第五章工程布置及主要建筑物.doc

渠江流域开江县城区段堤防工程可行性研究报告 工程布置及主要建筑物5 工程总体布置及主要建筑物5.1 工程等别和设计标准开江县城区河段堤防工程位于明月江支流新宁河上，其范围上游延伸至金鸡河、东门河2km处，下游延伸至打鱼洞河段，澄清河延伸至5.14km处，永兴河延伸至2.73km处，本次堤防设计从打鱼洞整治河段出口～开江县城区段；除1998年以后在澄清河上建成堤防2.02km，可利用外，本阶段拟修建沿河两岸堤防长度为40.0km；防洪规划水平年为2015年该工程保护区内主要有开江县自来水厂、五金厂、党政机关、医院、学校等重要企事业单位及居民区，现有保护区面积5.4km2，城区现有人口5.3万人，规划2015年城区人口将达20万人，保护区面积11.6km2根据《城市防洪工程设计规范》（CJJ 50-92）的有关规定，拟建堤防工程级别为四等工程，主要建筑物按4级设计，次要建筑物按5级设计，相应防洪标准即洪水重现期为20年（P=5%），设计洪峰流量根据水文计算，当P=5%时，洪水流量见下表堤防工程河段洪水计算成果表表5-1 P=5%名称流量（m3/s)备注打鱼洞出口处799永兴河河口处204双河口以上693双岔河河口以上432澄清河河口处185蕉溪河河口处214小拱桥河沟河口处98.1金鸡河三里桥河沟河口处131东门河5.1.1 主要设计依据（1）、《防洪标准》GB50201－92；（2）、《城市防洪工程设计规范》CJJ50－92；（3）、《堤防工程设计规范》GB50286－98；（4）、《堤防工程管理设计规范》SLD1－96；5.1.2 设计基本资料开江县城区堤防工程岩土地基主要物理力学建议指标岩土名称天然重度(kN/m3)压缩模量ES(MPa)内摩擦角内聚力C(kPa)承载力特征值fak(kPa)岩石单轴抗压强度标准值frk(kPa)土对挡土墙基底摩擦系数μΦ(°)粉质粘土19.452210180-0.30粉砂土19.02253150-0.35强风化泥岩23.5---300-0.40中风化泥岩23.50200012000.45中风化泥质粉砂岩24.5430021500.48表5-25.1.3 主要建筑物稳定安全安全超高（1）、主要建筑物的稳定安全系数①、圬工砌体建于非岩基接触面的水平抗滑稳定安全系数基本荷城组合：K≥1.20特殊荷载组合：K≥1.05②、圬工砌体建于基岩接触面的水位抗滑稳定安全系数基本荷城组合：K≥1.05特殊荷载组合：K≥1.00③、防洪建筑物的抗倾安全系数基本荷城组合：K≥1.45特殊荷载组合：K≥1.35（2）、建筑物的安全加高本工程为四级建筑物，按《堤防工程设计规范》GB50286－98的相关规定，建筑物的安全加高取0.6m。

5.2 工程总体布置根据开江县城区总体防洪规划，结合开江县城镇建设的远期目标和要求，开江县城区河段防洪护岸工程采用以下总体布置方案新建防洪堤轴线位于开江县城区段各条河道的左右两岸，基本沿原河道流向布设，仅小范围截弯取直，堤型采用仰斜式和衡重式挡土墙，最大堤高8.0m，堤距14～40m，堤后根据城镇建设规划设景观绿化带、休闲广场、车（人）行道等市政设施，沿线共布设交通桥16座；景观绿化面积63030m2，市政排水穿堤涵管40处（市政工程设施投资未计入堤防工程中）5.3 主要建筑物开江县城区河段，其行洪能力应满足20年一遇洪水标准，设计洪峰流量见表5-1，原河道两岸边坡高度约5m，为宽浅形的河道断面，左右岸河势基本稳定，天然河岸线基本形成，拟建堤线大多沿天然河岸线顺势布置，采用仰斜式和衡重式挡土墙堤型，保持原河道的行洪断面根据原河道的回水计算成果，以洪水频率为二十年一遇时的上下游水位差为基础，为保证建堤后的上下游水位差与建堤前基本一致，据各河段具体情况，将堤距确定为14～40m，与推荐防洪治导线基本一致打鱼洞处河道及各支流河口处天然水面宽度是约束洪水平顺下泄的控制断面，设计中将河道左岸（凸岸）拓宽，堤距较防洪治导线略有后移。

5.3.1防洪堤结构型式比选本次工程河段的河宽在20～60m之间，河道平均比降为2.20‰河床均呈“U”型，两岸岸坡平缓开江城区堤防工程新宁河K0+800～K3+255段、永兴河全段、蕉溪河全段、澄清河全段、东门河K0＋000～K1＋150、金鸡河全段轴线覆盖层主要由粉质粘土、淤泥质粘土、砂土、块碎石土组成，厚度6.0～10.0m河道两岸为农田，岸坡为自然形成的缓坡，自然坡角为13～30°，边坡基本稳定根据拟建堤防段沿线的地形、地貌及地质特性，对防洪堤堤型进行了方案比选：A重力挡土墙式方案该方案采用浆砌条石衡重式结构，堤顶高程443.12～459.70 m，基础置于中风化泥岩层或换填基础上，建基面高程435.00 ～453.70m，最大堤高8.0 m，堤身外露6 m，埋深2.0m，经堤身结构计算，基底最大应力0.37Mpa衡重式挡墙堤顶宽1.2～0.6m，迎水边坡m=0.05，上墙背边坡m=0.35，衡重台宽1.5 m，下墙背边坡m=0.25，采用扩展台阶基础，基底宽度2.71～3.73m，基底采用0.1:1倒坡，并设置C20砼垫层，厚度0.3m，以增加堤身的抗滑稳定性台阶前采用M5浆砌块石护脚。

堤身上设排水孔，伸入堤后填土内10cm，并设砂袋滤水料，排水孔孔距2.5 m，呈梅花型布设，采用PVC管，管径Φ=10cm该方案优点为：①结构简单，安全可靠度高，能充分利用当地石料②堤身后靠，对堤防前缘土体疏浚后，加大原河道的行洪断面积，对降低上游水位效果明显③由于堤身迎水面坡度小，将减少拆迁面积，可节约工程造价缺点：①基础开挖较深，达3.0 m，地基为较深覆盖层，为强透水层，地下水与河水贯通，施工期间基坑抽排水工作量较大，同时基坑支护难度较大②堤身高度较高，挡墙断面积较大，因此工程造价较高B斜坡式护岸方案根据岸坡的地形、地质条件采用斜坡式护岸，护岸下部为直立墙式，墙顶高程443.12～459.70 m，堤顶宽度6.0m，鉴于新宁河水位具有陡涨陡落的特性，水位骤降对迎水面边坡稳定不利，因此将斜坡式护坡迎水面设拱形骨架草皮护坡，边坡坡比采用1:2.5，迎水面设框格梁格，梁格内铺筑预制螺母块该方案采用工程和植物措施加固河道左岸的现有边坡，迎水侧利用生态植物固坡护岸，以防止洪水、降水对坡面的侵蚀和冲刷坡面设置混凝土框格和拱形骨架，框格和骨架内种植草皮、小灌木等矮小生态植物，保持其自然形态，恢复河流生态系统，将其建设成绿色生态走廊，既不增大河道的糙率，又能节约工程投资，美化、绿化河道环境；由于该方案利用河岸的现有边坡，开挖和填筑工程量省；由于坡度缓，占地多，拆迁面积较大，该方案不利于城区土地利用率的提高。

经对拟定的两种堤型进行技术、经济比较，认为重力式方案具有美化生态环境，堤身每延米的工程总投资反而较省，土地利用率高的优点，因此推荐堤型为重力式堤型5.4 防洪堤结构设计5.4.1 堤顶宽度本堤防工程级别为4级，根据《堤防工程设计规范》（GB50286-98）6.4.1条规定，结合城镇规划及河道两岸现状，堤顶与人行道等市政设施宽度共为6m5.4.2 堤顶高程按照《堤防工程设计规范》（GB50286-98）6.3.1条规定， 堤顶高程为设计洪水位加堤顶超高确定堤顶超高值由设计波浪爬高、设计风壅增水高度和安全加高值组成，计算公式如下:Y=R+e+A式中：Y——堤顶超高R——设计波浪爬高E——设计风壅增水高度A——安全加高值，本堤防工程为四级建筑，安全加高取为0.6m经计算，工程区河段堤顶超高值Y=1.15～1.2m通过水文回水分析计算，新建堤段的设计洪水位及堤顶高程采用值见表5-4开江县城区堤顶高程采用值表5-4堤名断面桩号型式堤距m设计洪水位m堤顶高程m新宁河0+000仰斜式40441.92443.123+255仰斜式40447.80449.00蕉溪河0+000仰斜式40447.80449.003+468仰斜式40449.20450.405+885.仰斜式25451.21452.41金鸡河0+000衡重式14451.21452.362+000衡重式14453.26454.41东门河0+000衡重式16451.21452.362+000衡重式16455.21456.36永兴河0+000衡重式30447.80449.002+730衡重式30449.16450.36澄清河0+000衡重式17449.20450.355+140衡重式17458.55459.705.4.3防洪堤结构设计本阶段推荐堤型为重力式，在防洪堤结构设计中，针对各河段具体特点，分别采用仰斜式和衡重式挡土墙；新宁河、蕉溪河采用仰斜式结构堤防，河段总长9.14km；永兴河、澄清河、东门河、金鸡河采用衡重式结构堤防，河段总长11.87km；衡重式挡土墙最大墙高8.0m，迎水面坡比1:0.05，背水面上坡比1:0.35，背水面下坡比1:0.25，墙底宽3.73 m，墙顶厚度1.2ｍ，衡重台宽1.50m，挡墙基础置于中风化泥岩层或软基上，采用扩展式台阶基础，阶高1. 4m，阶宽0. 45m，建基面高程435.00 ～453.70m。

基底宽度2.71～3.73m，基底采用0.1:1倒坡，并设置C20砼垫层，厚度0.3m，以增加堤身的抗滑稳定性台阶前采用M5浆砌块石护脚堤身上设排水孔，伸入堤后填土内10cm，并设砂袋滤水料，排水孔孔距2.5 m，呈梅花型布设，采用PVC管，管径Φ=10cm仰斜式挡墙堤顶宽1.5m，边坡m=0.2，采用扩展台阶，宽1. 2m，挡墙基础置于砂砾石层，基底采用0.2:1倒坡，并设置C20砼垫层，厚度0.3m，以增加堤身的抗滑稳定性台阶前采用M5浆砌块石护脚堤身上设排水孔，伸入堤后填土内10cm，并设砂袋滤水料，排水孔孔距2.5 m，呈梅花型布设，采用PVC管，管径Φ=10cm堤顶结合市政工程设防洪抢险和交通道路，路面宽6.0m，C20砼硬化，其后与城镇建设规划高程衔接5.4.4 防洪堤结构计算开江县城区堤防工程推荐方案为重力式挡土墙，对重力式挡土墙结构进行抗滑、抗倾、基底应力计算；采用北京理正软件——挡土墙设计程序进行计算挡墙结构计算成果表表5-5计算参数计算安全系数规范安全系数备注滑动稳定性验算1.091.05满足倾覆稳定性验算1.651.45满足地基应力计算墙趾(kPa)370无拉应力墙踵(kPa)160无拉应力5.4.5 堤基最大冲刷深度计算当设计洪水频率为P=5%时，设计洪峰流量为799m3/s，选取SC8剖面作为计算断面，河道平均流速为3.58m/s，河床表层为粉质粘土，查《水力计算手册》，其不冲流速为0.90 m/s，取水力半径指数α＝0。