倒虹吸管設(shè)計(jì)書1

1、倒虹吸管設(shè)計(jì)書1 目 錄 第一章 設(shè)計(jì)提要 ··············································&#

2、183;··············· 1 第二章 基本情況 ································&#

3、183;····························· 3 § 2-1 工程概況 ·················&

4、#183;··········································· 3 § 2-2 水文地質(zhì) ···

5、··················································

6、········ 3 § 2-3 工程地質(zhì) ·······································

7、;······················ 4 第三章 工程設(shè)計(jì) ··························

8、;···································· 6 § 3-1 基本資料 ··········

9、3;·················································

10、3; 6 § 3-2 總體布置 ··············································

11、83;·············· 7 § 3-3 水力計(jì)算 ································&#

12、183;··························· 10 § 3-4 穩(wěn)定計(jì)算 ···················

13、········································· 11 § 3-5 結(jié)構(gòu)計(jì)算 ·····

14、3;·················································

15、3;···· 15 第四章 施工組織設(shè)計(jì) ···········································&

16、#183;··········· 16 第五章 工程投資 ····································

17、························· 19 § 5-1 編制說明 ·····················

18、3;······································ 19 § 5-2 總投資 ········

19、83;·················································

20、83;···· 23 § 5-3 主要工程量及材料 ·········································

21、83;······ 23 1第一章 倒虹吸管的構(gòu)造及布置 第一節(jié) 布置原則及形式 倒虹吸管由進(jìn)口 段、 管身段及出口 段三部分組成， 其總體布置應(yīng)滿足以下原則： 具有較良好的地形、 地質(zhì)條件時(shí)， 倒虹吸管的軸線應(yīng)盡可能與溝谷、 道路及河道等正交， 管軸線的平面布置常在一直線上， 以獲得最短的管道軸線； 進(jìn)口 段盡可能布置在挖方（ 或半填挖） 渠段上， 以減少沉陷、滲漏及塌方現(xiàn)象。 還應(yīng)考慮： 入口 處必須平順， 以減少因紊流或漩渦所引 起的水頭損失。 小流量時(shí)仍能淹沒， 以避免管道內(nèi)發(fā)生氣蝕震動(dòng)。 入口 處應(yīng)有防止較大礫石或其他漂浮物

22、進(jìn)入管道的設(shè)施。 進(jìn)口 段應(yīng)保證管道不受洪水的沖擊。 入口 處應(yīng)有保證人畜安全的設(shè)施。 應(yīng)保證管道內(nèi)不被泥砂淤塞。 出口 段的布置應(yīng)使出口 斷面逐漸擴(kuò)大， 以降低出口 水流流速，減少水頭損失， 防止對(duì)下游渠道的沖刷。 對(duì)于高差不大的小型倒虹吸管， 常做成豎井式或緩坡式： 豎井式： 倒虹吸管多用于通過流量不大、 水頭較?。?h 5m）的情況； 其主要優(yōu)點(diǎn)是施工方便， 但水頭損失大， 水流條件也不如緩坡式或斜管式的水流順暢。 豎井式的管道常做成方形或圓形的漿砌石或素砼結(jié)構(gòu)。 井底部設(shè) 0.5 0.8m 深的集砂（ 或污物） 坑， 供清理泥砂及污物用。 緩坡式： 用于高差不大兩岸又較平緩， 與 地平

23、線交角約在 45以內(nèi)， 切管軸線又甚短的小型倒虹吸管， 由開敞式的進(jìn)出口 斜坡與壓 2力管連接。 對(duì)于高差較大的大、 中型倒虹吸管有以下幾種布置形式： 斜管式： 架空式： 第二節(jié) 倒虹吸管的進(jìn)出口布置 進(jìn)出 口 段總的布置原則應(yīng)選擇合適的結(jié)構(gòu)布置及一些有效措施， 以期達(dá)到水力條件良好， 運(yùn)行可靠， 并能滿足穩(wěn)定、 防滲、防淤及防污、 防洪等要求。 一、 進(jìn)口 段結(jié)構(gòu)布置 進(jìn)口 段組成一般包括： 與 渠首連接的漸便段； 泄水閘； 攔污柵； 沉砂池； 閘門及工作橋（ 蓋板）； 管道進(jìn)口 ； 擋水胸墻；通氣孔等。 二、 出口 段結(jié)構(gòu)布置 流量及流速較大的倒虹吸管應(yīng)在出口 修建消力池， 并將消力池做成

24、漸變段形式， 用于調(diào)整出口 水流的流速分布， 并消除一部分動(dòng)能，避免沖刷下游渠道。 此外， 雙孔或多孔管道布置的出口 段， 為了 在輸送小流量時(shí)利用閘門控制流量及檢修的需要， 仍需設(shè)置閘門及工作橋臺(tái)。 第三節(jié) 管身、 鎮(zhèn)墩、 管座形式 一、 管身 管道的敷設(shè)方法 管道埋設(shè)深度一般為 0.5 1.0m。 北方嚴(yán)寒地區(qū)， 應(yīng)將管線埋設(shè)在冰凍深度以下， 一般約為 0.7 0.8m； 當(dāng)管道通過耕地時(shí)， 應(yīng)埋設(shè)在耕作層以下， 一般約為 0.6 1.0m； 當(dāng)穿過公路時(shí)， 3為了 防止管道受車輛動(dòng)荷載的過大沖擊力， 管頂埋土厚度不小于 0.7m；當(dāng)管道穿越河溝， 直接埋設(shè)于河溝底時(shí)， 為了 防止河床被沖

25、刷引 起管道的破壞， 要求壩頂埋設(shè)在沖刷線以下 0.5 0.7m。 管道分縫長(zhǎng)度 為了 適應(yīng)溫度降低和砼凝固引 起的縱向收縮變形及適應(yīng)地基不均勻沉陷引 起的縱向彎曲變形， 常在管身上設(shè)置伸縮縫， 縫間設(shè)止水材料。 據(jù)工程實(shí)踐及國(guó)內(nèi)一些已建管道工程的調(diào)查資料， 普通管分縫的間距以 15 30m 為宜， 露天管道取小值， 完工后及時(shí)填土的地下管可取大值。 管壁與管座接觸面上鋪設(shè)瀝青油毛氈（ 對(duì)剛性弧形管座僅在管端 1/3 管常范圍內(nèi)涂瀝青， 中間 1/3 可不涂）， 以減少磨阻， 有利伸縮。 如果地基存在不均勻沉陷的情況， 經(jīng)過仔細(xì)處理， 管節(jié)分縫可以更長(zhǎng)些。 接頭形式、 伸縮縫的止水措施 接頭形

26、式一般有套管式、 平接式、 企口 式及承插式四類。 低水頭的預(yù)制管節(jié)采用企口 接頭， 高水頭的壓力管采用套接式為宜。 其他附屬設(shè)施 較長(zhǎng)的倒虹吸管， 為了 保證管內(nèi)不淤并能進(jìn)入檢查， 常在靠出口 位置最低的鎮(zhèn)墩上設(shè)置沖砂孔及進(jìn)人孔， 進(jìn)人孔的孔徑不應(yīng)小于 0.7m； 進(jìn)人孔的孔徑有水平向布置與斜向布置及豎向布置多種。 進(jìn)人孔與 管道銜接的內(nèi)部裝設(shè)立式轉(zhuǎn)動(dòng)平板門， 并在門縫處設(shè)橡皮， 利用內(nèi)水壓力止水， 開啟 較為方便。 進(jìn)人孔若設(shè)置在管壁上， 尚需在孔口 部位增布鋼筋以加強(qiáng)管身。 沖砂孔常采用水平向布置， 一般中、 小管道， 沖砂孔內(nèi)徑常 4采用 0.3 0.4 m 用預(yù)制鋼管埋設(shè)于鎮(zhèn)墩中，

27、出口 處用法蘭盤和高壓閘閥連接， 并在下游建消力池消能。 國(guó)內(nèi)一些小型倒虹吸管不裝高壓閘閥。 而在沖砂孔出口 端采用鋼（ 或鑄鐵） 制拍門， 拍門上部用活動(dòng)螺栓安裝， 下部用插銷扣住， 開啟時(shí)只 需用簡(jiǎn)易機(jī)械將插銷拉出， 即可被高壓水沖開拍門放淤； 在拉開插銷時(shí)要注意安全。 二、 鎮(zhèn)墩、 管座形式 鎮(zhèn)墩的作用及結(jié)構(gòu)形式 倒虹吸管的鎮(zhèn)墩應(yīng)設(shè)置在管道的轉(zhuǎn)彎處和坡度較陡的斜管上。 鎮(zhèn)墩的主要作用是連接和固定兩側(cè)管道， 以保證管身在外荷載作用下穩(wěn)定； 如斜坡管段坡度陡， 常設(shè)置中間鎮(zhèn)墩以支承上一節(jié)管身傳下來的下滑力， 借以減輕下部鎮(zhèn)墩的荷載。 初步擬定鎮(zhèn)墩的輪廓尺寸： 鎮(zhèn)墩長(zhǎng)度約為管內(nèi)徑（ DB） 的

28、 1.5 2.0倍； 底部最小厚度約為管壁（ ） 的 2 3 倍； 鎮(zhèn)墩頂部及側(cè)墻最小厚度約為管壁厚度（ ） 的 1.5 2.0 倍； 鎮(zhèn)墩中圓弧形管段的外圓弧半徑（ R外外） 約為管道內(nèi)徑（ DB） 的 2.5 4 倍； 管道轉(zhuǎn)彎角 與兩側(cè)管的中心線夾角相等。 當(dāng)管道轉(zhuǎn)彎角（ 垂直或水平） 不太大（ 10 15 ， 或僅因須設(shè)置進(jìn)人孔或放水閥而設(shè)置鎮(zhèn)墩時(shí)， 即鎮(zhèn)墩自 身即可維持穩(wěn)定時(shí)， 其尺寸可以按造構(gòu)造要求設(shè)置， 一般可按上下左右四方等于該段管壁厚把管包起來， 長(zhǎng)度視需要確定， 但不宜小于該段管道的外直徑。 砼標(biāo)號(hào)不小于 C10， 一般不用配筋（ 鎮(zhèn)墩內(nèi)彎管的砼標(biāo)號(hào)仍按直管不變） 如鎮(zhèn)墩上

29、同時(shí)開有進(jìn)人孔、 放水孔（ 沖砂孔） 等孔洞時(shí)，孔洞周圍須布置鋼筋加強(qiáng)。 管座形式 5在軟弱地基上可用夯實(shí)的三合土、 碎石或碎磚做管座。 對(duì)于管徑及豎向力較大的管， 可用漿砌石或素砼鋼性管座（ 2 =90 180）。圓管設(shè)置弧形管座后， 由于圓管底部與管座間保持了 一定的接觸面，可改善圓管管身受力條件并減少對(duì)地基的壓應(yīng)力。 鋼性管座厚度 t1常用（ 1.5 2.0） （ 為管壁厚）， 且不小于 0.3m， 管座肩 寬 t2可采用（ 1 1.5） 。 第二章 倒虹吸管的水力計(jì)算 第一節(jié) 過水能力及斷面尺寸 一、 倒虹吸管內(nèi)的水流為壓力管流， 過水能力可按壓力管道計(jì)算 Q= gz2 z=hf+hj

30、=（ f+ j） v2/2g =1/?jf?=1/?jDLB? / 式中： Q過水流量(m3/s)； 過流斷面(m2)； z進(jìn)出口 水位差， 即總水頭損失(m)； 流量系數(shù)， 無因次量， 與管內(nèi)沿程磨擦損失及局部阻力損失有關(guān)； f沿程阻力系數(shù)； j局部阻力系數(shù)之和； L管道全長(zhǎng)(m)； DB圓管內(nèi)直徑(m)； hf沿程水頭損失(m)； 6hj局部水頭損失(m)； v管內(nèi)平均流速（ m/s）； g重力加速度（ m/s2）； 倒虹吸管水力計(jì)算的任務(wù)， 是選擇適宜的流速與經(jīng)濟(jì)過水?dāng)嗝?，?jì)算管道的實(shí)際水頭損失及進(jìn)出口 的水面銜接。 通常遇到以下三種情況： 已知設(shè)計(jì)流量及管的縱向布置和軸線長(zhǎng)， 且由于地

31、形條件限制或灌區(qū)高程的要求， 上下游水位已定， 要計(jì)算經(jīng)濟(jì)的過水?dāng)嗝婊蚬艿乐睆剑?已知設(shè)計(jì)流量、 管的縱向布置和軸線長(zhǎng)度及允許的最大水頭損失， 要計(jì)算所需斷面尺寸及實(shí)際水頭損失， 確定下游渠道水面和渠底高程； 已知管的縱向布置和軸線長(zhǎng)、 斷面尺寸和水頭損失， 驗(yàn)算過水能力。 二、 過水?dāng)嗝嬗?jì)算 在進(jìn)口 布置上， 采用扭曲面， 在沿軸線縱向布置上， 盡量減少?gòu)澋溃?以減少局部水頭損失。 管內(nèi)適宜流速為 1.2 2.5m/s。 選擇流速后， 即可按設(shè)計(jì)流量計(jì)算過水?dāng)嗝娣e （ m2）。 =Q/v 三、 水頭損失計(jì)算 管道的水頭損失， 根據(jù)引 起的原因不同， 可分為兩類： 一類是沿程水頭損失， 以 h

32、f表示； 另 一類是水流經(jīng)過管道進(jìn)出口 斷面變換處、閘槽、 攔污柵、 沖砂孔、 彎道和管徑變換處等的局部水頭損失， 以 hj 7表示。 兩者之和， 即為總水頭損失（ z）。 沿程水頭損失與管道長(zhǎng)度、 直徑大小和管內(nèi)徑的糙率有關(guān)， hf=gvRL224? hf=gvDLB22? 28Cg? C=611Rn R斷面水力半徑； 對(duì)于圓管， R=4BD， DB為水管內(nèi)徑， L管道長(zhǎng)度(m)； ? 沿程損失系數(shù)； C謝才系數(shù)。 詳見 P36 54。 第二節(jié) 進(jìn)出口水力計(jì)算 進(jìn)出口 水力計(jì)算內(nèi)容包括： 進(jìn)口 漸變段長(zhǎng)度； 進(jìn)口 沉砂池；出口 消力池； 通過小流量時(shí)， 進(jìn)口 水躍處理； 加大流量時(shí)壅水位確定

33、。 一、 進(jìn)出口 漸變段長(zhǎng)度計(jì)算 為了 使進(jìn)入或流出倒虹吸管的水流平順， 減少水頭損失， 在倒虹吸管與渠道連接處常設(shè)置漸變的進(jìn)出口 段。 其長(zhǎng)度按經(jīng)驗(yàn)公式確定，其中第二式適用于一般中小型倒虹吸管。 L=C（ B1 B2） 8L=（ 4 6） h 渠 C系數(shù)， 進(jìn)口 取 1.5 2.5， 出口 取 2.5 3.5； B1渠道水面寬度(m)； B2漸變段縮窄端 h 渠渠道水深， 進(jìn)口 一般采用小值， （ 4 h 渠）， 出口 采用大值（ 6 h渠）。 二、 進(jìn)口 沉砂池?cái)嗝娉叽缬?jì)算 渠道若引 用多砂水流， 倒虹吸管進(jìn)口 應(yīng)設(shè)置沉砂池， 以擴(kuò)大斷面，減緩流速， 使泥砂沉淀。 矩形沉砂池尺寸， 可先根

34、據(jù)地形、 地質(zhì)條件，擬定池內(nèi)水深。 H=h+T 式中 h進(jìn)口 渠道水深(m)； T進(jìn)口 渠底至沉砂池底的高差(m)； 一般取 T=（ 1/3 1/4） h， 含砂量大的渠道按下式計(jì)算 T=0.5DB+ +0.2 式中 DB管道內(nèi)直徑(m)； 管壁厚度(m)； 沉砂池寬 B=Q/Hv 式中 Q渠道設(shè)計(jì)流量(m3/s)； v沉砂池內(nèi)平均流速(m/s)； 當(dāng) 沉砂粒徑在 0.25 0.4mm 時(shí)， 可取池 內(nèi) 平均流速 v=0.250.5m/s； 當(dāng)粒徑大于 0.7mm 時(shí)， 取 v=0.25 0.5m/s。 此 v 值由擬定沉 9砂池的過水?dāng)嗝鎭頋M足。 三、 出口 消力池尺寸確定 一般中小型倒虹吸

35、管出口 消力池， 池長(zhǎng) L 消及池身 T 消身可按經(jīng)驗(yàn)公式估算： L 消 （ 3 4） h T 消 0.5DB 0.3m 消力池以后的護(hù)底長(zhǎng)度一般采用 3 5m。 四、 過小流量時(shí)， 進(jìn)口 水躍的處理 為消除水躍， 一些倒虹吸管在進(jìn)出口 采取以下工程措施： 當(dāng)管中水面與渠道水面相差不大時(shí)， 克略降低管道進(jìn)口 底高程，在管口 設(shè)一斜坡， 使渠道水位在斜坡段與管口 水位銜接。 在管道進(jìn)出口 處插入疊梁式閘板， 壅高管道進(jìn)口 水位， 減少進(jìn)口 水面跌落， 避免減少水躍及震動(dòng)。 當(dāng)管道進(jìn)口 段的水面與渠水面相差不大時(shí)， 將壓力管口 高程降至最低水位以下， 并設(shè)置消力井， 井底高程應(yīng)使井中水深足以保證在

36、井內(nèi)發(fā)生淹沒式水躍， 將管口 全部淹沒為止。 如倒虹吸管較短， 流量變化不大， 或流量身小， 上下游水位差變幅不大， 亦可不加處理。 五、 通過加大流量時(shí)， 計(jì)算擋水墻頂對(duì)進(jìn)口 壅水位的超高 計(jì)算時(shí)， 先按加大流量計(jì)算出管道沿程水頭損失和局部水頭損失及相應(yīng)的進(jìn)出口 水位差 z 加大， 進(jìn)口 壅水位即等于出口 加大流量的水位與 z 加大之和。 應(yīng)使進(jìn)口 渠堤頂對(duì)加大流量時(shí)的壅水位有一足夠的安全超高。 10第三章 倒虹吸管鎮(zhèn)墩的設(shè)計(jì) 倒虹吸管鎮(zhèn)墩屬重力式結(jié)構(gòu)， 利用自 重維持本身穩(wěn)定， 計(jì)算內(nèi)容包括： 校核鎮(zhèn)墩的抗滑和抗傾穩(wěn)定性； 驗(yàn)算鎮(zhèn)墩的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 驗(yàn)算鎮(zhèn)墩地基的強(qiáng)度及穩(wěn)定性。 第一節(jié) 作用于鎮(zhèn)

37、墩上的荷載 作用于鎮(zhèn)墩上的荷載可分為兩大類， 一類是直接作用于鎮(zhèn)墩上的力， 有內(nèi)水壓力沿管軸方向的軸向力； 彎管段水流離心力； 彎管段內(nèi)水重； 鎮(zhèn)墩自 重機(jī)體壓力等。 另 一類是通過管身穿給鎮(zhèn)墩的力， 有管道自 重； 管內(nèi)水重； 水面以下管道的上浮力（ 當(dāng)鎮(zhèn)墩設(shè)于河溝邊時(shí)）；管道上填土壓力及管道磨擦力等。 計(jì)算時(shí)這兩類力都要化引 為軸向力，而后變換成垂直分力及水平分力， 再對(duì)鎮(zhèn)墩進(jìn)行抗滑及強(qiáng)度計(jì)算。 鋼筋砼管每隔一定的距離均設(shè)置伸縮縫， 因而水流對(duì)管壁的摩擦力， 和溫度變化產(chǎn)生的摩擦力等， 均不計(jì)算。 鋼管由于從鎮(zhèn)墩中心至伸縮縫節(jié)距離較長(zhǎng)， 且嵌固在鎮(zhèn)墩內(nèi)故需計(jì)算。 11 12 13 第一章

38、設(shè)計(jì)提要 一、 工程位置 濟(jì)南市小清河支流入口 涵閘 2002 年第一批工程包括水坡、 沙河二 14村、 沙河五村、 灘頭、 大碼頭 5 座涵閘， 涵閘位于小清河干流歷城區(qū)段右岸， 小清河設(shè)計(jì)樁號(hào) 30+135 38+935。 二、 建設(shè)性質(zhì) 續(xù)建 三、 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 1 洪水標(biāo)準(zhǔn)： 干流五年一遇排澇， 二十年一遇防洪， 支流十年一遇排澇。 2 工程等別及建筑物級(jí)別 工程等別為 等， 建筑物級(jí)別為二級(jí)。 四、 設(shè)計(jì)依據(jù) (一)依據(jù)文件： 山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院 2001 年編制的山東省小清河干流治理支流入口 涵閘工程初步設(shè)計(jì)。 (二)依據(jù)規(guī)范 1 水閘設(shè)計(jì)規(guī)范 SL265-2001 2 水工建筑物荷

39、載設(shè)計(jì)規(guī)范 DL5077-1997 3 水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 SL/T191-96 4 公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范 JTJ021-85 5 砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GBJ3-88 6 其他有關(guān)規(guī)范、 規(guī)程。 五、 主要工程內(nèi)容 本次工程共建支流入口 涵閘 5 座， 分別為水坡涵閘、 沙河二村涵閘、 沙河五村涵閘、 灘頭涵閘、 大碼頭涵閘。 六、 主要工程量、 材料及設(shè)備 151 主要工程量 (1)土方工程： 38372m3 (2)漿砌塊石： 1486m3 (3)砼及鋼筋砼： 239m3 2 主要材料 (1)鋼筋： 11t (2)水泥： 285t (3)木材： 6 m3 3 設(shè)備 封閉式鑄鐵閘門 HZJ- 型

40、 2.0 × 1.5 m(高× 寬) 2 扇 HZY-1400 型 2 扇 HZY-1200 型 1 扇 啟 閉 機(jī) LQD-6t 2 臺(tái) LQC-3t 2 臺(tái) LQC-2t 1 臺(tái) 七、 工程投資 工程總投資 174.8 萬元， 其中建筑工程 109.9 萬元， 金屬結(jié)構(gòu)及安裝工程 16.6 萬元， 臨時(shí)工程 12.2 萬元， 其他費(fèi)用 34.4 萬元。 16 第二章 基本情況 § 2-1 工程概況 小清河干流濟(jì)南市歷城區(qū)段河道為 復(fù)式梯形斷面， 主河槽底寬30m， 邊坡 1： 2.5， 兩岸大堤中心距 210m， 左岸堤頂寬 12.0， 右岸堤頂寬 8.0m。

41、 河底高程 16.354m 15.18m， 堤頂高程 25.23m 24.31m。 水坡排水溝現(xiàn)狀河底寬 2m， 深 3m， 河底高程 19.00m,地面高程 25.40m；沙河二村排水溝現(xiàn)狀河底寬 5m， 深 4m， 河底高程 19.83m， 堤頂外 2m有跨溝生產(chǎn)橋， 橋面寬 5m， 橋面高程 22.70m， 排水溝兩側(cè)為民房； 沙河五村排水溝現(xiàn)狀河底寬 2m， 深 3m， 河底高程 19.00 m； 灘頭村排水溝現(xiàn)狀河底寬 3m， 深 5m， 河底高程 18.50m； 上述排水溝入小清河均無控制建筑物， 大堤不連續(xù),形成缺口 。 大碼頭排水溝現(xiàn)狀河底寬 5m，深 4m， 河底高程 18.

42、00m。 1999 年當(dāng)?shù)卮迕褚虺鋈氩槐悖?自 行建造小型涵閘， 工程結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)陋， 漿砌石閘室， 無閘門， 閘孔寬 1m， 大堤下埋鋼筋砼圓管， 泄水流量較小， 擬改建。 § 2-2 水文地質(zhì) 本區(qū)地下水類型主要為第四系孔隙潛水及微承壓水， 主要含水層巖性為砂壤土、 粉砂和裂隙粘土， 滲透系數(shù) K=1.89 10.82 m/d， 屬中等透水層,地下水埋深 1.00 4.80m， 水化學(xué)類型為 HCO3和 SO4HCO3水， 礦化度 0.92 2.39g/l， 屬淡水 微咸水。 17 § 2-3 工程地質(zhì) 工程地質(zhì)參照山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院編制的山東省小清河干流治理支流入口

43、涵閘工程初步設(shè)計(jì)。 5 座泄水涵閘均位于黃泛沖積平原區(qū)， 地層巖性在勘探深度內(nèi)共有四層： 層淤泥： 灰黑 灰色， 軟 流塑狀， 味臭， 分布于小清河干流河道中。 上游層面起伏較大， 厚度變化幅度大， 而厚度較小， 層面較為平緩。 河底高程 15.90 26.55m， 淤泥底面高程 15.00 26.20m。 淤泥層一般厚度 0.51 1.92m， 平均厚度 0.92m。 層砂壤土： 淺黃褐色、 灰褐色， 松散 稍密不均， 多呈濕 飽和狀， 粉粒含量較高， 基本出露地表， 為壤土、 粘土所覆蓋。 分布較均勻穩(wěn)定， 厚度一般為 1.00 9.00m， 平均厚度 4.69m， 層底高程 12.002

44、5.00m。 層淤泥質(zhì)粘土： 灰黑色、 灰褐色， 呈軟可塑 可塑狀， 含碳質(zhì)物， 偶見有貝殼、 小螺、 草根等雜物。 分布廣， 起伏變化大， 厚度不一， 分布不穩(wěn)定。 層壤土夾姜石： 黃褐色、 灰褐色、 棕褐色、 褐色， 軟可塑 硬可塑狀， 粉粒含量普遍較高,局部粘土,姜石直徑一般在 2.0cm 左右， 呈棱角 次棱角狀， 含量一般小于 10%， 局部高達(dá) 20% 30%， 在勘探深度內(nèi)未被揭穿， 可見厚度 0.40 6.20m， 平均 2.60m。 各建筑物持力層的物理力學(xué)指標(biāo)見表 1。 18各建筑物持力層的物理力學(xué)指標(biāo)表 表 1 序號(hào) 干流樁號(hào) 涵閘名稱 持力層物理力學(xué)指標(biāo) 標(biāo)慣擊數(shù)干密度

45、 壓縮系數(shù) 粘聚力 內(nèi)摩擦角 N63.5 (g/cm2) a0.10.3 (Kpa) (度) 1 30+135 水坡涵閘 4.6 1.53 0.26 16.7 14.9 2 32+425 沙河二村涵閘 3 33+940 沙河五村涵閘 4 35+285 灘頭村涵閘 5 38+935 大碼頭涵閘 19 第三章 工程設(shè)計(jì) § 3-1 基本資料 一、 工程任務(wù) 通過興建水坡、 沙河二村、 沙河五村、 灘頭村、 大碼頭支流入口涵閘， 完善小清河干流防洪工程體系， 使其發(fā)揮防洪、 排澇、 灌溉等綜合效益。 二、 工程標(biāo)準(zhǔn) 1 干流治理標(biāo)準(zhǔn) 防洪按二十年一遇， 排澇按五年一遇。 2 支流治理標(biāo)準(zhǔn)

46、排水標(biāo)準(zhǔn)采用十年一遇。 三、 工程等別及建筑物級(jí)別 小清河干流治理支流入口 泄水涵閘工程的工程等別為 等， 建筑物級(jí)別 2 級(jí)。 四、 設(shè)計(jì)基本資料 各涵閘的特征水位及流量見表 2。 20涵閘主要設(shè)計(jì)指標(biāo)表 表 2 序號(hào) 干流樁號(hào) 涵閘名稱 岸別排澇流量 (m3/s) 排澇水位(m) 支流河底高程(m)閘上支流 閘下干流 十年一遇 十年一遇 十年一遇 1 30+135 水坡涵閘 右 0.6 22.50 22.35 2 32+425 沙河二村涵閘 右 3.7 22.26 22.12 19.5 3 33+940 沙河五村涵閘 右 0.9 22.11 21.99 20.3 4 35+285 灘頭村涵

47、閘 右 1.1 22.01 21.89 19.0 5 38+935 大碼頭涵閘 右 3.2 21.74 21.69 17.0 § 3-2 水力計(jì)算 一、 建筑物結(jié)構(gòu)尺寸的確定 1 過流能力計(jì)算 (1)按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算短洞的極限長(zhǎng)度 當(dāng) I 0 時(shí)， Lk=(64-163m)H 式中： m涵洞進(jìn)口 流量系數(shù)， 一般取 m=0.32 0.36； H上游水頭。 涵洞洞身長(zhǎng) L Lk 為短洞。 (2)有壓涵洞淹沒出流計(jì)算公式 Q=H)(290htiLH? RCgL2ZH21? 式中： Q涵洞過流量(m3/s)； H淹沒出流的流量系數(shù)； L涵洞長(zhǎng)度(m)； 21 過流斷面積(m2)； C謝才系數(shù)

48、； R水力半徑； z涵洞出口 局部水頭損失系數(shù)； 從進(jìn)口 到出 口 前(不包括出 口 )的各種局 部水頭損失系數(shù)之和； ht以出口 洞底為標(biāo)高的出口 水位(m)； H0上游總水頭(m)； i涵洞底坡降； g重力加速度； (3)無壓涵洞淹沒出流計(jì)算公式(短洞) 302gHmbQ? 式中： Q涵洞過流量(m3/s)； 淹沒系數(shù)； m流量系數(shù)； b過流斷面計(jì)算寬度(m)； C謝才系數(shù)； H0上游總水頭(m)。 (4)計(jì)算成果 根據(jù)上述公式及涵閘的排澇要求， 計(jì)算出各建筑物的結(jié)構(gòu)尺寸見表 3。 22建筑物結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算成果表 表 3 序號(hào) 干流樁號(hào) 涵閘名稱 岸別 排澇流量 (m3/s) 河底高程 (m

49、) 結(jié)構(gòu)尺寸 (m) 十年一遇 支流 干流 (孔數(shù)×高×寬) 1 30+135 水坡涵閘 右 0.6 19.0 16.4 一孔=0.7m圓管 2 32+425 沙河二村涵閘 右 3.7 19.5 16.0 一 孔2.0×1.5m箱 涵 3 33+940 沙河五村涵閘 右 0.9 20.3 15.8 一孔=1.2m圓管 4 35+285 灘頭村涵閘 右 1.1 19.0 15.7 一孔=1.4m圓管 5 38+935 大碼頭涵閘 右 3.2 17.0 15.2 一 孔2.0×1.5m箱 涵 2 消能計(jì)算 (1)能計(jì)算工況 為減少干流灘地以及河道的沖刷， 保

50、護(hù)支流入口 涵閘， 確定消能工況為： 支流十年一遇排澇水位， 干流通航水位。 (2)各涵閘的消能計(jì)算成果見表 4。 消能計(jì)算成果表 表 4 序號(hào) 干流樁號(hào) 涵閘名稱 支流排澇水位(m) 干流通航水位(m) 消力池長(zhǎng) (m) 消力池深 (m) 1 30+135 水坡涵閘 21.81 18.7 6.0 0.50 2 32+425 沙河二村涵閘 22.26 18.7 9.50 0.50 3 33+940 沙河五村涵閘 22.11 18.7 6.0 0.50 4 35+285 灘頭村涵閘 22.01 18.7 3.5 0.50 5 38+935 大碼頭涵閘 21.74 18.7 9.50 0.50 為

51、減小消力池過大挖深， 減少工程投資， 在干、 支流達(dá)到表中所列水位時(shí)， 需控制閘門開啟， 一次開啟高度控制在 0.2 0.3m 之間， 閘下游水位抬高后， 再控制閘門開啟， 直到閘門全開。 23 § 3-3 穩(wěn)定計(jì)算 一、 計(jì)算工況 1 施工完建期： 上、 下游無水； 2 正常運(yùn)行期 ： 支流蓄水位， 干流水位平閘底板； 3 正常運(yùn)行期 ： 干流防洪水位， 支流水位閘底板以上 1m。 因本次設(shè)計(jì)中， 涵閘工程的主要任務(wù)是防洪、 排澇， 正常運(yùn)行期 也可作為校核工況， 故不再對(duì)另 外的校核工況的穩(wěn)定計(jì)算。 二、 荷載組合 荷載組合見表 5。 涵閘荷載組合表 表 5 計(jì)算工況 結(jié)構(gòu)自重

52、土重 土壓力 水重 水壓力 揚(yáng)壓力 完建期 運(yùn)行期 運(yùn)行期 三、 計(jì)算成果 計(jì)算成果見表 6。 24穩(wěn)定計(jì)算成果表 表 6 抗滑穩(wěn)定 安全系數(shù) 涵閘名稱 計(jì)算工況 最大地基應(yīng)力(kn/m2) 最小地基應(yīng)力(kn/m2) 地基應(yīng)力 不均勻系數(shù) 水坡涵閘 完建期 77.5 75.2 1.03 4.84 運(yùn)行期 70.5 68.4 1.03 3.90 運(yùn)行期 50.5 49.0 1.03 2.90 沙河二村涵閘 完建期 89.4 82.8 1.08 3.03 運(yùn)行期 85.6 77.8 1.10 2.12 運(yùn)行期 82.3 75.5 1.09 1.86 沙河五村涵閘 完建期 79.6 60.4 1.

53、03 2.74 運(yùn)行期 70.5 59.5 1.03 2.85 運(yùn)行期 46.2 58.4 1.03 8.67 灘頭涵閘 完建期 79.6 60.4 1.03 2.74 運(yùn)行期 70.5 59.5 1.03 2.85 運(yùn)行期 46.2 58.4 1.03 8.67 大碼頭涵閘 完建期 89.4 86.8 1.03 3.03 運(yùn)行期 85.6 79.3 1.08 2.12 運(yùn)行期 82.3 76.9 1.07 1.86 四、 基礎(chǔ)處理 根據(jù)小清河干流治理工程中的涵閘工程地質(zhì)資料， 地基允許承載力一般在 80 100kn/m2， 由以上穩(wěn)定計(jì)算成果可知， 涵洞及閘室部分地基需進(jìn)行處理。 本次設(shè)計(jì)中

54、沙河二村涵閘、 大碼頭涵閘洞身段基礎(chǔ)采用 0.5m 厚 3： 7 灰土墊層置換處理， 閘室段基礎(chǔ)采用噴粉攪拌樁處理。 § 3-4 工程布置 一、 沙河二村涵閘 1 進(jìn)口 段 沙河二村涵閘前為砌石拱橋， 直徑 1.0m。 進(jìn)口 段采用 M7.5 漿砌塊 25石直墻， 長(zhǎng) 0.5m， 底寬 1.5m， 底高程 19.50m。 2 洞身段 洞身段全長(zhǎng) 17m， 1 孔 2.0× 1.5mC20 現(xiàn)澆鋼筋砼箱涵， 洞身坡降100mm。 箱涵壁厚 0.3m， 0.3×0.3m 抹角， 每節(jié)長(zhǎng) 9.5m， 采用瀝青杉板伸縮縫， 中間設(shè) 651 塑料止水帶。 洞身底高程 19.

55、50 19.40 m， 采用C10 砼墊層、 M7.5 漿砌塊石基礎(chǔ)。 3 閘室段 閘室為 M7.5 漿砌塊石結(jié)構(gòu),閘室長(zhǎng) 3.9m， 閘墩為重力式擋土墻,頂厚 0.9m， 墻后坡比 1:0.4。 機(jī)架橋板采用現(xiàn)澆 C20 鋼筋砼。 閘 門 選用 HZJ- 型 2.0× 1.5m 封閉 式鑄鐵閘 門 ， 啟 閉 機(jī)選用LQD-6t 螺桿啟閉機(jī)。 4 出口 段 出口 段長(zhǎng) 20.0m， 為 M7.5 漿砌石結(jié)構(gòu)， 分扭坡段、 連接段。 扭坡段底寬由 1.5m 變至 3.5m， 底高程由 19.20m 變至 18.70m， 長(zhǎng) 10.0m， 邊坡由直墻變至 1： 2.0 邊坡； 連接段底

56、寬 3.5m， 長(zhǎng) 10.0m， 底高程 19.20m，邊坡 1： 2.0。 5 閘室及洞身基礎(chǔ)處理 洞身段基礎(chǔ)均采用 3:7 灰土夯實(shí)處理， 以增強(qiáng)地基承載力。 閘室段采用噴粉攪拌樁處理地基。 二、 沙河五村、 水坡涵閘 1 進(jìn)口 段 進(jìn)口 段采用 M7.5 漿砌石結(jié)構(gòu)， 護(hù)坡段長(zhǎng) 6.0m， 底寬 2.0m， 邊坡比 1:2.0， 底高程 20.30(20.73)m。 262 管身段 管身段全長(zhǎng) 20m， 管身坡降 1/100， 1 孔 1.4m 預(yù)制鋼筋砼管， 內(nèi)徑 1.4m， 壁厚 0.13m， 每節(jié)長(zhǎng) 2.0 m， 對(duì)接。 節(jié)間縫用橡膠墊圈填塞，外面用水泥砂漿裹縫， 管底高程 20.

57、30(20.73)m， 下做 M7.5 漿砌塊石管座。 3 閘室段 閘室為漿砌石結(jié)構(gòu)， 閘墩為重力式擋土墻， 頂厚 0.65m， 墻后坡比1： 0.4。 機(jī)架橋板采用現(xiàn)澆 C20 鋼筋砼。 閘門選用 HZY 1400m 鑄鐵封閉閘門， 啟閉機(jī)選用 LQC 3t 螺桿啟閉機(jī)。 4 出口 段 連接段長(zhǎng) 13.5m， 為 M7.5 漿砌石結(jié)構(gòu)， 分扭坡段、 連接段。 扭坡段底寬由 1.4m 變至 2.0m， 長(zhǎng) 7.5m， 底高程 19.62(20.05)m， 邊坡由直立變至 1:2.0； 連接段底寬 2.0m， 長(zhǎng) 6.0m， 底高程 20.12(20.55) m， 邊坡1:2.0。 5 閘室及管

58、身基礎(chǔ)處理 閘室段、 管身段基礎(chǔ)均采用 3:7 灰土夯實(shí)處理， 進(jìn)行加固。 三、 灘頭村涵閘 1 進(jìn)口 段 進(jìn)口 段采用 M7.5 漿砌石結(jié)構(gòu)， 護(hù)坡段長(zhǎng) 12.5m， 底寬 3.0m， 邊坡比 1:2.0， 底高程 19.00m。 2 管身段 管身段全長(zhǎng) 18m， 管身坡降 1/100， 1 孔 1.2 m 預(yù)制鋼筋砼管， 內(nèi) 27徑 1.2m， 壁厚 0.12m， 節(jié)長(zhǎng) 2.0 m， 對(duì)接。 節(jié)間縫用橡膠墊圈填塞， 外面用水泥砂漿裹縫， 管底高程 19.00m， 下做 M7.5 漿砌塊石管座。 3 閘室段 閘室為 漿砌石結(jié)構(gòu)， 閘室長(zhǎng) 4.3m， 閘墩為 重力式擋土墻， 頂厚0.65m，

59、墻后坡比 1:0.4。 機(jī)架橋板采用現(xiàn)澆 C20 鋼筋砼。 閘門選用 HZY-1200 型鑄鐵封閉閘門， 啟閉機(jī)選用 LQC-2t 螺桿啟閉機(jī)。 4 出口 段 出口 段長(zhǎng) 18.0m， 為 M7.5 漿砌石結(jié)構(gòu)， 分扭坡段、 連接段。 扭坡段底寬由 1.2m 變至 3.0 m， 長(zhǎng) 12.0m， 底高程 18.34m， 邊坡由直立變至1:2.0； 連接段底寬 3.0 m， 長(zhǎng) 6.0m， 底高程 18.84 m， 邊坡 1:2.0。 5 閘室及管身基礎(chǔ)處理 閘室段、 管身段基礎(chǔ)均采用 3:7 灰土夯實(shí)， 進(jìn)行加固處理。 四、 大碼頭涵閘 1 進(jìn)口 段 進(jìn)口 段采用 M7.5 漿砌石結(jié)構(gòu)， 護(hù)坡

60、段長(zhǎng) 6.0m， 底寬 2.0m， 邊坡比 1:2.0， 底高程 17.00m。 2 洞身段 洞身段全長(zhǎng) 18m， 1 孔 2.0× 1.5mC20 現(xiàn)澆鋼筋砼箱涵， 洞身坡降100mm。 箱涵壁厚 0.3m， 0.3×0.3m 抹角。 洞身每節(jié)長(zhǎng) 9m， 采用瀝青杉板伸縮縫， 中間設(shè) 651 塑料止水帶。 洞身底高程 17.00 16.90m， 采用C10 砼墊層、 M7.5 漿砌塊石基礎(chǔ)。 283 閘室段 閘室為 M7.5 漿砌塊石結(jié)構(gòu),閘室長(zhǎng) 3.9m,閘墩為重力式擋土墻， 頂厚 0.9m， 墻后坡比 1： 0.4。 機(jī)架橋板采用現(xiàn)澆 C20 鋼筋砼。 閘 門 選用

61、HZJ- 型 2.0× 1.5m 封閉 式鑄鐵閘 門 ， 啟 閉 機(jī)選用LQD-6t 螺桿啟閉機(jī)。 4 出口 段 出口 段長(zhǎng) 20.0m， 為 M7.5 漿砌塊石結(jié)構(gòu)， 分扭坡段、 連接段。 扭坡段底寬由 1.5m 變至 3.5m,底高程由 16.70m 變至 16.20m， 長(zhǎng) 10.0m,邊坡由直墻變至 1:2.0 邊坡； 連接段底寬 3.0m， 長(zhǎng) 10.0m， 底高程 16.70m，邊坡 1:2.0。 連接段以下順原河道。 5 閘室及洞身基礎(chǔ)處理 洞身段基礎(chǔ)均采用 3:7 灰土夯實(shí)處理， 以增強(qiáng)地基承載力； 閘室段采用噴粉攪拌樁處理地基。 § 3-5 結(jié)構(gòu)計(jì)算 結(jié)構(gòu)

62、內(nèi)力計(jì)算： 機(jī)架橋板按簡(jiǎn)支梁計(jì)算， 管身按涵管計(jì)算。 配筋根據(jù)最大控制內(nèi)力值按鋼筋砼結(jié)構(gòu)有關(guān)公式計(jì)算， 結(jié)果詳見各部位鋼筋圖。 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算： 機(jī)架橋梁按簡(jiǎn)支梁計(jì)算， 洞身按彈性地基梁計(jì)算。 配筋根據(jù)最大控制內(nèi)力值按鋼筋砼結(jié)構(gòu)有關(guān)公式計(jì)算， 結(jié)果詳見各部位鋼筋圖。 29 第四章 施工組織設(shè)計(jì) 一、 施工組織及管理 本工程建設(shè)單位為濟(jì)南市小清河管理處， 為保證工程質(zhì)量和進(jìn)度，工程建設(shè)按“三制” 執(zhí)行。 以建設(shè)單位為業(yè)主， 由業(yè)主聘用監(jiān)理單位進(jìn)行監(jiān)理， 施工采用招投標(biāo)方式， 選擇具有相應(yīng)資質(zhì)的施工隊(duì)伍承擔(dān)。 二、 工程進(jìn)度 由于本工程建筑物分散， 單項(xiàng)建筑物工程量小， 工期較短， 工程可在 200

63、2 年汛后安排,年底完成施工,即 2002 年 10 月 至 12 月 完成， 總工期 3 個(gè)月 。 三、 施工條件 5 座涵閘均位于小清河右堤， 堤外 200m 范圍內(nèi)均有瀝青路面或碎石路面， 交通方便， 施工建筑材料可就近采購(gòu)。 施工用電可由附近引 入或自 備柴油發(fā)電機(jī)組。 施工用水可采用當(dāng)?shù)販\層地下水。 大碼頭排水溝有水， 需進(jìn)行施工導(dǎo)流。 其他排水溝一般情況下無水。 四、 主體工程施工 1 土方工程施工 土方工程主要有閘基清基、 開挖、 上、 下游圍堰土方回填等， 以機(jī)械化施工為主， 人工開挖為輔。 土方開挖和回填， 采取“集中棄土，就近回填” 的原則。 30基坑土方開挖采用 1m3挖

64、掘機(jī)開挖， 挖土機(jī)推運(yùn) 50m； 土方回填采用推土機(jī)推運(yùn)， 拖拉機(jī)壓實(shí)， 或打夯機(jī)分層夯實(shí)。 2 護(hù)砌工程 護(hù)砌工程施工前應(yīng)先平整工作面， 低洼處回填土料夯實(shí)。 砌筑石料應(yīng)選擇材質(zhì)均勻、 無風(fēng)化裂痕， 塊重及厚度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。 砌筑時(shí)必須平整、 密實(shí)、 錯(cuò)縫合理， 勾縫嚴(yán)密飽滿， 水平縫順直。 3 混凝土及鋼筋混凝土工程 混凝土拌和采用 0.4m3攪拌機(jī)攪拌。 攪拌機(jī)的進(jìn)料及出料均采用手推膠輪車運(yùn)輸， 混凝土采用人工平倉(cāng)， 插入式振搗器振搗， 人工撒水養(yǎng)護(hù)。 4 金屬結(jié)構(gòu)及砼預(yù)制構(gòu)件的安裝工程 安裝工程主要包括閘門及啟 閉機(jī)、 預(yù)制梁板等安裝。 應(yīng)遵循以下技術(shù)條件： (1)金屬結(jié)構(gòu)制造廠家必須持有生產(chǎn)許可證； (2)閘門及啟閉機(jī)設(shè)備安裝調(diào)試完畢， 應(yīng)做全行程起閉試驗(yàn)， 試運(yùn)行三次。 (3)砼預(yù)制梁板必須待強(qiáng)度達(dá)到 70%以上， 才能吊裝。 5 止水、