逢涌水闸重建工程初步设计报告

1、南海区和顺镇逢涌水闸重建工程设计报告审 定:审 核： 校 核：编 写：二零零四年三月 TOC o 1-5 h z 第一章综合说明1第二章 工程水文与工程地质2 HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 2.1水文气象2 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 2.2工程水文规划2 HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 2.3工程地质3第三章工程任务和规模等级7 HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 3.1工程任务和规模

2、.7 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 3.2工程等级及设计洪水.7第四章工程总体布置及主要建筑物型式8 HYPERLINK l bookmark59 o Current Document 4.1工程总体布置8 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 4.2主要建筑物型式8第五章 工程建筑物设计10 HYPERLINK l bookmark69 o Current Document 5.1设计依据10 HYPERLINK l bookmark102 o Current Document 5.2防渗水力

3、设计11 HYPERLINK l bookmark105 o Current Document 5.3闸室结构设计12 HYPERLINK l bookmark108 o Current Document 5.4胸墙设计14 HYPERLINK l bookmark111 o Current Document 5.5交通桥结构设计17 HYPERLINK l bookmark114 o Current Document 5.6外江消力池、内涌反滤段设计17 HYPERLINK l bookmark117 o Current Document 5.7地基处理18第六章 金属结构设计19第七章施工

4、组织设计20 HYPERLINK l bookmark120 o Current Document 7.1施工条件20 HYPERLINK l bookmark123 o Current Document 7.2主体工程施工方案及施工设备20 HYPERLINK l bookmark126 o Current Document 7.3施工进度计划21第八章附件22 HYPERLINK l bookmark129 o Current Document 附文22 HYPERLINK l bookmark135 o Current Document 附图22第一章综合说明逢涌水闸位于南海区和顺镇南花

5、郊围1+750桩号处。受益 面积6750亩，该工程具有防洪、排水及引水改善水环境等功能。原逢涌水闸始建于1955年，1990年加建了弧形门，净宽 5.0米，长8米。闸底而高程-1.0米。闸身为浆砌石结构，闸顶 高程5.84米。工程存在问题是水闸建成运行已久，设施老化， 水泥弧形闸门变形，启闭困难，闸门与闸墙漏水严重，原工程 设计标准偏低，闸室渗径长度不足，底板高程偏高，外江浆砌 石墙有倾斜现象，存在防洪隐患。对水闸进行多次检查，认为 该闸经多年运行，表而上看无断裂、错位等现象，但由于建成 年份已久，工程老化严重，防洪标准偏低，水闸结构无法满足 防洪要求，也与当地的经济发展要求不相适应。研究分析

6、表明， 要使逢涌水闸彻底除险，需解决渗径不足的问题，在现有结构 基础上进行加固改造，经济上不合算，有鉴于此，对逢冲涌水 闸按新标准进行重建。第二章工程水文与工程地质2.1水文气象南海市地处珠江三角洲中心地带，属季风性亚热带气候， 年均降雨量为1460毫米，十年一遇24小时暴雨量为189.8毫米; 汛期在4至9月，汛期内降水量约占全年的八成。24小时暴雨 资料见表2.1.1。二十四小时暴雨资料表211重现期多年平均重现期多年平均五年一遇雨量(mm)120162.7十年一遇一十年一遇五十年一遇189.8215.3247.9逢涌水闸位于南海市和顺镇西南涌左岸，根据广东省水利 水电勘测设计研究院北江大

7、堤加固工程初步设计报告中关 于芦苞涌、西南涌水面线成果，采用内插法可推算逢涌水闸外 江设计洪水位为3.996米。2.2工程水文规划逢涌水闸集雨面积约4.5平方公里，在十年一遇24小时暴 雨情况产生的水量为80万立方米，按一天排干的相应流量为9.3 立方米/秒。现逢涌水闸净宽5米，闸底板面高程-1.0米，以过 流水面高程为0.5米计算，过闸水深1.50米，过闸水头差0.11 米，相应流速1.24米/秒。由于该片的引排水全靠逢涌闸，且外 江河床下切，秋冬水位最枯时可达-0.80米，即使春夏季，也会 出现-0.27米的低水位，考虑引排水灌溉的需要，将逢涌闸底板 而高程由-1.0米降低到-1.50米高

8、程，以利于枯水期引入外江水， 同时也可以加大排水过流断面。经核算，新闸在十年一遇24小 时暴雨情况下，过闸水头差0.06米，过闸流速为0.93米/秒，属 正常流速范围。2.3工程地质岩土工程勘察场地位于南海市和顺镇南花郊围。堤外是南 海市逢涌河，堤内是和顺镇内涌，堤内鱼塘、耕地广布。地貌 上属于珠江三角洲相冲淤积平原的北部边缘地带，地形开阔平 坦。河水水位受潮汐的影响，水位变化较大。根据“南海市和顺镇逢涌水闸重建工程岩土工程勘察报告” 可知：场地地基主要由人工填土(Qs)、第四系三角洲海陆交互相 冲淤积层(Qmc)组成。根据钻孔资料，共分成5层，自上而下为:人工填土 (Qs)(1)筑填土：场地

9、内3孔均有分布。层厚4.806.10m，层底 高程-0.300.90m。土层呈黄灰色、土黄色，主要由粉土 (低液限 粉土)、碎石、块石、砂砾组成，经压实，已自重固结，为历史 堤筑土。该层取土工样1件(ZK2-1)，其主要物理力学指标值为：w=22.8%，e=0.773, w =28.9%，I =8.5,1 =0.28, a =0.291MPa-1， LpLv1-2Es=5.86MPa，属中压缩性土层，C=15.0kPa，=4.8，承载力基本值f=188kPa。o该层作标准贯入试验2处，N=5.0击，校正击数N=4.7击。该层承载力特征值/ak=130kPa。第四系三角洲海陆交互相冲淤积层(Qm

10、c)淤泥质土：场地内3个钻孔均有分布。层厚0.602.40m， 顶板埋深4.806.10m，顶板标高-0.300.90m。土层呈深灰色， 流塑，饱和，含有机质。该层作标准贯入试验3处，N= 4.0击，校正击数N=3.5击。该层承载力特征值/ak=70kPao淤泥质粉土(含砂低液限粉土)：场地内3个钻孔均有分 布。层厚3.004.70m ,顶板埋深6.707.20m ,顶板标高 -1.50-0.90m。土层呈深灰色，为淤泥质土与粉砂呈薄层状互 层，流塑，饱和，局部含有机质。该层取土工样1件(ZK2-2，定名为淤泥质土)，w=47.1%, e=1.223, wl=39.2%, Ip=16.9, =

11、1.47, avi 2=0.876MPa-i, Es=2.36MPa，属高压缩性土层，C=9.38kPa,=4.8，承载力 基本值fo=76kPa。该层作标准贯入试验3处，N=710击，平均8.0击，校正 击数N=6.5击。该层承载力特征值/ak=85 kPao粉砂(粉土质级配不良粉砂)：场地内3个钻孔均有分布。 层厚9.2010.40m ,顶板埋深10.2011.60 ,顶板标高 -5.80-4.50m。土层上段呈灰白色、灰黄色，下部呈深灰色，饱和，松散中密，其中下部深灰色粉砂含有机质。该层取土工样 2 件（ZK2-3、ZK2-4）, w=19.527.3%, e=0.6520.781, S

12、r=8】.。94.5%，avOMPa-1，Es=7.44MPa， 属中压缩性土层，C=3.74kPa，=36.1 。该层作标准贯入试验12处，N=828击，平均15.2击，校 正击数N=11.2击。该层承载力特征值/ak=150kPa。（5）中、粗砂：场地内3个钻孔均有分布。揭露层厚 2.504.40m，顶板埋深 20.1021.30，顶板标高-15.50-14.40m。 土层呈灰白色，饱和，密实。该层作标准贯入试验3处，N=60.0击，校正击数N=39.9击。该层承载力特征值/ak=420kPa。三、地下水情况（一）地下水位本场地地下水相对稳定水位埋深5.005.10m，地下潜水而高 程0.

13、70m。由于毛细作用略高于河水面。地下水主要赋存于第四系松散的砂土层（第4、5层）中，属孔 隙水类型，与河水有水力联系，含水量丰富。由于含水层上覆 为微透水性的淤泥质土，使地下水略具承压性。（二）土层渗透组合特征1、第（1）层筑填土，取土工样 1 件，k20=3.64X 10-6cm/s，属 微透水性。2、第（2）层淤泥质土，未取土工样，按经验，属微透水性。3、第(3)层淤泥质粉土，取土工样1件,k20=3.45X 10-6cm/s, 属微透水性。4、 第(4)层粉砂，取土工样 2件，当控制孔隙比e为 0.7810.893 , K20=1.07 X 10-41.78 X 10-3cm/s, K

14、20 平均=9.44 X 10-4cm/s，属中等透水性。5、第(5)层中、粗砂，未取土工样，按经验，应属强透水性。第三章工程任务和规模等级3.1工程任务和规模本工程的任务是按新标准重建逢涌水闸，解决围内引水灌 溉及排涝问题。根据第二章的水文规划分析，确定新逢涌闸规 模与旧闸基本一致，即新闸净宽保持不变，闸底而高程-1.50米。 闸室的挡水胸墙、交通桥、工作闸门等按常规设置。考虑小船 过闸的需要，在1.0米水位上保持1.5米的净高，取胸墙底高程 为2.50米，闸面设交通桥，桥宽5.0米。3.2工程等级及设计洪水本工程具有防洪、排涝、灌溉等功能。根据水利水电枢 纽工程等级划分及洪水标准(SL25

15、2-2000)中的有关规定， 本工程等级如下：逢涌水闸重建工程为四等，主要建筑物为四 级，次要建筑物为五级，临时建筑物为五级。工程防洪设计水 位3.996米，相应内水位0.60m。按照规划要求，堤围安全超高 为新水面线超高1.0米，但考虑现有堤顶高程已达5.200米，相 当于新水面线超高1.204米，为便于与现有堤围连接顺畅，并为 将来提高防洪标准时留下余地，闸顶仍按5.200米高程设计。第四章 工程总体布置及主要建筑物型式4.1工程总体布置工程规划布置原则：从长远管理运行考虑，确保水闸进出水水流畅顺，确保 防洪安全。从实际出发，力求技术先进、经济合理、安全可靠、施 工方便。方案布置拟定水闸闸

16、室基本位于旧闸址，闸室长11.0m，防洪门位于外江 侧，交通桥位于内涌测，外江设10米素砼海漫、10米消力池及 护岸挡土墙，内涌设9.6米反滤段、20米素砼护坦及护坡。4.2主要建筑物型式水闸闸室底板面高程为-1.50米，闸顶高程为5.80米，为单 孔胸墙式水闸。水闸净宽5.0米，胸墙底高程取2.5米。闸门放 在胸墙外江侧，设检修门槽两道，工作门槽一道，设提升防洪 门，上设启闭室。水闸外江侧设10米长消力池，池深0.5米，消力池末端设 10米海漫段；水闸内涌侧设9.6米长的反滤扩散段，末端设20 米素砼护坦段。工程特性见表4.2.1逢涌水闸工程特性表表4.2.1项目工程特性一.工程等别四等主要

17、水工建筑物级别四级二.水文1.设计洪水外水位3.996 (m)相应闸内水位0.60 (m)2.设计闸内蓄水位1.0 (m)相应闸外水位一0.95 (m)3.设计检修外水位-0.95 (m)相应闸内水位0.3 (m)三.水工建筑物1.水闸孔数X净宽1x5.00 (m)2.闸墙顶高程5.20(m)3.闸底槛高程-1.50 (m)4.胸墙底高程2.50 (m)5.闸室长11.00 (m)6.外江消力池（长X深）10.00 x0.50 (m)7.地基处理型式松木桩8.闸室结构型式现浇整体式U型钢筋砼结构9.闸门型式/单重平面钢闸门/ 2.43 （t）10.启闭机型式卷扬式启闭机QPQ2x5t四.交通桥

18、1.交通桥尺寸（净跨X宽）5.00 x5.00 (m)2.交通桥桥面高程5.20(m)3.交通桥行车荷载汽-20第五章工程建筑物设计5.1设计依据采用的主要技术规范、标准水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准(SL252-2000)水闸设计规范(SL265-2001)水利水电工程钢闸门设计规范(SL74-95)水工钢筋混凝土结构设计规范(SL/T191-96)建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)采用的主要参考书日水闸设计(谈松曦 水利电力出版社)地基处理技术(阎明礼 环境科学出版社)基本参数选用主要材料密度钢筋混凝土： 25KN/m3素混凝土：24 KN/m3回填中、细砂：18.5 KN/

19、m3回填土料(压实)：19 KN/m3钢材： 78.5 KN/m3活荷载交通桥行车设计荷载汽一20交通桥活载3.5kpa启闭机层活载3.5kpa(3)回填土性质回填中、细砂内摩擦角：W =28 回填土 (压实)内摩擦角：甲=25 回填土 (压实)凝聚力：C=15kPa5.2防渗水力设计(一)防渗设计闸室底板基础为淤泥质粉土，微透水性，塑性指数为16.9, 根据水闸设计规范(SL265-2001),按塑性指数分类，该土 层定性为壤土，在设置反滤排水设施时，渗径系数C= 35, 考虑到工程施工时基础回填部分中砂至细砂土，取细砂渗径系 数C=79。本工程设计洪水位情况水位差最大H=3.396米， 要

20、求最小渗径长度23.7730.56米，现取外江消力池段8米、闸 室段11米，实际渗径长度为26.0米，满足最小渗径长度的要求。经采用改进阻力系数法计算，渗流水平段平均坡降为0.097, 出口平均坡降为0.255，根据水闸设计规范(SL265-2001) 表6.0.4,在渗流出口处不设反滤时，壤土基础水平段允许坡降 为0.250.35，出口段允许坡降为0.500.60，计算结果符合规范 要求。（二）水力设计从外江向内涌引水时，一般情况下过闸水头不大，取外江 水位0.3米，内涌水位0米时，根据水力计算结果，水跃长度最 大为5.999米，水跃第二共轭水深小于下游水深，故在新闸的内 涌不需设消力池。由

21、内涌向外江排水时，内涌水位0.5米，外江 水位0米时，根据水力计算结果，水跃长度最长为6.667米，当 水头差等于0.5米，闸孔升度e大于等于1.05米水跃第二共轭水 深大于闸后水深，需在外江设消力池，消力池的计算深度为 0.13m，实取0.5m，护坦计算长度为5.33m，海漫计算长度为9.2 米，结合水闸的总体布置，消力池的长度取为10米，外江海漫 的长度取10米，内涌护坦的长度取为20米。5.3闸室结构设计（一）整体稳定分析水闸闸室为整体式钢筋混凝土 U形结构，设防洪提升工作 门一道，检修门槽两道。闸室稳定分析按三种不同荷载组合进 行计算，其相应计算条件及稳定分析成果汇总见表5.3.1。计

22、算结果表明，各种荷载组合情况下整体抗滑稳定系数、 抗倾稳定系数、地基反力不均匀系数均满足水闸设计规范 （SL265-2001）的要求。闸室纵向稳定计算成果汇总表表5.3.1荷 载 组 合情况外水位(m)内水位(m)渗透压力(KN/m)地基反力(KPa)最大地基 反力与最 小地基反 力之比P抗滑稳定安全系数K滑抗倾稳定安全系数K倾内涌外江内涌外江基本完建无土72.5266.751.086填土无水76.5382.681.080防洪 水位3.9960.6002.2419.6670.3250.661.3881.7992.095注：基本荷载组合Kc=1.25p =1.5特殊荷载组合Kc=1.10p =2

23、.0(二)闸室结构设计水闸闸室的结构剖面、平面图参见图5.3.1。水闸闸首结构 以工作闸门门槽为界，分别取外江侧一个断面(1-1)(距离内涌 齿墙A点9.443米)、内涌侧一个断面(2-2)(距离内涌齿墙A 点3.932米)进行荷载及内力分析，考虑情况为建成未填土、建 成填土、防洪情况、抗旱蓄水情况、检修情况二种，计算考虑 结构自重、设备自重、静水压力、扬压力、土压力、地下水压 力等荷载作用，不平衡剪力分配系数用积分法计算，采用截面 法计算底板应力，整个过程已编好计算机程序。底板内力及配 筋结果见表5.3.2，闸墙内力及配筋结果见表5.3.3。5.4胸墙设计水闸胸墙固支于闸墩上。采用板式胸墙结

24、构，考虑施工方 便，选墙板厚0.3米，胸墙底高程为2.5米。荷载按最大水压力 计算，考虑0.3米风浪壅高，偏于安全按简支梁计算，板内外选 用16200钢筋，经验算，裂缝开展宽度满足规范要求。断面位置竣工未回填土竣工填土情况防洪水位情况抗旱蓄水情况检修水位（一）检修水位（二）外江断面1-1MA182.45-362.33-181.35-345.85-390.39-264.93NA0.00261.78176.83277.58297.24274.49Ag895.291420.72850.001294.951497.231407.02实际选取配筋（底板面）Q 18150 Ag=1697 mm2MB40.

25、67-549.04-294.98-551.96-576.10-552.99NB0.00261.78176.83277.58297.24274.49Ag850.002450.351236.662431.572521.342444.07实际选取配筋（底板底）Q22150 Ag=2534 mm2内涌断面2-2MA194.06-376.17-359.04-364.44-390.58-383.47NA0.00261.78283.66255.76292.66278.73Ag953.041497.031354.271445.571508.381499.86实际选取配筋（底板面）Q 18150 Ag=1697

26、 mm2MB42.50-551.10-559.50-527.95-571.17-558.32NB0.00261.78283.66255.76292.66278.73Ag850.002461.672460.802347.312504.292464.14实际选取配筋（底板底）Q 22150 Ag=2534mm2（M-弯矩，单位:千牛.米；N-轴力,单位:千牛；Ag-受拉钢筋，单位:平方毫米）闸室底板内力配筋结果表表 闸室底板内力配筋结果表表 5.3.2（弯矩以底板面层受拉为正，侧墙迎水侧受拉为正）闸室闸墙内力配筋结果表表5.3.3断面位置竣工未回填土竣工填土情况防洪水位情况抗旱蓄水情况检修水位（一

27、）检修水位（二）外江断面1-1MC0.00-508.21-518.09-490.27-520.65-511.48NC149.55191.17198.07174.78177.95186.15Ag850.002380.962420.202318.142478.672410.04实际选取配筋（侧板底部填土侧）0 22150 Ag=2534mm2ME0.00-63.53-63.53-63.53-63.53-63.53NE74.49108.31114.76105.45109.73108.29Ag723.66723.66723.66723.66723.66723.66实际选取配筋（侧板中部填土侧）Q22/

28、150 Ag=2534mm2内涌断面 2-2MC0.00-508.21-286.57-511.33-524.73-509.79NC139.74201.61109.43216.11181.70198.01Ag850.002357.931338.982343.382492.912374.58实际选取配筋（侧板底部填土侧）022150 Ag=2354mm2ME0.00-63.53-53.38-63.53-63.53-63.53NE72.0497.7365.28102.5997.4798.06Ag723.66723.66723.66723.66723.66723.66实际选取配筋（侧板中部填土侧）02

29、2/150 Ag=2534mm2（M-弯矩，单位:千牛.米；N-轴力，单位:千牛；Ag受拉钢筋，单位:平方毫米）（弯矩以底板面层受拉为正，侧墙迎水侧受拉为正）5.5交通桥结构设计水闸交通桥设在闸室内涌侧，为板式简支结构，通车级别 为汽-20，桥面高程为5.20米，净跨5.0米，宽度为5.0米，按 板式桥设计。桥梁结构型式采用简支板式，板厚0.40米，交通 桥设计荷载为汽一20，验算荷载为挂一100，桥面人群荷载 3.5KN/m3。交通桥结构本报告不作计算。交通桥支承于水闸闸 墩上，其间设三层沥青油毛毡分隔。5.6外江消力池、内涌反滤段设计外江消力池段、内涌反滤段均采用整体式U型钢筋砼结构， 以

30、增加结构刚度，减轻构筑物重量。U型钢筋砼结构计算采用 自编计算机程序计算。挡土墙计算成果见表5.6.1表562。外江消力池段U型挡土墙计算结果表表5.6.1分段项目计算 情 况完建未填土完建填土底板跨中弯矩(kN.m)-150.65271.06计算配筋（mm2）15001500实际配筋（mm2）面筋乏 18200 As = 1272 (mm2) 底 筋0 22/25200 As = 2177 (mm2)底板端部弯矩(kN.m)-25.72421.64计算配筋（mm2）15002179实际配筋（mm2）面筋乏 18200 As = 1272(mm2) 底 筋0 22/25200 As = 217

31、7 (mm2)侧墙弯矩(kN.m)0.00386.53计算配筋（mm2）15002156实际配筋（mm2）填土侧 0 22/25200 As = 2177(mm2) 迎水侧生 18200 As = 1272(mm2)内涌反滤段U型挡土墙计算结果表表5.6.2分段项目计算 情 况完建未填土完建填土底板跨中弯矩(kN.m)-135.83167.50计算配筋（mm2）15001500实际配筋（mm2）面筋 Q 18200 As=1272 (mm2) 底筋 Q 22200 As=1900 (mm2)底板端部弯矩(kN.m)-23.33302.50计算配筋（mm2）15001513实际配筋（mm2）面筋

32、 Q 18200 As=1272 (mm2) 底筋 Q 22200 As = 1900(mm2)侧墙弯矩(kN.m)0.00277.60计算配筋（mm2）15001500实际配筋（mm2）填土侧 Q 22200 As = 1900(mm2) 迎水侧 Q 18200 As = 1272(mm2)5.7地基处理根据地质报告，水闸闸室建基面位于第（2）层的淤泥质粉 土层上，该土层为淤泥质土与粉沙呈薄层状互层，流塑，饱和。 该层土 W=47.1%，液性指数II =1.47，塑性指数Ip=16.9，属 高压缩性土层，地基承载力基本值为70Kpa。经计算，闸室的最 大基础反力出现在建成填土无水时，最大为82.68kPa,平均为 79.61kPa。外江挡土墙完建填土无水时最大地基反力为703kPa, 平均为69.2kPa。可见地基承载力不能满足上部结构要求。外江 消力池段、内涌反滤段地基反力