一座橡胶坝工程设计报告

1、1 综合说明1.1 绪言小XX是竹竿河的一级支流，干流全长98.0km,流域面积796.0km2，是 纵贯 XX 县境内的一条主要河流。河道上游建有石山口大型水库，中下游建 有小龙山拦河枢纽工程。在小龙山以下 4.0km 处为 XX 县城所在地,城区面 积7.0km2,现有人口 7万多人，中长期发展规划城区面积为11.0km2，人口 8 12万人。国道 3 1 2线由西到东穿越其间, 开武（开封至武汉） 公路贯通南北, 西宁（西安至南京）铁路亦从这里经过。便利的交通和优越的自然环境使之 成为 XX 的政治、经济、文化中心。小 XX 穿 XX 县城南而过,对城区及沿线乡镇工农业生产的发展起着举

2、足轻重的作用。特别是离城区较近的城郊高产大棚蔬菜发展迅速,不仅丰富 了 XX 县城乡人民的菜篮子,而且还远销合肥、武汉、上海等地,是带动农 村经济发展的拳头项目。近几年由于浇灌水源得不到解决,发展规模和速度 受到限制。同时,随着经济的发展,县城人口逐渐增多,县城工农业和城市 生活用水的供需矛盾日趋尖锐,并已成为城区经济发展的主要制约因素。为了改善投资环境,加速城区的建设步伐,近几年来, XX 人民对治理 开发小 XX ,美化县城环境的呼声越来越高,渴望能使小 XX 早日成为有安 全保障,可供人们茶余饭后逍遣漫步的旅游景点。县委、县政府也决心下大 力气对小 XX 城区段进行综合治理开发, 力争使

3、小 XX 变成河水清、 水面宽、 景点多的带状游览区。近期拟在罗息桥下游120m处修建一座橡胶坝工程，使沿河两岸特别是城关段成为该县两个文明建设的窗口,为子孙后代造福。受 XX 县水利局委托,我院积极组织人力对拟建橡胶坝的小 XX 河道段进行了勘探测量，并按照要求编制了该橡胶坝工程的工程设计。 工程特征值详见表1-1。表1 1XX县小XX橡胶坝工程特征值表序号及名称单位数量备 注一 水文特征1坝址处多年平均径流量亿m33.492.设计标准20年一遇3设计流量m3/s1382二工程特征1.橡胶坝坝顶长度m46共1孔2坝袋高m2.53设计河底咼程m40.804.坝底板顶高程m41.305坝袋顶咼程

4、m43.806最高控制水位m44.307.最大允许溢流深m0.51.2水文小XX是XX县境内的一条主要河流，发源于涩港乡同心村，由西南向东北纵贯XX全境，流经XX县城（东经114 °，眦纬32 ° ）至竹竿乡河 口寨入竹竿河，全长98.0km,平均比降1/1200,流域面积796.0km2，多年平 均径流量3.49亿m3。河道上游兴建有石山口大型水库控制工程，洪水标准为100年一遇洪水设计、1000年一遇洪水校核，控制流域面积 306.0km2，最 大库容3.68亿m3。中下游兴建有小龙山拦河枢纽工程，控制区间汇流面积 223.0km2, 20年一遇洪水设计，无控制、调节能

5、力，最大泄流量为834.0m3/s。 小龙山以下区间流域面积为267.0km2，其中平原、洼地面积占60%以上。根据小XX小龙山枢纽入河口区间各控制点现状、设计水位对比表，确定坝址（小XX桩号23+380）处二十年一遇洪水位为 50.60m,相应流量为 1382m3/s施工期流量计算按小龙山水库不泄洪，设计标准采用枯水期五年一遇流量。经计算枯水期洪峰流量为109m3/s，可作为围堰、导流流量。1.3 工程地质工程区位于县城罗息桥下游120m处，地貌上属小XX 一级阶地；橡胶坝 拟建区现状条件下为小 XX 治理河道裁湾取直后的一段新开顺直河道，河底高 程40.541.0m,两岸高程50.551.

6、0m。坝址处土层共分显三层，分别为粘土、泥质细砂和粗砂。根据地质勘察试 验提供的资料,土层标准承载力为 80 130Kpa 不等。1.4 工程设计依据及标准设计依据：1997年9月编制的XX县小XX下游治理工程规划报告;近几年XX小XX治理年度工程设计书；2004年12月实测的小XX橡 胶坝址段地形图及横断面图； 有关工程规划设计规范，其它有关资料、文 件等。设计标准：根据 XX 省淮河流域防洪规划工作大纲要求,小 XX 防洪 标准近期要达到 20 年一遇,确定橡胶坝设计洪水标准为 20 年一遇。1.5 工程设计XX 小 XX 橡胶坝工程主要包括上游铺盖段、坝身段、下游消力池、海 漫段等。坝址

7、处，河底高程40.80m,坝底板高出河底0.5m,坝袋高2.5m，允许 坝顶溢流水深0.5m，坝前最高控制水位44.30m坝底板顺水流方向长11.0m, 厚1.5m，设前后齿墙，并沿底板每10m设一直径0.4m冲砂孔。该橡胶坝共1孑L,坝袋底宽36m，边墩以1:2斜坡型式与坝端平台连接。为减少坝体渗漏，在坝上游设20m长粘土铺盖，厚0.81.7m,其上设0.4m厚浆砌石护面。 两岸采用浆砌石和钢筋砼斜坡护岸。 下游设砼消力池长 10m， M7.5 浆砌石海 漫长 20m。1.6 工程施工1.6.1 施工条件XX 县小 XX 橡胶坝工程位于 XX 县县城城东罗息公路桥下游 120m 处， 紧邻信

8、叶高速公路，交通极为便利；施工用电可由附近的高压线引进，能保 证施工时的电力供应要求；施工用水直接用潜水泵从河道内取得。工程所需 “三材”均可从县城购买。1.6.2 施工组织该工程位于小 XX 主河槽上，受气候条件限制较大，需在枯水期突击完 成，原则上以机械化施工为主，人工施工为辅；专业队伍施工为主，民工施 工为辅，争取在 2005年 5月 31 日以前竣工并投入运用。工程在项目管理上严格按照基本建设程序，在本工程施工过程中，必须 认真细致地严把质量关，建立项目管理责任制和质量管理保证体系，确保工 程质量，力争工程按期顺利完工。1.7 工程用地本年度工程占地包括永久占地和临时占地。 计需永久占

9、地 11 亩，临时占 地 20 亩。1.8 环境影响评价小 XX 橡胶坝工程是 XX 县小 XX 治理工程的一个重要组成部分。它的 建成不仅可解决沿岸高效农业区的灌溉水源， 提供县城工业及居民生活用水， 而且可提高地下水位，减少城市漏斗化，解决县城将要面临的水资源供需矛 盾问题，提高城市供水能力。同时还可发展水上娱乐及水产养殖项目，为发 展当地经济奠定坚实的基础。 具有较好的生态效益和社会效益， 宜尽快实施。1.9 工程数量及投资工程计需土方开挖21539m3, 土方填筑13255m3, M7.5浆砌石19521m3,砼及钢筋砼3264m3;工程总投资307.42万元。XX县小XX橡胶坝工程建

10、设 资金由 XX 县公共事业局与县水利局共同承担。1.10 国民经济评价根据水利部颁发的水利建设项目经济评价规范SL72-94及国家计委、 建设部颁发的建设项目经济评价方法与参数进行分析。本工程是集灌溉、旅游、改善生态环境、提高县城地下水位等为一体的 综合枢纽,社会效益及生态效益显著。评价结果为： 经济内部收益率为 18.1%;经济净现值为 132.8 万元;静态与动态经济效益费用比分别为 3.46和 1.38,投资回收年限 4.23年。2 水文2.1 流域概况小 XX 是 XX 县境内的一条主要河流,发源于涩港乡同心村,由西南向东北纵贯XX全境，经XX县城（东经114 ° ,3北纬

11、32 ° 13于竹竿乡河口寨 入竹竿河，全长98.0km,平均比降1/1200,控制流域面积796.0km2，多年平 均径流量3.49亿m3。河道上游兴建有石山口大型水库控制工程 （100年一遇 洪水设计，1000年一遇洪水校核），控制流域面积306.0km2，最大库容3.68 亿m3;中下游建有小龙山拦河枢纽工程（20年一遇洪水设计），控制石山口 水库小龙山枢纽区间流域面积 223km2，无控制、调节能力，最大泄流量为 834.0m3/s;小龙山以下区间流域面积为 267.0km2，其中平原、洼地面积占60% 以上。小 XX 流域地形自西南向东北方向倾斜，河源 灵山一带为海拔827

12、.00200.00m的深山区，石山口水库以上为海拔 200.0070.00m的浅山 区，由此以下属丘陵区，沿河阶地有一带状平原，地面高程70.0040.00m。流域内土壤肥沃，气候温和，多年平均气温15.1C,霜期自11月中旬始至次 年3月下旬止，无霜期230天。多年平均降水量10001200mm,风力最大 为8级，最大风速19m/s，多年平均风速为3.1m/s。流域内一般土质粘重， 保水性强,适宜种植水稻、小麦、黄豆、油菜、棉花等,是 XX 县的主要粮 食产区之一。小龙山拦河枢纽下游 4.0km 处有 XX 县城及 312国道,沿河两岸台地有耕地 10万多亩,人口 1 0余万人。石山口灌区及

13、南湾灌区可自流灌溉两岸农 田,但排水设施严重不足。2.2 设计洪水位计算根据小 XX 小龙山枢纽入河口区间各控制点现状、 设计水位对比表（表 2.1引自XX县小XX下游治理规划设计），确定坝址（小XX桩号23+380） 处二十年一遇洪水位为50.60m,相应流量为1382m3/s。表2.1 小XX小龙山枢纽入河口区间各控制点现状、设计水位对比表桩号三年一遇五年一遇十年一遇二十年一遇五十的一遇说明设计流量(m 3/s)设计水位(m)流量(m 3/s)设计水位(m)流量(m3/s)设计水位(m)流量(m3/s)设计水位(m)流量(m3/s)设计水位(m)0+00050543.877444.7012

14、3545.11164245.70220047.47入竹竿河口，4+93050544.2977445.24123546.03164246.82220048.49为水位A段M起推处 取直起点,5+61050544.3477445.30123546.17164246.99220048.68黄湖林A段洁斗AW场 取直终点，10+80050545.0577446.09123547.30164248.24220049.90黄湖7 B段林场 取直起点,11+54050545.1077446.14123547.38164248.31220049.95陈湾B段取直终点,13+04050545.2377446.2

15、7123547.44164248.39220050.20谢围子付金湖入河口18+50044246.4467747.50108348.65144949.75193751.17C段取直起点,20+96544246.5567747.70108349.01144949.94193751.44王小湾C段取直终点,23+88642047.0564448.30104349.67138250.60184652.09尹寨 罗息桥24+54541047.1762948.65100849.32135350.75180652.29南关大桥，二26+00541047.3762948.65100850.04135350.

16、97180652.56支沟口312国道桥，一27+51838047.3758448.6593650.05126150.98168252.58支沟口 小泥河入口 ,28+58028247.6243448.8270050.2096251.20127452.66西湾 龙山;南纽泄洪闸下2.3施工期导流洪水计算XX县小XX橡胶坝建在小龙山水库枢纽下游月 4km处，坝址以上流域面 积为796km2，其中小龙山枢纽控制面积 688km2，枢纽至橡胶坝区间流域面 积为159km2。区间内主要支流有小泥河，长度为27.9km，河流比降为1/1087 施工期流量计算按小龙山水库不泄洪，设计标准采用枯水期五年一遇

17、， 由于流域面积小于200km2，计算方法采用推理法。经计算枯水期洪峰流量为109m3/s，施工期定在1月5月，其中主体工程在14月分完成，该流量可 作为围堰、导流流量。3 工程地质小 XX 橡胶坝工程地质勘探工作于 2004年 12月份完成。勘探坝轴线位 于罗息桥下游 100m 处的小 XX 上，坝轴线与主河床正交。各项勘探具体情 况及试验成果详见 XX 市水利勘测院编制的 XX 县小 XX 橡胶坝工程岩土 工程勘察报告。勘察报告简要摘录如下：1 、工程区位置和地形工程区位于县城罗息桥下游100m处，地貌上属小XX 一级阶地；橡胶 坝拟建区现状条件下为小 XX 治理河道裁湾取直后的一段新开挖

18、的顺直河 道，河底高程40.541.0m,两岸高程50.551.0m。2、地层 本次勘察在钻探深度范围内揭示,场地土层共分三层,分述如下：第层：粉土褐黄、稍密、湿、可塑软塑,区内主要分布在小 XX 两岸,层厚 1.510.0m。 第层：泥质细砂灰黄色、稍密、饱水，层厚1.82.6m，区内均有分布层。第层：粗砂黄色、中密、饱水,区内均有分布, 勘察未穿透此层、 揭示最大厚度 7.6m。3、地下水 勘察表明,场区勘察揭示深度范围内地下水含水层只有一层,即砂层中的地下水，该地下水与外河水位一致，且呈互补关系4、土的物理力学性质 取样室内分析各层土的物理力学性质详见报告附件土工试验综合成果 表及土的物

19、理力学性质统计表 。孔位测试数据详见 工程地质剖面图5、岩土工程评价 场地稳定性和适宜性勘察结果表明场地和持力层土具有以下特点： 场地高差较大； 浅层内持力层土分布较均匀，层序稳定，但强度低，可以区内第层泥质细砂或第层粗砂作为持力层土。 适宜本工程建设。 拟建区各层土的承载力标准值如下：第层：粉土承载力标准值fk=80kPa第层泥质细砂 承载力标准值 fk=100kPa第层粗砂 承载力标准值 fk=130kPa 地基方案以区内第层泥质细砂或第层粗砂作为持力层土，采用天然地基方 场地地震效应按国家地震局的有关文件，本场地的基本地震烈度为W度。根据国家标准建筑抗震设计规范（GBJ1189）的规定，

20、从场地的性质和标准贯入测试数据判定，场地类别为H类，场地属于中软场地土。据场地土质和地下水埋藏条件，按规范规定初判：在本区基本烈度为抗震设计为W时，场区地基土一般不会发生液化。6、结论和建议场区地貌上属于小 XX 河岸阶地，现状条件下为小 XX 治理河道裁弯 取直后的一段新开顺直河道，河底高程 40.541.0m,两岸高程50.551.0m, 相对高差大。区内地层分为三层，层序稳定；区内勘察揭示深度范围内只有一层地下水含水层； 基础处理方案详见前节；本地区地震烈度为W度；基坑开挖后，要会同有关部门进行验槽后方可进行下道工序。4 工程设计依据及标准4.1 设计依据1 、橡胶坝技术规范 SL227

21、-98；2、水闸设计规范 SL265-2001;3、水利水电工程等级划分及洪水标准 SL2522000；4、水利工程水利计算规范 SL95；5、水工混凝土结构设计规范 SL/T191 16；6、水力学,成都科技大学教研室；7、XX 县小 XX 下游治理工程规划报告 , 1997年 9月；8XX省XX县小XX治理19982004年度工程设计书；9、 XX 县小 XX 橡胶坝工程岩土工程勘察报告 , 2005 年 1 月；10、2004年12月实测的小 XX 橡胶坝址段地形图及横断面图；11、其它有关资料、文件。4.2 设计标准根据 XX 省淮河流域防洪规划工作大纲要求，小 XX 防洪标准近期 要

22、达到 20 年一遇，确定橡胶坝设计洪水标准为 20年一遇。5 橡胶坝工程设计5.1 坝址选定根据 XX 县小 XX 综合治理规划，拟建中的小 XX 橡胶坝坝址选定在罗 （山）息（县）桥下游约 120m处的小XX河段上（河道桩号23+380）, 该段河床为东北西南走向，河水自西北流向东南。其间河床较为平缓，水流 平顺,岸坡稳定。经过勘探表明,坝址处土层共分三层,分别为粘土、 泥质细砂和粗砂, 因 此要作好坝体及坝肩防渗处理。5.2 坝高选定及设计标准确定坝址处河底高程为40.80m,根据建设单位在312公路桥处的回水要求， 确定坝前正常蓄水位为43.80m，坝前蓄水深为3.5m。考虑河道淤积因素

23、确 定坝底板高程为41.30m，高出河底0.5m。坝袋高2.5m，坝顶高程43.80m。根据水利水电工程等级划分及洪水标准SL2522000,本工程属W等 4 级建筑物，采用 20 年一遇洪水设计。5.3 工程布置XX 县小 XX 橡胶坝工程包括上游铺盖段、坝身段、下游消力池、海漫 段等。坝址处河底高程40.80m,坝底板高出河底0.5m,坝袋高2.5m，允许坝 顶溢流水深0.5m，坝前最高控制水位44.30m。坝底板顺水流方向长11.0m, 厚1.2m，设前后齿墙，并沿底板每10m设一内径0.4m冲砂孔。该橡胶坝共 1孑L，底宽36m，边墩以1:2斜坡型式与坝端平台连接。为减少坝体渗漏， 在

24、坝上游设20m长粘土铺盖，厚0.81.7m，其上设0.4m厚浆砌石护面。两 岸采用M7.5浆砌石和钢筋C15砼1:2坡度斜坡护岸各10m。下游设C20钢 筋砼消力池长10m, M7.5浆砌石海漫长20m。其工程布置情况详见施工设计 图纸。5.4水力计算1、设计资料橡胶坝底板顶高程41.30m,堰顶净宽36m，沿水流方向堰长11.00m,平 均河底高程40.80m。20年一遇洪峰流量1382 m3/s。2、塌坝泄洪坝上过水能力核算坝前水流行近流速计算2.84m/sQ1382vA (30 2 4) 4 (46 2 5.8) 5.82行近水头 0.412m2g按满槽验算河道过水能力，堰顶高程 41.

25、30m,堰顶以上的上游水深H上=9.71m，堰顶以上下游水深 h下=9.3m。因h下/H上=9.3/9.71=0.96>0.8属 淹没出流，故按淹没宽顶堰堰流公式计算。Q 淹 m B 2g H；2式中：£叫攵缩系数，采用£ =009Ho计入行近流速水头的堰上水深 H上=9.71m奄淹没系数，查水力学上册表 8-2,。淹=0.59B堰顶以上过水断面的平均宽度，取 48.1m;m流量系数，经计算得 m=0.34;Q 槽=0.96 0.59 034 48.1 2 9.81 X9.72 =1241.6m3/sQ 滩地= 2AC .Ri 21 AiR?32 106.6213.2

26、 m3/sn（该处河床断面见测量资料）Q 槽+Q 滩地= 1241.6+213.2=1454.8n?/s>Q1/20=1382m3/s满足20年一遇行洪要求。3、坝顶溢流水力计算为减少坝袋的频繁起落，设计允许坝顶在一定水深范围内溢流，溢流水深最大控制在0.5m。坝顶最大溢流量按自由堰流计算。Q溢 m b . 2g H 溢2式中：一流量系数，胶袋冲胀时，可视为曲线型实用堰，经计算得m=0.4;b坝顶以上过水断面的宽度，取 47m;£叫攵缩系数，采用£ =0.98;H溢不计行进流速水头的堰上水头，H溢=0.5m贝心 Q 溢=0.34 0.986 4X 4.42 0532

27、=28.9m3/s超过该流量，橡胶坝应采取塌坝措施。5.5消能计算橡胶坝消能计算，经比较以坝顶最大溢流流量，相应坝下无水为消能控制条件，已知堰上溢流水深为0.5m,相应溢流量为28.9m3/s,单宽流量为0.8 m2/s,采用消力池消能，见图5-1。1、坝下游河道水深计算当橡胶坝泄流量Q=28.9m3/s时，坝下游河道水深按下式推算：Q=-A R% JJn式中：n河槽糙率系数，选用n=0.03;A 河槽过水断面面积A ;R水力半径；J河道洪水比降，J= 1/2000。经试算得：ht=1.18m，即坝顶溢流时，下游河道水位为41.98m。d 。山 hs Z2、消力池深度确定图5T2he8 qb|

28、 0 25heT(.11)().2、gheb2he3 TA22g 22 2Z q q2g 2hs2 2ghc2式中 d 消力池深度（m）;0 水跃淹没系数。采用1.10;hc 跃后水深（m）;hc 收缩水深（m）;水流动能校正系数，米用1;q 过闸单宽流量（m2/s）;bl消力池首端宽度（m）,取30m;b2 消力池末端宽度（m）,取30m;T。一由消力池底板顶面算起的总势能（m）;Z 出池落差（m）;hs 出池河床水深（m）经过试算，消力池深度d为0.47m，但考虑到万一出现塌坝不及时，Qm有可能大于28.9m3/s的泄洪情况，为保证消能安全，消力池仍采用 1.0m深。3、消力池长度确定水跃

29、长度 Lj 6.9（ he he）6.9 （1.200.12）7.45m消力池长度Lsj Ls LjLs 0.8 7.45Ls 5.963.36 5.96 9.32m所以，消力池长度Lsj 9.32m,实际池长定为10m,消力池采用钢砼结构,内设排水孔。4、海漫长度计算Lp Ks q H式中Lp 海漫长度（m）;qs 消力池末端单宽流量（m2/s）;Ks 海漫长度计算系数，闸址处为粉质粘土，Ks取12；H 上、下游水头差，即44.30-41.98=2.32m代入上式得Lp 15.2m根据已建工程经验，海漫段长度定为20m，海漫一段采用浆砌块石护砌长10m，海漫二段采用浆砌块石护砌长 10m。6

30、橡胶坝体稳定计算6.1计算情况1、 升坝拦水时，上游水位平坝顶 43.80m,下游无水，水头差3.00m。2、 坝上溢流时，上游水位 44.30m，下游水位41.98m,水头差2.32m。以第一种情况控制设计，坝底板顺水流方向长11.0m,厚1.20m。6.2坝基渗透破坏计算1、正常工作情况：上游铺盖有效，下游排水设备正常工作，按勃莱法，实际地下轮廓总长 度L 实=20+0.5+0.8+ 1.22 0.82 +8.0+ . 0.62 0.82 +0.8+0.72+0.5=33.76m查水闸表41，勃莱法渗径系数取10(细砂)，作用水头H=3m，故 最小地下轮廓总长度应为 L计=CH=10 8=

31、30m<L实=33.76m。因此，正常工作 情况下不会发生渗流破坏。2、特殊工作情况：上游铺盖有效，下游排水失效。按勃莱法，实际地下轮廓总长度L实=33.76+3.36+8.64=45.760。排水设备失效相当于未设反滤层，查水闸表 4-1, C=10.0,作用水头H=3.0m，故最小地下轮廓总和应为：L计二CH=10.0X3.0=30m<L实=45.76m，因此，特殊工作情况下坝基不会发 生渗透破坏。6.3 渗透压力计算 按上游铺盖有效，下游排水失效计算渗透压力，按勃莱法计算底板各点 渗透压力(计算简图见图 6-1)，由公式：Hx=x / L H式中：L地下轮廓不透水部分的拉直总

32、长度，L=45.76m; H 计算情况下的上下游水位差， H=3.0m;Hx距地下轮廓下游端x处的渗透压力水头。5 点：Hx=(45.76 26.8)/45.76 &0=1.24m10 点：Hx=(45.76 37.54)/45.76 3.0=0.54m03= H一V740.昭2DOOOJ13图6-16.4坝体稳定计算坝体荷载按一块底板计算（按坝袋挡水到43.8m，下游无水，进行坝体稳定计算），板宽10m，计算简图见图6-2。一40.80渗透压力图180底板浮力图I1图6-21、抗滑稳定校核KcP f F 308.42 0.35 67.5 1.60>Kc=1.25抗滑满足要求。式

33、中：刀F水平力总和（t）;刀P直力总和（J;）f摩擦系数（细砂采用f=0.35）表6-1荷载计算成果详见表序号荷载名称作用力（t）力臂（m）力矩（t m）水平（F）垂直（P）抗倾M1倾覆M21底板自重365.02 J5.9502171.92水压力67.5 t2.633177.733水重175 J7.501312.54浮托力126.5 T5.9746.355渗透压力97.9 f6.91676.496合计刀67.5 t308.42 J3484.41600.572、地基不均匀系数校核合力作用点到底板下游端点0的距离为Li= (EM1-EM2) / 刀 P3484.4- 1600.57)/308.42

34、=6.11m 偏心距 eo=；L-Li=5.75-6.11=-0.36m 偏心上游)5nax二刀 P/L b(1 ±L)e5nin=308.42/(11.5 10)百 ±>0.36/11.5)3.19 oo=t/m2< S =0.0t/m22.18地基承载力满足要求 n =mSx/ min =3.19/2.18=1.46坝基底板为细砂，查水闸得允许地基不均匀系数为n =2.5,所以地基应力不均匀系数满足要求。6.5 坝基渗流量计算坝基以下为2m左右厚的细砂，下层为粗砂，厚约 7m,透水性强，渗透 系数为K=80m/d，粗砂以下为老粘土，可认为不透水层。平均渗透坡

35、降 Jp=H/L=3.0/33.76=0.0889平均渗流速度 V=K Jp=80X）.0889=7.112m/d 所以坝基以下的单位宽度的渗透流量为 q=ms/nA l KH式中：m流量槽数 s-流量槽平均过水宽度mAs实为透水层，取 mAs=8mn 等势带个数 L 相邻两等势线间的平均长度nA L可以看作地下轮廓总长度，取nA L=33.76m q=8/33.76 803.0=56.9m3/d m河底宽为L=36m，坝体日渗漏量为q=L q=36 >56.9=2048.4mi3/d以上所算的坝体渗漏量,仅为坝基渗漏量,由地质报告可知,透水性很 强的细砂和粗砂不仅分布于河床,而且广泛分

36、布于整个工程区。受下伏老粘 土（不透水层）的阻隔,形成统一自由水面的潜水含水层。由于上游水位抬高，坝基及两岸边滩渗漏问题将不可避免，全部处理费用较大，该处坝址位 于河道中下游，来水面积大，且地下水较丰富，坝体渗漏量可通过地表经流 作补充，所以两岸边滩渗漏问题可不处理。7 橡胶坝坝袋计算该坝选用充水式橡胶坝，坝孔段底部净宽为36m。坝袋高2.5m，双锚固 于上下游底板上，底板高程 41.30m。升坝时坝顶高程43.80m,坝袋与岸坡 为1:2坡度钢筋砼斜墙连接。两岸平台高程均为45.10m,采用0.4 0.4 0.04m （长浚濟）的C15砼预制块进行护砌，其下铺设粗砂垫层厚 0.1m。7.1

37、坝袋设计条件坝袋工作状态较多,常遇到以下四种情况（计算简图见图 7-1）。汇冲胀试验坝袋计算简图(图7-1)充胀试验坝袋安装后，坝上下游均无水，坝袋分三次充胀到设计高度，以检查锚固 槽漏水情况，这种情况仅在坝袋安装完毕后或检修时试充水检查时出现。正常挡水第(2)第(3)运行情况为坝顶正常挡水情况。(3)坝顶溢流运行中为不使坝袋频繁起落，允许坝顶溢流并控制最大溢流深度为0.5m。经计算，坝顶溢流最大下泄量为 28.9m3/s。以上四种运行情况，充胀试验为暂时情况，正常挡水和坝顶溢流情况， 根据已建的橡胶坝经验，当坝顶溢流水深很小时，坝袋几何形状相差不大。 故为简化计算，仅以第 种运行情况，即上游

38、水位平坝时，下游无水情况作 为控制坝体设计的条件。7.2橡胶坝内外水压比a值的选择坝袋的内水压力水头Ho值的确定须由选择H0/H1的比值入手，H0/H1与坝袋经向拉力T成正比，与坝袋的周长L成反比。因此，在选择 Ho时，应综合考虑帆布的强度，坝袋造价及安全系数。查橡胶坝技术规范SL227-98第条，充水式橡胶坝的内压比a（a =HHi ）值宜选用1.251.6，经比较，本坝a值选用1.3。7.3坝袋经纬向拉力计算在设计情况下坝袋经向拉力按下式计算1 T -2式中：T坝袋经向拉力（kN/m）;水的容重（10kN/m3）；内压比，H°H1 ；Ho内压水头(m) Ho = 1.3 2.5=

39、 3.25m;H1设计坝高(m) H1= 2.5m。所以:T - 10325 丄 2.5225 kN/m22.52坝袋纬向拉力计算较为复杂，当坝袋充胀后，由于锚固线的约束，各部 位的受力情况不同。试验表明，袋壁的最大纬向拉力均较经向拉力小，坝袋 中段的纬向拉力可取经向拉力的 50%;两端附近折皱区，受力情况比较复杂， 可按经向拉力的100%计算。7.4坝袋几何参数计算坝袋设计计算方法有数解法、图解法和查表法3种计算方法，本坝米用查表法计算坝袋各参数如下：已知坝袋内压比a= 1.3,Hi=2.5m（坝高），查橡胶坝技术规范表B.2.2-1 得：SiHi1.75751.7711HiXoH10.58

40、761.2911.3333VH121.7204上式中 S1上游坝面弧长S1=1.7575 2.5=4.39375mS下游坝面弧长S=1.7711込5=4.42775mX0下游坝袋贴地长度 X°=0.5876 2.5=1.469mn上游坝面贴地长度 n=1.291 2.5=3.2275mV 坝袋单宽容积 V=1.7204 >2.52=10.7525 m3则采用双锚固线式的坝袋有效周长为：Lo二S1+S=4.39375+4.42775=8.8215m设计底垫片的有效长度为：10二n+Xo=3.2275+1.469=4.6965m坝袋和底垫片加工时要加上锚固所需长度（ L）所以，坝袋

41、实际周长 L=L o+2A L=8.8215+1.6=10.4215m底垫片实际长度 I 二 Lo+2AL=4.6965+1.8=6.4965m7.5 坝袋底板顺水长度计算对于双锚固的橡胶坝，坝袋底板顺水流长度按下式计算：L2=1/2（Lo2+Lo3）+L1+L2式中：L2双锚固时坝袋底板长度（m）L02双锚固时坝袋有效周长Lo2=1O.4215mL03双锚固时坝袋有效贴地长度 Lo3=4.6965mLi锚固线至上游底板端部长度，一般取 12m。L2坝袋坍落线至下游底板端部的长度，一般取1.52.5m。L2=1/2（10.4215+4.6965） +1.3+1.8=10.659m取坝袋底板长度

42、 L2=11.0m。7.6 坝袋经向强度安全系数坝体升高时，平坝顶最高挡水深 2.5m，取内外水压比a =1.,3则内压水 头Ho=2.5 *3=3.25m。袋壁材料采用三层氯丁橡胶，二层锦纶帆布，袋布总 厚度为5.7mm,袋型号为JBD2.5140 2。其帆布型号： J14o经强/纬强： 14o/14o kN/m胶布型号： J14o7o2经强/纬强： 28o/14o kN/m由橡胶坝技术规范条文说明第 条可知,胶布材料加工制成胶 布时强度损失达 15%25%左右,并且材料强度存在不均匀性, 考虑这一因素 , 胶布浸水后强度损失取20%，故坝袋制造强度为：360X75%=270kN/m，设计坝

43、袋经向拉力 T=25kN/m。所以，安全系数K=270/25=10.8>6.0,满足要求。7.7坝袋锚固设计坝袋采用双锚固，上游坝袋弧长SAB=4.394m，下游坝袋弧长Sdb=4.428e, 坝袋有效周长L二SAB+SDB=8.822m。底垫片有效长度4.697m （见图7-2），坝 袋总周长10.422m，锚固长1.6m。为节省投资，底垫片采用2mm厚的橡胶 垫片。根据已建橡胶坝经验，采用钢筋砼楔块锚固，锚固槽布置于坝袋周边， 上、下游锚固槽间距4.697m。BID C在坝袋充水时为减少纬向拉力，坝袋的斜墙锚固 端的上游锚固线在边坡上延长 0.7m。为了不降低坝 的有效高度，在边坡上

44、的最高锚固线应高出设计坝顶0.2m。| n *Xo _上、下游锚固槽及两岸斜檣联接的锚固槽，上口宽27cm,下口宽37cm,深24cm,为保证锚固强度及深度，锚固槽周边采用 二期砼浇筑，并用钢筋加固，采用混凝土楔块锚固，楔块断面为梯形。楔块 种类分为前、后楔块。8供排水系统设计8.1供排水系统供排水系统为橡胶坝的主要操作设施，升坝时，利用水泵由坝前集水井 抽水直接向坝袋充水，落坝时，采用自动排水和动力排水相结合的混合式排 水系统。1、供水水源该橡胶坝坝袋总容积为440.85 m3,采用坝前小XX河水，利用水泵由坝前集水井抽水后直接供水到坝袋。坝前集水井结构均采用C20钢筋砼，内径5m,壁厚0.

45、35m,井深共5.8m, 具体结构尺寸见施工图。2、供排水系统供水时,利用一台水泵抽水向坝袋供水到设计坝高,在坝体正常运用期间 应适时补充水量,使坝体渗水量和补充水量维持平衡,以保证设计坝高不变。排水方式以自排为主,机排为辅。开始落坝时,坝体内水压大,下游河水位 低,水头差大,打开坝左端的自排闸门让其自排。随着坝体内水压降低,下游河 水位升高,需采用机排,坝体塌落由自排、机排两个过程来完成。同时,机排、 自排可互为备用,又自成系统,既安全又可靠。坝袋充排水共用一台水泵。3、充坝与落坝时间充坝时间：坝体总容积440.85m3，在需要升坝挡水时，排水阀及其它闸 阀关闭,打开充水阀门,利用水泵抽集水

46、井水向坝袋供水到设计坝高。总充 坝时间约为 2小时。落坝时间：考虑到小 XX 河道防洪需要,要求橡胶坝全部塌平时间控制在 2 小时以内。8.2 供排水工程布置供排水主要设施为泵房及设备层管理室,全部设施都布置在一个供水控 制室内。供排水系统控制室分两层布置。地面以下底层为钢筋混凝土井室,设有自动供排水系统的管路及闸阀，并 设有250s14A型双吸离心泵一台，用来 抽排坝袋内的水，相应配备与水泵配套的 Y180M 4 型交流电动机和必要的管路、闸阀、抽真空设备和供电线路。底层高程 43.50m,地面以上顶层为六 角亭，琉璃瓦结构，设置在靠左堤外侧填筑的平台上，台面高程 51.00 m，亭 顶部高

47、程63.90m。内设低压配电屏等设施，并可供游人观赏游览。8.3 橡胶坝的安全设施1 、供排水安全设施该橡胶坝坝袋设计内压高程为 44.55m，内水压力为3.25m高水柱，250s 14A 型水泵抽水扬程可满足这一内压要求，因此利用水泵充水向坝袋供水 安全可靠。排水有自排和抽排两套完整系统，但又可互为补充。机排时利用 同一台水泵通过闸阀调节可从坝袋直接排水，这样确保了升坝和落坝的正常 进行。2、防淤设施为防止坝前泥砂淤积， 影响坝袋运用， 在坝基底板中埋设有内径为 0.4m 的冲砂管（预制钢筋砼管），中心高程为40.65m,共设4根，管中心距为10.0m, 与底板沉降缝错开布置。进口前端扩大为

48、喇叭形，采用0.6 0.6 （X04m钢筋砼预制插板封堵，用人工操作，冲砂时将板抽出即可。出口经消力池陡坡排 沙入池。3、其它安全设施坝袋设有一根内径©250mm的溢流管，弓I向左边岸坡，利用闸阀控制稳 定袋内水压。溢流管进口在坝袋内的底垫片上开孔，并用法兰把底垫片固定 在底板上，出口设在左边墩外侧，出口管底高程 44.55m,管口设拍门，防止 河水倒灌。溢流管也可兼作排气孔。另外，在坝袋上设有排气孔，以排除坝袋内水气。 控制室内设有坝袋内压观测管，可由水位浮标带动水位计，观察内压值 读数，以作为升坝、塌坝运用时监控。在坝上、下游设置水位标尺，以便观测上、下游水位，此外，为防止河 内

49、树枝等漂浮物刺破坝体，在坝上游设置拦污设施，坝前设置照明设备。 9 施工组织设计9.1 工程任务该工程由以下几部分组成：坝前铺盖段、坝身段、消力池段、海漫段、 供排水系统和管理设施共六项。总工程量为土方34794m3，砌石19521m3, 砼及钢筋砼 3264m3， 2.5m 高橡胶坝袋共 45 延米。该项工程施工安排从 2005 年 1 月进场，为保证河道汛期泄洪， 要求 2005 年 5 月底完成，工程总投资 307.42万元。9.2 施工场地布置1 、施工道路、水、电供应该工程位于XX县县城城东段内，距罗息桥120m,左右堤顶较宽，施工 车辆进出方便，施工用水用电也十分方便。2、施工场地

50、 左岸滩地场地比较开阔,可作为工地仓库、料场和生活办公区。料物应 分类堆放在场地上,在堆放料物之前,应根据施工需要进行场地平整工作, 以达到使用方便,运输通畅。9.3 施工导流及施工排水1 、施工导流及围堰该工程要按期完成任务，施工导流是关键。本工程共一孔坝段，施工期 利用裁弯取直前小XX老河道进行施工导流，导流流量按施工期五年一遇流 量109m3/s考虑，上下游导流沟底部开挖高程均为44.30m,边坡1:2,底宽5m;橡胶坝段的上、下游各筑一道施工围堰，上游围堰顶部高程50.30m,顶宽2m，下游围堰顶部高程44.32m,顶宽2m，上游围堰迎水面铺塑料薄膜 进行防渗。待工程完成后，拆除围堰并

51、堵住老河道上下堵口，碾压、回填恢 复堤顶道路。导流沟及围堰断面见图9-1、9-2、9-3和9-4。图9-1上游导流沟开挖断面图图9-2上游瞇餓丽图S9-3下游號询开挖断邮图9-4下游髓横断面图2、施工排水由于施工导流的影响，施工期间基坑积水较深，且与河底潜水及边岸地 下水有密切水力联系，施工期间应对河床积水进行疏导，并沿围堰内侧基坑 四周布置两排集水井，利用潜水泵进行连续抢排，以降低潜水位，并在建筑 物轮廓线外侧设明沟或集水池排水。9.4施工方法由于该工程位于主河槽上，受气候条件限制较大，且经常性排水费用较 高，需在枯水期很短时间内突击完成，施工过程中一定要加强组织管理，协 调各工序之间关系。

52、以机械化施工为主，人工施工为辅助；专业队伍施工为 主，民工施工为辅。1、基础处理：基槽开挖、场地平整等用大型挖掘机挖，自卸汽车运输， 也可用推土机、拖拉机等，齿槽及底板部位在接近设计尺寸修整边坡及开挖 时，可采用人工开挖办法施工，建筑物翼墙后等土方回填宜采用人工回填。2、砌石工程：本工程中砌石工程主要为浆砌石工程和砂石垫层工程。 要求砌筑石石面干净，砌筑时保证砌石表面湿润，采用坐浆法分层砌筑，铺 浆厚度宜为36厘米，随铺浆随砌筑，砌缝需用砂浆填充饱满，不得无浆直 接贴靠，砌缝内砂浆应采用扁铁插捣密实。上下层砌石应错缝砌筑，填缝密实，勾缝均匀， 满足强度要求， 砌筑完毕后应保持砌体表面湿润并做好

53、养护。3、砼工程：运至工地上的水泥必须有制造厂的品质试验报告，必须在 实验室进行复验，必要时还应进行化学分析，存期不得超过三个月。为确保 砼质量， 工程所用的砼配合比必须通过试验决定， 经济合理地确定水泥、 砂、 石料用量。在浇筑第一层砼前，必须先铺一层23厘米的水泥砂浆，砼的浇 筑，应按一定的厚度、次序、方向，分层进行。保证密实性好，强度高，和 易性好。砼工程均用机械拌和，斗车运输，脚手架进仓，机械振捣。4、机电设备及金属结构设备安装工程：严格按照设计及机电、金属结 构有关施工规范施工。9.5 施工进度及技术供应1、施工进度XX 县小 XX 橡胶坝工程安排的施工工期短， 受季节性影响较大，

54、施工 单位应在施工进度布置上有步骤、有目的地进行，科学地安排进度计划， 合理调配劳动力，在分项工程施工中互不干扰，争取在 2005 年 5 月 31 日 以前竣工并投入运用。主体工程施工进度安排：2005年1月底完成工地三通一平、 左岸两坝段基坑开挖、 工程围堰填筑 等，施工材料和部分设备基本到位，进行基础工程施工；2005 年 2 月完成围堰填筑及基础工程施工， 3 月4 月完底板浇筑和坝袋安装； 5月完成附属 工程及机电设备的调试运行。 2005年 5月31日以前建筑物工程必须全部竣 工，不影响河道安全行洪。施工进度安排见表 9.1。按照以上施工安排，科学调配劳力，层层把关，确保施工质量，避免返工和窝工，按期全面竣工表9.1XX县小XX橡胶坝工程项目施工进度计划表施工技术供应工作是保证工程顺利进行的关键，必须根据技术要求及施工进度计划，做好技术供应工作。物资及机械供应工程所需主要建筑材料应及早编制计划，及时采购，不能影响施工。为 保证工程能按原计划顺利进行，施工