唐河堤防上屯白云庄险工除险工程设计计划书.doc

唐河堤防上屯白云庄险工除险工程设计计划书第一章 基本情况一、自然地理唐河为长江流域汉江一级支流，发源于伏牛山的七峰山，沿途流经方城、社旗、唐河、新野县至湖北两河口与白河汇流。唐河流域位于东经112O18113O49，北纬31O4933O36之间，包括南阳市的宛城区、方城、社旗、唐河、桐柏、新野和驻马店泌阳县，以及湖北省的随州市、枣阳市、襄阳县等，除社旗和唐河两县为全部外，其余各市县（区）均为一部分。二、水系唐河发源于伏牛山系七峰山南麓，北部和东部以伏牛山桐柏山与淮河流域分水，西部以平缓丘陵与白河流域相邻，流域水系呈扇形分布，至湖北省在两河口与白河汇流，称唐白河，为长江流域汉江一级支流，属长江流域唐白河水系。省内干流长137公里，流域面积7720平方公里，县内干流长103.2公里，流域面积2512平方公里，干流河床比降1/20001/3600，流域水系呈扇形分布。三、地貌地质唐河河道切割较深，上游洪水河床较宽，一般为10002000m，唐河县城、郭滩至鄢埠口段较窄，一般为5501100m，形成上宽下窄的形势。工程所在地属河谷地貌，河道断面为不对称型式，主河槽偏于右岸，水流方向自北向南，河道顺直。主河槽宽约160m，以漫滩状向外，右岸无台地为自然岸坡。四、水文气象唐河流域地处北亚热带的边缘，属亚热带季风型大陆气候，受季风进退影响，一年四季分明。流域暴雨一般发生在69月份，主要集中在7、8两月，约占全年降雨量38%，多年平均暴雨日在两天以上，暴雨历时一般13天，遇特殊天气形势，暴雨连续历时可达5天。流域洪水由暴雨形成，发生时间与暴雨相应。洪水涨落快，峰型较尖瘦，洪水年际变化大，据调查唐河站年最大洪峰流量最大的为1975年，为13100m3/s，最小为1997年，年最大洪峰流量仅186m3/s。流域内支流坡降陡，暴雨集中，洪峰涨落迅速，极易造成洪劳灾害。五、河道现状及水毁情况唐河河道历史上洪涝灾害频繁，仅“75.8”特大洪水决口432处，受灾人口达31.6万人。唐河堤防是1975年特大洪水后修筑，防洪主要依靠堤防，设计防洪标准十年一遇，由于近年来，河道淤积，河床抬高，行洪能力降低，河床弯道处不断向堤脚逼近，危及堤防安全，其防洪标准已不足十年一遇。本工程治理的唐河上屯段白云庄险工段，位于唐河右岸，险工段总长1500米，上游部分段已进行了护岸治理。该段河岸受水流顶冲，中水淘刷坍塌严重逼近堤防，每年汛期溃岸宽达35米，河床距堤脚最近处只有10余米，堤外紧靠村庄，位置险要，急需进行工程处理。第二章 工程设计一、设计依据1、工程等级及建设标准根据国家防洪标准（GB5020194）及堤防工程设计规范（GB5028698）规定，唐河上屯段白云庄险工段和红星庄险工段防洪标准按二十年一遇设计。根据水利水电枢纽工程等级划分和设计标准（SDJ21787），防洪对象是一般城市及保护农田面积小于30万亩，工程等级为四等，工程规模为小（I）型，险工段堤防工程建筑的级别为4级，相应次要建筑物及临时建筑物为5级。2、设计依据的规范文件防洪标准（GB5020194）水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（SDJ21787）堤防工程设计规范（GB5028698）3、采用技术资料技术资料：给排水设计手册7城市防洪（中国建筑工业出版社）水工建筑物（天津大学）。基础资料：实测唐河白云庄险工段平面图（1/2000）及纵横断面图。二、工程布置1、护岸形式：唐河上屯段白云庄险工段位于唐河凹岸，以冲切河岸形式破坏。为使水流平顺，本次选定为平顺护岸，即中下层坡式护岸，下层为减缓河床冲切，节约工程投资，具体选用木桩铅丝笼抛石护基，上层采用生物护坡。2、护岸长度及治理导线确定：本工程护岸总长135米。唐河是以防洪为主的大型河道，为稳定河势，控制河床恶性演变，使之向有利方面转化，以中水为主，洪水位与枯水位兼顾整治该段险工。同时考虑少挖方，局部冲沟处少填方，砼护坡座于河岸原状土上，又合理削坡的原则，沿河岸趋势，平顺护岸，使之符合天然状态下水流结构特点与演变规律。险工治理导线见平面布置示意图。3、护岸高程确定：白云庄段河岸高程在91.5092.80米(黄海高程)之间，枯水位于84.985.9米，常年中水位在88.989.9米，而二十年一遇洪水机遇少且历时短，因此，从经济安全角度出发，使护岸座于河岸原状土上，合理削坡。砼坡脚高程为白云庄段86.20米，坡脚以下抛石护脚，木桩铅丝笼定位，砼护坡坡顶高程确定为白云庄段92.10米，砼护坡顶以上按1：2削坡至岸顶，植物措施护坡。三、稳定计算整体稳定计算包括护岸及岸坡基础上的滑动和沿护坡底面通过的滑动两种。前者可采用瑞典圆弧滑动法计算，后者可简化成沿护坡底面通过堤基的折线整体滑动，计算时，先假定不同的滑动深度，按极限平衡法求出滑动安全系数，从而找出最危险的滑动面。土体稳定安全系数可按下式计算 W3sin3+ W3cos3tg+ct/ sin3+P2cos（2+3）tgK P2cos（2+3）PW2sin2- W2cos2tg-ct/ sin2+P1cos（1-2）P1W1sin1- f1W1cos1式中：f1-护坡与土坡的摩擦系数； -基础上土的摩擦角（度）； c-基础土的凝聚力（KN/m2）； t-滑动深度（m）； W1-护坡体重量（KN）； W2-基础滑动体重量（KN）； W3-基础体重量（KN）；计算得：k1.38，大于规范规定的允许抗滑安全系数1.15。四、冲刷计算白云庄段堤防工程堤防较为平顺，水流对岸坡冲刷为平行于岸坡冲刷。因此，参照堤防工程设计规范，当水流平行于岸坡时冲刷深度为：hBhp+（Vcp/V允）n-1式中：hB-局部冲刷深度（m），以水面算起；hp-冲刷处水深，hp 5.5m；Vcp-冲刷处平均流速（m/s）；V允-河床允许的不冲流速，取V允0.19 m/s；n-经验系数，取0.25。以计算，hB6.38 m，河床以下冲刷深度为0.88 m。 五、砼护破厚度计算唐河白云庄险工除险护岸形式为木桩铅丝笼抛石固基，干砌石护脚，砼护坡工程和生物措施相结合。砼护破厚度由堤防工程设计规范中下式计算：t=HrI/Bm（rb-r） 式中：t-砼护面板厚度（m）； -系数，对开缝板可取0.075；对上部开缝板，下部为闭缝板可取0.10； H-计算坡高（m），取H1%； rb-砼板的重； L-波长（m） B-沿斜坡方向（垂直于水边线）的护面板长度（m）； m-斜坡坡率，mctg，为斜坡坡度角（度）。计算得护坡厚度为12厘米，最后确定选取砼护坡厚度为15厘米。六、护坡断面设计本次工程护坡采用工程措施与植物措施相结合的方法。1、木桩铅丝笼抛石固基、干砌石护脚：本处破坏为凹岸冲淘切割破坏，由冲刷计算知，河床的冲刷深度为0.88米，本工程采用木桩铅丝笼抛石固基，干砌石护脚。护脚工程常年潜没于水中，采用铅丝笼抛石固基，能够抗御水流的冲击，且富有弹性、可塑性、易变形，能补充和减缓河床冲切淘深破坏，适应河床变移。同时，基础地质为层砂，不易开挖，比较适宜木桩铅丝笼抛石。铅丝笼采用直径80厘米圆形断面，网眼尺寸1515厘米，使用8#铅丝编结。木桩直径最小为16厘米，结合冲刷深度确定木桩打入河底2.5米，铅丝笼抛入河底，外缘采用8#铅丝与木桩定位后，抛石11.5坡度露出水面，抛石粒径选用不小于35厘米，上部为80厘米高于砌石平台，与浆砌石基础相衔接。2、浆砌石基础：基础为M7.5浆砌石，底部与多年平均枯水位齐平，断面采用直角梯形，顶宽60厘米，底宽100厘米，深100厘米，每隔30米设纵向伸缩缝一道，缝宽2厘米，缝内填三毡四油。3、砼中层护坡，砼护坡自浆砌石基础顶开始，护坡为M15砼现浇，厚15厘米，坡度12，在顶部设C15砼缘石。砼护坡下铺设10厘米厚粗砂垫层，护坡每隔5米设纵向伸缩缝，护坡中间设横向伸缩缝一道，缝宽均为2厘米，缝内填三毡四油。砼护坡在距基础顶0.5米和2.5米处设5排水孔，间距2.5米。为防止护坡下土粒在波浪或渗流作用下被水流带走或淘空边坡，在分缝处砼护坡下面铺设50厘米宽反滤土工布，排水孔后铺0.25平方米反滤土工布。4、高层植物护防：砼护坡顶高程在89.6米以上，按12坡度削至河岸，植芭茅草皮进行生物护坡。5、下游裹头：在深水处仍以木桩铅丝笼拐至浅水处，然后用M7.5浆砌石1.0米高齿墙护边。6、为方便管理和人们下河取水，顺水流方向在距老护岸下游20米处设一道踏步，净宽2米，步高15cm，步长30cm，采用C15砼现浇。第三章 工程预算（一）预算依据河南省水利厅豫水建200652号文颁发的河南省水利水电工程概预算定额及设计概(估)算编制规定，以下简称规定。（二）基础单价1、人工预算：按规定计算取工长5.18元/工时，高级工4.84元/工时，中级工4.15元/工时，初级工2.22元/工时。2、主要材料价格：唐河县近期市场价。施工用风、水、电价为：风0.2元/立方米，水1.2元/立方米，电0.75元/度。3、机械使用费：根据河南省水利水电工程施工机械台时费定额计算。（三）费用标准1、其它直接费：建筑工程按直接费其他直接费费率计。2、现场经费：按直接费现场经费费率计。3、间接费：依规定，按直接工程费间接费费率。4、企业利润：取直接工程费和间接费之和的7%计。5、税金：取(直接工程费+间接费+企业利润)3.22%计。6、其它费用：勘测设计费按建筑工程的2.2%计，建设管理费按建筑工程的0.15%计。（四）投资与工程量通过预算，完成该项目工程建设任务，需要投资30.74万元，其中建筑工程29.84万元，独立费0.90万元。完成土方开挖965.4万立方米，土方回填35立方米，砼174.92立方米，浆砌石112.56立方米，干砌石624.83立方米，抛石785.3立方米，粗砂垫层102.30立方米。本工程共需材料量为：水泥67.24吨，砂153.18立方米，碎石131.01立方米，块石1865.83立方米。第四章 施工组织设计工程计划于工程于2007年10月开工，2007年12月完工。一、施工条件本工程所需填筑材料水泥、块石、碎石均可从黑龙镇采运，砂可以就近采运，其他材料均可从唐河县城就近采购。工程用水可直接用唐河水源抽取；工程用电可在就近电网中拉接。二、主体工程施工（一）土方开挖土方开挖采用人工开挖和机械开挖相结合，开挖边坡以设计边坡控制，土方量小时，采用人工开挖，工程量大者采用机械开挖。开挖后对原状土进行夯实加固，填方段进行分层夯实。1、开挖过程中，应经常校核测量开挖平面位置、水平标高、控制桩号、水准点和边坡坡度等是否符合施工图纸的要求。2、土方明挖应从上至下分层分段依次进行，严禁自下而上或采取倒悬的开挖方法，施工中随时作成一定的坡势，以利排水，开挖过程中应避免边坡稳定范围形成积水。3、沟肩岸坡的坡积物、残积物应开挖清理，并应在填筑前完成，禁止边填筑边开挖。清除出的废料，应全部运出规定范围以外指定的场地。4、土方开挖必须严格按照设计断面及高程要求进行，超挖应符合规范要求，不得欠挖。5、放样测量必须按提供的平面控制点和高程控制点进行。定线放样必须采用符合精度要求的仪器。6、基坑开挖时，必须考虑地基土的特性，选用合适的开挖机械、开挖方式和开挖顺序，以防止对地基的扰动。7、土方开挖时，应结合开挖出土，规划和修筑基坑内的临时道路，使其利于后续工程的施工。8、土方开挖应与土方填筑工程相结合，如不能及时填筑时，应将回填土和弃土分别堆放，不得混淆，弃土堆置在指定的场地。9、机械开挖的边坡修整使用机械开挖土方时，实际施工的边坡坡度应适当留有修坡余量，再用人工修整，应满足施工图纸要求的坡度和平整度。10、 边坡面渗水排除在开挖边坡上遇有地下水渗流时，应在边坡修整和加固前，采取有效的疏导和保护措施。（二）土方回填1、土料开采土料开采应在料场严格控制填筑土料的含水量。当料场土料的天然含水量大于或小于施工填筑含水量时，应根据土料开挖方式、装运卸流程以及气象等条件对料场土料含水量进行调整，调整方法以翻晒或洒水为主。土料翻晒不得在填筑部位进行。一般情况下，料场土料含水量约大于填筑含水量的23为宜，具体应通过现场试验确定。2、土料运输运输土料使用的车辆应相对固定，并经常保持车厢、轮胎的清洁。土料运输应与料场开采、装料和卸料、铺料等工序持续和连贯进行，以免周转过多而导致含水量的过大变化。3、填筑平整坝体填筑部位的全部基础处理工作，应按施工图纸要求施工。填筑一般要求：土地平整后，要预留一定量的沉降量。土方填筑的铺土厚度及施工方法应根据碾压试验确定。每层压实后，经验收合格后方可铺筑上层土料。由于气候、施工等原因停工的回填工作面应加以保护，复工时必须仔细清理，经验收合格后，方可填土，并作记录备查。4、填筑质量控制在施工过程中，针对每一质量问题，应现场做出处理决定作为施工质量控制的原始记录。现场土料含水量根据试验测定，以此来校正干密度。测定密度时应取至压实层的底部，并测量压实层的厚度。（三）砌石工程1、浆砌石工程砌筑前，应在砌代开外将石料上的泥污冲洗干净，砌筑时保持砌石表面湿润；应采用座浆法分层砌筑，铺浆厚宜3cm-5cm，随铺浆随砌石，砌缝需用砂浆填充饱满，不得无浆直接巾靠，砌缝内砂浆采用扁铁插捣密实；严禁先堆砌石块再用砂浆灌缝；上下层砌石应错缝砌筑；砌体外露应平整美观，外露面上的砌缝应预留约4cm深的孔隙，以备勾缝处理；水平缝宽度应大于2.5cm坚缝宽应不大于4cm；砌筑因故停顿，砂浆已超过初凝时间，应待砂浆强度达到2.5Mpa后才可继续方施工；在继续砌筑前，就其将原砌体表面的浮渣清除；砌筑时应避免振动下层砌体；勾缝前必须清缝，用水冲净并保持缝槽内湿润，砂浆应分次向缝内填塞密实；色缝砂浆标号应高于砌体砂浆；应按实有砌缝勾平缝，严禁勾假缝、凸缝；砌筑完毕后应保持砌体表面湿润做好养护；砂浆配合比、工作性能等，应按设计标号通过试验确定，施工中应在砌筑现场随机制取试件。2、干砌石工程不得使用有尖角或薄边的石料砌筑；石料最小边尺寸不宜小于20cm；砌石应垫稳填实，与周边砌石紧靠，严禁架空；严禁出现通缝、叠砌和浮塞；不得在外露面用块石砌筑，而中间以小石填心；不得在砌筑层面以小石、片石找平；堤顶应以大石块或砼预制块压顶；砌体外露面，在砌筑后1218小时之间应及时养护，经常保持外露面的湿润。养护时间：水泥砂浆砌体不少于14天。（四）抛石护脚工程石料尺寸和质量应符合设计要求；抛投时机宜在枯水时期内选择；抛石前，应测量抛投区水窗框、流速、断面形状等基本情况；必要时应通过试验掌握抛石位移的规律；抛石应从最能控制险情的部位抛起，依次展开；船上抛石应准确定位，自下而上逐层抛投，并及时探测水下抛石坡度、厚度；水流深急时，应先用较大石块在护郐部位下游侧抛一石硬，然后再逐次向上游侧抛投。（五）抛石笼护脚石笼大小视需要和抛投手段而定，石笼体积以1.0m3-2.5m3为宜；应先从最能控制险情的部位抛起，依次扩展，并适时进行水下探测，韧度和厚度应符合设计要求；抛完后，须用大石块将笼与笼这间不严密处抛填补齐。（六）混凝土工程1、模板钢模板在每次使用前应清洗干净，为防锈和拆模方便，钢模面板应涂刷矿物油类的防锈保护涂料，不得采用污染混凝土的油剂，不得影响混凝土或钢筋混凝土的质量。若检查发现在已浇的混凝土面沾染污迹，承包人应采取有效措施予以清除。木模板面应采用烤涂石蜡或其它保护涂料。2、普通混凝土（1）水泥品种：应根据施工进度计划和施工图纸，配置混凝土所需的水泥品种，各种水泥均应符合国家和行业的现行标准。运输：水泥运输过程中应注意其品种和标号不得混杂，应采取有效措施防止水泥受潮。贮存：水泥应按不同品种、标号、出厂批号、袋装或散装以及是否经复验等，分别贮放在专用的仓库或储罐中，防止因贮存不当引起水泥变质。袋装水泥的出厂日期不应超过3个月，散装水泥不应超过6个月，快硬水泥不应超过1个月，袋装水泥的堆放高度不得超过15袋。（2） 施工用水凡适宜饮用的水均可使用，未经处理的工业废水不得使用。拌和用水所含物质不应影响混凝土和易性和混凝土强度的增长，以及引起钢筋和混凝土的腐蚀。水的pH值、不溶物、可溶物、氯化物、磷酸盐、硫化物的含量应符合下表规定。项 目钢筋混凝土素混凝土pH值44不溶物（mg/L）20005000可溶物（mg/L）500010000氯化物（mg/L）12003500硫酸盐（mg/L）27002700硫化物（mg/L）物 质 含 量 极 限（2）骨料混凝土骨料：对含有活性成分的骨料必须进行专门试验论证；不同粒径的骨料应分别堆存，严禁相互混杂和混入泥土；装卸时，粒径大于40mm的粗骨料的净自由落差不应大于3m，应避免造成骨料的严重破碎。细骨料的质量技术要求规定如下：细骨料的细度模数，应在2.43.0范围内；砂料应质地坚硬、清洁、级配良好，使用山砂、特细砂应经过试验论证；天然砂料按粒径分为两级，人工砂可不分级；砂料中有活性骨料时，必须进行专门试验论证；其它砂的质量技术要求应符合SDJ207-82表4.1.13中的规定。粗骨料的质量要求应符合以下规定：粗骨料的最大粒径，不应超过钢筋最小净间距的2/3及构件断面最小边长的l/4，素混凝土板厚的l/2，对少筋或无筋结构，应选用较大的粗骨料粒径。施工中宜将粗骨料按粒径分成下列两种级配：当最大粒径为40mm时，分成520mm和2040mm。含有活性骨料、黄锈等的粗骨料，必须进行专门试验论证后，才能使用；其它粗骨料的质量要求应符合SDJ207-82表4.1.14中的规定。（3）外加剂用于混凝土中的外加剂，其质量应符合DLT5100-1999第4.1.1条至第4.1.4条的规定。根据混凝土的性能要求，结合混凝土配合比的选择，通过试验确定外加剂的掺量。不同品种外加剂应分别储存，在运输与储存中不得相互混装，以避免交叉污染。（4）配合比 各种不同类型结构物的混凝土配合比必须通过试验选定，其试验方法应按SDl05-82有关规定执行。水工混凝土水灰比的最大允许值应符合SDJ207-82表4.2.5的规定。混凝土的坍落度，应根据建筑物的性质、钢筋含量、混凝土运输、浇筑方法和气候条件决定，尽量采用小的坍落度，一般混凝土在浇筑地点的坍落度可按下表选定。 混凝土在浇筑地点的坍落度（使用振捣器）建筑物的性质标准圆坍落度（cm）水工素混凝土或少筋混凝土35配筋率不超过1%的钢筋混凝土79（5） 砼拌和拌制现场浇筑混凝土时，必须严格按现场试验室提供并混凝土配料单进行配料，严禁擅自更改配料单。（6）运输混凝土出拌和机后，应迅速运达浇筑地点，运输中不应有分离、漏浆和严重泌水现象。混凝土入仓时，应防止离析，混凝土自由垂直落距不应大于2m，否则应采取缓降措施。（7）浇筑基础面混凝土浇筑建筑物建基面必须验收合格后，方可进行混凝土浇筑。已浇筑混凝土面的浇筑仓，在浇筑混凝土前，必须先铺一层23cm厚的水泥砂浆，砂浆水灰比应与混凝土的浇筑强度相适应，铺设施工工艺应保证新浇混凝土与已浇混凝土结合良好。浇筑的间歇时间混凝土浇筑应保持连续性，浇筑混凝土允许间歇时间应按试验确定，或按SDJ207-82表4.5.11规定执行。若超过允许间歇时间，则应按工作缝处理。（8）混凝土