渠道倒虹吸土建工程初步设计大纲Word格式文档下载.docx

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各初步设计大纲之间配套使用，总干渠及各类交叉建筑物的设计原则、总体布置、水利及结构设计等内容采用相应的土建工程设计大纲，相关的机电、施工、占地等设计内容则采用相应的专业设计大纲。

在设计工作中还应符合国家和行业有关标准、规程规范的规定。

在使用过程中，各有关单位应注意积极总结经验，并将意见寄往长江水利委员会长江勘测规划设计研究院（地址：

武汉市解放大道1863号，邮编：

430010），以供今后修编和工作时参考。

参加本大纲编制的主要起草人员：

刘子慧、杨国旗、李国庆、毛文耀、

文丹、李雪松

主管部门：

批准部门：

长江水利委员会

施行日期：

2004年3月1日

二00四年二月

1总则

1.1为了适应南水北调中线工程设计工作的需要，统一南水北调中线工程总干渠渠道倒虹吸的设计标准和技术要求，做到安全适用、技术先进、经济合理，特制定本大纲。

1.2本《大纲》适用于南水北调中线工程总干渠（含天津干渠）所有渠道倒虹吸的初步设计。

可研阶段的相关设计可参照本《大纲》进行。

1.3本《大纲》仅针对渠道倒虹吸土建部分进行编制。

主要内容包括建筑物总体布置、水力计算、稳定分析、结构设计与河道防护设计等。

水文、勘测、金属结构、机电、安全监测、施工组织设计、环境保护设计、工程管理及概算等，见相应专业设计大纲。

1.4本大纲未作规定的内容，按有关标准、规程和规范执行。

2设计依据文件和规范

以下文件和规范在本设计大纲发布时均为有效，若今后发生修改，应尽可能采用最新版本。

2.1设计依据文件

（1）《南水北调中线工程规划（2001年修订）》

（2）《南水北调中线一期工程项目建议书》（2003年6月）

（3）《南水北调中线一期工程总干渠总体设计》（2003年8月）

2.2主要设计规范

（1）《水利水电地质勘察规范》GB50287-99

（2）《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000

（3）《水工钢筋混凝土结构设计规范（试行）》SDJ20-78

（4）《建筑地基基础设计规范》GB5007-2002

（5）《水工建筑物抗震设计规范》DL5073-2000

（6）《构筑物抗震设计规范》GBJ50191-93

（7）《水工建筑物抗冰冻设计规范》SL211-98

（8）《水利水电工程量计算规定》DL/T5088-1999（若“水利水电设计工程量计算规定”正式发布，则替换DL/T5088-1999）

（9）《水利水电工程初步设计报告编制规程》DL5021-93

2.3参考规范

（1）《水闸设计规范》SD265-2001

（2）《渠系工程抗冻胀设计规范》SLJ23-91

（3）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ023-85

（4）《公路桥涵设计通用规范》JTJ021-89

（5）《混凝土重力坝设计规范》SDJ21-78

（6）《铁路桥渡勘测设计规范》TBJ17-86

（7）《建筑地基处理技术规范》JGJ79-91

（8）《水工混凝土试验规程》SD105-82

3一般规定

3.1工程等别及设计标准

3.1.1南水北调中线总干渠为一等工程，渠道倒虹吸管身段、连接段及渐变段均为一级建筑物。

河道控导与防护工程为三级建筑物。

3.1.2渠道倒虹吸各部位防洪标准均按100年一遇设计，300年一遇校核。

3.1.3一般采用地震基本烈度作为设计烈度。

设计烈度为6度时，应采取适当的抗震措施；

设计烈度为7度和7度以上时，应进行抗震计算和设防，并进行砂基震动液化可能性分析，必要时需对地基进行处理。

3.1.4使用的钢筋、钢丝、混凝土的设计强度和弹性模量等指标，按《水工钢筋混凝土结构设计规范》（SDJ20-78）取值。

3.1.5管身段混凝土标号不低于R250（或C25），连接段混凝土标号不低于R200（或C20）。

在寒冷地区，混凝土还应满足抗冻要求。

为了提高钢筋混凝土的耐久性，还应根据具体情况规定混凝土的抗渗标号。

3.2总干渠的设计要素

倒虹吸管上下游渠道的设计流量及水位、加大流量及水位、堤顶高程、渠底高程、渠底宽、边坡、糙率、流速及渠道纵坡等，按《南水北调中线一期工程总干渠总体设计》要求采用。

与倒虹吸有关的填土，应与相连接的总干渠填土物理力学指标一致。

在有冻胀地区,连接段侧墙后应按SL211-98规范的相关要求，填非冻胀土。

4基本资料

4.1地形资料

4.1.1地形图

总干渠与河流交叉的建筑物址1∶1000～1∶2000地形图，其范围应满足渠道倒虹吸总体布置和施工总体布置需要。

一般自进口渐变段前100m至出口渐变段后100m，轴线两侧不少于100m。

为了便于布置，可以加大成图比尺。

对有河道归并的建筑物，应实测归并河道范围内1∶2000的地形图。

4.1.2建筑物地形纵断面图

范围从进口渐变段前100m至出口渐变段后100m，位置为中轴线剖面。

测量精度同上。

4.1.3河床纵横断面图

纵断面位置为主河槽最深处，长度500m，即渠道中轴线左右侧各250m；

横断面一般为2个，位于建筑物中轴线左右两侧100m处，长度同倒虹吸轴线纵断面。

纵横断面测量精度同前。

4.2地质资料

4.2.1建筑物轴线上应结合渠道勘探布置一个勘探纵剖面，横剖面顺河向不应少于4个。

地质测绘精度不小于1/1000。

4.2.2工程范围内岩层的岩性、产状、构造、软弱夹层的分布；

基岩裂隙的性质及其分布情况；

高压缩性或膨胀性粘土、淤泥、流砂的分布状态；

轴线附近区域的水文地质条件等。

4.2.3管道进出口岸坡的稳定性及新老滑坡体的情况。

4.2.4各岩（土）层的物理力学性质，如地基标准承载力、容重、内摩擦角、凝聚力、弹性模量（压缩模量）、弹性抗力系数、泊桑比、土壤孔隙比、摩擦系数等。

4.2.5地震基本烈度，大于7度区地震的卓越周期、阻尼以及岩土的动力学参数等。

4.2.6砂石料和砼骨料储量、质量、位置与开采、运输条件。

4.3水文资料

4.3.1河道设计洪水与校核洪水过程线、水位～流量关系曲线、水位～容积曲线、天然坡降、糙率、断面要素及历史洪水调查资料等。

为了复核建筑物长度与当地排涝是否相适应，还应给出相应频率的洪水过程线（一般为5a、10a、20a、50a）。

4.3.2气温、降雨、风速的一般资料。

在有冰溃和冻土发生的地区，还应收集计算冻压力、冻胀力的资料，如负气温指数、标准冻深、冰厚、冰块尺寸等。

4.3.3搜集河床质、河道冲淤的观测资料。

有条件的河道，应搜集洪水含砂量及颗粒级配等资料

4.4对外交通运输条件

工程地理位置以及公路、铁路交通运输条件。

4.5科研及试验成果

为配合渠道倒虹吸设计而开展的科研成果。

5总体布置

5.1总体布置原则

工程主要建筑物由进口至出口依次为：

进口渐变段、进口检修闸、管身段、出口检修闸（节制闸）、出口渐变段等。

其总体布置原则如下：

（1）地形、地质条件允许下，倒虹吸管的轴线应尽可能与主河床成正交。

（2）倒虹吸管道长度影响河道的过水能力，要经过调洪计算及方案比较选定。

对漫流河道，必要时应进行多条河道的联合调洪演算。

（3）管道布置应考虑便于施工、检修和排水等。

（4）倒虹吸水平管段可埋置于天然河床底以下2.5m，并考虑对布置有倒虹吸的河段进行适当防护。

当底板位于河道校核洪水位冲刷线以上时，需在地基上、下游侧采取防冲措施。

当顶板位于河道校核洪水位冲刷线以上时，结构分析与稳定计算中应考虑相应的挡水荷载。

（5）对穿越铁路、公路及城镇的倒虹吸，应根据相关部门的要求，综合考虑其布置和管顶埋深。

（6）进口处一般应考虑防止人畜吸入管道的设施。

（7）倒虹吸有节制闸的，节制闸应布置在出口闸室段内。

（8）应进行多方案比较，特别是孔数与高宽比及埋深的比选。

5.2倒虹吸长度选定

5.2.1基本原则

（1）倒虹吸长应不恶化当地现有防洪排涝标准，并尽量减少工程量。

（2）应通过调洪演算确定倒虹吸上游在设计洪水及校核洪水时的最高水位。

（3）一般应控制倒虹吸上游10～20年一遇洪水最高水位较天然最高水位增加值在0.3m以内。

对于山区河道，由于洪水历时短、淹没损失不大，壅高值可根据工程区地形地质条件及社会经济情况另行确定。

5.2.2调洪演算步骤

（1）初拟倒虹吸纵向布置尺寸，确定河道过流断面。

（2）由天然河道水位～流量关系曲线推算修建倒虹吸后河道上游的水位～流量关系曲线。

其算法可按水面线计算的一般方法进行。

（3）将洪水过程线分为n个时段。

在进行第i时段的计算时，时段初的水位、蓄水量是已知的（上一时段末的值）。

（4）由洪水过程线计算i时段的洪量。

（5）假定i时段末的水位z0。

（6）由计算的倒虹吸上游河道水位～流量关系曲线（由“

（1）”求得）查时段末的泄洪流量。

（7）由时段始、末的平均泄洪流量计算泄洪量。

（8）求算倒虹吸上游蓄洪量（初始蓄水量+i时段洪量-泄洪量）。

（9）由水位～容积曲线计算时段末的水位zt。

（10）比较z0与zt，若接近程度达到精度要求，则回到步骤“（3）”，进行i+1时段的计算。

否则修改zt。

回到步骤“（4）”。

以上计算直至i=n+1为止。

各时段末水位中的最大值，即为修建倒虹吸后，相应洪水时的最高水位。

按设计与校核洪水求得的最高洪水位是确定渠堤顶高程与外坡防护的依据之一。

按常遇洪水（一般为10～20年一遇）求得的最高洪水位则是倒虹吸对河道防洪排涝、影响程度的量化，此时应采用修建倒虹吸前、后的调洪最高水位的差值作为方案选择的根据。

调洪过程中，若时段末的水位低于由来洪量从天然水位～流量关系曲线上查算的水位，则用后者做为时段末的水位。

5.3进出、口段布置

进出、口段应选择合适的体型，以达到水力条件良好，运行可靠，并满足稳定、防渗要求。

5.3.1进口段

进口段包括进口渐变段、进口检修闸室段两部分。

进口渐变段一般采用直线扭曲面渐变段，其长度由水力计算确定。

进口不设沉沙池。

检修闸室段：

为方便检修，在进口处设挡上游水的检修闸门。

检修门静水启闭，闸门按上游设计水深、下游无水设计。

闸门应设向倒虹吸充水的设施。

5.3.2出口段

出口段包括出口检修闸室段、出口渐变段两部分。

对出