大坳拦河坝除险加固工程初步设计报告Word文件下载.docx
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章节目录
编写
校核
审查
1
综合说明
陈梅
高振海
2
水文及气象
杨聪辉
赵孟坚
郭彩萍
3
工程地质
4
工程任务和规模
陈梅、杨聪辉
5
工程布置及建筑物
林彬梁思维
陈梅刘晓平
6
金属结构、电气及自动化
聂正茂梁芳
卢毓颖陈德燊
聂正茂陈德燊
7
施工组织设计
郑娟、潘伟、张勇刚
姚礼敏
高飞
8
工程永久占地
陈梅
田司南
9
环境保护设计
10
工程管理设计
11
设计概算
陈美芳
邱郁敏
陈艳平
12
经济评价
目 录
1综合说明
1.1概述
1.1.1工程概况
大坳拦河坝是广州市流溪河灌区的渠首枢纽工程，始建于1958年8月，工程位于流溪河中下游的从化市神岗境内，集雨面积1392km2。
工程以灌溉为主，兼顾防洪、发电和供水。
枢纽由拦河闸坝，左、右干渠进水闸以及闸坝后电站组成，是广州市重要水利工程。
原设计灌溉从化市、花都区和白云区41.4万亩农田，有效灌溉面积32.65万亩，，是广东省三大灌区之一。
拦河闸坝总宽237.4m，闸上设有交通桥和工作桥；
设有37孔泄洪闸和船闸、筏道各一孔；
除船闸改为溢流堰外，其余37孔及筏道均为液压启闭垂直升降平板钢闸门；
右6孔主要用于泄洪，左4孔为电站进水孔，其余为调水及泄洪孔。
2006年6月中上旬，大坳拦河坝出现险情。
浆砌石海漫消能防冲设施被冲坏，严重影响拦河坝闸室主体安全。
经过向海漫、护坦塌方处持续回填石料、以钢筋石笼构建临时防冲笼等抢险措施，险情得到有效控制。
但为了避免险情再次出现，影响灌区供水，大坳拦河坝必须进行除险加固。
1.1.2设计过程
受广州市流溪河灌区总管理处的委托，广东省水利电力勘测设计研究院承担广州市流溪河大坳拦河坝除险加固工程的勘测设计任务。
自2006年6月19日起开始启动设计勘测工作，其间进行了多种方案的比较，分别对重建（橡胶坝、水闸）、除险加固等方案进行了技术、经济上的分析比较，最终在7月25日确定除险加固为实施方案。
详见《广州市水利局办公会议记录》。
1.2水文及气象
1.2.1气象
根据从化和广州两气象站的资料，流溪河流域多年平均降水量1823.6mm，每年4～9月为雨季，受热雷雨影响的前汛期（4～6月）占年降雨量的49.8%，受热带风暴影响的后汛期（7～9月）占年雨量的29.4%。
汛期降雨量占全年的79.2%，形成丰、枯季节雨量不均的状况。
流域多年平均气温约21.2℃，最高月平均气温29℃，最低月平均气温10.3℃，极端最高温度38.7℃，出现在白云区，极端最低温度-7.0℃，出现在从化吕田。
流域多年平均蒸发量1100mm，多年平均相对湿度75～85%，月平均相对湿度变化在62%～93%之间。
1.2.2径流
根据大坳拦河坝近30年的观测资料，统计出大坳拦河坝坝址以上日多年平均流量为49.7m3/s，多年平均日最大流量为68.7m3/s。
1.2.3设计洪水及施工洪水
2002年广东省水文局广州分局编制了《流溪河中、下游设计洪水水面线复核成果》，对流溪河水库、牛心岭站及中下游河道中各控制断面的设计洪水作了复核分析计算，广州市水利局颁布使用该成果，本次设计洪水直接采用该成果，查得大坳拦河坝各频率的设计洪水见下表1-1。
表1-1大坳拦河坝各频率的设计洪水成果表
频率
项目
1%
2%
3.33%
5%
10%
20%
50%
75%
90%
多年
平均
流量（m3/s）
2265
2010
1806
1672
1180
962
739
550
435
822
注：
表中的数据为考虑流溪河水库泄洪的成果。
根据施工工期的要求，本次计算施工期为10～12月、1～3月、10月～次年3月三个时段，频率为20%和10%的施工期洪水流量，采用1977年10月～2006年4月29年大坳拦河坝的坝上实测流量系列进行频率计算，分别统计各施工时段的经验频率和理论频率流量，本设计采用经验频率流量值，5年一遇流量190～316m3/s。
1.2.4水位流量关系
大坳拦河坝自有观测资料以来，1983年6月17日曾经出现过的最大流量为2011m3/s，因此大于2011m3/s的水位记录没有，只能通过水力学公式计算。
闸下水位考虑下游河道变化较大，按河道断面测量范围（闸下2km）每50m一个断面，往上游推算水面线至坝下，相应得到坝下的水位流量关系曲线。
同时以近30年实测水位流量关系及2005年、2006年更详细的资料进行合理性检查，最终确定闸下水位流量水位关系详见2.8章节，
1.3工程地质
受业主委托对广州市大坳拦河坝加固工程进行勘察，由于本次工程的特殊性及紧迫性，要求一次性满足初步设计阶段所需要的勘察工作。
于2006年6月30日开始进行野外地质勘察工作，采用了工程地质测绘、地质钻探、野外原位测试和室内试验等综合地质勘察方法，完成钻孔18个，总进尺538.35m，于7月22日完成全部野外工作。
工程区位于从化市大坳村，区内地势较为平坦，地面标高为21～25m，属广花盆地河谷冲积平原地貌。
植被中等发育。
根据钻孔揭露，地层大致可划分为以下几层：
①砼：
主要分布在现闸上游底板范围内，坚硬，厚度0.1m～0.5m。
人工抛石：
主要由坚硬花岗岩组成，密实，现闸上游底板靠近左岸处有分布，厚度约1.4m，现闸下游护坦、消力池、海漫处均有分布，厚度3.3m～6.8m。
人工填砂：
灰褐色，湿，含少时卵石，稍密，只在个别钻孔有揭露，厚度2.3m～4m。
人工填土：
灰褐色，湿，呈粉质粘土状，土质不均一，含少量砂，少量卵石，可塑，只在个别钻孔有揭露，厚度0.7m～1.0m。
②-1砾砂：
饱和，稍密，级配一般，磨圆度较差，颗粒呈次棱角状，含约5～20%卵石及10～30%圆砾，少量泥质。
下游护坦、消力池、海漫处均有分布，现闸轴线处局部缺失。
层顶标高15.00～22.28m，层底标高9.50m～20.30m，层厚1.60～11.10m。
共做标贯试验6次，击数8～23击，平均击数15击。
②-2圆砾：
饱和，稍密，级配一般，主要成分为石英、砂岩、石英砂岩，含约5～10%卵石，少量泥质。
下游护坦、消力池、海漫处除靠近左岸缺失外，均有分布，现闸轴线处缺失。
层顶标高9.70m～17.80m，层底标高6.90m～14.00m，层厚0.90～10.80m。
共做标贯试验1次，击数15击。
②-3卵石：
饱和，稍密～中密，级配一般，磨圆度较好，主要成分为砂岩、石英砂岩，粒径一般为1cm～5cm，最大粒径8cm，含约20～30%砾砂或圆砾，底部多为泥质胶结。
层顶标高8.40m～20.65m，层底标高2.10m～18.05m，层厚0.80～13.20m。
②-4砾砂：
黄褐色，饱和，级配一般，磨圆度较差，颗粒呈次棱角状，含少量卵石，约占5%，泥质胶结，中密。
层顶标高6.40m～15.70m，层底标高-2.30m～11.80m，层厚0.80～18.00m。
共做标贯试验1次，击数28击。
Ⅴ砂岩全风化土：
棕红色，呈粉质粘土状，湿，风化均匀透彻，，局部较多砂岩质小角砾和石英质砂粒，粘性较好，硬塑状。
层顶标高-3.00m～11.18m，层底标高-20.30m～9.48m，层厚1.60m～17.30m。
共做标贯试验31次，一般击数8～33击，平均击数18击。
砾岩风化土：
黄褐色，呈砂土状，泥质胶结，含少量砾石，约占10～20%，中密。
分布不均匀，只在钻孔ZK6中有揭露。
花岗岩全风化土：
棕红色，呈砂土状，稍密～中密，泥质胶结，沿见原岩结构。
分布不均匀，只在左岸侧有揭露。
层顶标高6.40m～11.81m，层底标高-7.60m～1.40m，层厚5.00m～17.20m。
共做标贯试验11次，一般击数18～29击，平均击数24击。
Ⅳ强风化砂岩：
棕红色，岩芯呈圆柱状，岩质稍硬，RQD约为90%。
只在钻孔ZK5、ZK15、ZK16、ZK19有揭露。
强风化花岗岩：
红褐色，岩芯呈圆柱状，局部破碎，岩质稍硬，RQD=40～50%。
只在钻孔ZK5有揭露。
Ⅲ弱风化砾岩：
灰白色，岩芯呈圆柱状，岩质较硬，裂隙不发育，局部破碎，见石英岩脉，RQD=40～50%。
个别钻孔有夹层，为棕红色粉质粘土，呈软塑状。
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），工程区地震动峰值加速度为0.05g，地震基本烈度为Ⅵ度。
本工程区的砂层属中等～强透水层，基坑开挖过程中，极易产生地下水的突涌和基坑管涌等不良现象，将对施工造成很大的困难。
1.4工程任务和规模
1.4.1工程建设的必要性
根据《广州市流溪河灌区大坳拦河闸坝安全评估报告》的结论，本工程是必要而迫切的。
1）闸坝下游河床不断下切，原工程设计运行的前提条件发生了很大的变化，致使工程现在的消能设施，起不到应有的功效，这是工程出险的主要原因。
2）本闸坝已运行近50年，虽经多次加固，但土建工程“先天不足”的问题依然存在；
加上闸基为强透水的中粗砂层，分选性差，具备发生管涌和渗透破坏的条件，当在长期不断增大的地下渗流作用下，地基中细颗粒被潜移或带走，导致上部建筑物（闸前的铺盖和闸后的海漫）的下沉或开裂，是造成险情的内在原因。
3）工程设计标准低不符合现行规范规定
该工程1958年设计时，工程等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为5级；
1994年对闸坝改造时，工程等别提高到Ⅲ等，主要建筑物级别提高到3级；
根据《水闸设计规范》（SL265-2001），该水闸最大过闸流量在5000～1000m3/s之间，工程等别Ⅱ等，规模为大
（2）型，主要建筑物级别为2级，次要建筑物为3级。
因此，原设计及其后更新改造的设计标准不符合现行规范规定。
在今年的6月份只发生中等洪水大坳拦河坝的护坦多处被洪水冲毁，严重危害大坳拦河坝的安全，经过近10天的抢险，捍卫了大坳拦河坝的安全。
鉴于本工程目前运用指标无法达到设计标准，工程又存在较多问题和安全隐患，建议立即开展除险加固的各项工作。
为了避免明年汛期出现同样的事故，大坳拦河坝必须在今年枯水期施工，在明年汛期到来之前竣工并发挥作用。
1.4.2工程任务
目前大坳拦河坝以灌溉、引水（水环境）为主，兼顾发电等功能，拦河坝左、右岸分别是流溪河灌区的左、右干渠，左干渠引水灌溉约11m3/s，灌溉面积的80%为蔬菜、20%为水稻；
右干渠引水灌溉约22m3/s，灌溉面积的80%为水稻、20%为蔬菜。
根据2005年《广州市中心城区河涌水系规划报告》，规划左干渠给广州市部分河涌补水，营造河涌水环境。
1.4.3工程规模
大坳拦河坝属于平原地区的拦河闸，拦河闸坝现状为38孔，其中37孔净宽5m，另外原拦河坝筏道现已作为一孔泄水孔，孔宽4.21m。
闸孔总净宽197.71m（含重新打开的船闸孔）。
根据前述，本工程任务是对大坳拦
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