外环片区河道改造项目设计说明

目录TOC\o"1-2"\h\u设计说明 II级，永久性主要水工建筑物级别为2级，河道的安全超高值（按堤防允许越浪考虑）取0.8m。6.4总体平面布置根据成都市成华区外环片区控规资料可知，羊叉河、龙石路排洪渠未按照规划形成。2条河道两岸均有绿化带，周边主要为环城生态区绿地。方案一：为梯形复式断面。河堤采用梯形结构，下部采用混凝土斜挡墙，上部采用生态袋结构。常水位位于混凝土斜挡墙河槽内，重现期洪水漫过混凝土挡墙范围至生态河堤范围；在满足常年水从下部砼仰斜挡墙内部通过，设计洪水从上部生态结构通过的要求前提下，需要求生态结构设计坡比缓，河道上部开口较大，河道占地较多；该方案遇较大洪水时，洪水漫沟挡墙顶，从上部生态袋结构通过，上部生态袋易背冲刷，同时不利边坡结构稳定。方案二：为梯形预制生态混凝土块断面，在满足《规划》要求羊叉河河道控制宽度5.5m的前提下，设计洪水从梯形断面内部通过，该方案具有施工方便、坚固耐用、适应变形能力强，有利于河道边坡稳定、行洪安全，提高河道抗冲刷能力，同时符合景观绿化护坡，与“宜居水岸、活水成都”的河道整治理念相契合。综合比较，方案二行洪安全、工程投资优于方案一，与“宜居水岸活水成都”的河道整治理念与周边为环城生态区的区位相契合。因此，设计将方案二列为推荐方案。方案综合比较表比较内容方案一方案二较优方案河堤抗冲刷能力河堤基础混凝土+回填砂夹石护脚河堤基础混凝土+回填砂夹石护脚相当结构稳定性遇较大洪水时，不利于上部岸坡结构稳定抗滑、抗倾稳定性均满足规范要求方案二生态景观性采用梯形复合式断面，硬质圬工于主河槽低矮区域。采用梯形断面，全断面面景观绿化护坡，与“宜居水岸、活水成都”的河道整治理念相契合方案二行洪安全遇较大洪水时，洪水水位高出堤防顶部，不利河道行洪安全l遇设计洪水时，洪水从河槽内部通过方案二经方案比较后，将方案二作为推荐方案，做法详见各河道横断面设计图。6.5河道纵断面布置纵断面设计主要考虑的因素为：（1）地基承载能力；（2）工程所在片区道路竖向排水规划确定的道路及排水管网高程；（3）兼顾工程经济性；（4）改造后河底高程不宜高于现状河底高程。综合考虑上述因素后，确定各河道纵坡坡度为0.3%，详见附图。6.6河道横断面设计根据规划资料，本次设计范围内河道位于环城生态区。考虑到河道本身过流能力及后期维护管理，同时兼顾与周边环境的协调，采用推荐的预制生态混凝土断面河堤。过水断面形式为梯形，上底宽10.08m、底部宽4m、高4m。左右边墙坡比为1:1；单个砼预制块结构尺寸为长2m、宽1m、高0.5m，内部填充碎石，面部种植水草；预制块之间采用螺栓连接，分层码放；该河堤断面结构形式简单，结构稳定较好，适应变形能力墙，同时满足生态建设要求。6.7冲刷深度计算根据水力学《堤防工程设计规范》（GB50286—2013）推荐的冲刷计算公式，据河道防洪标准为：50年一遇的洪水（P=2%）洪峰流量为34.1m3/s，按照规范用以下公式进行冲刷计算。计算公式如下：式中：hs──局部冲刷深度（m）；H0──冲刷处的水深（m）；UCP──近岸垂线平均流速（m/s）；n──与防护岸坡在平面上的形状有关，取n=1/4~1/6，本次取0.25；U──行近流速（m/s）；η──水流流速不均匀系数，根据水流流向与岸坡交角α查表采用；水流流速不均匀系数α≤15°20°30°40°50°60°70°80°90°η1.001.251.501.752.002.252.502.753.00式中：UC──泥沙起动流速（m/s）；g──重力加速度（m/s2），取9.8m/s2；、──泥沙与水的容重（KN/m3），=25.97KN/m3,=9.8KN/m3；──床沙的中值粒径（mm）。按照上述公式计算，经计算结果如下。本工程所处河床覆盖层较薄，河道冲刷深度最大为覆盖层埋深。设计洪水（P=2%）时对应的最大近岸垂线平均流速UCP=2.03m/s。水流流向与岸坡最大交角60°，水流流速不均匀系数η为2.25。参照地质勘察报告，河底位置基本为粘土层，床沙的中值粒径为3x10-5m，泥沙启动流速Uc采用张瑞瑾公式计算得0.78m/s，计算得冲刷深度范围hs=0.4~0.70m。根据规范，河堤挡墙基础应置于冲刷深度以下至少0.5m。本设计羊叉河堤推荐方案基础埋深为1.0m，满足抗冲要求。6.8河堤稳定计算根据工程总体布置中纵断面情况，河堤基础主要以黏性土作为持力层。根据地勘建议的物理力学性质参数，应用理正岩土计算软件中挡土墙计算模块，砌体种类选择块石砌体，计算重力式挡墙河堤（推荐方案）抗滑和抗倾稳定安全系数，计算成果如下表所示。由于本次整改河道工程等级为Ⅱ级，故河堤挡土墙建筑物级别亦为2级。（1）计算简图（2）计算物理参数稳定计算物理参数表土层名称重度γ（kN/m3）压缩模量ES(MPa)变形模量E0(MPa)粘聚力C(kPa)内摩擦角φ（°）承载力特征值[fak](kPa)基底摩擦系数μ土体与锚固体极限粘结强度标准frbk(kPa)渗透系数K（s/cm）建议坡比耕植土①17.0/////////1:2.0杂填土②-118.0//6.08.0//15/1:21:2.0素填土②-218.0//8.08.0//20/1:21:2.0淤泥③17.0//5.05.0//12//淤泥质黏土④④18.52.5/15.010.070/20/1:2粘土⑤-119.03.0/18.08.0800.20351.7×10-61:2/粘土⑤-220.06.0/30121300.25550.88×10-61:1.5/粘土⑤-320.59.0/45152000.30650.12×10-61:1.25/（3）计算公式①抗滑稳定安全系数按下式计算：KC=F·ΣW/ΣP式中：KC—抗滑稳定安全系数ΣW—作用于墙体上的全部垂直力的总和（kN）ΣP—作用于墙体上的全部水平力的总和（kN）f—底板与墙基之间的摩擦系数②防洪堤的抗倾稳定性按下式计算：K0=MV/MH式中K0—抗倾稳定安全系数MV—抗倾覆力矩（kN·m）MH—倾覆力矩（kN·m）防洪堤基底压应力按下式计算：σmax,min=ΣG/A+ΣM/ΣW式中σmax,min—基底的最大和最小压应力（kPa）ΣG—垂直荷载（kN）A—底板面积（m2）ΣM—荷载对底板形心轴的力矩（kN·m）ΣW—底板的截面系数（m3）（4）计算结果抗滑稳定安全系数计算成果表（羊叉河）工况计算Kmin允许[k]备注一般情况1.8441.3基本组合特殊情况1.421.15最不利组合抗倾覆稳定安全系数计算成果表（羊叉河）工况计算Kmin允许[k]备注一般情况1.9451.55基本组合特殊情况1.691.45最不利组合6.9地基处理根据本次勘察报告，结合工程布置，羊叉河河堤基础+预制生态混凝土块断面羊叉河桩号K0+000至桩号K0+900段堤防基础均位于可粘土层上粘土⑤-2、⑤-3层，具一定的承载力和抗变形能力，可作为堤身重力式挡墙地基持力层；由于粘土层具弱膨胀性、遇水后力学指标降幅较大的特征，本次设计根据地质建议对重力式挡墙地基采用砂卵石进行换填处理，换填深度1m，换填深度应根据实际开挖揭示的地勘情况进行调整，分层填筑，初拟采用14～18t振动平碾、分层厚度控制在0.4-0.6m、压实遍数6-8遍，最终根据填筑压实试验确定相关填筑压实参数。在桩号K0+900至桩号K1+102断部分基础置于淤泥及淤泥质黏土上，根据地勘报告，此层含水量较高，软塑状，含腐殖质，力学性质较差，不宜选作堤岸基础持力层；要求对该段河堤基础整体进行采用用砂砾石换填。换填深度2m，填深度应根据实际开挖揭示的地勘情况进行调整。分层填筑，初拟采用14～18t振动平碾、分层厚度控制在0.4-0.6m、压实遍数6-8遍，最终根据填筑压实试验确定相关填筑压实参数。级配要求：Cu≥5，Cc=1~3，以卵石、砾石、块石或岩石碎屑作填料时，分层压实其最大粒径不宜大于200mm。压实度要求：回填后相对密度不应低于0.75。基底内摩擦角要求≥30°换填深度要求及地基承载能力要求：换填后地基承载能力特征值不低于200kpa，具体详见基础处理图。6.10羊叉河整治后上、下游连接段处理桩号K0+000处为本次羊叉河整治设计的起始段，该断面整治后河底部高程略低于原河床高程，原河床高程491.27m，整治后河床高程为489.61，不会形成阻水，同时该段流速较小，整治后左右岸坡处于原河道内部，需做好左右边墙端头的保护，边墙端头保护采用铅丝石笼护头，将左右岸边墙延伸至原天然河道岸坡与其平顺相接，具体做法参照羊叉河整治末端处理设计图。根据《规划》，本次设计末端段羊叉河末端段河道中心线位于天然河道左岸岸坡顶以外，整治后河道流向与原河流量道差异较大，羊叉河河道整治完成后，末端需要开挖一段明渠，将水流规顺入天然河道，开挖明渠段属于临时工程，使用年限较短，左右岸坡采用铅丝石笼护岸，底部上段采用铅丝石笼护底、下段采用大块石护底，便于后期施工拆除，详见羊叉河整治末端处理设计图。6.11龙石路排洪渠河道清障处理龙石路排洪渠改造由于受外界条件影响，同时暂时无规划，本阶段设计仅沿原龙石路排洪渠进行清障，挖除渠道内部淤积物、行洪障碍为物、清除两岸安排杂草、杂物，为后期龙石路排洪渠整治，最好前期准备工作，龙石路排洪渠清障总长587m，起点为龙石路公路外侧，地点坐标为x=37707.284，y=21414.794，终点为与羊叉河汇口处。清障宽度以现状河边线进行控制，平均宽度为1.5m，清淤平均厚度0.4m，详见下表。龙石路排洪渠整治设计河道名称羊叉河设计坡比设计河道长度（m）587现状坡比清障宽度（m）现状渠宽（1-2m）清障平均深度（m）0.4m6.12配套构筑物（1）下河通道本次在羊叉河设计段共布置两处下河通道，具体位置可根据现场及主管部门确定，具体设计详见下河通道设计图。（2）人行桥本次在羊叉河设计段共布置两处下人行桥，具体位置可根据现场及主管部门确定，具体设计详见下河人行桥设计图。（3）防护措施：本次设计在河道两侧设置了防护树篱，树种黄杨，外侧设置1.2m高不锈钢栏杆，以确保行人安全；常水位以上种植麦冬、常水位以下挺水植物选用野灯心草3丛/㎡；养护时间：12个月（3+9）。（4）雨水下河口：本次羊叉河设计范围内龙石路段排水管道位置已明确，其余管网未按规划形成，也未进行设计，雨水下河口具体位置尚不明确。羊叉河在施工中应预留管道汇入口位置，所有汇入口以下护坡均采用混凝土形式，详见管道汇入口设计典型图。7施工组织设计7.1施工条件（1）对外交通及场地条件该段工程位于绕城高速以东，片区内有现状双龙路、龙石路等道路，工程对外交通十分方便。（2）材料供应条件工程所需主要外来材料包括水泥、钢筋、粗细骨料、铅丝石笼、块石等，均可在成都市按市价购买。河道整治所需预制生态砼块，需到生产厂家购买，并有生产厂家进行现场安装指导本工程属成都市城区，施工用电及通讯均可依据现有网络建立，快捷方便。还可充分利用当地的机修条件，减化施工临时设施。成都市为四川省会城市，属人口较密集地区，有丰富的劳动力，也有建设防洪堤的经验，可为本防洪堤工程建设提供技术劳力资源。（3）施工用电施工用电采用自备1台75KW柴油发电，并增设1台75KW柴油发电机组作为备用电源。工程主要用电为基坑排水、砼浇筑、钢筋切割制作。总体用电量需求不大，通过现场调查，从最近处接入电源程序复杂必须经得当地电力部门同意且成本太高，故本次施工用电不考虑从最近电源接入。为保证工程施工，本次设计考虑1台75kw柴油发电机供现场施工使用。另备1台75kw柴油发电机备用。（4）施工用水河道长期有水，可满足施工生产用水要求，可在台地高处设置3个1m3钢骨肋加强塑料可移动水箱，采用潜水泵抽水至水箱供施工用水，零星用水采用潜水泵抽水分散解决7.2施工导流建筑物的级别和洪水标准7.2.1导流标准根据《城市防洪工程设计规范》（GB/T50805－2012）和《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）对工程等别、防洪建筑物级别、堤防工程的安全加高值的规定。因本次设计羊叉河、龙石路排水渠采用50年一遇防洪标准，故工程等级定为Ⅲ级，永久性主要水工建筑物级别为三级，按照《水利水电工程施工组织设计规范》SL303-2017导流建筑物级别划分标准，确定临时建筑物为5级建筑物。导流建筑物采用土石围堰，相应导流设计洪水标准5年一遇（P=20%）。施工导流时段为第一年11月~第二年1月，分期洪水计算详见下表。羊叉河分期洪水成果表时段各频率设计值Qp=（m³/s）P=10%P=20%P=33.3%P=50%1月～3月0.610.470.350.254月0.000.000.000.005月4.122.992.141.4411月、12月1.030.720.490.31龙石路排水渠分期洪水成果表时段各频率设计值Qp=（m³/s）P=10%P=20%P=33.3%P=50%1月～3月0.030.020.020.014月0.030.020.020.015月0.330.240.170.1111月、12月0.050.040.020.026.2.2施工导流方案本工程属于河、渠整治工作，河道内部常年有水，根据整治项目施工的要求，基础开挖，河道底板、边墙混凝土施工，需进行施工导流。由于本工程施工时间短，具备一个枯水期完成施工的条件，为了避免受到洪水影响，故本次拟采用一个枯水期，分段进行导流，施工导流时段为第一年11月~12月，羊叉河导流设计流量Q=0.72m3/s，龙石路排洪渠导流设计流量Q=0.04m3/s。羊叉河：在河道内部分段布置横向上下游围堰，通过预埋DN300PE管进行导流，长度根据施工分段长度确定，待第一段工程施工完成后，拆除上游、下游围堰，布置第二段工程施工横向围堰，依次分段进行施工，施工完成后，拆除围堰，施工导流结束。龙石路排洪渠：龙石排洪渠，施工工期较短，分期洪水较小，具备一个枯水期完成施工的条件，本次导流采用全段围堰，分段进行施工，在施工段上下端布置横向围堰，通过预埋DN100PE管道，利用管道进行导流。据《水利水电工程施工组织设计规范》的规定，围堰顶高程应为滞洪高程、波浪高度和安全加高之和，本工程采用土石围堰，经计算导流时期滞洪高程为0.8m，围堰安全加高取0.5m，确定围堰顶高1.3m，本次设计取1.5m.施工围堰采用土石围堰，顶宽1.0m，最大堰高1.5m，迎水面边坡1：1，背水面边坡1:1，迎水面采用彩条布防渗，面层铺设0.5m，袋装土反压；围堰总长度约170m。编织袋所装土料从料场运至施工区，人工装编织袋，人工配合机械工码砌。①导流方式主体工程施工期间，在挡水围堰内埋设排水管，将上游来水导至下游渠道，从而进行排放。②基坑排水基坑排水主要包括导流围堰建成后的初期排水和施工期间的经常性排水。A初期排水由于工程区冬季少雨，且排水历时较短，初期排水不考虑降雨影响。围堰内水位较低，当围堰填筑完成后，拟采用250QJ100-18/1型水泵抽排基坑内积水。B经常性排水在基本开挖一集水坑，采用7.5kw潜水泵抽排围堰内积水，型号为250QJ100-18/1，潜水泵抽水至下游渠道7.3主体工程施工（1）土石方开挖：土方开挖采用1m3反铲装5T自卸汽车运输出渣，配合人工清理，挖至设计坡比。（2）预制生态砼块土施工①边坡开挖按照设计坡1:1进行边坡开挖，根据砌体施工及排水施工情况可以超挖0.15m-0.2m。②基础施工基础混凝土底部铺设10cm的碎石垫层，上部再浇混凝土，混凝土采用商品砼，溜槽入仓方式。预埋钢筋保护层厚度为8cm，主筋锚固深度不小于40d。具体结构根据厂家确定。③基础砌块施工在砼垫层中预埋连接件，将其与支脚绑扎在一起，需要注意铺设支脚处垫层有无翘起。④基础块施工施工工艺与浆砌条石一致，局部不平常处可以采用砂浆进出调整⑤砌块安装方法根据厂家设计图进行安装。⑥预制砼块内部填充碎石要求预制砼块内部填充碎石要求详见下表；预制砼块内部填充碎石要求表（3）混凝土工程①工程施工中采用的模板以钢模板为主，配合少量的木模板，使用之前应将模板上的污迹清洗干净，并刷上脱模剂配合少量的木模板。②浇注准备和检查验收每个浇筑仓位的施工缝处理、模板架立、等各项工序完成后，从上至下进行浇注仓位的清理工作，将施工时留在舱内的所有材料和弃料清除仓外，把模板和钢筋上粘着的泥沙和污物、仓面施工缝面的活动石块、淤泥、沉积的砂子等污物清洗干净，带排除积水后堵严缝隙，搭好进人和必要的施工平台，并用清水将模板和施工缝面湿润。每个浇筑仓位施工准备结束后，仓位经过自检和复检，并请监理工程师终检合格验单后，方能开盘浇注砼。③砼入仓方式溜槽直接入仓，局部地方可采用胶轮车辅助入仓。④砼平仓砼主要采用振捣器平仓，采用振捣器平仓与振捣砼的时间相比大约1:3，采用人工平仓的部位为靠近模板的地方，用人工平仓使石子分布均匀。

⑤砼振捣设计拟采用插入式电动振捣器进行振捣。振捣时间以砼不显著下沉、不出现气泡、开始泛浆为准；振捣器移动距离不超过其有效半径的1.8倍，顺序依次、方向一致，已保证上、下层砼的结合，避免漏振。⑥拆模：模板拆除按规范要求决定拆模的时间，防止因抢工期提前拆模⑦养护方法：采用湿砂或草袋覆盖，人工洒水保护；砼浇筑完毕12～18h即开始洒水养护，但在炎热、干燥气候的条件下应提前洒水，在天气严寒时要注意保温。（4）河道清障在分段河道上下游端进水处布置土石围堰，通过预埋DN100PE管道，利用管道进行导流。，采用1.5.0m³反铲挖掘机进行河道清障，自卸汽车运输至指定位置。安全文明、环水保措施①本工程施工采用的挖掘机、运输车辆和振动棒等是噪音和振动的重点防治设备。在设备选型和采购时，应选用噪音和振动水平符合国家现行有关标准的设备，使作业场所背景噪声限制在85dB(A声级)之内，工程建设不在夜间施工。②为保护水质，需加强环境管理和环境保护工作，在工程河段靠公路侧设置标示牌，严禁在工程施工期和运行期向河道内乱扔乱倒建筑和生活垃圾、排放未经处理的废水、污水和废油。废水经处理回收用于洒水降尘，河道清障所产生的无用废料应运至指定弃渣场。工程区10米外设置安全防护围挡，高2.5m。7.4施工工期充分利用枯水期，确保主汛期度汛要求。基于时间紧迫，现对主要施工进度进行了初步安排。工程施工分为3个阶段：工程准备期，主体工程施工期，工程完建期。推荐总工期为2个月。（1）工程准备期工作：完成场内公路、场地平整、施工工厂、临时房屋修建等施工必需的临时措施，占用工期0.5个月。（2）主体工程施工期：主体工程施工期是主体工程开始至工程开始发挥效益的工期。主要由施工单位完成永久建筑工程。主体工程施工期11月～12月。（3）工程完建期：自工程开始发挥效益至工程竣工的工期，共计0.5个月。8工程永久占地因河道的建设需要，永久占地（包含两侧绿化带）已由规划确定，羊叉河改线段存在拆迁，由建设单位根据成都市相关政策或规定执行。9工程管理9.1管理机构本工程由成都市成华区平台公司负责建设，竣工后移交当地水利部门，由其负责工程建成后的维护及管理。根据《堤防工程管理设计规范》，每条河道宜配置管理人员2～3人。9.2管理办法9.2.1管理内容本工程建成后，组建统一的管理队伍，以“安全、资源、环境”为目标，开展系统化的管理工作，管理内容包括：防汛保安、水质监测、水资源调度、水面保洁、岸线的维护及绿化养护等。1)防汛保安工作防汛保安工作是水利工程管理的重点内容，应设防汛专职人员，负责工程的巡视与检查，防汛预案的制定及落实。2)水资源调度河道拓宽整治后，首先必须做好截污工作，同时做好水资源调度，合理使用水资源，定期进行水体调度，使水活起来，保持河道良好的水质。3)工程观测①沉降、位移观测渠身沉降量观测可利用沿渠顶埋设的里程碑或专门埋设的固定测量标点定期或不定期的进行观测。在渠段设置渠身位移观测断面，可选在地基地质条件较复杂，渗流位势变化异常，有潜在滑移危险的堤段。根据本工程实际情况，建议在人行桥位置各设一处位移观测断面1个，每个观测断面的位移观测点为4个。②渗流观测在本工程中汛期受洪水位浸泡时间较长，可能发生渗透破坏的渠段应选择有代表性和控制性的断面，该断面可与渠身沉降、位移断面统一布置。④水位观测、水流形态及河势变化观测、水情监测按照《水位观测标准》（GB/T50138-2010）的有关规定在水位有显著变化和需要观测水流形态及河势变化的河段设置观测点。本次在人行桥位置监测点，共计2处。同时汛期将至，暴雨来临，建议管理单位建立雨情监测，监测雨量情况，预防超标洪水对工程的影响和危害，及时发现处理事故和险情。4)水面保洁日常的生态养护、水面保洁是保护水环境必不可少的手段，主要任务包括定期养护水生植物，捞除河道水体中残花、落叶等漂浮植物。5)堤岸工程维护a)禁止在河道内挖沙、取土、修建筑物等危害工程安全的活动。b)混凝土建筑物表面应保持清洁完好，对表面脱壳、机械损坏时，应及时修补及灌浆等措施处理。c)河道内杂物应及时清除，保证畅通。d)结合工程观测，注意对堤岸及周围进行经常性的巡视检查。e)应加强管理和维护观测设备等附属设施，经常检修，确保完好。9.2.3管理规章制度根据《中华人民共和国水法》、《