湖堤防加固工程建筑物可行性研究报告.doc

0 X 湖堤防加固工程建筑物 可行性研究报告 X X 市市水水利利建建筑筑设设计计研研究究院院 甲甲级级设设计计证证书书编编号号 二二 O OO O 四四年年 四四 月月 1 目目 录录 第一章第一章 综合说明综合说明 1 第一节 前 言 1 第二节 水文气象 3 第三节 工程地质 3 第四节 工程任务和规模 3 第五节 工程等别 4 第六节 采用规范及依据 4 第七节 环境保护 5 第八节 投资估算 5 第九节 几点说明 6 第二章第二章 气象水文气象水文 12 第一节 气 象 12 第二节 水 文 12 第三章第三章 北坝涵洞设计北坝涵洞设计 20 第一节 前 言 20 第二节 基本资料 21 第三节 总体布置 23 第四节 工程设计 23 第四章第四章 苗圩泵站设计苗圩泵站设计 31 第一节 概述 31 第二节 基本资料 31 第三节 总体布置 33 第四节 工程设计 34 第五章第五章 穿堤涵洞工程穿堤涵洞工程 43 第一节 概况 43 第二节 穿堤涵洞典型设计 45 第六章第六章 湖东地下涵洞工程湖东地下涵洞工程 66 第一节 概述 66 第二节 基本资料 68 第三节 总体布置 69 第四节 工程设计 70 第七章第七章 工程管理工程管理 77 2 第一节 北坝涵洞工程管理 77 第二节苗圩泵站工程管理 77 第三节湖东地涵工程管理 78 第八章第八章 施工组织设计施工组织设计 79 第一节 施工条件 79 第二节 施工导流 截流 79 第三节 主体工程施工 81 第四节 施工总进度 83 第九章第九章 工程投资估算工程投资估算 84 第一节 工程概况 84 第二节 编制依据及采用定额 85 第三节 基础单价 85 第四节 工程单价编制 86 第五节 概算编制 88 第六节 工程投资 91 附附件件 1 工工程程地地质质报报告告 2 复复核核计计算算分分析析报报告告 3 现现状状调调查查分分析析报报告告 4 检检验验测测试试报报告告 5 安安全全鉴鉴定定报报告告书书 1 第第一一章章 综综合合说说明明 第一节 前 言 一一 工工程程概概况况 X 湖位于沂河与中运河交汇处 马陵山西麓 跨新沂市 宿豫县 是以防 洪 灌溉为主 结合航运和水产养殖和综合利用的大型平原水库 X 湖上承南 四湖 沂河干河和邳苍区间来水 流域面积 5 8 万平方公里 下游分别由嶂山 闸泄洪入新沂河 皂河闸和宿迁闸入中运河 是沂沭泗河洪水东调南下工程的 一个重要组成部分 为进一步提高沂沭泗地区的防洪能力 淮委规划设计研究 院于 1998 年 12 月编制了 沂沭泗河流域洪水东调南下二期工程可研治理方案 确定沂沭泗流域骨干河道 包括 X 湖 防洪标准为 50 年一遇 为配合淮委院编制沂沭泗河洪水东调南下二期工程可行性研究报告 根据 省水利厅布置 我院与江苏省水利勘测设计研究院共同承担编制沂沭泗河洪水 东调南下二期工程 X 湖堤防加固工程可行性研究报告 省院承担堤防部分 我院 承担穿堤建筑物部分 X 市境内 X 湖堤防穿堤建筑物分布在 X 湖西堤 北堤和东堤上 现状共有 18 座建筑物需治理 根据检测鉴定以及工程的实际需要 本期建筑物治理共有 19 项工程 包括新建苗圩泵站 其中穿堤涵洞 14 座 回龙堰地涵 4 座 排涝 泵站 1 座 具体分布为北堤 6 座 分别是 杨庄泄水洞 拆除重建 小新 河站泄水洞 维修 沟群引水洞 拆除重建 沟群站泄水洞 拆除重建 小新河老站泄水洞 拆除 苗圩站 新建 西堤 6 座 它们分别是 五 墩站泄水洞 拆除重建 分洪口北泄水洞 拆除重建 分洪南泄水洞 拆除重建 分洪口南引水洞 拆除重建 刘宅站泄水涵 维修 保 麦涵洞 拆除 东堤 7 座 分别是 大刀湾地涵 柳沟地涵 加友地涵 黑马河地涵 司庄引水洞 大墩引水洞 北坝涵洞 均为拆除重建 具体见 X 湖建筑物基本数据表 其中 淮委院编制沂沭泗河洪水东调南下二期工程实施规划中只有以上项 2 目中的 12 项 江苏省院在沂沭泗河洪水东调南下二期工程实施规划中增加了如 下工程项目 司庄引水洞 大墩引水洞 刘宅站泄水涵 维修 分洪口 南泄水洞 分洪口南引水洞 保麦涵洞 拆除 北坝涵洞为本期新增项目 X 湖堤防穿堤涵洞大多建于六 七十年代建设 设计标准低 相当数量的 工程是由地方乡村自建 工程主体基本为砂礓砼或浆砌石结构 施工质量低劣 耐久性 抗震性均不满足现行规范要求 存在严重安全隐患 加之目前工程多 数为地方水利站或乡村队组管理 由于管理水平较低 维修经费相当缺乏 造 成工程年久失修 损坏严重 为确保 X 湖大坝的防洪安全 根据其复核计算以 及检测鉴定对现有建筑物需拆建或加固处理 二二 安安全全鉴鉴定定情情况况 X 湖穿堤涵洞主要采用小孔径圬工结构型式 运行三十多年来 主体结构 趋于老化 病害现象不断显现 江苏省质检站于 2004 年 3 月 对工程 水上结 构 进行了检测 受新沂市水利局委托 X 市水利建筑设计研究院对以上工程 根据现行工况进行了安全复核计算 2004 年 4 月 11 日 由 X 市水利局组织沂沭泗局 X 湖管理处 新沂市水利 局 沂沭泗新沂河道局等单位的专家对以上建筑物进行了安全鉴定 根据管理 单位的现场调查分析报告 省质检站检测报告 X 市水利建筑设计研究院复核 计算以及专家组对以上建筑物进行的安全鉴定 主要存在的问题有如下几点 1 原建筑物设计标准低 施工质量差 洞身底板原为 110 素砂礓砼 标号 低于现行规范要求 墩墙为浆砌块石结构 砂浆标号为 50 低于现行规范要求 的最低标准 2 该类建筑物地处 8 地震烈度区 经复核计算 主体部分大多不能满足 抗震要求 3 墩墙 底板混凝土设计标号偏低 且多为素混凝土与浆砌石的混合结构 现状混凝土剥落 碳化严重 有严重的露砂 露石现象 4 经核算 按规划工况 翼墙 侧墙抗滑稳定安全系数均不满足规范要求 地基不均匀系数远远大于规范规定值 5 启闭设施为 60 70 年代江苏省水机厂生产 属淘汰产品 闸门止水橡 3 皮和铁件 均严重老化 不能正常运行 综上所述 专家组认为 该类工程运用指标无法达到设计标准 作为东调南 下工程 X 湖堤防上的建筑物 存在着严重的安全隐患 按照 水闸安全鉴定规 定 规定 确定其安全类别分别为二类闸和四类闸 其中二类闸二座 是小新 河老站泄水洞和刘宅站泄水洞 其余均为四类闸 本次设计依据专家组鉴定意见 针对建筑物不同的安全类别 采取不同的 安全加固处理措施 对于运用指标基本达到设计标准 工程存在一定损坏 经 大修后 可达到正常运行的二类闸 小新河老站泄水洞和刘宅站泄水洞采取进行维修加固措施 其余运用指标 无法达到设计标准 工程存在严重安全问题的四类闸均以拆除重建方案为主 不再进行加固方案的研究 本次设计所采用的高程系统为废黄河高程系 第二节 水文气象 沂沭泗河流域属温带半湿润季风气候区 具有大陆性气候特征 夏热多雨 冬寒干燥 春旱多风 秋旱少雨 旱涝较为突出 多年平均气温 13 16 由北向南 由沿海向内陆递增 年内极端最高 气温达 43 3 1955 年 7 月发生在 X 极端最低气温为 23 3 1969 年 2 月 发生在 X 蒸发量流域南部小 北部大 自南向北多年平均水面蒸发量为 1180 1320mm 历年最高为 1755mm 韩庄闸站 最低 903mm 响水站 本流域为季风区 冬季盛行东北风与西北风 夏季盛行东南与西南风 多 年平均风速 2 5 3 0m s 极端最大风速为 23 4 m s 第三节 工程地质 详见有关建筑物的有关章节 第四节 工程任务和规模 X 湖本期工程的任务主要有二个 防洪和排涝 其中以防洪为主 排涝次 4 之 一一 X 湖湖本本期期治治理理的的目目标标 1 防洪 X 湖二线堤防达到防御 50 年一遇洪水标准 X 湖一线堤防达到防 御设计水位 24 5m 老沂河达到防御 20 年一遇洪水标准 X 湖东堤 5 条迥龙堰 达到防御 20 年一遇洪水标准 2 排涝 X 湖沿线圩区达到 5 年一遇的排涝标准 二二 工工程程规规模模 1 X 湖水库为大 1 型水库 总库容为 20 1 亿立方米 2 X 湖沿线圩区排模达 0 5 立方米每秒 平方公里 三三 X 湖湖水水位位 X 湖正常蓄水位 23 5m 汛限水位 22 5m 设计洪水位 25 0m 校核洪水位 26 0m 第五节 工程等别 根据 水利水电工程等级划分及洪水标准 以及 江苏省近期防洪规划 X 湖大堤 二线堤防 堤防等级 南堤为 1 级 西堤为 2 级 东堤 北堤为 3 级 X 湖穿堤建筑物工程等别与堤防等别相同 地震烈度 根据现行的国家标 准 中国地震动参数区划图 GB18036 2001 场地地震动峰值加速度为 0 3g 地震动反应谱特征周期 0 35s 相应地震设防烈度为 8 度 44 第六节 采用规范及依据 2003 年 9 月淮委院编制的 沂沭泗河流域洪水东调南下二期工程可研治 理方案 水利水电工程等级划分及洪水标准 SL252 2000 水工建筑物抗震设计规范 SL203 97 堤防工程设计规范 GB50286 98 水闸设计规范 SL265 2001 水工混凝土结构设计规范 SL T191 96 5 水工钢筋混凝土结构设计规范 SDJ20 78 第七节 环境保护 本次工程主要为老建筑物拆除重建工程 随着工程的实施完成 X 湖大堤 将更加坚固 为堤外流域内的工农业生产提供了更加有力的保证 由于工程几 乎全部为原拆原建工程 几乎不占用新的土地 且施工场所远离城镇 单体建 筑物工程较小 噪音 粉尘对环境影响较小 工程建设是可行的 老建筑物弃渣选择洼地填埋 面层复土撒草籽保护 对建筑物在迎水坡及 背水坡土层裸露处均撒草籽护坡 第八节 投资估算 一一 编编制制依依据据 1 能源水规 1990 825 号文 关于试行 水利水电工程可行性研究投 资估算编制办法 的通知及附件 2 水利部水总 2002 116 号文 水利工程设计概 估 算编制规定 3 国家计委 建设部计价格 2002 10 号文 关于发布 工程勘察设计收 费管理规定 的通知 4 国家及地方有关标准 规定 二二 采采用用定定额额 1 水利部水总 2002 116 号文 水利建筑工程概算定额 2 水建管 1999 523 号文颁发的 水利水电设备安装工程概算定额 3 水利部水总 2002 116 号文 水利工程施工机械台时费定额 三三 工工程程投投资资 本工程共需完成的主要工程量 土方开挖 30 42 万 m3 土方填筑 28 30 万 m3 砌石及垫层 1 98 万 m3 混 凝土及钢筋混凝土 1 61 万 m3 拆除浆砌石 1 5 万 m3 拆除砼 0 97 万 m3 本工程所需主要材料用量 水泥 7392t 钢筋 793 1t 柴油 489 36t 黄砂 1 8 万 m3 碎石 3 5 万 m3 块石 2 06 万 m3 总工时 96 2 万工时 6 工程静态总投资 4312 60 万元 第九节 几点说明 因为 X 湖堤防加固工程建筑物数量多 分布散 型式 功能各不相同 本 报告采用典型设计的方法 分为北坝涵洞设计 第三章 苗圩泵站设计 第四 章 穿堤涵洞工程 第五章 湖东地涵工程 第六章 等几个章节分别叙述 7 X 湖堤防加固工程建筑物特性表湖堤防加固工程建筑物特性表 序号名 称单位数量备注 一建筑物类型 1 湖东自排涵座 4 1 柳沟地涵 m3 s56 流量 2 加友地涵 m3 s61 3 大刀湾地涵 m3 s66 4 黑马河地涵 m3 s79 2 穿堤涵洞座 14 1 司庄引水洞 m3 s2 2 2 大墩引水洞 m3 s10 3 杨庄站泄水洞 m3 s0 65 4 小新河站泄水洞 m3 s2 5 5 苗圩站泄水洞 m3 s2 1 6 沟群站引水洞 m3 s2 6 7 沟群站泄水洞 m3 s1 9 8 小新河老站泄水洞 拆除 9 五墩站泄水洞 m3 s1 15 10 刘宅站泄水洞 m3 s1 5 11 分洪口南泄水洞 m3 s2 12 分洪口南引水洞 m3 s0 7 13 分洪口北泄水洞 m3 s1 69 14 保麦涵洞 拆除 15 北坝涵洞 m3 s50 二主要建筑物 1 北坝涵洞 1 型式钢筋砼箱涵 2 设计流量 m3 s50 3 进水口型式圆弧扶壁翼墙 4 闸门铸铁闸门 5 启闭机3 台 12 5 吨卷扬式 6 底板高程 m18 0 7 净宽孔 m 3 3 8 地基特征粘土混砂礓 承载力 300kpa 2 苗圩泵站 1 出水涵管 1400 玻璃钢管 2 设计流量 m3 s2 1 3 电机层高程 m21 9 4 底板高程 m18 5 5 进水型式直管式 6 出水型式钢管正向出水 7 水泵型式600QZ 75 潜水轴流泵 8 水泵台数台 2 8 9 总装机功率 220KW X 湖堤防加固工程建筑物特性表湖堤防加固工程建筑物特性表 序号名 称单位数量备注 三施工 1 主体工程数量 1 土方万 m3 30 42 2 砌石 m319700 3 砼及钢筋砼 m316100 四工程投资 1 静态总投资万元 4269 5 1 建筑工程万元 2650 23 2 机电设备及安装工程万元 77 75 3 金属设备及安装工程万元 117 92 4 临时工程万元 557 53 5 其它费用万元 471 09 6 基本预备费万元 387 45 9 骆骆 马马 湖湖 建建 筑筑 物物 基基 本本 数数 据据 表表 现 状 基 本 情 况设 计 数 据 堤 别 序 号 名称 建设 年代 孔数 宽 高 m 底板高 程 m 洞身长 度 m 处理意 见 检测 情况控制面 积 km2 流量 m3 s 底板高 程 m 孔数 宽 高 m 洞身 长度 m 洞身结构 型式 启闭机型 式 1 柳沟地涵 1974 3 5 0 3 0 18 8 33 0 拆除重 建 已检 测 85 5 56 0 18 0 3 4 5 3 5 36 0 钢筋砼箱 涵 无 2 加友地涵 1969 3 5 0 3 0 18 6 33 0 拆除重 建 已检 测 92 6 61 0 17 5 3 4 5 3 5 36 0 钢筋砼箱 涵 无 3 大刀湾地 涵 1970 3 5 0 3 5 18 2 50 0 拆除重 建 已检 测 100 4 66 017 0 3 4 5 4 0 50 0 钢筋砼箱 涵 2x5t 手电 两用螺杆 式 4 黑马河地 涵 1969 3 5 0 4 0 17 5 40 0 拆除重 建 已检 测 118 4 79 0 17 0 3 5 0 4 0 40 0 钢筋砼箱 涵 2x5t 手电 两用螺杆 式 5 司庄引水 洞 1969 1 2 2 517 5 54 0 拆除重 建 已检 测 2 2 17 5 1 1 5 1 6 60 0 钢筋砼箱 涵 5t 手动螺 杆式 6 大墩引水 洞 1970 3 2 4 1 8 18 0 20 0 拆除重 建 已检 测 10 0 18 0 2 2 0 2 5 45 0 钢筋砼箱 涵 10t 手动 螺杆式 东 堤 7 北坝涵洞 1966 3 2 4 2 518 0 30 0 拆除重 建 已检 测 50 0 18 0 3 3 3 530 0 钢筋砼箱 涵 12t 手电 两用螺杆 式 10 骆骆 马马 湖湖 建建 筑筑 物物 基基 本本 数数 据据 表表 现 状 基 本 情 况设 计 数 据 堤 别 序 号 名称 建设 年代 孔数 宽 高 m 底板高 程 m 洞身长 度 m 处理意 见 检测 情况 控制面 积 km2 流量 m3 s 底板高 程 m 孔数 宽 高 m 洞身 长度 m 洞身结构 型式 启闭机型 式 1 杨庄站泄 水洞 1970 2 1 0 1 7 21 5 25 5 拆除重 建 已检 测 0 7 21 5 1 1 2 1 0 33 0 钢筋砼箱 涵 3t 手动螺 杆式 2 小新河站 泄水洞 1973 2 1 2 2 1 20 65 23 0 维修 已检 测 2 5 5t 手动螺 杆式 3 苗圩站及 泄水洞 新建 4 2 2 1 1400mm 玻璃钢管 5t 手动螺 杆式 4 沟群站引 水洞 1967 1 1 5 2 5 19 0 28 0 拆除重 建 已检 测 2 6 19 0 1 1 5 2 0 36 0 钢筋砼箱 涵 5t 手动螺 杆式 5 沟群站泄 水洞 1967 1 2 5 2 0 20 5 27 0 拆除重 建 已检 测 1 9 20 5 1 1 5 1 5 33 0 钢筋砼箱 涵 5t 手动螺 杆式 北 堤 6 小新河老 站泄水洞 拆除 钢筋砼箱 涵 11 骆骆 马马 湖湖 建建 筑筑 物物 基基 本本 数数 据据 表表 现 状 基 本 情 况设 计 数 据 堤 别 序 号 名称 建设 年代 孔数 宽 高 m 底板高 程 m 洞身长 度 m 处理意 见 检测 情况 控制面 积 km2 流量 m3 s 底板高 程 m 孔数 宽 高 m 洞身 长度 m 洞身结构 型式 启闭机型 式 1 五墩站泄 水洞 1975 1 1 2 1 5 20 5 38 0 拆除重 建 已检 测 2 3 1 2 20 5 1 1 2 1 5 40 0 钢筋砼箱 涵 5t 手动螺 杆式 2 刘宅站泄 水洞 1984 1 1000mm 维修 已检 测 3 分洪口南 泄水洞 1970 1 1 2 1 6 21 6 14 0 拆除重 建 已检 测 4 0 2 0 21 6 1 1 5 1 5 30 0 钢筋砼箱 涵 5t 手动螺 杆式 4 分洪口南 引水洞 1970 1 1 2 1 2 18 3 18 0 拆除重 建 已检 测 2 8 0 7 18 3 1 1 2 1 0 45 0 钢筋砼箱 涵 3t 手动螺 杆式 5 分洪口北 泄水洞 1969 1 1 2 1 6 18 35 64 75 拆除重 建 已检 测 3 4 1 69 18 4 1 1 2 1 6 36 0 钢筋砼箱 涵 5t 手动螺 杆式 西 堤 6 保麦涵洞 拆除 12 第二章第二章 气象水文气象水文 第一节 气 象 沂沭泗河流域属温带半湿润季风气候区 具有大陆性气候特征 夏热多鱼 冬 寒干燥 春旱多风 秋旱少雨 旱涝较为突出 多年平均气温 13 16 由北向南 由沿海向内陆递增 年内极端最高气温 达 43 3 1955 年 7 月发生在 X 极端最低气温为 23 3 1969 年 2 月发生在 X 蒸发量流域南部小 北部大 自南向北多年平均水面蒸发量为 1180 1320mm 历年最高为 1755mm 韩庄闸站 最低 903mm 响水站 本流域为季风区 冬季盛行东北风与西北风 夏季盛行东南与西南风 多年平 均风速 2 5 3 0m s 极端最大风速为 23 4 m s 第二节 水 文 一 湖东自排河水文计算成果一 湖东自排河水文计算成果 湖东自排河主要解决 X 湖东堤以东及新戴河以北区域的农田 5 年一遇涝水排水 问题 同时可结合解决 X 湖东堤以东的灌溉问题 一 一 汛期水文计算成果 汛期水文计算成果 湖东自排河主要解决 X 湖东堤以东及新戴河以北区域 共计 100 5km2的涝水 水文计算依据 1984 年 江苏省暴雨洪水图集 流量采用总入流槽蓄法计算峰值 再对流量峰值进行 24 小时削峰 1 各频率暴雨 查三日暴雨等值线图 多年平均三日暴雨均值 X 140mm CV 0 5 CS 3 5CV 各频率暴雨如下表 13 P 20 KP1 32 P KPX183 2 净雨计算 降雨径流影响系数取 max ZPa Imax 95mm 当 P 250mm 时 0 5 当 P 250mm 时 0 65 由 P Pa 查 P Pa R 关系线 得净雨如下表 P PPaP PaR 2019847 5230115 3 流量计算 采用总入流槽蓄法计算 FRMQ mm 计算结果见下表 m QQ 24 湖东自排河五年一遇排涝流量计算结果湖东自排河五年一遇排涝流量计算结果 地点长度 km 面积 km2 累计面积 km2 MmR mm Q m3 s 新代河南堤 1 55 5 67 6 0 60 0119115 56 柳沟地涵 4 97 1 74 7 0 60 0116115 61 加友地涵 5 557 8 82 5 0 60 0113115 66 大刀湾地涵 5 26 3 88 8 0 60 0112115 71 滨湖地涵 11 411 7 100 5 0 60 0109115 79 黑马河地涵 新沂河 大马庄西涵 洞 30 0 100 5 0 60 0109115 79 14 4 水位计算 河道糙率按照一般河道取用情况采用 0 0225 湖东自排河起点水位在大马庄西 涵洞 东调南下一期工程 2000 年新沂河除险加固工程中已实施 处为 19 5m 沿程 水位按照平地面控制 湖东自排河水位计算结果湖东自排河水位计算结果 五年一遇排涝 地点 河道长 度 km 累计河 道长度 km 累计流 域面积 km2 流量 m3 s 水位 m 河底高 程 m 河底宽 度 m 地面高程 m 新代河南堤 22 21182522 4 1 52667 656 柳沟地涵 22 19 22 04182522 3 4 924 574 761 加友地涵 21 94 21 79182522 0 5 519 682 566 大刀湾地涵 21 61 21 461825 21 7 23 7 4 614 188 871 滨湖地涵 21 2 20 951825 21 7 23 7 6 59 5100 579 黑马河地涵 20 12 19 9717 525 21 8 25 33100 579 新沂河 19 5172524 1 16 二 二 非汛期水文计算成果 非汛期水文计算成果 由于本工程单体工程较小 施工时段短 选用枯水期 5 年一遇的导流标准 枯 水期 5 年一遇 R 11mm 排模 M 0 033R1 0F 0 25 当面积小于 100km2时 即采用 100 km2 经计算非汛期 5 年一遇排模为 0 11m3 s 柳沟地涵以上现状湖东自排河排涝面积为 5 5km2 排涝流量为 0 61m3 s 加友地涵至柳沟地涵现状湖东自排河排涝面积为 7 1km2 排涝流量为 0 78m3 s 大刀湾地涵至加友地涵现状湖东自排河排涝面积为 7 8km2 排涝流量为 0 86m3 s 黑马河地涵至大刀湾地涵现状湖东自排河排涝面积为 18km2 排涝流量为 2 0m3 s 15 二 二 X X 湖堤防小型建筑物水文计算成果湖堤防小型建筑物水文计算成果 根据 南水北调东线工程规划 及 南水北调东线第一期工程项目建议书 X 湖南水北调最高蓄水位为 23 5m 最低蓄水位为 21 7m 根据 沂沭泗河洪水东调南下续建工程实施规划 X 湖五十年一遇洪水为 25 0m 校核洪水位为 26 0m 沂河柳沟回龙埝处洪水位为 26 7m 湖东自排河正常蓄水位为 21 0m 最低蓄水位为 19 0m X 湖北堤及西堤的建 筑物站下排涝水位按低于地面 0 5m 设计 排水沟沟底高程均在 18 0m 左右 一 X 湖泄水洞 X 湖北堤泄水洞包括苗圩站泄水洞 沟群站泄水洞 小新河站泄水洞 扬庄站 泄水洞 分洪口北泄水洞 分洪口南泄水洞 刘宅站泄水洞 五墩站泄水洞 泄水涵洞的流量计算按照对应抽排站的规模 根据 沂沭泗河洪水东调南下续 建工程实施规划 抽排站的抽排模数为 0 5m3 s km2 抽排站站后最低水位为 19 0m 各站抽排范围见 X 湖北堤泄水涵洞排水范围示意图 抽排面积见下表 二 X 湖引水洞 X 湖北堤引水洞主要指沟群站 分洪口南 大墩 司庄及北坝引水洞 引水洞 的引水流量按现状规模 灌溉面积见下表 三 X 湖新建站 X 湖北堤新建站主要指苗圩站 苗圩站的排水面积为 4 2km2 抽排站的抽排模数为 0 5m3 s km2 抽排站的抽排 流量为 2 1 m3 s 进水河道的水位为 21 0m 最低抽水水位为 19 0m 抽排范围见 X 湖北堤泄水涵洞排水范围示意图 湖东自排河涵闸数据表湖东自排河涵闸数据表 流量及水位情况设计情况 水位 m 序 号 工程名称 控制 面积 km2 流量 m3 s 工况 X 湖湖东自排河 沟底 宽 m 原涵洞 结构形 式 原涵洞尺寸 孔数 孔宽 孔 高 孔 m m 现状 情况 及处 理办 法 现状闸 底板高 程 m 地面 高程 m 闸孔尺寸 n b m 河堤 设计要素 正常蓄水位 23 521 0 洪水位 沂河 50 年一遇 26 7 排涝水位 5 年一遇 22 19 22 04 1 柳沟地涵 85 556 最低蓄水位 21 719 0 25 拱涵3 5 3 5 拆除 重建 18 822 4 湖东自排 河河底高 程 18 0m 河底宽度 25 0m 边 坡 1 3 正常蓄水位 23 521 0 洪水位 50 年一遇 25 校核洪水位 黄墩湖滞洪水位 26 排涝水位 5 年一遇 21 94 21 79 2 加友地涵 92 661 最低蓄水位 21 719 0 25 拱涵3 5 3 5 拆除 重建 18 6022 30 湖东自排 河河底高 程 18 0m 河底宽度 25 0m 边 坡 1 3 正常蓄水位 23 521 0 洪水位 50 年一遇 25 校核洪水位 黄墩湖滞洪水位 26 排涝水位 5 年一遇 21 61 21 46 3 大刀湾地 涵 100 466 最低蓄水位 21 719 0 25 拱涵3 5 4 拆除 重建 18 2022 10 湖东自排 河河底高 程 18 0m 河底宽度 25 0m 边 坡 1 3 正常蓄水位 23 521 0 洪水位 50 年一遇 25 校核洪水位 黄墩湖滞洪水位 26 排涝水位 5 年一遇 20 12 19 97 4 黑马河地 涵 118 479 最低蓄水位 21 719 0 25 拱涵3 5 2 5 拆除 重建 17 5024 50 湖东自排 河河底高 程 17 5 0m 河底宽度 25 0m 边 坡 1 3 17 X X 湖东堤涵闸数据表湖东堤涵闸数据表 流量及水位情况设计情况 水位 m 序 号 工程名称 控制 面 积 km2 流量 m3 s 工况 X 湖自排河 沟底宽 m 原涵洞 结构形式 原涵洞尺寸 孔数 孔宽 孔高 孔 m m 现状情况 及处理办 法 现状闸底 板高程 m 地面 高程 m 闸孔尺寸 n b m 河堤 设计要素 正常蓄水位 23 521 0 洪水位 50 年一遇 25 校核洪水位 黄墩湖滞洪水位 26 排涝水位 5 年一遇 20 92 1 大墩引水 洞 10 00 最低蓄水位 21 719 0 20 拱涵3 2 6 2 4拆除重建 18 0024 20 连接 X 湖 正常蓄水位 23 521 0 洪水位 50 年一遇 25 校核洪水位 黄墩湖滞洪水位 26 排涝水位 5 年一遇 20 46 2 司庄引水 洞 2 20 最低蓄水位 21 719 0 连接 X 湖 板涵1 2 3 2 1拆除重建 17 6021 80 连接 X 湖 正常蓄水位 23 521 0 洪水位 50 年一遇 25 校核洪水位 黄墩湖滞洪水位 26 排涝水位 5 年一遇 20 01 3 北坝引水 洞 35 00 最低蓄水位 21 719 0 连接 X 湖 拱涵 3 2 4 2 5拆除重建 18 0024 50 连接 X 湖 18 X X 湖北堤涵闸数据表湖北堤涵闸数据表 流量及水位情况设计情况 水位 m 序 号 工程名称 控制 面积 km2 流量 m3 s 工况 X 湖 抽排站后 排水沟 沟底宽 m 原涵洞 结构形 式 原涵洞尺寸 孔数 孔宽 孔高 孔 m m 现状情况 及处理办 法 现状闸底 板高程 m 地面 高程 m 闸孔尺寸 n b m 河堤 设计要素 正常蓄水位 23 5 20 5 洪水位 50 年一遇 25 0 校核洪水位 黄墩湖滞洪水位 26 0 排涝水位 5 年一遇 21 0 1 苗圩站泄水 洞 4 22 10 最低蓄水位 21 7 19 0 新建 21 50 连接 X 湖 正常蓄水位 23 5 20 5 洪水位 50 年一遇 25 0 校核洪水位 黄墩湖滞洪水位 26 0 排涝水位 5 年一遇 21 5 2 沟群站泄水 洞 3 751 90 最低蓄水位 21 7 19 0 连接站箱涵1 2 0 2 0拆除重建 20 522 连接站 正常蓄水位 23 5 20 5 洪水位 50 年一遇 25 0 校核洪水位 黄墩湖滞洪水位 26 0 排涝水位 5 年一遇 20 6 3 沟群站引水 洞 7 92 60 最低蓄水位 21 7 19 0 5 拱涵1 1 5 2 0拆除重建 1921 1 连接 X 湖 正常蓄水位 23 5 20 5 洪水位 50 年一遇 25 0 校核洪水位 黄墩湖滞洪水位 26 0 排涝水位 5 年一遇 21 1 4 小新河站 泄水洞 5 0 2 50 最低蓄水位 21 7 19 0 连接站拱涵1 1 5 2 25加固 20 6521 6 连接站 正常蓄水位 23 5 20 5 洪水位 50 年一遇 25 0 校核洪水位 黄墩湖滞洪水位 26 0 排涝水位 5 年一遇 21 3 5 扬庄站泄水 洞 1 30 65 最低蓄水位 21 7 19 0 连接站拱涵2 1 0 1 7拆除重建 21 821 8 连接站 19 X X 湖西堤涵闸数据表湖西堤涵闸数据表 流量及水位情况设计情况 水位 m 序 号 工程名称 控制 面积 km2 流量 m3 s 工况 X 湖 抽排站后排 水沟 沟底宽 m 原涵洞 结构形式 原涵洞尺寸 孔数 孔宽 孔高 孔 m m 现状情况 及处理办 法 现状闸底 板高程 m 地面 高程 m 闸孔尺寸 n b m 河堤 设计要素 正常蓄水位 23 5 20 5 洪水位 50 年一遇 25 0 校核洪水位 黄墩湖滞洪水位 26 0 排涝水位 5 年一遇 21 0 1 分洪口北 灌排洞 3 381 69 最低蓄水位 21 7 19 0 连接站拱涵1 1 2 1 5拆除重建 18 3521 5 连接站 正常蓄水位 23 5 20 5 洪水位 50 年一遇 25 0 校核洪水位 黄墩湖滞洪水位 26 0 排涝水位 5 年一遇 20 9 2 分洪口南 泄水洞 42 00 最低蓄水位 21 7 19 0 连接站拱涵1 1 2 1 2拆除重建 18 321 4 连接站 正常蓄水位 23 5 20 5 洪水位 50 年一遇 25 0 校核洪水位 黄墩湖滞洪水位 26 0 排涝水位 5 年一遇 20 9 3 分洪口南 引水洞 2 80 70 最低蓄水位 21 7 19 0 5 拱涵1 1 2 1 2拆除重建 1821 4 连接 X 湖 正常蓄水位 23 5 20 5 洪水位 50 年一遇 25 0 校核洪水位 黄墩湖滞洪水位 26 0 排涝水位 5 年一遇 20 8 4 刘宅 泄水洞 31 50 最低蓄水位 21 7 19 0 连接站拱涵1 100拆除重建 20 521 3 连接站 正常蓄水位 23 5 20 5 洪水位 50 年一遇 25 0 校核洪水位 黄墩湖滞洪水位 26 0 排涝水位 5 年一遇 20 8 5 五墩站 泄水洞 2 31 15 最低蓄水位 21 7 19 0 连接站拱涵1 1 2 1 5拆除重建 20 521 3 连接站 20 第三章第三章 北坝涵洞设计北坝涵洞设计 第一节 前 言 一一 工工程程概概况况 北坝涵洞位于 X 湖北堤 嶂山闸以西约 800 米处 于一九六六年建成 具 有挡洪 灌溉等多种作用 是沂北自流灌区口门 控制灌溉面积为 33 0 万亩 自建成以来 为保障新沂沂北灌区供水发挥了巨大作用 该涵洞共 3 孔 每孔净宽 2 4 米 孔高 2 5 米 最大过闸流量 27 立方米每 秒 底板高程 18 0 米 涵洞顶高程 20 5 底板为 140 钢筋砼结构 墩墙为 80 浆砌块石 翼墙为 50 浆砌块石 闸门为钢筋砼板梁结构 启闭设备为 12 吨螺杆式启闭机 由于设计标准低 加之多年运行 存在问题较多 主要有以 下几个方面 1 门槽不垂直 支承受力面不在同一平面上 闸门运行卡阻 振动严重 无法满足正常使用要求 2 消能防冲设施不足 下游护坦冲刷严重 目前最大冲刷深度达 2 米 同 时 下游河坡坍塌严重 3 洞身及翼墙主体结构均为浆砌石 不能满足抗震要求 鉴于该工程已不能满足正常运用要求 因此 建议对工程进行除险加固 北坝涵洞在原址拆除重建 控制灌溉面积 24 81 万亩 设计引水流量 50m3 s 工程等别为 III 等 主要建筑物级别为 3 级 次要建筑物为 4 级 地震烈 度 根据现行的国家标准 中国地震动参数区划图 GB18036 2001 场地地 震动峰值加速度为 0 3g 地震动反应谱特征周期 0 35s 相应地震设防烈度为 8 度 二二 安安全全鉴鉴定定情情况况 该涵洞运行 38 年以来 主体结构趋于老化 病害现象不断显现 扬州大 学质检中心于 2004 年 3 月 对工程进行了检测 扬州大学同时对该涵洞进行 了安全复核计算 21 2004 年 3 月 20 日 受水利厅委托 X 市水利局有关专家对北坝涵洞进行了 安全鉴定 经扬州大学质检中心检测 扬州大学科学与工程学院复核计算以及专家组 对北坝涵洞进行的安全鉴定 该涵洞主要存在的问题有如下几点 1 该闸地处 8 地震烈度区 经复核计算 主体部分不能满足抗震要求 2 现状混凝土剥落 碳化 开裂严重 有严重的露砂 露石现象 碳化深 度最大已达 52 5mm 3 经核算 按现在规划工况 消力池深度及长度不足 翼墙 岸墙抗滑稳 定安全系数均不满足规范要求 地基不均匀系数远远大于规范规定值 4 洞身渗水严重 尤其是侧墙大面积渗水 上下游翼墙开裂错位 下游护 坦冲毁多处 对涵洞安全运行带来隐患 5 启闭机不能正常运行 综上所述 专家组认为 北坝涵洞工程运用指标无法达到设计标准 工程存 在较严重的安全隐患 按照 水闸安全鉴定规定 第 6 0 2 条规定 确定该闸 安全类别为四类闸 建议拆除重建 本次设计依据专家组鉴定意见 安全复核计算成果以及扬州大学质检中心 检测结论 本次设计以拆除重建方案为主 不再进行加固方案的研究 第二节 基本资料 一一 设设计计要要素素 22 北坝涵洞设计要素表北坝涵洞设计要素表 桩号 灌溉面积 万亩 33 0 流量 m3 s 50 闸上水位 m 21 5 孔径计算 闸下水位 m 21 35 流量 m3 s 50 闸上水位 m 23 5 消能计算 闸下水位 m 19 0 闸上水位 m 23 5 设计 闸下水位 m 19 5 闸上水位 m 26 0 校核 1 闸下水位 m 21 0 闸上水位 m 23 5 稳 定 计 算 校核 2 闸下水位 m 18 0 孔数 3 孔宽 m 3 孔高 m 3 5 闸孔尺寸 闸底板高程 18 0 m 地面高程 m 24 0 堤顶高程 m 28 0 二二 闸闸址址处处河河道道断断面面 闸址处河道断面参数为 上游河底高程 18 0m 河道宽度 25m 河道边 坡 1 2 5 滩地高程 24 0m 下游河底高程 18 0m 河道宽度 25m 河道边 坡 1 2 5 滩地高程 24 0m 堤顶高程 28 0m 顶宽 6m 内 外边坡 1 3 三三 工工程程地地质质及及水水文文地地质质 经钻探揭示 场地土层结构简单且稳定 主要为上更新统含砂姜粘土 自 23 上而下可划分为 4 层 大堤填土 主为灰褐 黄褐色粘土 重壤土 局部中壤土 含砂姜 层 底标高 24 5m 粘土含砂姜 黄 灰黄色 局部含中 重壤土 可塑 含砂姜及小豆状 FeMn 结核 切面有光泽 韧性中等 干强度中等 标贯击数 13 击 层厚 1 7 2 1m 层底标高 22 13 22 32m 容许承载力 140kpa 壤土混砂姜 黄夹灰白色 可 硬塑 含砂姜 砂姜含量较高 局部 60 80 切面有光泽 韧性高 干强度高 标贯 18 23 击 钻孔控制厚度 4 3m 4 4m 容许承载力 280kpa 粘土混砂姜 黄夹灰白色 硬塑 含砂姜 砂姜含量不均匀 下部较少 切面有光泽 韧性高 干强度高 标贯 22 31 击 钻孔控制厚度 9 0m 8 5m 容许承载力 300kpa 涵洞设计基底高程 18 0m 位于 层壤土含砂姜的底部 容许承载力 300kpa 第三节 总体布置 拆除重建的北坝涵洞为 3 孔 每孔净宽 3m 孔口尺寸为 3 3 5m 采用钢 筋混凝土箱式结构 洞身共分二节 每节长 15m 底板厚 0 5m 边墩厚 0 6m 中墩厚 0 5m 顶板厚 0 5m 闸底板高程 18 0m 闸门采用铸铁闸门 配 10t 螺 杆式启闭机 上游翼墙为圆弧扶壁翼墙加直线重力翼墙与河滩相连 上游设有 厚 0 4m 长 10m 的钢筋砼防渗铺盖 下游消力池长 15m 深 0 8m 海漫长 25m 防冲槽宽 5m 深 2m 工作桥为 型现浇板梁结构 桥面高程 27 4m 宽 4m 工作桥上设有 高 3m 的启闭机房 24 第四节 工程设计 一一 水水力力计计算算 一 闸孔计算 1 按设计引水流量计算闸孔孔径 涵洞底板高程 18 0m 上游水位 21 5m 闸下水位 21 35m 设计过闸流量 50m3 s 过闸落差 0 15m 上游水深 h1 3 5m0 77 H0 2 74m 洞长 L 30 55h1 192 5m 可知此洞为无压短洞淹没流 短洞无压淹没流可按宽顶堰过流能力公式计算 2 00ss o hHgh Q B 2 00 65 0 877 0 Hhs m g v HH51 3 2 2 0 0 hs 3 35 0 0 877 3 35 3 51 0 65 2 0 97 B0 8 7m 综合计算 闸孔总净宽取 9m 3 孔 3m 二 消能防冲设计 1 消力池深度和长度的计算 根据公式 g v dHT 2 2 0 0 25 0 2 1 3 2 1 8 1 2 b b gh qh h c c c 0 2 2 2 2 0 3 g q hTh cc 2 2 22 2 2 2 c gh q hg q Z 25 Z 0 hshcd 计算结果 消力池深度的控制条件为起始开启高度为 0 3m 下泄流量 Q 16m3 s 此时算的消力池深度 d 0 75m 消力池长度计算 jssj LLL Lj 6 9 hc hc Lsj 消力池长度 m Ls 消力池斜坡段水平投影长度 m 水跃长度校正系数 采用 0 75 Lj 水跃长度 m 消力池长度由消能条件下最大单宽流量决定 当 Q 50m3 s 单宽流量 q 5 56m3 s m 时 消力池长度为最大 Lsj 16m 2 消力池底板厚度计算 a 按抗冲要求 1 HqKt K1 消力池底板计算系数 取 K1 0 2 H 泄水时上 下游水位差 q 过闸单宽流量 经各种情况计算 tmax 0 58m b 按抗浮要求 b m pw Kt 2 K2 消力池底板安全系数 取 K2 1 2 作用在消力池底板底面的扬压力 w 作用在消力池底板顶面的水重 pm 作用在消力池底板上的脉动压力 b 消力池底板的饱和重度 综上两种情况计算 最后消力池底板厚取 0 6m 3 海漫长度计算 26 HqKL ssp Lp 海漫长度 m qs 消力池末端单宽流量 m3 s m Ks 海漫长度计算系数 取 9 壤土 不利运用条件为 X 湖正常蓄水位情况下放水 下游水深较浅 此时 H上 23 5m H下 19 0m 水位差 H 4 5m qs 5 56 m3 s m 计算得 海漫长度 Lp 24 8m 取海漫长度为 Lp 25m 4 海漫末端河床冲刷深度计算 m O m m h V q d 1 1 dm 海漫末端河床冲刷深度 qm 海漫末端单宽流量 m3 s m 河床土质的不冲流速 m s o V 海漫末端河床水深 m m h 以设计取水时海漫末端的单宽流量计算 qm 2 78 m3 s m V0 1 0 壤土 hm 1 0m 算得 dm 2 0m 设计槽深取 2 0m 二二 防防渗渗计计算算 一 计算条件 当闸上游为正常蓄水位 23 5m 下游检修 底板高程 18 0m 时对闸基将产 生最为不利的渗透作用 故选择该情况作为防渗排水设计工况 二 防渗排水措施 1 防渗措施 该工程的防渗设施采用闸上游设置砼铺盖 闸底板设置齿墙来防止水流的渗 透作用 铺盖长度 10m 厚 0 4m 齿墙深 0 5m 27 2 排水措施 该工程采用的排水措施是在消力池底板上设置直径 10cm 间距 100cm 的砼 无砂冒水孔 3 反滤层 在消力池底板下设置反滤层 反滤层采用三层 第一层 上层 为 d 5 20mm 厚 15cm 的碎石 第二层 中层 为 d 1 5mm 厚 15cm 的粗砂 第三层 下层 为 d 0 25 1mm 厚 15cm 的细砂层 三 渗透计算 1 正向防渗 渗经按勃莱直线法公式计算 L C H 根据闸的总体布置 闸的地下轮廓线 L实 34m 该闸闸基为粘土 C 4 H 23 5 18 5 5m C H 4 5 5 22m L实 故满足要求 2 侧向绕渗 渗径按勃莱直线法公式计算 L C H 上游水头 26 0m 下游水头 21 0m 侧向绕渗距离最短 L实 37 25m 墙 后填土考虑壤土 C 5 H 26 21 5m C H 5 5 25m L实 故满足要求 2 4 3 稳定计算 四 洞首稳定计算 1 计算简图 28 2 稳定计算公式 1 基底压力强度计算公式 W M A G min max 式中 为基底压力强度最大与最小值 max min 2 mN 作用在洞首上的全部竖向荷载 N G 作用在洞首上全部荷载对于闸底板垂直水流方向的形心轴力距 M N M W 基础底面对于该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩 m3 3 计算工况及计算成果 分完建期 正常挡水期 引水期和行洪期四种情况计算 具体计算过程附 后 稳定计算成果见下表 洞首稳定计算成果表洞首稳定计算成果表 水位组合 地基应力 KN m2 不均匀系数 工况 上游下游 PmaxPmin 完建期 18 018 0153 880 13001 922 5 挡水期 23 521 0132 597 83001 352 5 引水期 21 521 5114 693 73001 222 5 行洪期 25 021 0143 082 03001 743 0 地震期 23 521 0168723002 333 0 经验算 闸室在各种工况下整体稳定满足设计要求 二 翼墙稳定计算 29 1 计算简图 2 计算工况 计算分完建期 正常挡水期和行洪期三种情况 3 计算指标 填土指标 28 18 5KN m3 C 0 基底摩擦系数取 0 33 4 翼墙稳定计算成果 上游翼墙稳定计算成果表上游翼墙稳定计算成果表 水位组合抗滑地基应力 KN m2 不均匀系数 工况 墙前墙后 Kc Kc PmaxPmin 完建期 18 018 01 261 25132 080 73001 172 5 运行期 23 523 51 981 25116 079 03001 142 5 行洪期 25 025 02 21 1108 082 53001 353 0 地震期 23 523 51 11 05148623002