河南省中原拦河水闸工程施工组织设计方案书
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河南省中原拦河水闸施工组织设计书
第一章施工条件分析
1.1基本资料
中原拦河闸位于河南省某县境内,闸址位于淮河某支流上。流域面积2234平方公里,流域内耕地面积288万亩。农作物以种植小麦、棉花和其他经济作物为主,河流平均纵坡1/6200。
本工程属二级建筑物。
本工程投入使用后,在正常高水位时,可蓄水2230万立方米,灌溉45万亩农田。上游5个县25个乡已建成提灌站42处,有效灌溉面积25万亩。闸上游开南北两干渠,配支干23条,修建各种建筑物1230座,可自流灌溉下游三县21万亩农田。该闸拦蓄水源充沛可靠,效益巨大。
1、地质资料
⑴根据地质钻探资料,闸址附近地层为中粉质壤土,厚度约25m,其下为不透水层,其物理力学性质如下:
=20.2KN/m3
土壤湿重度r
湿
土壤湿重度r干=16.0KN/m3
=22.2KN/m3
土壤饱和重度r
饱
=12.2KN/m3
土壤浮重度r
浮
自然含水量状态下土壤内摩檫角Φ=23°
饱和含水量状态下土壤内摩檫角Φ=20°
土壤的凝聚力C=0.1KN/m3
地基允许承载力[σ]=150Kpa
混凝土、砌石与土基摩檫系数f=0.36
地基应力的不均匀系数[η]=1.5~2.0
渗透系数K=9.29×103 cm/s
⑵本地区地震设防烈度为Ⅵ度。
3.水文气象
⑴气温:本地区年最高气温42O C,最底气温为-18O C。
⑵风速:最大风速V=20m/s,吹程D=0.6Km。
⑶降雨量:非汛期(1~6月及10~12月)九个月份颖河平均最大流量Q=10m3/s;汛期(7~9月)三个月最大流量为130 m3/s;年平均最大流量Q=36.1 m3/s,最大年径流总量为9.25亿m3。年平均最小流量Q=15.6 m3/s,最小年径流总量为0.42亿m3。
⑷冰冻:颖河流域冰冻时间短,冻土很薄,不影响施工。
4.建筑材料
本工程位于平原地区,山丘少,石料需从外地供给、距京广线很近,交通条件较好;经调查,本地区附近有较丰富的粘土材料;闸址处有足够多的砂料。
5.批准的规划成果
⑴灌溉用水季节,拦河闸的正常挡水位为58.72m,下游无水。
⑵洪水标准
①设计洪水为50年一遇,相应的洪峰流量1144.45 m3/s,闸上游的洪水位59.5m,相应的下游水位59.35m。
②校核洪水位为200年一遇,相应的洪峰流量1642.89 m3/s,闸上游的洪水位61m,相应的下游水位60.82m。
③施工导流采用20年一遇洪水,相应的洪峰为169 m3/s。
⑶河道断面。河道横断面为梯形,边坡为1:2,马道宽取6.00m,横断面形状如图所示。
6.施工条件
⑴工期:要求两年内完成
⑵电源:由电网供电、工地距电网10Km。
⑶材料供应:三材统一安排,本地区无石料及水泥,主要从外地用铁路运至工程所属城市,共350Km,再用汽车转运到工地,运距40Km。
第二章施工导流
2.1 导流方法
2.1.1施工导流方法及适用条件总结:
方法分类适用条件
全段围堰法明渠导流
坝址河床较窄,或河床覆盖层较深,分期导流困难;河床
周围有较宽的台地、垭口或古河道;导流流量大,地质条
件不适于开挖导隧洞;施工期有通航、排冰、过木要求;
总工期紧,不具备挖洞经验和设备。
隧洞导流
导流流量不大,坝址河床狭窄,两岸地形陡峻,如一岸或
两岸地形条件良好,可以考虑隧洞导流。
涵管导流一般在修建土坝、堆石坝工程中采用。
分段围堰法底孔
优点:挡水建筑物上部的施工可以不受水流的干扰,有利
于均衡连续施工,对修建高坝特别有利。缺点:由于坝体
内设置了底孔,是钢材用量增加,如果封堵不好,会削弱
坝体的整体性,还有可能漏水,在导流过程中底孔有被漂
浮物堵塞的危险,封堵时由于水头较高,安防闸门及止水
等较困难。
缺口
在修建混凝土坝特别是大体积混凝土坝时,这种导流方法
比较简单,常被采用。
2.1.2本工程导流方法分析选择:
本工程修建在平原河道上,其岸坡平缓,有宽广滩地,故采用全段面围堰法明渠导流较为经济。
①水文条件
根据水文资料可知,全年径流变化不大,可采用围堰截流。
②地形条件
两岸平坦,地形开阔,属于平原河道,可采用明渠导流。
③地质及水文地质
河床为中粉质壤土,若采用分段围堰法截流,会造成河床冲刷,故采用全段围堰法截流,明渠导流,施工方便,利于掌握,明渠开挖量用以填筑围堰,降低工程造价。
综上所述:本工程采用全段围堰,明渠导流。
2.2 导流设计流量确定
本工程属Ⅱ级枢纽工程,永久建筑物为2级,其导流建筑物失事后将淹没一般城镇、工矿企业,影响工程总工期及第一台(批)机组发电,造成较大经济损失,使用年限2年,围堰高度15~50m,查《水利水电工程施工组织设计规范》(SL —303—2004)可知,导流建筑物为4级,若采用土石围堰,则洪水重现期为20~10
=169m3/s,即年,为了安全,施工导流采用20年一遇洪水,相应的洪峰为Q
洪水
=169m3/s。
导流设计流量Q
导
2.3 导流建筑设计
2.3.1导流明渠
1、导流明渠设计
=169m3/s,查Q—H曲线得下游水面高程为54.42米。水
①基本资料。由Q
导
深为:54.42-51.92=2.5m,边坡系数有土质确定,查《水利学》采用m=2.0,糙率N=0.03,渠底比降I=1/3000—1/3500。