防洪闸设计说明书

湖南省 ***

**防洪闸处险加固工程

设计报告

目录

1综合说明 (1)

1.1 工程概况 (1)

1.2 枢纽建筑物简述 (2)

1.3 原设计、施工情况简述 (2)

1.4工程现状及存在问题 (3)

1.5处险加固措施和工程投资 (5)

2处险加固工程设计 (7)

2.1右岸护坡、护脚加固设计 (7)

2.2发电厂整修设计 (11)

2.3电器设备更新改造 (11)

2.4启闭机更新设计 (13)

2.5闸门维修与更新 (14)

2.6升船机吊桥更新设计 (14)

3工程概算 (16)

3.1编制依据 (16)

3.2费率标准 (16)

3.3基础单价 (17)

3.4主要技术经济指标 (17)

3.5工程概算表 (18)

1综合说明

1.1 工程概况

**防洪闸位于烂泥湖垸烂泥湖撇洪渠出口，地处********镇，*江尾闾的左岸大堤上，距***城21Km。该工程以防洪为主，兼顾排渍、灌溉、发电、交通航运等效益的综合性水利交通枢纽工程。闸前控制撇洪渠集雨面积710Km2，多年平均流量600m3/s，设计枯水流量10m3/s。

工程效益涉及三市(***、益阳市、岳阳市)四县的5个乡镇，即**的**、宁乡的朱良桥、湘阴沙田、益阳欧江岔、上湖等5个乡、66个自然村，30多万人，40多万亩农田。

该工程原设计为防止*江洪倒灌撇洪河，减少闸前撇洪洪渠两岸洪水威胁。设计灌溉面积3.5万亩，电站装机容量0.25MW，年发电量7.6×105KW.h，通航建筑物设计年货运量20万t，船只最大吨位30t，闸上公路桥净宽7m，荷载标准汽-10，该工程为二等工程，主要建筑物2级。

工程所在地区地貌单元属*江下游一级冲积阶地前缘。防洪闸所处场地地层主要为第四系全新统河流冲积地层。建筑物地基持力层为粉细砂、砂卵石层，地基承载力设计值为210～350KPa。

1.2 枢纽建筑物简述

枢纽工程由闸坝、电站、排渍底孔、公路桥及升船机等建筑物组成。

闸坝为钢筋砼、浆砌石混合坝、坝轴线长73.2m，闸底高程为24.0m，其上装有8扇8.9 m×7.15m（宽×高）钢质平板闸门。最大坝高14m。闸顶高程38.00m。

电站厂房房位于右岸为河床式厂房，厂房平面尺寸为6.1 m×12.7m （宽×长），机组间距2.8m，厂房高程38.00m，安装2台ZDJ981-LM-80水轮发电机组；单机容量125KW，最大引用流量5 m3/s，进水口底板高程28.00m，装有2扇2.16m×2.05m（宽×高）钢质平板闸门。

排渍底孔布置在电站厂方的左侧，孔口尺寸2 m×3m（宽×高），进口底板高程25.5m，进口底板高程23.5m，进口装有1扇2.48 m×3.15m （宽×高）钢质平板闸门。

升船机布置在右岸的岸坡上，上下游轨道坡比1:8，上游（内河）轨道水平长度113.2m，下游（外河）轨道水平长度121.2m。过闸方式采用单绳引承船车惯性自冲过顶。设计年货运量20万t，船只最大吨位30t。

1.3 原设计、施工情况简述

**防洪闸工程设计由***农林水利局于1976年进行了初步设计，同年11月动工兴建，***立了工程指挥部，组织**区群众，在市、县水利部门工程技术人员参与和指导下，广大参战人员克服了施工中各种困难。在不到二年时间内，于1978年9月完成了防洪闸主体工程。

1978年5月由省交通规划勘测设计院对升船机部分进行设计，1980年1月，升船机工程动工，1981年1月竣工。

由于当时水利建设主要靠人海战术式和大兵团作战，施工人员素质较低，加上在追求进度时，放松了对质量的要求，以及设备器材缺少等诸多因素，影响了施工质量，给其后的运行管理留下了如：固定坝裂缝、闸墩裂缝、消力池冒砂、海漫冲坏等诸多隐患。

1997年，湖南省水利水电勘测设计院，对**防洪闸进行处险加固工程初步设计，工程于1999年10月开工，2000年3月竣工。完成的主要项目为：固定坝的基础防渗灌浆；坝体内进行充填灌浆；闸墩采用旋喷灌浆加固墩基；二级消力池采用砼加固延长，海漫改为部分浆砌石和干砌石结构；并对办公楼进行了维修，新建了器材库和启闭机房，更新了3台启闭机。

1.4工程现状及存在问题

**防洪闸自建成至今已运行近30年，在防洪、排渍、灌溉、发电及交通航运等方面取得了较大的社会和经济效益。但由于施工时遗下的质量问题及工程老化，1999年虽对部分“病险”进行了处理，但现仍有诸多隐患，影响工程的安全运行。

在今年7月，降雨量少，**防洪闸按照上级统一的调度关闸蓄水抗旱，8月14日，突降暴雨，电网遭雷击破坏，**防洪闸因电力中断闸门无法启动，15日上午，上游的益阳大路坪闸紧急泄洪，导至**撇洪河水位以0.3m/h猛涨，下午4时，撇洪河水位达到36.00m，超警戒水位1.5m，内

外河水位高差6.5 m，严重威胁**撇洪河大堤、**防洪闸及**及垸内人民生命财产安全，情况十分危急，通过省、市、县三级防汛指挥部和电力部门紧急抢修，下午4时15分**防洪闸恢复供电后闸门打开，险情得以缓解。

根据**防洪闸管理所提供的有关资料及现场查勘，该工程主要存在以下问题：

（1）闸门锈蚀严重：**防洪装有11张平板钢闸门，其中，闸坝装8扇8.9 m×7.15m（宽×高）闸门，发电站进水口装2扇2.16m×2.05m（宽×高）闸门，底孔装有1扇2.48 m×3.15m（宽×高）钢质闸门，除闸坝段的8张闸门在1999年进行了维修和喷锌外，电站和底孔的3扇闸门均为1976年安装，现闸门锈蚀十分严重，部分地方已锈穿。

（2）启闭设备严重老化：**防洪装有10台启闭机，其中，闸坝段8扇闸门采用8台2×16T卷扬式启闭机启闭，发电站2扇闸门共用1台2×16T卷扬式启闭机，底孔装有1台20T螺杆式启闭机，除闸坝段3台启闭机在1999年进行了更新外，其余均为1976年安装，经多年运行启闭机及配套设备已严重老化，近年来故障频频。1995年3月30日8#启闭机内部线圈老化发生短路，不仅烧坏了电机，而且烧坏了配电屏、变压器及其它高低电气设备和操作电缆；今年6月12日4#启闭机，钢丝绳在启吊闸门断裂。其它启闭机因部分零件损坏，闸门难于灵活启闭，给防洪抢险留下一大隐患。

（3）电器设备老化、没有自备电源：**防洪闸通过近30年运行，电器高等严重老化，1999年更换了部分电器设备和启闭机房内线路，现接地设备严重老化，无避雷装置。**防洪闸设一台专用变压器，电源来自省

电力供电网络的10Kv系统。一旦电源发生故障，闸门将无法打开。

（4）跨升船机吊桥断裂：**防洪闸跨升船机钢轨吊桥系平面钢筋质闸结构，长7.1m，宽7.0m，设计汽-10加重车标准。由于近年来过往车辆频繁，且常有超标准大车通过，从而使桥加产生了塑性变形，后来湖南省规划勘察设计院进行了加固设计，加固处理后，虽缓解了吊桥的继续变形，但由于原有变形并未被矫正，钢板局部与纵梁、横梁脱焊而隆起变形，影响车辆的安全通过。

（5）下游右岸护坡、护脚破坏：**防洪闸由右岸护坡为1999年修建，在洪水期及开闸时，水流湍急，对两岸坡脚冲刷作用大。今年8月15日，**防洪闸泄洪时，外河水位低，内外河水位高差6.5 m，下游右岸河床底形成冲坑，冲坑最深处有3m，护坡因坡脚空虚而滑坡，滑坡长40m，直接威胁**管理所的安全。

（6）发电厂年久失修：发电厂建于1976年，高10m，1999年将发电机房隔层，下层为发电厂房，上层为配电间和备用电源间。发电厂由于年久失修，目前梁柱漏筋、砼栏杆多处断裂，木门窗已损坏，屋顶漏水严重。对**防洪闸的管理带来诸多不便。

1.5处险加固措施和工程投资

针对目前**防洪闸出现的险情，省、市、县水利部门多次现场勘察一致认为，现在水位较深，难于探测河床底冲刷情，本次设计重点放在处险，及采取工程措施，确保来年防汛安全，今年冬天，当水位较低时，再对**防洪闸存在隐患进行勘察和加固整修设计。本次设计的项目包括：

（1）更换1999年未更换的启闭机

（2）对锈蚀平板闸门进行维护和更换

（3）更新部分老化的电器设备，增设自备电源（4）更换跨升船机吊桥

（5）对右岸护坡、护脚破坏段进行加固处理（6）对发电机房进行整修

项目共需资金245.86万元

2处险加固工程设计

2.1右岸护坡、护脚加固设计

**防洪闸右岸护坡有60米滑坡，设计加固80米，设计在枯水位（高

程27.00m ）以下坡脚采用抛石护脚，枯水位以上为浆砌石护坡，河床冲空处用抛石回填至高程24.00m 。

2.1.1护坡设计

（1）波浪要素计算

波浪要素采用《堤防工程设计规范》中附录C 公式计算：

????????????????????????? ????? ????????????? ??=7.0245.027.0227.013.00018.07.013.0V gd th V gF th V gd th V H g 5.029.13???

? ??=V H g V T g 45.3min

168???

? ??=V T g V gt L d th T g L ππ222=

βcos 22gd F KV e =

L H m K K K R p

V p 21+=? 式中：H ——平均波高（m ）； T ——平均波周期（s ）；

V ——计算风速（m/s ）；

F ——由计算点逆风向量到对岸的距离（m ）；

d ——水域的平均水深（m ）；

g ——重力加速度（9.81m/s ）；

min t ——风速达到稳定状态的最小风时（s ）；

L ——波长（m ）；

e ——计算点的风壅水面高度（m ）；

K ——综合摩阻系数，可取K =3.6×10-6；

β——风向与垂直于堤轴线的法线的夹角（度）；

p R ——累积频率为p 的波浪爬高（m ）；

?K ——斜坡的糙率及渗透性系数；

V K ——经验系数；

p K ——爬高累积频率换算系数；

m ——斜坡坡率。

计算结果见下表计算结果见下表

波浪要素计算表

（2）浆砌石护坡厚度确定

浆砌石厚度参照《堤防工程设计规范》D.3.1式确定：

31H

L m H K t b γγγ-= 式中：

t ——护坡厚度（m ）

； K 1——安全系数，K=0.226；

H ——设计波高（m ），取H 4%；

r b ——块石的重度（24kN/m 3）；

r ——水的重度（10kN/m 3）；

L ——波长（m ）；

m ——斜坡坡率 m=2。

计算结果见下表

计算得砼板厚为0.19m ，根据护坡结构要求并参考其它类似护坡工

程，将砌石护坡厚度为0.4m ；垫层采用砂卵石，厚度为0.1m 。护坡长80米，下限为平均枯水位以上即高程27.00m ，护坡顶为现浇砼护肩，底部设0.8×1.0m 砼护滑墙，以利护坡稳定。

2.1.2抛石护脚设计

（1）抛石粒径计算

为了满足在水流作用下，块石不被卷走，对块石的抗冲粒径进行计算。

采用《堤防工程设计规范》附录D.3.4式计算:

公式：

r g C V d s

?=222

式中 d ——折算直径（m ），按球型计算；

S ——石块体积（m3）；

V ——水流流速取V=3.5（m/s ）；

g ——重力加速度（9.81m/s ）；

C ——石块运动的稳定系数，倾斜底坡C=1.2；

rs ——石块的重率，可取rs=2.6（kN/ m3）；

r ——水的重率，r=1（kN/ m3）。

计算得d=0.27m ，取抛石粒径为35cm 。

（2）抛石体厚度确定

根据《堤防工程设计规范》（GB50286-98）中有关规定：抛石厚度不

宜小于抛石粒径2倍，故抛石厚度不小于70cm即可以满足要求。设计抛石顶宽2m,边坡1:3.0 ,冲坑处用抛回填至高程24.00m。

2.2发电厂整修设计

发电厂建于1976年，分为桥头堡、发电机房两部分，1999年将发电机房隔层，下层为发电机房，上层为配电间和备用电源间。

设计整修的项目包括：

（1）门窗更换：原有门窗均为木质门窗，均十分破烂，设计将窗户改为铝全金玻璃窗，并对木门进行更新。

（2）内外墙装装饰：原厂房损坏严重，多处地方漏红砖和漏筋，设计对外墙采用瓷砖装饰，瓷砖尺寸与颜色与深水闸启闭台外墙砖一致；内墙采有888涂料装饰。

（3）屋顶止漏：原屋顶漏水严重，设计在原屋顶基础上，浇筑200mm 厚的钢筋砼屋面，在两面增设天沟，并恢复原屋顶上的栏杆。

（4）电厂闸门启闭台封密：原电厂启闭台为阳台式，降雨时雨水飘进阳台后漏入发电厂房，加重了厂房漏水，设计对启闭台采用铝合金玻璃窗封启。

2.3电器设备更新改造

**防洪闸通过近30年运行，电器高等严重老化，现接地设备严重老化，无避雷装置，无自备电源。为保证闸门正常工作，设计对部分电器设备进行更新改告。更新改造的项目包括：

（1）新增一台型号为75GF柴油发机，作为备用电源，当系统断电后，供单台启闭机和部分照明用电，发电机自带低压配电柜一块，可直接启动送电操作和仪表观察。

（2）更换接地设备

（3）增设避雷设备

各电器设备型号见表2-1

设备材料表

2.4启闭机更新设计

**防洪装有10台启闭机，其中，闸坝段8扇闸门采用8台2×16T卷扬式启闭机启闭，发电站2扇闸门共用1台2×16T卷扬式启闭机，底孔装有1台20T螺杆式启闭机，除闸坝段有3台卷扬启闭机在1999年进行了更新外，20T螺杆式启闭机运行情况较好，其余6台2×16T卷扬式启闭机已多处损坏，原厂家已不生产此种启闭机，难以购买维修配件，设计将6台启闭机全部更换。

更换后启闭机规格如：

启闭力：Q=2×16T

启闭高度：H=8m

启闭速度：v=2.23m/min

双联滑轮组倍率：2

吊点中心距：2.1-8m 本闸吊点中心距4.5m

钢丝绳规格：(GB1102-74) 6×(19)-20-170-I-Z

电机型号：YZ160L-6

功率：N=13KW

减速箱型号：Z2-35

速比：50.9

制动器型号：TJ-300/200

制动力距：24kg-m

卷简直径：D=400mm

2.5闸门维修与更新

**防洪装有11张平板钢闸门，其中，闸坝段装8扇，发电站进水口装2扇、底孔装有1扇钢质闸门。根据闸门损坏情况不同，设计对闸门进行维修更新。

（1）闸坝闸门共8扇

闸门尺寸：8.9 m×7.15m（宽×高），闸门重：23.71T

外河设计水位：35.76m，内河设计水位：33.00m

设计对更换闸门吊头，并对闸门喷锌，单个调头重125Kg，8张闸门吊头总重2T，喷锌面积1832 m2。

（2）电厂工作门共2扇

闸门尺寸：2.16 m×2.05m（宽×高），闸门重：0.67T

设计水位：35.50m。

考虑到闸门锈蚀蚀严重，本次设计按原有设计更换闸门。

（3）底涵闸门1扇

闸门尺寸：2.48 m×3.15m（宽×高），闸门重：2.53T

外河设计水位：35.76m，内河设计水位：33.00m

考虑到闸门锈蚀蚀严重，本次设计按原有设计更换闸门。

2.6升船机吊桥更新设计

**防洪闸跨升船机钢轨吊桥系平面钢筋质闸结构，长7.1m，7.0m，系平面钢结构，设计汽车荷载汽-10加重车标准，该桥桥面由于加工制作时，为减轻结构自重，不适当地对桥架主纵梁和横梁腹板

开孔过多，影响了桥架的整体刚度；加之近年来过往车辆频繁，且常有超标准大车通过，从而使桥加产生了塑性变形，后来湖南省规划勘察设计院采取了如下的加固措施：

（1）在桥架中部两道主梁下缘各加焊长度为4.5米的工字钢梁（Ⅰ16）一道，以增加纵梁的惯性矩；

（2）主纵梁、横梁已开孔部位，全部予以封闭，以增强度桥架的刚度。

经过以上处理后，虽然缓解了吊桥的继续变形，但由于原有变形并未被矫正，导致钢板局部与纵梁、横梁脱焊而隆起变形，影响车辆的安全通过。为保证防汛和便于工程管理，本次设计按原有已采用的吊桥重新更换一张新吊桥。

3工程概算

3.1编制依据

1.湖南省水利水电厅颁湘水电水建字（1998）第5号文《湖南省水利水电工程设计概算编制办法》。

2.湖南省水利水电厅颁（92）《湖南省水利水电建筑工程预算定额》,其单价扩大1.05。

3.湘水电建字(97)第12号文,定额中费用调整系数为1.41。

4.能源水规(91)1272号文《水利水电工程施工机械台班定额》。

5.国家物价局、建设部[1992]价费字479号文《关于发布〈工程建设监理费有关规定〉》的通知。

6.《***水利水电工程质量监督管理规定》试行。

7.国家计委、建设部关于发布《工程勘察设计收费管理规定》的通知，即计价价格[2002]10号文。

8.主要材料预算价格根据当地调查确定。

9.次要材料由《长沙建设造价》2005年第3期及之前者或市场调查确定。

10.工程单价费用中，包括直接费、间接费、施工利润、三税税金、概算扩大等五部分费用。

3.2费率标准

⑴其他直接费：

建筑工程：按基本直接费的3.7％计

⑵间接费：

土方工程：按直接费的7％计

砌石工程：按直接费的10.8％计

砼工程：按直接费的9％计

其他工程：按直接费的13％计

⑶施工利润：按直接费与间接费之和的7％计

⑷税金：按（直接费＋间接费＋施工利润）的3.22％计

3.3基础单价

⑴人工预算单价按26.4元/工日计算

⑵材料预算价格：

板枋材:1036.60元/ m3 水泥425＃：300元/t 砂：36.00元/ m3 卵石：40.80元/m3

块石：75.00元/ m3 柴油：4.81元/Kg

汽油：5.37元/Kg 风：0.16元/ m3

电：0.65元/Kwh 水：0.62元/t

3.4主要技术经济指标

1．工程总投资：245.86万元建筑工程费：62.46万元其中：护坡护脚工程：53.27万元

电厂整修工程：9.19万元机电设备安装工程58.20万元金属设备安装工程76.97万元临时工程 1.25万元其它费用35.28万元基本预备费用11.71万元2．主要工程量：

开挖土方：250m3 回填土方；480 m3砼、钢筋砼：47.6 m3浆砌石：771.2 m3抛石：3340.85 m3 3．主要器材及投工：

水泥：98.91t 钢材： 2.26t 砂：341.51 m3

粗骨料：183.98 m3

块石：4350.87 m3

工日：3701.17个3.5工程概算表