易景橡胶坝设计报告书.doc

第一章 综合说明第一节 概 述一、工程概况阜阳易景置业有限公司投资兴建的易景国际花园，正在兴建中，连接阜阳市南市区东、中、西清河的二道河横穿该小区，为了积蓄水位，小区在二道河上做景观橡胶坝一座，位于小区东部，以达到集游览、净化空气、提高地下水位等综合效益的目的。对提高该段地下水位，补充该地水量，减少城市漏斗化，具有很重要的作用。规划流量24.3m3/s，规划底宽6.0米，边坡系数1.5，规划水深3.0米，水面宽度15.0米，上口控制宽度30.0米。二、气象水文 二道河流域属暖温半湿润性季风气候，季风明显，气候温和，四季分明，雨量适中，光热水组合条件较好，多年平均气温14.8，年极端最低气温-20.4，极端最高气温41.4。多年平均无霜期为220天左右，多年平均降雨量910.1毫米，但降雨量年际年内分配很不均匀，相差3.4倍。易受季风影响，每年降雨量集中在59月份，占全年降雨量的60%以上，59月为汛期，12月次年3月为枯水期，最低水位多出现在12月份。三、工程地质 （一）地层岩性根据钻探资料分析，勘察揭露的土层自上而下可分6个自然层，即（1）层耕表土，（2）层粉质粘土，（3）层粘土，（4）层粉土，（5）粉质粘土，（6）层粉土与粘土互层。上部（1）层为第四纪新近回填沉积层（Qml4）,其余各层均为第四纪晚更世沉积层（Qal3）。各土层分布详见工程地质剖面图。现分述如下： 1、耕表土工程地质层（Q4al）分布于两岸，层底高程29.4427.32m，层厚0.51.8m。在河底为淤泥。灰、灰黄色，粘性土为主，含碎石、砖等，植物根系等，软塑可塑状态。2、粉质粘土工程地质层（Q3al）分布于两岸，层底高程24.9023.67m，层厚2.85.4m。在河道中由于该层修河时被挖除而缺失。灰黄色，可塑，中压缩性土。含铁锰结核和钙质结核少量，无摇振反应，稍有光滑，干强度中等，韧性中等。3、粘土工程地质层（Q3al）全场分布，层底高程19.4721.40m，层厚2.804.50m。褐黄色，可塑硬塑，中压缩性土。含铁锰结核和钙质结核少量，局部夹粉土薄层。无摇振反应，光滑，干强度高，韧性高。4、粉土工程地质层（Q3al）全场分布，层底高程19.0816.17m，层厚1.204.2m。部分静力触探孔未钻穿，黄色，稍密中密，湿，中压缩性土。摇振反应中等，无光泽反应，干强度低，韧性低。5、粉质粘土工程地质层（Q3al）全场分布，层底高程5.403.53m，层厚10.513.00m。褐黄色，可塑，中压缩性土。含铁锰质结核，见铁锰质浸染，无摇振反应，稍有光滑，干强度中等，韧性中等。6、粘土与粉土互层工程地质层（Q3al）分布于全场，钻至高程4.90-0.78m，未钻穿，揭示厚度1.406.00m。黄色，可塑硬塑，中压缩性土。含铁锰质结核和钙质结核少量，见铁锰质浸染，无摇振反应，光滑，干强度高，韧性高。（二）岩土物理力学性质指标：层序地层名称承载力允许值fk(kPa) 压缩模量Es ( MPa)粉质粘土2109.0粘土26010.5粉土22015.0粉质粘土24010.0粘土与粉土互层24015.0（三）水文地质条件勘察揭示的土层中，上部土层含上层滞水，主要位于第（3）层粘土层上，主要由大气降水和河水补给，排泄以大气蒸发为主；第（4）、（6）层含有第四系松散层孔隙水，有弱承压性，承压水头小于1.5米，水位平缓，以同层间互补为主。现场测得的水位为综合水位，2008年5月30日，现场观测稳定水位为26.87-27.50米，高于河中水位。水位年变化幅度约为4米。根据区域水文地质资料分析，该场地地下水及土对混凝土和钢筋无腐蚀性。第二节 二道河橡胶坝开发方案一、建设条件二道河穿越易景国际小区内，河水清澈且常年不会断流。在易景国际小区东侧边际二道河上的建挡水坝，水量丰富，河道泥沙淤积量小，河水不受污染，水质良好，以达到集游览、净化空气、提高地下水位等综合效益的目的。对提高该段地下水位，补充地下水量，减少城市漏斗化，具有很重要的作用。二、 开发方案确定 1、坝型确定 为不影响二道河行洪，不宜减缩河道行洪断面。经分析比较合适的挡水闸（坝）型式是橡胶坝和翻板闸。翻板闸管理不便，对行洪有一定影响，且投资较高；橡胶坝不影响河道行洪，且该坝型节约投资，运行安全，管理方便。二道河开发宜修建橡胶坝。 第三节 设计成果概述一、防洪标准及工程等级根据国家防洪标准（GB50201-94），确定其设计防洪标准为二十年一遇，校核洪水标准为50年一遇，临时工程洪水标准为非汛期洪水5年一遇。 该枢纽工程定为四等工程，橡胶坝、控制室分别为4级建筑物。二、设计洪水 坝址处无实测洪水资料，坝址处洪水资料可通过下游水文站洪水资料按水文比拟法计算。经计算二道河天然状态下橡胶坝坝址处设计洪峰流量为QP=5%=24.30m3/s，校核洪峰流量为QP=2%=43.2m3/s。 遇校核洪水位加上超高也低于地面高程，建坝后壅高上游水位0.20米，经计算均不影响河道安全泄洪。三、工程设计 易景国际二道河橡胶坝工程主要分为以下几个部分：橡胶坝工程；边墙及左右岸护岸工程；控制工程等。（一）橡胶坝工程橡胶坝底板高程为24.20米，坝袋净高3.0米，设计正常挡水位27.20米。坝底板顺水流方向长度10米，底板厚0.9米，C20钢筋砼结构。下设前后齿墙，与下游护坦连接，采用橡皮止水，缝内止水以上填沥青杉木板，止水以下填沥青砂板。橡胶坝共分三段，中间段全长6米，为橡胶坝，两侧为浆砌空心砖外浇200mm厚溢流堰，堰体外形同冲满水后的橡胶坝外形。座在斜坡底板上，顶部高程为27.20米，底板上与上下游护坡相连，顶部与河床齐平，顶部高程为30.20米，边坡1：1.5坝段之间分隔墩为C20钢筋砼直墙，直墙座于坝斜坡底板上，底板顺水流长度为10米，顶高程为28.20米。该橡胶坝坝袋采用双锚固线形式锚固，锚固槽为暗槽设置，坝袋上下游锚固线采用外锚固，端部堵头锚固线采用内锚固。（二）边墙及左右岸护岸工程左右岸结构型式相同，每边墩长4.5米，边墩基础座于粘土层上，顶部高程为28.20m，采用重力式挡土墙结构，面层为20厘米厚C20钢筋砼面板。边墩上游浆砌石圆弧翼墙与两岸坡平顺连接，迎水面设C20砼面板。（三）控制室工程控制室布置在橡胶坝左岸的岸坡上，矩形结构，平面轴线间尺寸为1.81.8米，壁厚0.2米的钢筋混凝土结构，为设备层，主要放置充排坝袋的水泵、电机及测压设备等，底板为0.24米厚的钢筋混凝土结构。由控制室内自来水管道向埋于坝底板下方的供（排）水管路供水。坝袋各设3个进（出）水口，为供水、排水及控制室与边墩（墙）之间设的超压溢流管。第四节 施工组织该工程位于主河槽上，受气候条件限制较大，需在枯水期突击完成，原则上以机械化施工为主，人工施工为辅；专业队伍施工为主，民工施工为辅，争取在2009年12月31日以前竣工并投入运用。工程在项目管理上严格按照基本建设程序，在本工程施工过程中，必须认真细致地严把质量关，建立项目管理责任制和质量管理保证体系，确保工程质量，力争工程按期顺利完工。 第五节 工程管理该工程属于等工程，根据中华人民共和国水利部水利工程管理单位编制定员试行标准（SLJ705-81），工程管理机构为“二道河橡胶坝工程管理所”，设工程管理办公室。共需人员2人，主要工作职责为工程管理、水情调度、财务供应、行政办公及人事保卫、建筑物维修养护、护坝、水工观测、水库调度运行、汽车司机及机船驾驶等。第六节 环境影响评价在易景国际小区内二道河上建橡胶挡水坝，进行开发，水量丰富，河道泥沙淤积量小，水质良好，环境优美，橡胶坝建成后常年挡水，可提高地下水位，减少城市漏斗化，解决易景国际小区将要面临的水资源供需矛盾问题，提高城市供水能力。同时还可发展水上娱乐及水产养殖项目，为发展当地经济奠定坚实的基础。具有较好的生态效益和社会效益，宜尽快实施。第七节 经济评价根据水利部颁发的水利建设项目经济评价规范SL72-94及国家计委、建设部颁发的建设项目经济评价方法与参数进行分析。 本工程是集旅游、改善生态环境、美化城市、提高县城地下水位等为一体的综合枢纽，社会效益及生态效益显著，但无明显的经济效益，因此仅从国民经济评价角度考察项目建设的可行性。评价结果为：经济内部收益率EIRR=35.0%12%。通过敏感性分析，经济内部收益率在10%和20%的范围变化时，均高于社会折现率12%，项目抗风险能力强。说明项目在国民经济评价上是合理的，且该项目建成以后，会产生很大的社会效益及生态效益，会为易景国际小区的经济、社会等各项事业的发展起到显著的推动作用。第二章 基本资料 一、流域概况二道河穿越易景国际小区内，河水清澈且常年不会断流。在易景国际小区东侧边际二道河上的建挡水坝，水量丰富，河道泥沙淤积量小，河水不受污染，水质良好，以达到集游览、净化空气、提高地下水位等综合效益的目的。对提高该段地下水位，补充地下水量，减少城市漏斗化，具有很重要的作用。二、气象水文 二道河流域属暖温半湿润性季风气候，季风明显，气候温和，四季分明，雨量适中，光热水组合条件较好，多年平均气温14.8，年极端最低气温-20.4，极端最高气温41.4。多年平均无霜期为220天左右，多年平均降雨量910.1毫米，但降雨量年际年内分配很不均匀，相差3.4倍。易受季风影响，每年降雨量集中在59月份，占全年降雨量的60%以上，59月为汛期，12月次年3月为枯水期，最低水位多出现在12月份。三、暴雨洪水特性本流域暴雨多发生在每年的78月，其中7月上旬至8月上旬发一场洪水历时单峰约二天左右，连续洪峰一般约为4天。一场局部暴雨形成的洪水，是峰形尖瘦的孤峰，若全流域普降暴雨，将形成峰高、量大、持续时间长的复式洪峰，往往给下游带来严重的洪涝灾害。第三章 工程地质 第一节 工程地质条件一、地形地貌橡胶坝址处位于本项目基地位于安徽省阜阳市阜王路以东，林颍路以西，淮河路以北，颍南路以南地段。宏观地貌属淮北淮北冲积平原，微观地貌为颍河漫滩。地势平坦，二道河从中间迤逦穿过。 二、地层岩性（一）地层岩性根据钻探资料分析，勘察揭露的土层自上而下可分6个自然层，即（1）层耕表土，（2）层粉质粘土，（3）层粘土，（4）层粉土，（5）粉质粘土，（6）层粉土与粘土互层。上部（1）层为第四纪新近回填沉积层（Qml4）,其余各层均为第四纪晚更世沉积层（Qal3）。各土层分布详见工程地质剖面图。现分述如下： 1、耕表土工程地质层（Q4al）分布于两岸，层底高程29.4427.32m，层厚0.51.8m。在河底为淤泥。灰、灰黄色，粘性土为主，含碎石、砖等，植物根系等，软塑可塑状态。2、粉质粘土工程地质层（Q3al）分布于两岸，层底高程24.9023.67m，层厚2.85.4m。在河道中由于该层修河时被挖除而缺失。灰黄色，可塑，中压缩性土。含铁锰结核和钙质结核少量，无摇振反应，稍有光滑，干强度中等，韧性中等。3、粘土工程地质层（Q3al）全场分布，层底高程19.4721.40m，层厚2.804.50m。褐黄色，可塑硬塑，中压缩性土。含铁锰结核和钙质结核少量，局部夹粉土薄层。无摇振反应，光滑，干强度高，韧性高。4、粉土工程地质层（Q3al）全场分布，层底高程19.0816.17m，层厚1.204.2m。部分静力触探孔未钻穿，黄色，稍密中密，湿，中压缩性土。摇振反应中等，无光泽反应，干强度低，韧性低。5、粉质粘土工程地质层（Q3al）全场分布，层底高程5.403.53m，层厚10.513.00m。褐黄色，可塑，中压缩性土。含铁锰质结核，见铁锰质浸染，无摇振反应，稍有光滑，干强度中等，韧性中等。6、粘土与粉土互层工程地质层（Q3al）分布于全场，钻至高程4.90-0.78m，未钻穿，揭示厚度1.406.00m。黄色，可塑硬塑，中压缩性土。含铁锰质结核和钙质结核少量，见铁锰质浸染，无摇振反应，光滑，干强度高，韧性高。三、岩土物理力学性质指标及其评价岩土物理力学性质指标：层序地层名称承载力允许值fk(kPa) 压缩模量Es ( MPa)粉质粘土2109.0粘土26010.5粉土22015.0粉质粘土24010.0粘土与粉土互层24015.0四、水文地质条件勘察揭示的土层中，上部土层含上层滞水，主要位于第（3）层粘土层上，主要由大气降水和河水补给，排泄以大气蒸发为主；第（4）、（6）层含有第四系松散层孔隙水，有弱承压性，承压水头小于1.5米，水位平缓，以同层间互补为主。现场测得的水位为综合水位，2008年5月30日，现场观测稳定水位为26.87-27.50米，高于河中水位。水位年变化幅度约为4米。根据区域水文地质资料分析，该场地地下水及土对混凝土和钢筋无腐蚀性。第二节 坝址区水文地质及工程地质条件评价一、区域地壳的稳定性分析及地震基本烈度坝址区地壳处于稳定地段。地震基本裂度为度区。二、坝轴线工程地质条件评价基础所在土层为粘土，承载力标准值为260Kpa，但由于透水性弱，不易发生渗透破坏，该层宜做为坝基，承载力标准值较大，均可做坝基。三、坝基的渗透性评价粘土层属于弱透水等级，橡胶坝蓄水后，河水水位抬高，坝内水会通过地下基础发生绕渗。第四章 工程规划第一节 城区河道开发方案一、 建设条件在易景国际小区内二道河上建橡胶挡水坝，进行开发，水量丰富，河道泥沙淤积量小，基本不受污染，水质良好，环境优美，橡胶坝建成后常年挡水，可提高地下水位，减少城市漏斗化，解决易景国际小区将要面临的水资源供需矛盾问题，同时还可发展水上娱乐及水产养殖项目，为发展当地经济奠定坚实的基础。具有较好的生态效益和社会效益；且我市具有成熟的设计、施工及管理经验，建设条件极好，宜尽早开发。二、 方案比选坝型确定 二道河水面平均宽度15.6米，实测河道平均比降1.250，为不影响河道行洪，不宜减缩河道行洪断面。如修建固定坝，坝址处河道行洪断面减小，将影响河道行洪；经对河道进行水力计算，必须采用活动坝，比较合适的闸（坝）型式是橡胶坝和翻板闸。翻板闸管理不便，对行洪有一定影响；橡胶坝行洪期间塌坝，河道有效行洪断面基本上不会缩小，不影响河道行洪，且该坝型节约投资，运行安全，管理方便。因此，二道河开发宜修建橡胶坝。 三、 河道开发标准及建筑物等级根据国家防洪标准（GB50201-94），该工程属等，工程级别为4级，结合易景国际总体规划设计书，确定该河道按二十年一遇防洪标准规划；根据水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（山区、丘陵区水利水电工程消能防冲建筑物洪水标准）（SL252-2000），该橡胶坝定为四级建筑物。 第二节 河道防洪规划 一、防洪标准根据国家防洪标准（GB50201-94），易景国际城区段防洪标准为2050年一遇，结合易景国际总体规划设计书，确定其设计防洪标准为20年一遇，校核洪水标准为50年一遇。二、设计洪水 坝址处无实测洪水资料，且没有历史洪水调查和考证资料，坝址处洪水资料可通过下游水文站洪水资料按水文比拟法计算。实测系列洪峰流量进行排频分析，采用矩法计算统计参数，用P型线适线，经计算Cv值为1.1，对计算的Cv值采用不同的Cs/Cv进行适线，通过比较，以Cs=2.5Cv拟合较好，故采用Cv=1.1， Cs=2.5Cv成果。根据以上的成果，计算出西峡水文站二十年一遇设计洪峰流量为24.30m3/s，五十年一遇校核洪峰流量为43.2 m3/s。（2）坝址处洪峰流量坝址处洪峰流量可根据洪峰流量按面积比法计算，计算公式如下：Q坝址=（F坝址/F西）nQ西式中：Q坝址坝址处设计洪峰流量，m3/s； Q西水文站相应频率洪峰流量，m3/s； F坝址橡胶坝址以上流域面积，km2； F西流域面积，km2； n指数，取n=2/3。经计算得Q坝址=0.96Q西。因此河道天然状态下橡胶坝坝址处设计洪峰流量为QP=5%=24.30m3/s，校核洪峰流量为QP=2%=43.2m3/s。三、施工期设计洪水本工程必须在枯水期内完成，因此，计算设计洪水标准时，扣除汛期洪水，仅计算非汛期（11月次年5月）的洪水，设计洪水标准为5年一遇。第三节 橡胶坝工程对河道行洪影响分析根据防洪标准GB50201-94，二道河防洪标准为二十年一遇，洪峰流量为24.30m3 /s；橡胶坝枯水季节充水升坝挡水，汛期则塌坝泄洪，按河道渲泄二十年一遇洪水分析该工程对河道洪水的影响，即橡胶坝工程壅水分析。橡胶坝段全长6m，上口连实体堰宽共长15米，坝底板顶高程24.20 m，升坝后正常挡水位为27.20m；河床高程24.00米，河道平均比降为1/8000。塌坝后橡胶坝的过流能力，按宽顶堰过流公式计算：Q=SmB2gH3/2式中：S淹没系数，由坝顶前后水深的比值查表确定；侧收缩系数；m流量系数；B橡胶坝过流断面净宽，B=15米；H坝前高出坝顶以上水深（m），坝顶高程=坝底板高程+0.05m，塌坝后，坝顶高程为24.20m；Q橡胶坝过流能力，m3/s。根据上述公式和坝下水位，假设不同的坝前坝顶以上水深，使过流能力满足二十年一遇洪峰流量。经反复试算，当发生二十年一遇洪水时，坝前水位为27.40m，坝下游水位为 27.20m，即壅高水头0.2m。当发生五十年一遇洪水时，洪峰流量为Q=43.2m3/s，按堰流计算坝上游洪水位为28.50m，下游水位28.30m，即壅高水头0.20m。不影响安全泄洪；按五十年一遇防洪标准校核洪水位加上超高也低于地面高程，建坝后壅高上游水位0.20m，不影响安全泄洪。第五章 工程设计第一节 工程等级及设计标准 一、工程等级 易景国际内二道河上橡胶坝工程是易景国际小区内的一项集游乐、美化城市风景、改善生态环境的一项社会公益工程，可拦蓄上游河道径流，形成人工湖区，美化城市风景，为易景国际小区内人民提供一个休息游览的场所。同时抬高地下水位，改善生态环境，社会效益十分显著。将该工程定为四等工程，橡胶坝、控制室分别为4级建筑物。 二、工程设计标准 易景国际内二道河上橡胶坝工程设计洪水标准为四级建筑物的设计洪水标准，即正常运行期为20年一遇，非常运行期为50年一遇，临时工程洪水标准为非汛期洪水5年一遇。第二节 工程布置 一、坝址选择二道河穿越易景国际小区内，河水清澈且常年不会断流。橡胶坝是城区段综合治理工程中的重要挡水建筑物，根据城区统一规划要求，该坝建在在易景国际小区东侧边际二道河上二、工程布置 易景国际小区东侧边际二道河上橡胶坝工程是按照二道河防洪要求及坝址地形地质等综合考虑布置的，主要分为以下几个部分：（1）橡胶坝工程；（2）边墙及左右岸护岸工程；（3）控制室工程等。（一）橡胶坝工程：1、橡胶坝长度确定：根据西峡县XXX整体防洪规划要求，橡胶坝塌坝后底坎高程、长度既满足过流要求又严格按照水利部橡胶坝技术规范SJ227-98有关规定。即橡胶坝底板顶高213.0米，坝高3米，共三跨，每跨长度85.0米，中间分隔墩厚度为60厘米，左岸台地高程为216.5米，台地宽度为24米。2、结构布置及断面设计橡胶坝的坝身结构形式及断面拟定，主要根据坝袋设计、坝体稳定及河道泄洪要求确定。橡胶坝坝址处河床212.7米以下3.14.1米为卵石层，承载力为400Kpa，渗透系数为K=300米/日，属于强透水等级。卵石层下部为强、弱风化岩，属弱透水性。根据地质资料，橡胶坝设计有两种比较可行的方案，一是浅基础方案，二是深基础方案。现将两方案简要介绍如下：（1）浅基础方案坝基置于砂卵石层上，上游设水平防渗铺盖，下游设消力池、海漫、防冲槽等，由于泄洪流量较大及地质等原因，上游水平铺盖、下游消力池及海漫等水平长度较长，厚度较大，工程投资较大。（2）深基础方案坝底板基础置于弱风化岩石上，基础上下游分别为Mu60M10浆砌石挡土墙结构，挡土墙中间回填砂卵石。上游挡土墙迎水面设钢筋砼面板，增加防渗性能，下游挡土墙溢流面设防冲刷钢筋砼面板。该方案不需设上游防渗铺盖、下游消力池、海漫及防冲槽等。经比较，从安全运行、管理及经济角度考虑，深基础方案均比浅基础方案优越，为本工程设计选定方案。橡胶坝底板高程为213.0米，坝袋净高3.0米，设计正常挡水位216.0米。坝底板顺水流方向长度8.7米，底板厚0.8米，C20钢筋砼结构。下设前后齿墙，以增加坝体抗滑稳定性，坝底板分缝间距为13.0米，采用橡皮止水，缝内填沥青杉木板。上游挡土墙为Mu60M7.5浆砌石挡土墙结构，顶部高程为212.7米，墙底置于弱风化岩石以下50厘米，高程为206.5米。墙高5.2米，顶宽40厘米，迎水面设40厘米厚C20钢筋砼防渗面板，边坡1：0.4，背水面为直墙。下游挡土墙结构形式类似于上游挡土墙，仅有以下区别：挡土墙上下游边坡分别为1:0.2及1:0.7，下游设30厘米厚C20钢筋砼溢流面板。挡土墙与钢筋砼面板分缝协调，分缝间距为26.0米。坝段之间分隔墩为C20钢筋砼直墙，直墙座于坝底板上，顺水流长度为8.7米，墙顶高程为216.5米，为避免橡胶坝袋两端与墩墙（中墩及中墩）结合部位出现坍肩现象，引起局部溢流，影响橡胶坝的正常运行，将中墩和边墩端部3.5米宽底板采用1：20边坡抬高17.5厘米，以消除坍肩影响。橡胶堵头与墩墙接触部位用1：2水泥砂浆抹平压光。该橡胶坝坝袋采用双锚固线形式锚固，锚固槽为暗槽设置，锚固槽回填后与坝底板齐平，以减小坍坝时夹裹泥沙对坝袋的磨损。坝袋上下游锚固线采用外锚固，端部堵头锚固线采用内锚固，该锚固形式施工方便，止水效果良好。（二）边墙及左右岸护岸工程左右岸结构型式基本相同，边墩全长11.38米，边墩基础座于砂卵石层上，底部高程为211.0米，顶部高程为216.5米，采用重力式挡土墙结构，面层为20厘米厚C20钢筋砼面板。边墩上游为浆砌石圆弧翼墙与两岸坡平顺连接，迎水面设C20砼面板。下游翼墙为钢筋砼悬臂式挡土墙结构，为防止下游冲刷，基础座于基岩面上，该挡土墙长度均为8米，末端采用浆砌石圆弧翼墙与岸坡连接，C20钢筋砼面板。（三）控制室工程控制室是操纵橡胶坝充胀和排空坍落的机电设备及附属设施的维护结构。为了节约投资和方便交通，控制室布置在橡胶坝左岸的岸坡上，矩形结构，平面轴线间尺寸为4.26.3米，共三层，一、二层为壁厚分别为0.5及0.3米的钢筋混凝土结构，三层为墙厚0.24米砖混结构，底层地面高程211.07米，二层地面高程215.27米，三层地面高程218.87米。在第三层设1.2米宽室外走廊，并设连接滨河路的道路。一层位于台地下，为设备层，主要放置充排坝袋的水泵、电机及测压设备等，地板为0.65米厚的钢筋混凝土结构；二层为配电层，主要放置配电柜等设备；三层管理层，为操纵及看护橡胶坝人员的住所。楼板为整体现浇式板梁结构，板厚0.12米，各层之间采用内置悬臂式钢筋混凝土楼梯连接，梯宽0.7米。第三节 消能及防冲一、计算条件西峡县XXX橡胶坝的洪水标准为二十年一遇设计，五十年一遇校核。坝址处基本情况为：设计洪峰流量为3741m3/s，水位217.46米；校核洪峰流量为5050m3/s，水位218.55米。河底高程212.50米，河床主要为中砂砾石。橡胶坝坝底板高程213.00米，坝高3米，坝顶高程216.00米，设计挡水位为216.00米，允许最高挡水位为216.5米。橡胶坝共3段，全长256.2米（含两个分隔墩宽1.2米）。二、消能防冲计算为了减少坝袋频繁起落，设计时允许坝顶在一定水深范围内溢流，溢流水深最大控制在0.5米。当溢流水深超限时，需塌坝泄洪，其泄流量按堰流计算。按坝后的可能最大冲坑和基岩的抗冲刷能力判断，不需做消能工。第四节 稳定及结构计算一、坝体稳定及结构计算1、计算情况（1）升坝挡水时，上游水位216.0米，下游无水（地下水和河底齐平）。（2）竣工期，上、下游无水，坝袋内充满水。其中以第（1）种为最不利计算情况。2、荷载计算坝体荷载按1米宽板条计算。3、坝体抗滑稳定计算及基底应力。抗滑稳定计算公式： fG Kc = H式中：f 坝基础底面摩擦系数； G 作用于基础底面上的全部竖向荷载； H 作用于坝底板上的全部水平荷载。根据橡胶坝布置特点，坝体稳定分析包括坝底板、上下游挡土墙和整个坝体结构稳定三种情况。其计算结果如下： 正常挡水情况下抗滑稳定计算 表5-1计算部位坝底板坝底板上下游挡土墙整体结构上游下游Kc1.923.491.081.233.29Kc1.253.01.053.0备注抗剪强度公式抗剪断强度公式抗剪强度公式抗剪断强度公式注：表中Kc为规范允许值4.坝底板基底应力计算（1）坝基底应力计算公式： GPmax = (16e/B) min A式中：A 坝基础底面面积（m2）； e 基底应力偏心距（m）； B 基础宽度（m）。（2）坝基底应力不均匀系数Pmax = Pmin计算结果详见表5-2。上述计算结果表明：坝底板、上下游挡土墙及坝体的抗滑稳定、坝底板基底应力不均匀系数小于规范允许值，基底应力小于地基容许承载力700Kpa，坝体是安全的。二、渗透稳定计算渗透稳定是指坝基土体能够承受一定的渗透坡降，并采取措施保护渗流出口处的基土不受破坏，保证建筑物的基础稳定性。 本橡胶坝结构上游挡土墙及防渗面板均座于弱透水性的弱风化岩中，渗水基本拦截，渗透稳定满足防渗要求。 坝底板基地应力计算表 表5-2 数量计算情况基底应力(kpa)应力不均匀系数PmaxPmin正常挡水62.330.52.043竣工期57.527.72.083注：表中为规范允许值 三、坝底板结构计算坝底板内力计算采用弹性地基梁法，承受的荷载简化为均布荷载。坝底板按顺水流方向、垂直水流方向进行计算，垂直水流方向计算考虑50%边荷载的影响，均按弹性地基梁中短梁进行计算，根据计算，底板结构配筋分别为16250和16250。四、 控制室结构计算控制室承受的外部荷载主要为216.5米以下的土压力和216.0米以下的水压力，墙体按三边固结、一边自由的双向板计算，最大负弯矩发生在墙体与地板中间连接处，弯矩为125.17kN.m，最大正弯矩发生在墙体跨中处，为48.98 kN.m。地板按倒置梁法计算内力，底板最大负弯矩发生在垂直水流方向的中心处，为208.4 kN.m， 最大正弯矩发生在墙体处，为161.4 kN.m。按以上计算结果选配受力钢筋。第五节 橡胶坝袋及锚固设计 一、计算条件 橡胶坝共三跨，每跨长度为85.0米，端部为堵头式，坝高3.0米，坝袋计算应考虑两种运行情况： （1）竣工期充水试验：坝袋安装后，上下游无水，坝袋逐渐充胀至设计高度，以检查锚固及坝体的密封性。 （2）正常运用：坝前挡水达到设计高度，坝后无水或部分有水。 上述两种情况中，以第二种情况为坝袋计算的控制条件。 二、坝袋计算：坝袋计算关键在于选择合适的内压比，以充分利用坝袋胶布的强度，并尽可能使坝袋面积减少，降低工程造价，下面列表计算坝袋的特征数值。 坝 袋 计 算 表 表5-3内压比a袋壁环向拉力（KN/m）安全系数K上下坝袋长度（m）坝袋贴地长度（m）每延米容积（m3/m）袋布强度(KN/m）径向纬向1.3036.0010.010.595.6415.483601801.3538.259.4110.305.2014.653601801.4040.508.8910.084.8513.983601801.4542.759.369.914.5613.034003201.5045.008.899.774.3112.964001601.5547.259.319.654.0912.574402801.6049.508.899.563.9112.23440280从表中可以看出，当值较小时，坝袋长度较长，坝底板长度较大，投资相应增加，但袋壁径向拉力较小，材料强度要求较低，安全系数较大。当值增大时，坝袋长度降低，坝底板长度减小，投资相应增加，但袋壁径向拉力增大，材料强度要求相应较高，安全系数降低。根据橡胶坝技术规范（SL22798），充水橡胶坝内外压比值宜选用1.251.60，安全系数应不小于6.0。经技术经济比较，选择=1.4，安全系数K=8.89，大于规范要求的6.0，投资适中，安全可靠。实际采用坝袋为二布三胶，径向强度360KN/m，坝袋纬向强度还没有准确的计算理论，根据已建工程的经验，按坝袋计算径向强度的50%计。 三、坝袋锚固设计橡胶坝袋采用螺栓固定压板双锚固，该锚固型式有如下优点：锚固长度最小，降低胶布用量；螺栓锚固便于坝袋的安装和拆卸，加快施工进度；锚固件可以工厂化加工，质量及加工精度易于保证。压板锚固设计分螺栓和压板两部分计算。 （一）螺栓计算1、 锚固力（T0） T0=k1T式中：k1安全系数，一般取23； T坝袋径向拉力经计算，T0 =81122 KN/m。2、 螺栓间距螺栓间距与采用的压板刚度有关，根据试验，一般取200300mm，本工程取250mm。3、 每根螺栓承受的荷载（Q0）Q0=k2T0/n式中：k2栓紧力及扭转力的影响系数，一般取1.75； n1米长度内的螺栓数，n=4； T0单位长度螺栓计算荷载（KN/m）。 经计算，Q0=35.4453.16 KN/m。4、 螺栓直径（d） d 1.3 T1/ 4式中 螺栓允许拉应力（KN/m2） 经计算，d=0.0230.028m，取d=25mm。5、 螺栓埋置深度（Lm） 根据规范要求Lm=（2530）d，但不小于250mm，计算得Lm =600720mm，取=600mm。为增加其粘着力，在螺栓底部弯钩。 （二）压板计算 压板用钢板制成，钢板压板用平面钢板加工。为增强压板单位面积压强，在压板底两边缘焊两条12mm的钢筋。 1、压板应力 M = Wr 压板拉应力（KN/m2）； 螺栓允许应力（KN/m2）； M 压板弯矩（KNm）； Wr抗弯截面模数，压板弯矩计算坝袋拉力作用在压板上产生后弯矩，力臂按螺栓中心至压板边缘的距离计算，即：M= k3TLM压板弯矩（KNm）；T 坝袋径向拉力（KNm）；L 力臂（m）；k3安全系数，一般取3.0经计算M=4.37KNm，Wr=0.115m3。 =M/Wr=4.37/0.115=0.38105 KN/m2=1.1105 KN/m2，满足要求。 锚 件 设 计 尺 寸 表 表5-4 单位：mm 螺栓直径埋 深压板厚度压板宽度加劲肋高256001212046第六节 供排水系统设计供排水系统是橡胶坝工程的主要组成部分，根据本工程坝袋为单袋式结构的实际情况，选定坝袋适宜的充排方式，并能适应XXX防汛期时能快速排空下坍坝袋。主要做好设备的选型、进出水装置、超压溢流、空气排除和观测装置设计，力求做到因地制宜，操作运用方便，既经济合理又安全可靠。根据本工程的实际情况，在左岸建一座控制室，对三个橡胶坝坝袋进行充排水，从而达到升坝蓄水、坍坝泄洪的目的。一、 排水系统布置西峡县橡胶坝工程有3个橡胶坝段，每段长度为85.0米，坝高3米，中墩厚度均为60厘米，全长255米，充排水量总计为3565 m3。1、供水水源为减少工程运行费用，利用上游水资源充足的条件，达到节约用水的目的，在控制室上游约30米处建一大口井作为供水水源，大口井直径为2米，为C20钢筋砼结构。2、供排水管路设计为节约工程投资，将供水管及排水管合并，供排水调度时运用电动蝶阀控制。以达到半自动化水平。（1）供水系统由控制室内两台SLB300-12.5A管道泵抽取大口井内水，经埋于坝底板下方的供（排）水管路，向各坝段供水。每个坝袋各设两个进（出）水口，为避免坝袋超压运行，在控制室与边墩（墙）之间设超压溢流管，当坝袋内水压超过217.2米（由橡胶坝设计内压比确定）高程时，将溢流出水，此时应立即停止向坝内充水。另外，还配有一台200DFQJ80潜水泵，抽取大口井水，用于补充坝袋水量并调节坝袋挡水所需高程。在控制室内配一台YQ-15型潜水泵与排水管相连，以抽排控制室集水池内管道及阀门渗漏水。（2）排水系统该橡胶坝底板仅高出河床0.5米，在渲泻洪水时，上下游水位差较小，自排较困难，应启动水泵抽排，仅在非洪水期坍坝泄水时可以自排，当坝内压力较小时，坝袋内下部积水需要用水泵抽排，出水管经控制室排入坝下游。在坝内充（排）水管路充（排）水口处设置水帽，并在水帽沿下游端安装内径51mm铠装夹布导水胶管，以便于排空坝袋内积水。（3）供排水设备布置控制室布置两台SLB300-12.5A立式便拆式管道离心泵，功率均为30kw，控制充排水均采用电动蝶阀，电动控制屏放在配电层，压力表安装于控制室水泵进水管侧，水尺安装于橡胶坝上游边墩附近，以便于观测。二、供排水系统计算1、计算条件当坝袋升高至设计高程时，坝内充水量为3565 m3，从防洪角度考虑，橡胶坝的坍坝排水时间以24小时为宜，经计算，该坝所选用的水泵最短排水时间为2.23.8小时，充水升坝时间根据供水量大小可适当延长。2、水泵机组选择根据本橡胶坝的工程布置和运行情况，要求排水水泵具有大流量低扬程和较大的吸程。根据计算条件和排水量，结合本工程特点，为节约投资，减少控制窒尺寸，选择2台SLB300-12.5A立式便拆式管道离心泵。 水 泵 选 型 表 表5-5坝袋容积m3水泵型号台数流量m3/h扬程m电机功率kw吸程m单台重量kg3565SLB300-12.5A24607919.312305.09253、管路计算 管 道 计 算 表 表5-6序号位置流量(m3/s)管径(mm)流速(m/s)管长(m)沿程损失(m)局部损失(m)水头损失(m)1右坝段0.1323501.29850.3170.3172中坝段0.2644002.0851.0730.0011.0743左坝段0.3964003.0851.9410.122.061合计3.3310.1213.452供排水管路计算以机排为控制条件，排水干管在坍坝时同时抽排各坝段的水体，管内流量逐渐由远及近分别通过控制室，经水泵抽排至坝下游，计算成果见表5-6。4、橡胶坝的操作运用为提高控制室的自动化水平，减轻管理人员的劳动强度，升坝充水和坍坝排空均采用电动蝶阀控制，由管理人员在控制屏上操作。（1）升坝操作升坝前，关闭水泵进水口侧的2#、8#阀门，打开各个坝段的排气阀，打开控制室内通向坝袋的阀门，进行充水升坝，在升坝过程中，观察坝体的变化，如发生异常现象，应立即关闭相应的阀门进行检修，当超压溢流管向外溢水时，关闭电机及各充水阀门。（2）坍坝操作根据洪水预报及调度指令，提前检查设备的完好情况和进出水阀门的关闭情况，如有问题应及时检修，及时作好坍坝前的准备工作。坍坝时打开水泵进出水口侧7#、8#阀门，关闭2#阀门，利用自排坍坝；当自排不能满足坍坝时间要求或排水不畅通时，关闭1#、7#阀门，打开2、8#阀门及水泵前后阀门，启动排水电机利用水泵抽排。第六章 施工组织设计第一节 工程任务西峡橡胶坝工程主要内容为：河槽内的橡胶坝，共三段，每段长度为85.0米；东西岸的岸坡护砌工程；控制室及管理房；供水管路及机电设备等。该工程的工程量为：土砂方工程83213立方米，石方工程6764立方米，砼及钢筋砼工程5624立方米，砌石工程5228立方米。需水泥2139.95吨，钢筋128.48吨，板枋材22.60立方米，汽油1.21吨，柴油35.49吨，砂3915.08立方米，碎石5919.56立方米，块石6169.82立方米。第二节 施工条件 一、自然条件(一)气候条件：西峡县城每年日平均气温大于0的天数一般在325天左右，每年冬至至立春平均气温较低，一般都在0以下。河道上的橡胶坝工程需安排在枯水季节（10月次年5月）完成，该时间内大于5毫米降雨的雨日为1520天，影响正常施工的大风（六级以上）天数为10天上下。(二)交通条件：工程位置交通便利，工程施工地点对外交通条件较好，河道左堤堤防道路通畅，只需修建简易的进场道路，原材料可进入现场。左岸滩地及堤上场地平整开阔，可作为工地仓库、料场和生活办公区。 (三)供水、供电：XXX干流常年不会断流，水资源丰富，可保证工程建设施工用水；施工工地距离县城不足1公里，用电可直接从县城附近引进。(四)建筑材料：工地右岸寺山有采石场，盛产块石、碎石，西峡县城XXX河槽上游大量砂石料可供使用；水泥厂距工地仅5公里；县城有专业建材市场，可提供所需的各种钢材及其它的建筑材料等。 二、建设条件(一)西峡县城建设橡胶坝将形成较大水面面积的人工湖，可以美化环境，发展旅游事业，改善县城小气候，提高地下水位。符合环保要求，群众拥护，县领导对本工程极为重视，为工程创建了极为有利的外部环境条件。(二)西峡县城经济发展较快，建设该坝有一定的经济基础，且我市有丰富的设计、建设橡胶坝经验，建设橡胶坝经济、技术条件成熟。第三节 施工导流一、施工导流及施工围堰西峡县防洪治理均在河道里进行，尤其是在主河槽施工，施工导流及施工围堰工作量较大，为减少排水工作量，拟在非汛期施工，施工安排在枯水季节。洪水标准为非汛期（11月次年5月）重现期为5年频率的洪水，以此流量为标准做施工导流设计。施工导流采用两期围堰导流，施工中先进行左侧施工，施工完毕后再进行右侧施工，上下游施工围堰堰顶高程分别为215.2及214.7米。顶宽2.0米，边坡1：2.5，围堰迎水面用30厘米厚编织袋压坡，下设土工膜防渗，背水坡设30厘米厚纺织袋压坡，在上下游围堰末端设集水池，集中抽排。二、基坑排水本工程位于河道内，坝基为中粗砂，含泥、砾石。压水实验渗透系数每昼夜300米，因此施工中基坑排水工作量很大，应重点考虑，主要采用水泵抽排，井点降低地下水位，并在建筑物轮廓线外侧设明沟排水或集水池排水。 第四节 施工方法由于该工程位于主河槽上，受气候条件限制较大，且经常性排水费用较高，需在枯水期很短时间内突击完成，施工过程中一定要加强组织管理，协调各工序之间关系。原则上以机械化施工为主，人工施工为辅助；专业队伍施工为主，民工施工为辅。1、基础处理：大面积基槽开挖，场地平整等，基坑开挖应呈梯形断面，施工边坡不宜太陡，弃土边缘和建筑物边缘不小于2米，且不影响交通。基坑完成后，设排水沟加强排水，对基础原土进行分层分段平整夯实。2、砌石工程：本工程中砌石工程主要为浆砌石工程和砂石垫层工程。要求砌筑石石面干净，砌筑时保证砌石表面湿润，采用坐浆法分层砌筑，铺浆厚度宜为36厘米，随铺浆随砌筑，砌缝需用砂浆填充饱满，不得无浆直接贴靠，砌缝内砂浆应采用扁铁插捣密实。上下层砌石应错缝砌筑，填缝密实，勾缝均匀，满足强度要求，砌筑完毕后应保持砌体表面湿润并做好养护。3、砼工程：运至工地上的水泥必须有制造厂的品质试验报告，必须在实验室进行复验，必要时还应进行化学分析，存期不得超过三个月。为确保砼质量，工程所用的砼配合比必须通过试验决定，经济合理地确定水泥、砂、石料用量。在浇筑第一层砼前，必