大凌河朝阳城区广场、旅游景区人工湿地工程设计

大凌河朝阳城区广场、旅游景区人工湿地工程设计

1.段水系工程概况大凌河是辽宁省西部的一条大河。上游的南支和北支来自辽宁省建昌县和河北省平泉县。它流经东北部的建昌、ka左、凌源、朝阳、北票、宜县和凌海市的渤海公路。凌海河总面积23263公里2号，全长435公里。大凌河朝阳城区段人工湖工程位于大凌河中游,在大凌河左岸修建百年一遇、右岸二十年防洪堤,河道上修建三座橡胶坝,蓄起三片人工水面。工程主要包括:河床上建三座橡胶坝,坝长均为400m,上游两座高2.50m,下游一座高2.2m,形成长5100m、206.06hm2的水面。沿湖两岸建10m宽人工游道和平均90m宽绿化带,绿化带内建主题游园、景点,栽植各类乔木、灌木、草皮,并配有广场和人文小品,两岸形成开放式带状自然亲水公园。1#人工湖湖底防渗面积为55万m2、2#人工湖为65万m2、3#人工湖为60万m2。总投资为3500万元。施工工期:1#、2#人工湖自2003年3月20日至6月30日,3#人工湖自2004年10月20日至2005年6月30日。2.自然总结2.1干旱地区,大气候变化大,气候干燥朝阳市地处辽宁西部,大凌河流域中游,属寒温带夏雨炎热型气候,受南来的温暖气团与北来的大陆气团交绥影响以及季风环流影响,年内气候变化较大,夏季炎热,冬春少雨,气候干燥,是我省的干旱地区,有十年九旱之称。大凌河流域降水量自南向北递减,朝阳地区多年平均降水量487.9mm,多年平均蒸发量为2085.2mm,多年平均气温8.9℃,多年平均日照时数2794.4h,是辽宁省日照时数较长的地区。2.2地貌地貌分析朝阳市区地貌为大凌河河谷盆地,周围丘陵低山环绕,盆地内地形平坦,两岸微向大凌河倾斜,大凌河两岸地形不对称,左岸宽阔平坦,为朝阳市中心地区。河床与漫滩地貌岩性由上至下依次为:(1)粉土夹粉质黏土:分布不稳定,局部粉质黏土较厚;(2)中砂及细纱:分布不均且不连续;(3)圆砾:层厚39-41m,分布连续,该层上部3-5m段含较多黏性土。3.综合土工膜渗透设计3.1保证既成湖又不对两岸建筑物造成侵没由于大凌河河床左岸为朝阳市城区居民水源地,湖区内有水源井10眼,日供水量为12万吨。人工湖成湖的制约条件是既成湖又要保证水源地出水量、同时又不能对两岸建筑物造成侵没。中国地质大学对城区段人工湖成湖条件论证结果:河床天然状态下人工湖底垂向平均渗透系数为1×10-4cm/s;开挖取料后湖底垂向平均渗透系数为5×10-4cm/s,若湖底平均渗透系数达到(3~5)×10-5cm/s时,既可维持多年区域水平衡,又可保证人工湖成湖。3.2湖底框架土工膜防渗方案方案一:黏土防渗。湖底防渗采用黏性土料,并严格按设计进行碾压,碾压后的渗透系数达到3×10-5cm/s-5×10-5cm/s,同时沿人工湖两侧布设4眼观测井,以便对人工湖两岸地下水位进行长期动态观测,为人工湖的正常运行提供必要观测数据。方案二:土工膜防渗。土工膜采用两布一膜,土工膜平均渗透系数为1×10-7cm/s,须预留10%的湖底面积,但预留面积不能太集中,否则,在补给源部位形成地下水丘并造成局部侵没,而离补给源较远的地方(尤其是水源地)则出现大幅下降。为了防止土工膜被水流冲刷破坏,土工膜表面覆盖圆砾保护层。人工湖右岸为淤积区,土工膜圆砾保护层厚0.5m,人工湖左岸为冲刷区,土工膜圆砾保护层厚1.3m。经分析比较,采用方案二,因“90%土工膜、10%开采后的河床”为设计理想状态,若预留部位分散,则土工膜与预留部位的连接很难保证质量,容易被洪水冲出。且土工膜焊接部位和四周锚固部位、湖底保护层施工过程中很难保证土工膜局部不受损害。因此全部使用土工膜防渗。4.综合土壤肥力技术和防渗技术4.1抗渗性能好复合土工膜是一种土工合成材料,是用聚乙烯或聚氯乙烯和土工布热合而成的材料,具有抗拉、抗顶破、抗撕、强度高、延伸性能好、变形模量大、耐老化、使用期长等特点,它具有较好的防渗效果。大凌河朝阳城区段人工湖工程采用重量为500g/m2(125/0.25mm/125)的两布一膜。4.2土工膜的锚固首先,按照设计高程开挖、整平、碾压湖底,人工铺设复合土工膜,机械上保护层土料。土工膜四周与湖底锚固和砼壁的锚固。人工湖北侧与80cm厚橡胶坝砼底板锚固,东、西侧与堤防砼齿墙锚固,砼齿墙堤防外侧为砼护坡板,板厚15cm,3*3m分缝。2#、3#湖南侧与橡胶坝消力池砼锚固,1#湖南侧通过黏土齿墙与原河道锚固。5.开挖回填基面及锚固基础铺设人工湖防渗工程施工工序如下:测量放样→土方开挖(回填)→基面平整、压实→土工膜铺设→铁丝石笼下锚固→覆盖层填筑。施工主要工序是控制土工膜铺设(焊接)及锚固等环节。5.1渠道施工—土工膜铺设和保护层覆盖土工膜铺设按一万平方米为一个单元,其长幅方向与河道方向平行铺设。人工湖左岸(冲刷区)有充足的工作面为大面积铺设,即多幅膜连续焊接,抻平后留有1.5%的余幅。然后进行膜上保护层覆盖,保护层覆盖料为砂砾料,级配为d50施>10。施工机械采用15吨自卸汽车,上料厚度1.3米后,用推土机整平后,15吨自卸汽车才能通过。人工湖右岸(淤积区)为保护层料场,即保护层取走达到铺膜高程后,铺设土工膜,因工作面狭小,铺膜方法为条带式三联法铺设,即连续焊接三幅,一幅半卷起,1M3挖掘机往另一幅半甩料厚度达到0.5米,用推土机整平后,作为挖掘机的施工道路,再往卷起的一幅半膜上摔料。以上两种保护层覆盖料的施工施工方法是通过试验确定的,保证了上料时不压坏膜体。土工膜铺设采用人工滚放的办法,铺完一卷后人工抻平,铺设时不应过紧,留有余量,并从一边折起50cm,第二卷随后搭接上,以利于焊机行走。铺膜过程中要做到膜下无水,上面不允许车辆直接行走。为防止大风吹损在铺设期间土工膜四周均采用砂袋压住,直到覆盖层施工完为止,施工人员一律要求穿软底胶鞋工作,防止破坏土工膜。5.2接速度本工程土工膜拼接方式采用焊机对土工膜接缝焊接。施焊前,先将土工膜接缝的搭接面擦拭干净,不能有灰尘、油污和水滴;焊机预热5分钟左右开始焊接,将焊机插入上下两片膜之间,向后退方向施焊,同时用压辊重压已焊部位,焊接速度为0.8-1.0m/min。两幅土工膜的搭接宽度为10cm左右,放置成左上右下。本工程大部分采用了焊接法。因湖底防渗是汛期施工,降雨后施工区两次过流,边缘膜被浸湿,1#湖500M2、2#湖800M2采用了卷接(即两幅膜边缘重合后卷3次,合计卷接宽度为60CM,卷接后用黏土覆盖后上保护层),2#湖400M2采用手工缝接(即两幅膜边缘重合后卷2次,合计重合宽度20CM,用尼龙线缝上)。对完成焊接的土工膜,严格进行质量控制是检验防渗效果的关键。组织有关技术人员进行焊缝检查验收,不允许漏焊,合格的焊缝呈透明色,检查合格后即可进行下一工序施工,否则,用彩笔标出漏焊点,及时补焊,直到满足设计、施工要求。5.3游道或橡胶坝底板土工膜锚固安装土工膜锚固的好坏关系到是否能形成一个封闭防渗体。开始进行铁丝石笼施工之前,由监理验收批准后方能进行土工膜锚固。将土工膜锚固于游道或橡胶坝底板混凝土护脚齿墙侧面,锚固方法是用1cm厚、5cm宽的木板和射钉将土工膜和膜两面5mm厚、5cm宽胶皮钉混凝土墙侧面。将然后平铺土工膜,填筑20cm砂砾料后,在膜上进行石笼施工。土工膜预留石笼外的长度约3-4m,与人工湖底所铺的土工膜焊接。6.土工膜防渗效果大凌河人工湖防渗工程在施工过程中,铺膜采取了严格的质量控制措施,按复合土工膜施工技术规范进