盐场属国有大型企业 根据 防洪标准 GB50201 94 4 0 1 条的规定 防洪标准应在 100 年 50 年范围内 防洪等级应在 之间 考虑到工程所在地点的保护面积 人口密 度 水产养殖等情况 防洪标准采用 50 年一遇 根据 水闸设计规范 SL265 2001 2 2 2 条的规定 水工建筑 级别采用 3 级 本次设计的纳潮闸工程是 滨海公路桥梁工程的附属工程 由 于公路桥梁建设 使得原纳潮排水闸丧失使用功能 故需随公路桥整 体重建 在 盐场地域的滨海公路共 2 段 一段起点位于 盐场八 分厂纳潮库外坝上 与长兴岛交界处 终点交于孙屯南瓦交线上 起始桩号 K137 210 K147 215 83 全长 10 006km 另一段是 市 谢屯镇沙山村至新搬迁的大化园区 起始桩号 K158 500 K172 754 全长 25 927km 两段线路主要穿越 盐场 在公路线上有 7 处纳潮闸 1 处排水闸需拆迁改建 在 7 处纳潮闸的 拆迁改建中 由于滩涂养殖进水的需要 有一处进水闸也需拆迁新建 本次设计闸门共 9 处 其中 8 处在公路线上与公路桥相对应 本次设计闸门的使用单位是 盐场 闸门孔数 闸孔宽度 闸 底高程是根据使用单位的使用要求确定的 水利建筑设计院接受设计任务后 于 2008 年 9 月 23 日在 盐场 就 滨海公路 段纳潮闸设计问题进行磋商 参加会议单 位有沈阳市公路规划设计院 盐场土地部 水利建筑设计院 水利地质勘测工程公司等 磋商会议中 各单位负责同志就 滨海公路 段纳潮闸设计 问题进行磋商 并达成一致意见 根据纳潮闸的使用要求 对设计所需的控制性要求做出确定 结 果详见表 4 1 表 4 1 纳潮闸设计控制性要求特性表 序号闸型建设意见中心桩号孔数闸门尺寸地板高程 1 铸铁闸门移位新建 K162 15032 5 2 0 1 60 2 铸铁闸门移位新建 K163 180132 5 2 5 1 30 3 铸铁闸门新建 K163 42032 5 2 5 1 00 4 铸铁闸门新建 K164 21052 5 2 0 0 80 5 铸铁闸门新建 K169 30052 5 2 0 1 87 6 铸铁闸门拆除新建 K171 94722 5 2 0 采用实测值 7 铸铁闸门拆除新建 K137 293 552 5 2 0 采用实测值 8 铸铁闸门拆除新建 K137 237 552 5 2 0 采用实测值 9 木闸门新建 22 0 2 0 1 30 同时使用单位提出 闸门运用最高潮水位 1 8 1 9m 闸门运用 最低圈内水位 0 5m 2008 年 9 月 30 日 水利测绘公司 在纳潮闸现场测得 K171 947 K137 237 5 K137 293 5 三处闸门的原使用闸门的闸底 高程分别为 0 93m 0 83m 0 83m 根据磋商会议的确定意见 三处 闸门的实测高程做为设计高程 4 2 工程任务 盐场于 1850 年建场 现已发展成为以海盐生产为主 集盐 化工生产与海水养殖业为一体的国家盐业大型骨干企业 企业下属 8 个制盐分场 2 个食盐加工厂 2 个盐化工厂 2 个运输站及盐机修配 厂 水产养殖公司 水产制品厂 南海工程处等 18 个单位 是中国 东北最大的海盐生产基地 年海盐产量占 的三分之一 占 地区 的二分之一 场区占地面积 166 平方公里 其中本次设计纳潮闸的影响面积 26 平方公里 是 盐场生产区的主产区 纳潮闸在生产上的主要任务是为盐场 养殖区提供补水与排水的 双重任务 在防洪上主要是挡潮 排洪等 第五章 工程布置及主要建筑物 5 1 设计依据 1 水利水电工程初步设计报告编制规程 DL5021 93 2 防洪标准 GB50201 94 3 水闸设计规范 SL265 2001 4 堤防工程设计规范 GB50286 98 5 工程地质勘察报告 2008 年 10 月 6 纳潮闸址地形图 1 500 2008 年 10 月 7 火力发电厂振冲法地基处理技术规范 DL T5101 1999 5 2 总体布置 在 K137 210 K147 215 83 公路段上有 2 座纳潮闸 分别位于 K137 237 5 K137 293 5 桩号 两座闸的结构型式 尺寸均相同 闸室的结构型式为胸墙式 底板高程 0 93m 边墩为方形长 11m 宽 0 50m 中墩宽 0 6m 两端为 0 3m 半径 1 2 圆 直线长 10 4m 全长 11m 底板厚 0 6m 5 孔闸 单孔净宽 2 0m 高 2 5m 胸墙板厚 0 4m 闸室长 11m 两端设 0 5m 深齿墙 设 2 层检修桥 底层检修桥宽 1m 厚 0 4m 顶层检修桥宽 3m 厚 0 4m 闸室前设 5 5m 铺盖 板厚 0 5m 板前设 0 5m 深齿墙 闸前铺盖与围堰摆喷防渗 墙间采用复合防渗膜连接 防渗膜厚 0 5mm 外复无纺布 200g m2 墩上设钢筋砼框架 框架柱直径为 0 3m 高 2 8m 柱间距 1 25m 框架横梁断面 0 20 0 25m 工作桥为双 T 型简支梁 梁底宽 0 25m 高 0 53 桥面宽 2 4m 工作桥步梯采用钢筋砼板式 宽 1 55m 高 3 33m 步高 180mm 步宽 280mm 闸门型式为平板铸铁闸门 门高 2 59m 宽 2 07m 启门力 106KN 闭门力为 36KN 选用 LQ 2 型 120KN 手电两用单吊点螺 杆式启闭机 基础垫层为 C10 砼 厚度为 0 1m 其余砼强度等级为 C30 在 K158 500 K184 439 595 公路段上有 5 座纳潮闸 分别位于 K162 150 K163 180 K163 420 K169 300 K171 947 桩号 1 座排水闸 位于 K164 210 桩号 另 1 座进水闸位于 K162 150 桩号 纳潮闸的内侧 两座闸成 90 交角 纳潮闸与进水闸的结构型式相同 K162 150 桩号的纳潮闸 3 孔 单孔净宽 2 0m 底板高程 1 60m K163 080 桩号的纳潮闸 13 孔 单孔净宽 2 5m 底板高程 1 30m 分 3 个闸段 2 个边段分别为 4 孔 中间段 5 孔 段间相接处 为 0 5m 宽的半墩相接 2 个半墩间设 20mm 厚的泡沫板伸缩缝 边墩 为方形长 11m 宽 0 50m 中墩宽 0 7m 两端为 0 35m 半径 1 2 圆 直线长 10 3m 全长 11m 段间半墩宽 0 5m 两端为 0 50m 半径 1 4 圆 直线长 10 0m 全长 11m 闸门型式为平板铸铁闸门 门高 2 59m 宽 2 57m K163 420 桩号的纳潮闸 3 孔 单孔净宽 2 5m 底板高程 1 00m 闸门型式为平板铸铁闸门 门高 2 59m 宽 2 57m 边墩为方形长 11m 宽 0 50m 中墩宽 0 7m 两端为 0 35m 半径 1 2 圆 直线长 10 3m 全长 11m K169 300 桩号的纳潮闸 5 孔 单孔净宽 2 0m 底板高程 1 87m K171 947 桩号的纳潮闸 2 孔 单 孔净宽 2 0m 底板高程 0 83m 其他同 K137 237 5 K137 293 5 桩 号纳潮闸 K164 210 桩号的排水闸 5 孔 单孔净宽 2 0m 底板高程 0 8m 其他同 K137 237 5 K137 293 5 桩号纳潮闸 位于 K162 150 桩号附近进水闸闸室的结构型式为涵洞式 2 孔 单孔净宽 2 0m 高 2 0m 底板高程 1 3m 边墩宽 0 50m 中墩宽 0 7m 底板厚 0 5m 顶板厚 0 32m 闸室长 5 29m 其中直段 2 29m 渐变段 3 0m 闸室上部结构设钢筋砼框架 框架柱直径为 0 3m 高 2 55m 柱间距 1 25m 框架横梁断面 0 20 0 25m 工作桥为双 T 型简支梁 梁底宽 0 25m 高 0 45 桥面宽 2 4m 闸门型式为平板木闸门 门高 2 21m 宽 2 32m 启门力 75KN 闭门力为 50KN 选用 LQ 型 8T 手电两用单吊点螺杆式启闭机 闸后为 6 5m 长钢筋砼方涵 单孔净宽 2m 高 2 0m 侧墙厚 0 32m 隔墙厚 0 32m 底板厚 0 38m 顶板厚 0 32m 工作桥步梯选用 02J401 T4B09 铁梯 基础垫层为 C10 砼 厚度为 0 1m 其余砼强度等级为 C30 闸室前设 5 89 6 48m 的闸前干砌石铺盖 下垫 300g m2无纺布 5 3 闸室特征高程的确定 5 3 1 闸顶高程的确定 根据 水闸设计规范 4 2 4 条的规定 闸顶高程应高于设计洪水 位加相应安全超高值之和 同时规定 位于防洪 挡潮 堤上的水闸 其闸顶高程不得低于防洪 挡潮 堤堤顶高程 本闸设计洪水标准为 50 年一遇洪水 相应洪水位 2 21m 水闸级别 3 级 安全超高值 0 7m 相应闸顶高程应为 2 91m 在 K137 210 K147 215 83 段的堤 顶 公路顶面 高程为 4 00m 在 K158 500 K184 439 595 段的堤顶 公路顶面 高程为 3 76m 故 K137 237 5 K137 293 5 桩号的纳潮闸 的顶高程 4 00m K162 150 K163 080 K163 420 K169 300 K171 947 桩号纳潮闸与 K164 210 桩号排水闸的顶高程 为 3 76m 进水闸的堤顶高程是根据使用单位的使用要求 参照周边内堤堤 顶高程确定为 2 3m 5 3 2 工作桥顶高程的确定 工作桥的顶高程确定主要根据闸门高度确定 闸门高度 2 59m 加 0 2m 的吊耳 总高 2 79m 采用框架柱高 2 80m 梁高 0 53m 则 工作桥顶高程是闸顶高程加 3 33m 5 4 防渗排水布置 根据地质勘探结果 闸下有 1 2 6 3 不等的粉细砂 透水性很强 为了节省投资 不采用封闭的垂直防渗体 按 水闸设计规范 SL265 2001 4 3 2 条规定 闸基防渗长度 L 按下式计算 HCL 允许渗径系数值采用值为 10 C 上下游水位差 1 40m H L 求得 14 0m 闸前铺盖长 5 5m 齿深 1 0m 闸底板长 11m 齿深 1 1m 顺水 流方向渗径长 17 7m 满足设计要求 细砂的临界水力比降 Jcr 为 0 07 经计算出口段渗流坡降值为 0 05 满足要求 5 5 消力防冲布置 选择 K169 300 桩号纳潮闸做为典型 根据使用单位提出的纳潮 最高水位为 1 9m 闸后最低水位为 0 5m 的最不利的运用状态为设计 条件 按下式计算消力池池深 Zhhd s 00 式中 消力池深 d 水跃淹没系数 0 出池河床水深 s h 出池落差 Z 经试算得消力池深 0 5m 采用消力池深 0 5m 消力池长度按下式计算 jSsj LLL 消力池长度 sj L 消力池斜坡段水平投影长度 S L 水跃长度矫正系数 采用 0 8 水跃长度 j L 经计算 11m 采用消力池长 12m sj L 5 6 基础处理 根据 工程地质勘察公司提出的 纳潮闸工程地质勘察报告 1 粉细砂层厚 1 20 6 30m 层底标高 5 26 6 84m 地基土承载力特 征值 fak 60KPa 2 淤泥质粉质粘土层厚 5 00 18 00m 层底标高 6 93 23 80m 地基土承载力特征值 fak 70KPa 3 粉细砂层厚 1 00 4 80m 层底标高 22 23 24 80m 地基 土承载力特征值 fak 180KPa 4 粉质粘土层厚 14 80 15 30m 层底标高 21 93 22 60m 地基土承载力特征值 fak 170KPa 其中粉细砂经判别为地震液化土 基础处理方案考虑四个 灌注桩 堆载预压 碎石振冲桩 砼 预制桩 以 K163 420 桩号的纳潮闸为典型进行造价分析 5 6 1 灌注桩方案 灌注桩直径为 1 0m 根据闸基结构布置 42 个孔 深入强风化岩 石层 m 桩孔中心距为 3 0m 孔深 23 3m 总进深 1041 6m 灌注桩 混凝土强度等级为 C20 经估算需投资 127 2 万元 主要优点 基础稳定性强 抗垂直荷载大 主要缺点 工程施工较为复杂 需专职的施工队伍 工期长 5 6 2 堆载预压方案 闸基底面积 885m2 设直径为 0 6m 的排水沙井 21 个 排砂井深 22 3m 堆土高度 9m 堆土方量 3 31 万 m3 经估算需投资 114 1 万 元 主要优点 施工简单 不用专业的施工队伍 主要缺点 工期长 需增加工期 4 个月 5 6 3 碎石振冲桩方案 碎石振冲桩加固地基的机理包括挤密 置换和排水三种作用 形 成复合的地基 碎石桩直径采用 1 0m 孔距 2 0m 成梅花布置 碎 石桩深入砂基持力层 深 22 3m 经估算需投资 70 7 万元 主要优点 投资省 基础稳定性好 受力明确 工期短 主要缺点 施工需专业施工队伍 5 6 4 预制桩方案 预制方桩 400mm 400mm 根据闸基结构布置 152 个桩 根据计 算桩长 23 2m 桩的联系梁 400mm 400mm 与底板形成整体 桩混 凝土强度等级为 C30 经估算需投资 126 3 万元 主要优点 基础稳定性强 抗垂直荷载大 主要缺点 工程施工较为复杂 需专职的施工队伍 5