水毁堤防修复工程实施方案.doc
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目 录1 综合说明11.1 绪言11.2水文11.3工程地质21.4 工程任务和规模31.5工程布置及主要建筑物41.6施工组织设计51.7环境影响评价51.8工程管理51.x投资概算62 水文62.1流域概况62.2气象72.3水文基本资料72.4径流、泥沙82.5暴雨洪水特性x2.6设计洪水x3 工程地质153.1区域地质概况153. 2堤防主要工程地质问题163.3料场选择163.4结论与建议164 工程任务和规模174.1社会经济概况及防洪要求174.2堤防工程现状及存在问题184.3工程建设的必要性1x4.4工程规模及防洪标准1x4.5设计洪水水面线计算204.6堤距计算214.7堤线布置225 工程设计235.1设计依据235.2技术规范及标准235.3前期规划及参考资料235.4堤防工程设计246 施工组织设计306.1 施工条件306.2施工导、截流316.3主体工程施工316.4施工总进度326.5施工管理327 工程占地及拆迁337.1工程永久占地337.2临时工程占地338 环境保护设计338.1 设计依据338.2 环境保护目标338.3工程对环境的影响34x 工程预算35x.1工程概况35x.2投资主要指标35x.3编制原则和依据35附:(1)设计图纸4张。37(2)项目预算书一份。37 工 程 特 性 表序号及名称单位数量备 注一、水文泥沙1、流域面积km22x.61xxx河工况区以上2、治理河道长度m1503、河道平均比降263、10年一遇洪水设计流量m3/s180二、工程规模m工程设计总长度1、修复堤防m150左岸150m2、围堰m160三、主要工程量1、土石方开挖m3325x2、土石方回填压实m315403、土石方回填m5284、C15埋石混凝土m32655、浆砌石挡墙m35106、伸缩缝m2857、排水管m2160四、工程投资预算1、建筑工程万元25.582、临时工程万元1.223、费用万元2.6x4、预备费万元1.475、投资万元30.x61 综合说明1.1 绪言1.1.1工程建设背景xxxx河xxxx集镇水毁堤防修复工程位于xxxx河xxxx集镇段左岸无堤段,为了确保当地的居民生产生活和生命财产安全,计划将该段的xxx河左岸河堤进行治理,通过治理,保护沿河居民生命财产安全,提高地区防洪能力,改善当地生态环境,改善居民生产生活条件均有重要意义。x年x月xxx江河管理站委托xxxx对xxxx河xxxx集镇水毁堤防修复工程实施方案进行编制。xxxx在已确定总体治理方案的基础上,根据汉中市水利局、汉中市财政局汉水发 x316号文关于下达x年省级防汛救灾专项资金项目计划的通知,依照堤防工程设计规范GB50286-2013等相关规范,编制完成xxxxxxx河xxxx集镇水毁堤防修复工程实施方案。本次水毁修复河段范围为:修复加固堤防150m。1.2水文1.2.1气象特征 xxx河为x右岸一级支流濂水河的上游段,发源于米仓山北麓红庙镇五里浸,至项目区出口段主河道全长x.43km,控制流域面积2x.61km2,河道平均比降28。流域两岸山势陡峻,灌木丛生,总体植被良好。该河系山溪性河流,发源地红庙镇五里浸为暴雨多发地带,汛期洪水陡涨陡落,非汛期水质良好,清澈见底,泥沙含量较小。xxx河由于流域面积较小,均无水文、雨量及气象站,实测资料相对缺乏,故本次设计选用的水文资料以xxx河下游的xxx河江西营水文站为依据,同时参照实地走访调查了部分暴雨洪水资料,并对计划治理段河道地形地貌进行了实地测量。工程所在流域地处北亚热带湿润季风气候区。由于受地形条件影响,形成了独特的秦巴山区气候特征,主要表现为:气候温和,四季分明,夏无酷暑,冬无严寒;夏季降雨集中,时有暴雨发生,易造成洪、涝等自然灾害;秋凉湿润,多连阴雨。降水具有年际变化大,年内分配不均的特点。据xxx气象站1x662002年实测资料统计,多年平均气温为14.4,极端最高气温为38.5(2002年7月13日),极端最低气温为8.x(1xx1年12月28日)。多年平均风速1.3m/s,最大风力78级,最大风速17.0m/s,最大风速相应风向为ES。1.2.2 设计洪水xxx河工程区下游设有江西营水文站,控制流域面积84.3 km2,水文站以上河道平均比降为26。本次设计洪水以江西营水文站作为参证站,采用面积比拟法计算了设计洪水流量,并和暴雨洪水法和经验公式法计算成果进行比较。经分析,选应经验公式法计算成果作为本次设计依据,工程区xxx河10年一遇洪峰流量为180 m3/s。1.3工程地质1.3.1区域地质概况工程区地处秦岭褶皱系和扬子地台的接触部位,处于一系列走向东西的紧密褶皱和压性断裂组成的强烈挤压带内,地质构造极为复杂,多深大断裂,且具活动期长,产状、性质变化大等特点。区内第四纪以来地壳活动剧烈,新构造活动特征明显,差异性活动幅度大,形成构造盆地与褶皱、断块山系相间出现的地貌格局。拟建xxx河集镇堤防水毁修复工程区位于汉中新生代断陷盆地的南缘与杨子地台北缘的过渡地带,地表虽未见断裂构造迹象,但新生代以来形成的巨大地形差异表明,沿盆地南缘与基岩山系之间必有隐伏断裂通过。勘察区主要断裂都有不同程度的活动性,且与地震活动有关,属华南地震区的秦岭大巴山地震分区汉中地震带,最大震级6.0级 ,主要发生于宁强、南郑一带,1x57年以来小震达24次。据中国地震参数区划图,工程区地震基本裂度为度。1.3.2堤防工程地质条件及评价xxx河项目区段均为无堤段,属于自然形成的坎式岸坡,成分以粘壤土为主。治理段自然岸坡洪水季节经常出现漫顶的现象,经过多年来的洪水侵蚀,局部地区被冲刷出凹口,所形成的自然岸坡线不甚平滑。治理段自然岸坡的稳定情况较好,经过历次大洪水的检验,并未出现大规模垮塌等现象。堤基表层多为粒径较大的卵石层覆盖,局部区域基岩出露,堤基土层结构为上粗粒土下细粒土或上粗粒土下岩石的双层结构,洪水期会有较大的冲刷,因此挡墙基础应深入河流冲刷深度以下,以保证堤防挡墙的整体稳定性。经过现场踏勘发现,河道左岸没有较大的冲坑,深泓线靠近河道右岸边界。1.3.3建筑材料片石料:由于xxx河滩面孤石储量无法满足工程砌石要求,加固用石料可选用红庙一带灰岩块石料,该类石料为硬质岩石,抗风化能力强,距离工程区运距约1015km,交通方便,完全满足工程砌石要求。砂料:x河砂石砂料储量较大,指标符合规范要求,料场距施工现场45km能够满足本工程所需;水泥:工程所在地距离梁山水泥厂较近,有45km,指标符合规范要求,储量能够满足本工程所需。1.4 工程任务和规模1.4.1工程级别和防洪标准本段防洪工程保护范围内总人口不足1千人,耕地20余亩。根据防洪标准(GB50201x4)该段属于以乡村为主的防护区,防护区人口小于20万,防护区耕地面积小于30万亩,防洪标准为1020年一遇。根据堤防工程设计规范(GB502862013),确定堤防工程的级别为5级,防洪标准为10年一遇。1.4.2工程规模本次工程位于xxx河上游平川段,本次修建防洪工程总长为150m。主要建设规模为:xxx河左岸新建堤防150m。1.4.3堤顶高程确定根据堤防工程设计规范(GB50286-x8)要求,设计堤顶高程为设计洪水位加堤顶超高,超高为波浪爬高、风壅增高及安全加高三者之和。经计算,本次堤顶超高采用1.1m。1.5工程布置及主要建筑物1.5.1工程平面布置xxx河现状自然岸坡的平面形态基本顺畅,现状堤距在1537m之间,桩号x左0+000为一石拱桥,为治理段现状堤距最窄处。从石拱桥往下游,除在桩号x左0+43.6x左0+101.1之间现状河道有一明显的窄口外,其余位置均没有突扩或突缩,现状堤距基本上属于平顺变化。xxx河本次治理段左岸为无堤段,右岸为当地居民自建房,侵占河道后利用房屋及其基础充当挡水建筑物。根据造床流量下的堤距计算,xxx河桩号x左0+000x左0+101.1段计算堤距为15.8m,桩号x左0+101.1x左0+150段计算堤距为15.3m。根据堤距计算分析可知,现状堤距基本满足构成稳定河相关系的条件。从实际情况看,本段河道的河槽没有较大的冲坑,也没有产生明显的淤积,说明现状堤距是可以维持河势稳定的。本次堤线布设的原则是堤线与大洪水的主流线大致平行,结合现状堤线及计算堤距,新布设的堤线应满足整个河势发展的需要,要从全局出发,兼顾左右岸、上下游,避免为局部利益而影响河势稳定。xxx河本次治理段的设计堤线基本沿着原堤线布设,除在桩号x左0+43.6x左0+101.1对原自然河道的窄口进行扩展堤距的处理之外,本次设计堤线基本沿着原堤线布设,设计堤距在1537m之间,基本符合设计堤距计算成果的要求。1.5.2堤防横断面设计xxx河左岸(桩号x左0+000x左0+150)段,根据河道左岸现状地形及道路情况,确定采用迎水坡坡比1:0.25,背坡为直墙的M7.5浆砌石挡墙。挡墙顶宽0.4m,底宽1.4m、1.28m;基础采用C15埋石混凝土,底宽1.8m、1.68m,高1.0m(详见设计图),堤顶高程按10年一遇洪水位加1.1m超高确定。1.6施工组织设计项目区位于xxx红庙镇xxxx村,即原xxxx乡集镇所在地,211省道穿村而过,且有水泥路直接从211省道通往施工区,交通较为便利。本次工程按机械施工为主,人工施工为辅的原则进行安排。主体工程包括新修护岸工程、堤防加高加固工程等。初步拟定工期为x年12月至2017年1月,总工期为2个月。1.7环境影响评价防洪工程的实施,对增强当地防洪安全,减少洪灾风险、改善当地的生态环境将会具有明显的作用。虽然工程在实施过程中会有些不利影响,但是施工期较短,影响是暂时的,采用适当的环保措施是可以降低、避免的。特别是河堤治理后,该段河床通过综合整治疏浚,提高了河道行洪能力和安置区的防洪标准,从长远角度考虑,工程建设对当地环境是有利的。所以本工程在施工中应该注重施工环境保护,加大环境保护宣传力度,但不作环境保护投资计算。1.8工程管理工程建成后移交红庙镇镇政府负责进行统一管理,具体由红庙镇镇政府负责日常管理。结合当地实际情况,确定本次工程建成后,为红庙镇镇政府增设运行、观测岗位1人,季节性工作临时雇佣人员。1.x投资概算工程概算执行陕西省水利水电工程概(预)算编制办法及费用标准;概算编制年为x年;材料价格采用工程所在地市场价。本次工程需完成的主要工程量为:土石方开挖325x m3,土石方回填2068m3,浆砌石510m3,C20埋石砼265m3。主要材料需用量为:水泥104t、块石6x0m3、碎石185m3、砂子32xm3。工程需要劳力15x3工日,其中普工112x工日,技工351工日,人工113工日。工程概算总投资30.x6万元。其中:建筑工程25.58万元,临时工程1.22万元,费用2.6x万元,预备费1.47万元。2 水文2.1流域概况xxxx河xxxx集镇水毁堤防修复工程位于xxx河原xxxx乡集镇段。xxx河流域西、南、东三面环山,向北面畅开,大致呈一扇形分布,xxx河由南向北纵贯其中。地势南高北低,东西高中部低,南部为米仓山余脉中山区,海拔高程多在8001000m左右,北部为汉中盆地的边缘丘陵浅山区,工程治理段海拔高程在6x0m左右。xxx河为x右岸一级支流濂水河的上游段,发源于米仓山北麓红庙镇五里浸,至项目区出口段主河道全长x.43km,控制流域面积2x.61km2,河道平均比降28。流域两岸山势陡峻,灌木丛生,总体植被良好。该河系山溪性河流,发源地红庙镇五里浸为暴雨多发地带,汛期洪水陡涨陡落,非汛期水质良好,清澈见底,泥沙含量较小。2.2气象xxxxxx河防洪治理工程地处北亚热带湿润季风气候区。由于受地形条件影响,形成了独特的秦巴山区气候特征,主要表现为:气候温和,四季分明,夏无酷暑,冬无严寒,春季升温迅速,间有“倒春寒”现象;夏季降雨集中,时有暴雨发生,易造成洪、涝等自然灾害;秋凉湿润,多连阴雨。据xxx气象站1x662002年实测资料统计,多年平均气温为14.4,极端最高气温为38.5(2002年7月13日),极端最低气温为8.x(1xx1年12月28日)。降水具有年际变化大,年内分配不均的特点。根据xxx气象站观测资料统计,多年平均降水量为88x.4mm。年内510月受西南季风和东南季风的影响,水汽充沛、降水集中,其间降水量可占全年降水量的80%左右,11月至翌年4月,受西北大陆干冷季风影响,空气干燥,降水量少,仅占全年降水量的20%。从年际变化来看,最大年降水量1563.2mm (1x83年),最小年降水量53x.7mm(1xx7年),变幅达2.x0倍。早霜期始于十一月下旬,晚霜期终于次年三月中旬,无霜期252.3天;多年平均日照时数为1050.5小时;多年平均水面蒸发量(E601型)约为71x.8mm(三华石站);多年平均相对湿度为80%。多年平均风速1.3m/s,最大风力78级,最大风速17.0m/s,最大风速相应风向为ESE。2.3水文基本资料xxx河工程区下游设有江西营水文站,1x60年5月设立,控制流域面积84.3km2,有1x60年至今的实测水文资料。濂水河支流红庙河上曾设有红庙塘水文站,1x60年5月设立,控制流域面积21.4km2,1xx1年12月撤消,有1x631xx1年的实测水文资料。工程附近水文站基本情况详见表21。xxx河临近的冷水河干流上设有三华石水文站,距河口约6.3km,1x48年4月设立,控制流域面积578km2。三华石水文站1x48年4月设立时断面位于冷惠渠大x下游240m处,1x53年x月下迁x60m,1x65年又下迁70m,1xx1年1月又上迁至冷惠渠大x上游,有1x48年、1x50年至今的实测水文资料。表21 工程附近水文测站基本情况一览表河 名站 名控制面积(km2)设 站时 间(年、月)资料年限备注起止年数冷水河三华石5781x48.41x48、1x502008601x4x年资料缺测濂水河江西营84.31x60.51x6020084x红庙河红庙塘21.41x60.51x631xx12x1xx1年12月撤消本次堤防修复工程设计选取xxx河江西营水文站作为参证站,该站资料均进行过系统整编和正式刊布,满足设计洪水计算规范要求。但由于xxx河工程区控制流域面积与xxx河江西营水文站控制流域面积相差超过20%,故水文比拟法成果仅供参考。2.4径流、泥沙xxx河属于雨源性河流,径流随降雨而变化,并具有年内分配不均,年际间变化大等特点。根据工程附近江西营水文站实测资料统计,多年平均径流量为0.x8亿m3,径流模数为36.86万m3/km2.a,实测最大年径流量1.67亿m3(1x83年),最小年径流量0.50亿m3(1xx7年),变幅达3.34倍;最大洪峰流量为600m3/s(1x30)。xxx河流域位于米仓山北麓土石山区,植被相对较好,河流含沙量较小。泥沙主要来源于流域上游的土壤侵蚀,一年中的沙量大部分集中在汛期的几个月,特别是来自几次较大的洪水过程。根据流域下游江西营水文站实测泥沙资料统计,多年平均输沙量7.32万t,多年平均侵蚀模数为868 t/km2.a。每年7x月径流量约占全年的54.2%,泥沙约占全年输沙量的82%。2.5暴雨洪水特性xxxxxx河xxxx村防洪治理工程位于xxx河上游,工程以上流域的洪水主要由暴雨形成。暴雨发生日期,最早在4月,最迟到10月,但量级和强度较大的暴雨一般发生在7x月。xxx河流域暴雨分为两种类型:一种是锋面雨,其特点是历时长,强度均匀,笼罩面积大;另一种是雷暴雨,其特点是雨量集中,历时短,强度大,笼罩面积小。一次暴雨历时约24小时左右,其主雨峰约在6小时左右。根据三华石水文站实测资料和实地调查走访资料统计,年最大洪峰流量一般出现在411月,以7x月居多。整个汛期水量的变化较大,分45月的桃汛和710月上旬的大汛。由于该流域暴雨集中,强度大,加之山高坡陡,土层浅,因此洪水具有猛涨陡落,峰型尖瘦的特点,一次洪水过程约为35天。2.6设计洪水2.6.1 由暴雨推求设计洪水由暴雨推求设计洪水,采用水文手册所提供的暴雨成果和产汇流计算方法计算。(1)设计暴雨计算 计暴雨历时:根据水文手册关于设计暴雨历时和计算时段的建议,xxx河工程区以上控制流域面积在20F60km范围,设计暴雨历时t取6小时,暴雨计算时段t=1小时。西沟工程区以上控制流域面积在F20km范围中,由于西沟流域属于暴雨高值区,因此设计暴雨历时t取6小时,取暴雨计算时段t=1小时。 计点雨量计算:根据水文手册提供的短历时暴雨均值和Cv等值线图,分别查得流域几何中心处年最大各历时点雨量统计参数、Cv,再以Cs=3.5Cv,由附表查Kp值代入下式,求得各历时不同频率的点暴雨量:式中:历时为t,频率为P的点暴雨量(mm); t历时的平均暴雨量(mm); Kp 频率为P的模比系数。设计面雨量计算设计面雨量Ht,f = 设计点雨量Ht,p点面折减系数t 点面折算系数用下式计算:= 式中: t 历时为t的暴雨点面系数; at、bt 线型拟合参数和指数; F 流域面积(km)。本工程区所在地属于暴雨相似区1区,由水文手册查得各历时点面系数的参数at、bt,经计算,各历时点面系数成果见表2-1,面雨量计算成果见表2-2。表2-1 xxx河工程区以上流域暴雨点面系数成果表历时t(h)atbtF(km)t10.004460.33432x.610.x5x30.004680.27152x.610.x6560.004870.23222x.610.x6x表2-2 xxx河工程区以上流域设计点暴雨计算成果表时段点面系数统计参数频率(%)均值CvCs/Cv510点雨量0.x6x680.533.513x.4115.6面雨量135.1112.0点雨量0.x65520.523.5105.687.x面雨量101.x84.8点雨量0.x5x340.543.570.458.1面雨量67.555.8设计暴雨的时程分配按水文手册提供的综合概化雨型(见手册表5-8)进行计算。(2)设计净雨计算设计净雨按蓄满产流概念计算,计算时先推求产流量,再计算净雨量。产流量计算 产流量R=设计面雨量Ht初损Io 初损Io=ImPa式中:Im流域土壤最大蓄水量(mm),根据暴雨相似区分区图,本工程区位于x南区,流域最大蓄水量Im=55mm; Pa前期影响雨量(mm),Pa=Im2/3=36.7mm;则在一次降雨过程中应扣除的初损雨量Io=18.3mm。设计净雨计算由于水文手册在计算产流量R时,仅扣除深层地下水,故用上式计算出产流量过程后,还要扣除潜流量,才能求得用于推求洪峰流量的净雨过程,即:设计净雨过程ht=产流过程Rt潜流量过程R潜根据水文手册分析,流域潜流量按产流总量R的20%计。将潜流量除以产流历时得时段平均潜流量R潜,再从产流过程中扣除时段平均潜流量,即得设计净雨过程。(3)推理公式法计算设计洪峰流量当工程区控制的流域面积300km时,采用推理公式法计算。依据的基本公式 式中: t、 分别为净雨历时(h)和汇流历时(h); F 、L、J 分别为控制流域面积(km)、河长(km)和比降; 净雨历时为t的净雨强度(mm/h),即将时段净雨按由大到小依次累计,再除以相应的历时t; m 汇流参数, m =0.18()0.6。洪峰流量的计算A、计算汇流参数m将本次评估工程河段以上流域面积、河长、平均比降(计算断面至xxx河源头的平均比降)代入计算汇流参数m的公式中,计算结果见表2-3。表2-3 汇流参数m计算成果表洪水计算断面流域面积(km)河长(km)平均比降()汇流参数m备 注xxx河2x.61x.43280.712B、计算Qm曲线。假设Qm并将m、L、J值代入公式:计算并绘制Qm关系曲线。C、计算Qmt曲线。将净雨强度 和F代入公式:计算并绘制Qmt关系曲线。D、推求洪峰流量。在同一坐标系中绘制Qm与Qmt曲线,两线相交点的流量即为所求的洪峰流量,时间即为汇流历时。不同频率洪峰流量图解试算后求解,xxx河10年一遇洪峰流量为156m/s。2.6.2 经验公式法汉中地区实用水文手册(以下简称水文手册)提供的计算洪峰流量经验公式: 式中:设计频率为P的洪水流量(m3/s);设计频率为P的经验系数; n设计频率为P的经验指数; F流域面积(km)。xxx河、后河工程区以上流域属于x南区,公式中的参、指数Cp、n值,从水文手册中查得,10年一遇洪水计算, Cp=15.1,n=0.731,根据公式计算出,xxx河10年一遇洪峰流量为236m/s。2.6.3 水文比拟法1.参证站选用xxx河江西营水文站,控制流域面积84.3Km2,采用汉中实用水文手册计算成果(见下表)。2.本次设计站为xxx河工程区以上,控制流域面为2x.61Km2,与参证站属同一流域,水文特征基本相同,故可按面积比拟法推求设计站洪峰流量,由于参证站与设计站控制流域面积超过了20%,故水文比拟法成果仅作为参考,计算公式为: 式中: Q设、Q参设计站、参证站洪峰流量(m3/s),F设、 F参设计站、参证站流域面积(Km2)计算成果见下表:表2-4 面积比拟法设计洪水计算成果表站各项目名称洪峰流量(P%)备注10%参证站xxx河江西营水文站(84.3Km2)370设计站xxx河工程区以上1842.6.4成果分析与选用本次设计洪峰流量的计算采用了暴雨推求法、经验公式法和水文比拟法等三种方法进行计算,现将本次计算成果进行对比,见下表。表2-5 不同方法计算xxx河项目区段设计洪水成果对比表断面名称计算方法P=10%xxx河暴雨推求法156经验公式法180水文比拟法184采用值180表2-6 不同方法计算西沟项目区段设计洪水成果对比表断面名称计算方法P=10%xxx河暴雨推求法100经验公式法116水文比拟法124采用值116从上表可以看出,面积比拟法和经验公式法计算结果基本一致,而暴雨推求法偏大。综合分析选用经验公式法的成果。3 工程地质3.1区域地质概况3.1.1地形地貌勘察区位于汉中断陷盆地的南缘与扬子地台北缘的过渡地带,地势南高北低,区内发育有漫滩、一级阶地及基岩谷坡等次级地貌单元,阶地及漫滩二元结构清楚。本次工作涉及一级阶地、基岩谷坡等地貌。根据整个流域河谷发展的不同地形地貌特点,整个濂水河流域内,可分为两个发展阶段,即上游的冲淤平衡段及下游的堆积段。在上游地段,河流洪水期下切侵蚀严重,平水期水流小,河流曲流发育,侧向侵蚀强烈,河床上基岩裸露,显示出该段冲淤相对平衡。下游河段,河谷相对宽缓,河床出现24m的覆盖层,这是河床堆积的象征。3.1.2地质构造及地震工程区地处秦岭褶皱系和扬子地台的接触部位,处于一系列走向东西的紧密褶皱和压性断裂组成的强烈挤压带内,地质构造极为复杂,多深大断裂,且具活动期长,产状、性质变化大等特点。区内第四纪以来地壳活动剧烈,新构造活动特征明显,差异性活动幅度大,形成构造盆地与褶皱、断块山系相间出现的地貌格局。拟建xxx河防洪治理工程区位于汉中新生代断陷盆地的南缘与杨子地台北缘的过渡地带,地表虽未见断裂构造迹象,但新生代以来形成的巨大地形差异表明,沿盆地南缘与基岩山系之间必有隐伏断裂通过。勘察区主要断裂都有不同程度的活动性,且与地震活动有关,属华南地震区的秦岭大巴山地震分区汉中地震带,最大震级6.0级 ,主要发生于宁强、南郑一带,1x57年以来小震达24次。据中国地震参数区划图,工程区地震动峰值加速度为0.10g,相应地震基本裂度为度。3. 2堤防主要工程地质问题3.2.1岸坡稳定问题xxx河项目区段均为无堤段,属于自然形成的坎式岸坡,成分以粘壤土为主。治理段自然岸坡洪水季节经常出现漫顶的现象,经过多年来的洪水侵蚀,局部地区被冲刷出凹口,所形成的自然岸坡线不甚平滑。治理段自然岸坡的稳定情况较好,经过历次大洪水的检验,并未出现大规模垮塌等现象。堤基表层多为粒径较大的卵石层覆盖,局部区域基岩出露,堤基土层结构为上粗粒土下细粒土或上粗粒土下岩石的双层结构,洪水期会有较大的冲刷,因此挡墙基础应深入河流冲刷深度以下,以保证堤防挡墙的整体稳定性。经过现场踏勘发现,河道左岸没有较大的冲坑,深泓线靠近河道右岸边界。3.3料场选择3.3.1块石料场由于xxx河滩面孤石储量无法满足工程砌石要求,加固用石料可选红庙一带灰岩块石料,该类石料为硬质岩石,其单轴饱和抗压强度均大于40MPa,抗风化能力强,距离工程区运距约1015km,储量及质量完全满足工程砌石要求。3.3.2用粗细骨料拟建工程混凝土用量不大,可直接外购x河内生产的商品粗细骨料。据现场调查,该采石场开采生产的细骨料,主要矿物成分为石英、长石,其所开采的骨料泥质含量、有机质含量、针片状颗粒含量、软弱颗粒、轻物质含量等均满足混凝土细骨料的标准要求。料场均位于x河xxx,距工程区距离3040 km。3.4结论与建议1、xxxxxx河堤防工程治理段大部分修筑在xxx河漫滩上,地处一级阶地前缘。目前为无堤段,需采取治理措施。2、xxxxxxx河xxxx集镇水毁堤防修复工程堤基总体上为细中砂、圆砾、卵石以及卵砾石层,局部为基岩,堤基为多元结构。3、本次勘察的剖面,可以代表本工程区堤防的典型特征,所取得的各项参数可以作为设计验算的依据。4、拟加固段堤防压实度均达不到规范要求。5、xxx河水及地下水对砼及砼中的钢筋无腐蚀性。6、工程区砂砾料可就近选用xxx河河滩覆盖层下部的砂砾石;块石料可选碑x一带的灰岩块石料;混凝土用粗、细骨料可就近利用工程区附近料场。4 工程任务和规模4.1社会经济概况及防洪要求4.1.1社会经济情况xxx河是濂水河的上游段,濂水河发源于米仓山北麓的五里浸,于xxx大河坎镇汇入x。本次堤防治理工程位于红庙镇xxxx村,红庙镇位于县城以南,政府驻地红庙村,浅山丘陵地貌。位于东经106.54,北纬32.51,地处xxx西南部,东与牟家x镇和小南海镇相连,南与四川省南江县光雾山镇相连,西接黄官镇,北邻青树镇。红庙镇总面积153.7平方公里,总人口2.5万人,距县城21公里。境内交通便利,汉南公路穿境而过,红牟、红黄公路横贯东西。该镇因盛产茶叶中药材而驰名,共有茶园面积2456亩,年产干茶25万公斤。相继研制开发的汉水银梭、黄云翠竹、南湖特炒、南湖炒青等高中当名优茶叶享誉海内外。白术、附子、山茱萸、天麻、银杏等中药材面积达2000多亩,产量达50万公斤,为制药和化工提供了优质的原料。红庙镇属xxx茶叶、烟叶及中药材主产区之一,是xxx推进新农村建设和产业化进程,全面发展农村经济的主要地区之一。全镇受地质灾害、洪涝灾害或其他自然灾害影响的农户和居住高寒山区、水电路不通、生存环境恶劣及危房的农户涉及全镇1x个村。4.1.2洪水灾害影响xxx河流域降雨量充沛,年均降雨量达1500mm左右。由于降雨量时空分布不均,局部暴雨和秋季大面积连阴雨中的大暴雨是冷水河发生洪水的主要来源,暴雨洪水多发生在6x月份,洪水陡涨陡落,加之防洪工程设施薄弱,大部分为无堤段,抗洪能力差,每次洪涝灾害造成的损失都十分惨重。4.2堤防工程现状及存在问题4.2.1堤防工程现状本次工程治理范围上起xxxx村村委会附近的石桥左岸桥头,下至xxx河与西沟交汇处上游50m处。xxx河项目区段左岸现状均为无堤段,属于自然形成的坎式岸坡,成分以粘壤土为主,右岸均为当地村民的自建房,侵占河道后利用房屋及其基础充当挡水建筑物。治理段自然岸坡洪水季节经常出现漫顶的现象,经过多年来的洪水侵蚀,局部地区被冲刷出凹口,所形成的自然岸坡线不甚平滑。治理段自然岸坡的稳定情况较好,经过历次大洪水的检验,并未出现大规模垮塌等现象。4.2.2存在问题目前,xxx河治理还没有进行系统性规划,治理项目的前期工作薄弱,基本情况不详细,治理目标和任务不明确。项目区河道左岸为无堤段,右岸为村民自建房,缺乏有效系统的防洪工程来保护当地人民群众的生命财产安全。河道由于缺乏有效治理,安全隐患多。随着社会经济发展,河边居住人口增加,沿岸的村庄规模日益扩大,社会财富日益聚集,洪水情况下造成较大的洪涝灾害,给沿岸人民的生命财产安全构成很大威胁。4.3工程建设的必要性(1)是抵御洪水侵害,安全防洪的需要xxx河本次治理段现状基本处于无设防状态,左岸为自然岸坡,右岸为当地村民的自建房屋,利用其临河侧与房屋基础充当挡水建筑物,河道两岸抵御洪水能力都比较差,不能有效约束洪水,洪水威胁着工程区左岸人民群众的生命财产安全。从防洪安全角度需要对河道堤防进行治理,形成较强防洪体系。(2)促进当地经济社会持续发展的需要。本次工程治理段左岸为耕地及部分居民点,右岸为原xxxx乡集镇所在地。随着当地社会经济持续发展,保护区内人民群众的防洪安全问题显得尤为突出。综上所述,实施xxx河防洪治理工程是十分必要的。4.4工程规模及防洪标准4.4.1防洪标准本段防洪工程保护范围内总人口不足1千人,耕地20余亩。根据防洪标准(GB50201x4)该段属于以乡村为主的防护区,防护区人口小于20万,防护区耕地面积小于30万亩,防洪标准为1020年一遇。本段防洪工程的防洪标准为10年一遇。根据堤防工程设计规范(GB502862013),确定堤防工程的级别为5级。4.4.2工程规模本次工程位于xxx河上游平川段,本次修建防洪工程总长为150m。主要建设规模为:xxx河左岸新建堤防150m。4.5设计洪水水面线计算4.5.1水面线计算方法采用能量守恒方程按全断面计算水面线,其公式为: 式中:Z 断面水位(m); V断面平均流速(m/s); 系数(取=1); g重力加速度(m/s2); Q 河段平均流量(m3/s); L断面间距(m); K 河段上、下游断面流量模数平均值,即 A 上、下游断面面积的平均值(m2); R 上、下游断面的水力半径平均值(m); C 谢才系数平均值,即C=R1/6/n n 河段平均糙率; 局部水头损失系数;下标1和2表示上、下游断面。按上式由下游向上游逐段进行设计洪水位推算,即可推求出各断面的洪水位。4.5.2水面线计算条件(1)河道断面本次根据河床比降、河道横断面及排洪沟汇入情况,在xxxxxx河治理段实测了4条河道横断面,断面间距为46.0477.31m。(2)河段糙率的确定查阅防洪工程附近xxx河江西营水文站实测的洪水比降、糙率统计情况表。xxx河江西营水文站根据流量、水面比降等实测资料计算的河道糙率值一般在0.0220.033之间,高水位时的糙率值在0.033左右。本次防洪工程设计时,我公司在工程附近河段进行了历史洪水调查和洪痕测量,根据本次调查洪痕高程采用曼宁公式计算洪峰流量,用“试糙法”依据河床质组成、河段特征,通过查表初选糙率,再参考工程下游江西营水文站实测洪水糙率,综合分析确定xxx河后河段的河道糙率采用0.033。4.5.3水面线推求根据拟定的堤距、确定的河段糙率、控制断面(后左0+150)的水位流量关系和实测的横断面资料,首先计算各个断面的水力因素,然后采用前述确定的计算方法,分别以各重点段最下游的实测断面作为起算断面,在起算断面断面的水位流量关系曲线上查出相应流量的水位为起算水位,从下游向上游逐断面推求各断面的设计洪水位,最后推求出xxxxxx河堤防工程的设计洪水水面线。表4-1 xxx河设计洪水水面线计算成果表(p=5%)单位:m 序号断面桩号设计水位1后左0+150687.802后左101.168x.303后左0+43.66x0.604后左0+0006x0.x04.6堤距计算1.堤距计算根据本次实测地形,xxx河xxxx村治理段现状堤距为1537m,采用河相关系公式、水流阻力公式、水流连续公式。三式联解法计算现状堤距是否满足要求,并采用阿尔图宁公式进行校核。河相关系公式:B1/2/h =;水流阻力公式:V=1/nh2/3J1/2;水流连续公式:Q=BhV;三式联解得:(摘自治河与防洪公式3x,黄河水利学校,辽宁水利学校合编,1xx1年5月第一版)式中: B造床流量下计算的堤距(m)Q造床流量(m3/s)备注:造床流量按多年汛期平均流量法计算Q造=7.7Q汛0.85+x0Q汛1/3或按经验取值Q造 Q洪 (50%)(两年一遇)的洪峰流量确定,xxx河项目区段两年一遇洪峰流量为53 m3/s。n河床糙率取0.033横断面河相系数,对于蜿蜒性河段取24,游荡性河段一般取2040,过渡性河段一般取812,本工程取4.0J河床比降1.26%1.4%根据上述公式计算,x左0+0000+101.1段计算堤距为15.8m,x左0+101.10+150段计算堤距为15.3m。4.7堤线布置xxx河现状自然岸坡的平面形态基本顺畅,现状堤距在1537m之间,桩号0+000为一石拱桥,现状堤距最窄。从石拱桥往下游,除在桩号0+43.60+101.1之间现状河道有一明显的窄口外,其余位置均没有突扩或突缩,现状堤距基本上属于平顺变化。xxx河本次治理段左岸为无堤段,右岸为当地居民自建房。根据造床流量下的堤距计算,xxx河桩号0+0000+101.1段计算堤距为15.8m,桩号0+101.10+150段计算堤距为15.3m。根据堤距计算分析可知,现状堤距基本满足构成稳定河相关系的条件。从实际情况看,本段河道的河槽没有较大的冲坑,也没有产生明显的淤积,说明现状堤距是可以维持河势稳定的。本次堤线布设的原则是堤线与大洪水的主流线大致平行,结合现状堤线及计算堤距,新布设的堤线应满足整个河势发展的需要,要从全局出发,兼顾左右岸、上下游,避免为局部利益而影响河势稳定。xxx河本次治理段的设计堤线基本沿着原堤线布设,除在桩号0+43.60+101.1对原自然河道的窄口进行扩展堤距的处理之外,本次设计堤线基本沿着原堤线布设,设计堤距在1537m之间,基本符合设计堤距计算成果的要求。5 工程设计5.1设计依据(1)中华人民共和国防洪法(2002年10月1日施行);(2)中华人民共和国河道管理条例(1x88年6月施行);(3)陕西省河道管理条例(2000年12月施行);5.2技术规范及标准(1)防洪标准(GB50201-x4);(2)水利水电工程等级划分及洪水标准(SL2522000);(3)水利水电工程初步设计报告编制规程(DL5020-2007);(4)水利水电工程设计洪水计算规范(SL44-2006);(5)堤防工程设计规范(GB50286-2013);(6)堤防工程管理施工规范(SL260-x8);(7)水利水电工程施工组织设计规范(SL303-2004);5.3前期规划及参考资料(1)xxx濂水河防洪治理规划(xxx水利局,200x年);(2)xxx水利志(xxx水利局,2005年);5.4堤防工程设计5.4.1堤顶高程计算根据堤防工程设计规范(GB502862013)(以下简称堤防规范)要求,设计堤顶高程为设计洪水位加堤顶超高,超高为波浪爬高、风壅增高及安全加高三者之和。计算公式为:式中:y堤顶超高(m); R设计波浪爬高(m); e设计风壅增水高度(m); A安全加高(m)。根据标准,堤防按10年一遇洪水设防,堤防级别为5级,安全超高值为0.50m。设计波浪爬高R按下式计算:式中:RP为累积频率为P的波浪爬高(m);K为斜坡的糙率,砌石护面取0.80; KV为经验系数,可根据风速V(m/s)、堤前水深d(m)、重力加速度g(m/s2)组成的无维量V/确定;KP为爬高累积频率换算系数,对不允许越浪的堤防,对不允许越浪的堤防,爬高累积频率宜取2;m=ctga;为堤前波浪的平均波高(m),L为堤前波浪的波长(m)。有关的风浪要素按堤防工程设计规范中的有关规定计算;设计风雍增水高度e按下式计算:式中:e为计算点的风壅水面高度(m);K为综合摩阻系数,取K=3.610-6;V为设计风速,按计算波浪的风速确定;F为由计算点逆风向量到对岸的距离(m);d为水域的平均水深(m);为风向与垂直于堤轴线的法线的夹角(度),本次计算均为15。计算参数和结果分别见表51、52。表51 各段堤防堤顶超高计算参数表河流名称断面位置计算风速V(m/s)风区长度F(m)堤前平均水深d(m)设计迎水坡坡比mxxx河x左0+1501x1101.40.4x左0+101.31x801.60.4表52 堤顶超高计算成果表河流名称断面位置波浪爬高(m)风壅增水高度(m)安全超高(m)计算堤顶超高(m)选用值(m)xxx河x左0+1500.520.0020.51.021.1x左0+101.30.510.0021.01根据计算结果,确定堤顶高程为10年一遇设计洪水位按1.1m超高。5.4.2堤防横断面设计xxx河左岸(桩号x左0+000x左0+150)段,根据河道左岸现状地形及道路情况,确定采用迎水坡坡比1:0.25,背坡为直墙的M7.5浆砌石挡墙。基础采用C15埋石混凝土,堤顶高程按10年一遇洪水位加1.1m超高确定。5.4.3堤脚冲刷计算和基础埋深1.冲刷计算堤防的基础必须埋置在冲刷深度以下,才能确保安全。冲刷深度计算根据堤防工程设计规范(GB50286-2013)附录D中相应公式,具体为: 式中: 局部冲刷深度(m); 冲刷处的水深,行进水流水深(m); 近岸垂线平均流速(m/s); 与防洪岸坡在平面上的形状有关,取 =1/5; 水流流速不均匀系数,根据水流流向与岸坡交角查表采用,本次取 =1; Uc 泥沙启动流速(m/s),对于砂质河床可采用张瑞瑾公式计算。表5-3 xxx河设计洪水冲刷深度计算成果表(p=5%)序号断面桩号冲刷深度(m)1x左0+1500.842x左101.10.653x左0+43.60.74x左0+0001.132.基础埋深经综合分析,x左0+000基础埋置在深泓高程下1.13m,其余计算断面均埋置在深泓高程下1.0m,x左0+000x左0+43.6的基础埋深按线性内插确定。5.4.4 堤防稳定计算本次堤防治理工程防护形式均为M7.5浆砌石挡墙的断面形式。按照堤防工程设计规范(GB502862013)要求,防洪墙应对抗滑和抗倾稳定、地基承载能力进行计算。(1)稳定计算方法防洪墙抗滑稳定安全系数,其公式为:式中:Kc 抗滑稳定安全系数; W作用于墙体上的全部垂直力的总和(KN);P作用于墙体上的全部水平力的总和(KN);f 底板与堤基之间的摩擦系数。 防洪墙抗倾稳定安全系数,其公式为:式中:K0 抗倾稳定安全系数; W抗倾覆力矩(KNm);P倾覆力矩(KNm);防洪墙基底压应力,其公式为: 式中:amax,min 基底的最大和最小压应力(Kpa); G垂直荷载(KN);A底板面积(m2);M荷载对底板形心轴的力矩(KNm);W底板的截面系数(m3);(2)计算参数选定 本次墙后填土选择为砂砾石(中粗砂),干容重为1x.6KN/m3,饱和容重为21.5KN/m3,水上内摩擦角为35,水下内摩擦角为32,浆砌石容重=23KN/m,基底为砂砾石,基底摩擦系数f=0.43,地基承载力建议值400Kpa。本次选择最高断面(x左0+000)做计算。(3)计算工况A、正常运用条件:设计洪水位下的抗滑和抗倾稳定、地基承载能力计算;B、非正常运用条件:墙前无水,墙后水位齐平深泓时遭遇地震情况下的抗滑和抗倾稳定、地基承载能力计算。(设计烈度7)(4)荷载组合A、正常运用条件:自重,QP5%时的静水压力(水平水压力和垂直水压力)、扬压力(浮托力和渗透压力),土压力。B、非正常运用条件:墙前无水,墙后水位齐平深泓时遭遇地震情况,自重,QP5%时的静水压力(水平水压力和垂直水压力)、扬压力(浮托力和渗透压力),土压力。(5)计算结果及结论有关抗滑、抗倾以及地基承载力的容许值,按照堤防工程设计规范选取。断面抗滑稳定计算结果详见表5-4。表5-4 堤防典型断面抗滑稳定分析计算结果表堤防等级计算工况下抗滑稳定安全系数Kc正常情况:设计洪水位情况非正常情况:校核洪水位情况计算值允许值计算值允许值41.2x1.201.131.1由计算结果可以看出,两种计算工况下抗滑稳定安全系数Kc均大于规范允许值,满足稳定要求。 表55 堤防典型断面抗倾稳定分析计算结果表堤防等级计算工况下抗倾稳定安全系数K0正常情况:设计洪水位情况非正常情况:校核洪水位情况计算值允许值计算值允许值41.531.452.571.25由计算结果可以看出,两种计算工况下抗倾稳定安全系数Kc均大于规范允许值,满足稳定要求。表56 堤防典型断面基底承载力分析计算结果表工况基底地质条件基底承载力计算基底最小压应力amin(kpa)基底最大压应力amax(kpa)计算值允许值计算值允许值正常运用条件砂砾石43.4040071.46400地震情况砂砾石52.00400118.64006 施工组织设计6.1 施工条件6.1.1地理位置、交通运输以及通讯条件项目区位于xxx红庙镇xxxx村,即原xxxx乡集镇所在地,211省道穿村而过,且有水泥路直接从211省道通往施工区,交通较为便利。工程施工区已经被电信网络覆盖,信号稳定,现有程控电话和无线电通讯已覆盖施工区,满足通讯需求。6.1.2施工场地条件工程区虽地处浅山区,但地形开阔,施工场地布置条件较好,交通运输方便,自然环境好。6.1.3气象水文条件本次工程所在流域地处北亚热带湿润季风气候区。气候温和,四季分明,夏无酷暑,冬无严寒,春季升温迅速;夏季降雨集中,时有暴雨发生;秋凉湿润,多连阴雨。多年平均气温为14.4,施工气候条件相对较好。6.1.4施工布置本次工程主要内容为水毁河堤修复。工程所需建材采购便利,施工期安排在主汛期来临之前施工较为适宜;施工场地开阔,施工机械、仓库及工棚可就近布设在河堤外空地内,便于组织和管理,施工条件相对较好。6.1.5材料、动力和生活供应条件工程所需钢材,木材,油料,模板,机电设备均在汉中市或xxx城两地正规厂家或公司采购,距离约45km,并且质量合格,使用安全。建筑用块石料、粗骨料和砂可从x河料场进行商购。工地用电可直接利用施工区所架设的高压线路,电压稳定能够满足施工和生活作业的需要。施工区附近的村级供水工程,水质、水量完全能够满足生活用水需要。施工用水可以直接抽取河道来水,水质水量完全满足施工需求。6.2施工导、截流本次设计堤防紧邻主河槽,施工时需修筑围堰。为解决基坑存在渗水问- 配套讲稿:
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