某橡胶坝设计说明.docx

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某橡胶坝设计说明

第一章兴建缘由、坝址选择及建设规模

****段由于无节制开采河砂，致使河床下降较多，两岸地下水水位也大幅下降，两岸多处提水泵站因无法取水而废弃，人民群众生活和生产用水相当紧张，特别是近几年的连续干旱，水资源紧张形势更加严峻，建设****橡胶坝枢纽迫在眉睫。

该橡胶坝枢纽位于****市山亭区****镇东邻****上，岩马水库上游9Km，店（子）韩（庄）公路桥上游200m处，坝址上、下游河道顺直，河槽较窄适宜建坝。

设计橡胶坝1孔79.8m，橡胶坝两端各建砌石溢流坝33m，坝总长150m，一次性可蓄水610万m3（含沙隙水520万m3）。

第二章水文及水力计算

一、设计洪水计算

设计洪水的计算按《****省水文图集》洪峰流量公式法计算（不考虑前期降雨的影响）：

设计洪水的计算按《****省水文图集》洪峰流量公式法计算：

Qm=0.680F0.732J0.315Ht0.462Rt0.669（山丘区）

公式中：

Qm—洪峰流量（m3/s）；

F—流域面积（Km2）；

J—河道干流平均坡度（m/m）

Ht—设计流域平均降雨量（mm）；

Rt—净雨深（mm）。

流域面积F=250km2、频率1/20、河道比降J=0.00235P24=113mm、Cv=0.6求得洪峰流量为1844m3/s。

二、橡胶坝枢纽过流能力计算

枢纽过流能力橡胶坝按宽顶堰计算，溢流坝和两恻滩地按实用堰计算，见下式：

式中Q—设计流量（m3/s）

m—流量系数

B—橡胶坝总长度（m）

g—重力加速度（m/s2）

H0—计入流速水头的坝前水深

δ—淹没系数

ε—侧收缩系数

橡胶坝（塌坝）的流量系数取0.36，两恻滩地的流量系数取0.385，溢流坝的流量系数取0.5。

经计算当滩地水深为1.0m时能够安全通过设计洪峰流量1844m3/s。

这也说明橡胶坝的长度不能再缩短。

第三章设计依据、标准及地质资料

一、设计依据、标准

1、《****市山亭区****橡胶坝拦蓄回灌工程可行性研究报告》

2、《堤防工程设计规范》GB50286—98

3、《水利水电工程等级划分及防洪标准》SL252—2000

4、《砌体结构设计规范》GBJ3—83

5、《水工混凝土结构设计规范》SL/T191—96

6、《工程建设标准强制性条文》水利工程部分

该橡胶坝工程等别为Ⅱ等，工程规模为大

（2）型，建筑物级别为2级；砌石溢流坝附属于橡胶坝，工程等别提高一为等Ⅵ等，建筑物级别为4级；河道堤防为4级，堤顶超高1.0m。

橡胶坝基本组合时抗滑稳定安全系数[Kc]≥1.30，地基不均匀系数[η]≤2.5；特殊组合时抗滑稳定安全系数[Kc]≥1.15，地基不均匀系数[η]≤2.5。

溢流坝基本组合时抗滑稳定安全系数[Kc]≥1.25，地基不均匀系数[η]≤2.5；特殊组合时抗滑稳定安全系数[Kc]≥1.05，地基不均匀系数[η]≤2.5。

二、地质资料

地质资料借用滕州市水利勘测设计室做的《****市山亭区****镇****公路大桥工程地质勘探报告》（2000年1月5日），该工程位置距橡胶坝址200m，现摘要如下。

一．地形、地貌及地下水：

勘区位于****河床之中，总体地形北高南低，勘区地形由于受河道冲刷、淤积、较不平坦。

钻孔高程点以OK+450米处木桩底为127.91米计，钻孔地面高程为125.977—127.917米计。

地下水类型为孔隙水、孔隙潜水。

二．地质概况

勘区处于低山丘陵上，基岩为泰山群混合花岗岩。

两岸地势较高，勘区东部岩石裸露，风化较强烈、河床中由于河水长期冲刷，加之基岩矿物成分不同，其基岩抗风化能力也不相同，所以岩石风化深度差别较大，根据钻孔揭示勘区基岩从东至西风化较强烈。

三．地层及各土层的物理、力学性质

勘区地层由冲积层及下伏风化混合花岗岩组成。

根据钻孔揭示：

现自上而下进行分述：

1.粗砂：

（河砂）黄色、松散—稍密、湿—饱水。

颗粒分选较好，级配一般，含砾砂、及少量河砾石、角砾石等，含少量土粒，局部颗粒分选差，含土粒较多，夹土粒薄层。

本层共进行野外标准贯入试验4次，其标准贯入击数最大值14.5击、最小值8.0击、平均值11.1击。

层底深度4.30米~6.8米，层底标高121.117米~122.670米。

2.碎石土：

灰黄色、稍密—中密。

碎石含量约30%—60%不等，碎石一般d1-3cm，碎石主要由灰岩，火成岩、花岗岩碎块及河砾石组成，充填物为粉质粘土，底部碎石含量较少，为粉质粘土混碎石，本层仅在4#5#钻孔揭示，层厚1.0米—2.0米，层底深度6.80米—7.80米，层底标高120.117米—120.670米。

由于本层含碎石较多，故未取成原状土样。

3.风化花岗岩：

黄灰色～肉红色，半坚硬、密实、风化程度为强风化状态，干钻进尺较慢，冷却（水循环）钻进进尺快，岩芯为全破碎成颗粒状分布，岩石颗粒一般以粗颗粒为主，孔壁稳定。

局部夹中等风化（半风化）岩石、岩石为碎块状。

主要矿物成分：

石英、钾长石、斜长石等。

石英含量一般为20%左右，局部石英含量大于40%以上。

根据5#钻孔揭示，此岩石为一花岗岩岩脉，成块状分布，石英含量高，钻进困难。

层底深度12.0米—18.6米，层底标高107.589米—115.470米。

3.结论及建议

各层次的允许承载力（R）及桩周摩擦力（ｆ）如下表：

层号

土层名称

允许承载力（Ｒ）

桩周摩擦力（Ｆ）

1

粗砂

15T/m2

4.0T/m2

2

碎石土

25T/m2

8.0T/m2

3

风化层

（50~70）T/m2

第四章工程设计

一、橡胶坝、溢流坝设计

橡胶坝底板顺水流向宽度为9.6m，底板垂直水流向长度为83m。

橡胶坝底板采用C20钢筋混凝土，底板厚度0.7m。

与橡胶坝接触的墩面均要用水磨石镶面，目的是为了防止坝袋的磨损，底板与坝袋的接触面也要进行抹光处理；坝袋高度3.2m，采用锚栓双锚固。

在橡胶坝两端各建一座长度为33m的砌石溢流坝，溢流坝坝面为奥－克区线，底板顺水流向宽度为6.2m。

溢流坝段底板采用C15混凝土，底板厚度0.7m。

橡胶坝及溢流坝顶高程均为130.70m。

为了防止行人踩踏橡胶坝和上溢流坝顶，两侧边墩顶部都要有1.0米的拦墙。

橡胶坝底板用弹性地基梁法计算，溢流坝按浆砌石重力坝取单宽1米计算。

橡胶坝、溢流坝的稳定计算成果如表一。

一、上游护坡设计

该段主要工程为两岸浆砌石扭坡及集水槽设施，扭坡顺长度为20m。

集水槽的作用是为泵站提供水源，由于泵站要求水质清澈不能含有杂质，因此集水槽设有滤层，从而保证泵站的用水，由于泵站建在右岸，因此集水槽也靠右侧修建。

二、上游铺盖设计

上游铺盖为浆砌石，与坝底板衔接处为C15混凝土，厚度0.3m，长度为20m。

三、消力池段

该段工程主要包括下游两岸扭坡及消力池，长度为12.5米。

消力池底板高程为126.90m，低于坝段底板0.6m，消力池底板下设反滤层。

四、漫段

该段工程主要包括两岸平面护坡及海漫，长度为8.2m。

底板采用M10浆砌块石。

五、下游防冲槽段

该段工程主要包括两岸护坡及防冲槽，顺水流方向为5.9m。

两岸平面护坡基本同上游护坡；防冲槽深度为1.2m，其中填满块石，以防止下游冲刷。

六、槽排水系统

此工程的作用是在橡胶坝塌坝排水之后，为了进一步排净上游积水，而在河槽中修建的一条排水渠道，除坝段及消力池段埋设直径80厘米水泥管之外，其余均采用明渠型式。

七、泵站

泵站的作用是为坝袋充水，在汛期需要坝袋排水泄洪时，可以采用自排形式，如果情况紧急，也可利用泵站进行抽排；泵站采用干室型，防洪标准为二十年一遇，泵站设在右岸，靠近溢流坝右边墩，采用两台IS200-150-250C型离心泵（配电机180L-4,N=22KW）向两孔坝充水，每个坝袋设两个充（排）水孔，这样能比较均匀地冲起坝袋。

八、防渗设计

由于本区域地表下为深层砂，河底距地下不透水层有约4—6m深的砂层，必须对砂层进行防渗处理，设计在坝底板前部齿墙下方采用****华水工程有限公司的“振动沉膜砼超薄墙”新技术做防渗墙，墙厚20cm，向下嵌入不透水层，两恻长度方向伸入不透水层。

防渗墙的深度及长度要进行地质勘探确定。

九、地基祥勘

地质资料是借用****镇****公路大桥工程地质勘探告，该工程位置距橡胶坝址200余米，所以必须对坝址地基作祥细探查，主要提供地基承载力数据。

若不满足设计要求则要进行地基处理。

第五章施工组织设计

一、施工期、用电和交通

施工期安排在十月至十二上旬或次年的二月中旬至五月底。

施工用电由建设方配备100KVA变压器将低压电线引至工地。

本工程距店—韩公路仅200m左右，施工十分方便。

二、施工顺序和导流

本工程有防渗墙、橡胶坝及溢流坝，施工时应先河道防渗墙，长度超过两边大堤。

为了便于导流宜先进行橡胶坝的施工，做相应的施工场地围堰，上游来水从围堰左侧（拟建溢流坝处）通过。

坝袋安装试充水合格后，拆除围堰作导流通道，再进行溢流坝围堰及溢流坝的施工。

基坑潜水电泵排水。

三、围堰设计

河道施工期防洪标准按非汛期5年一遇。

施工期设计洪水的计算按《****省水文图集》洪峰流量公式法计算。

经计算坝址上游5年一遇的洪峰流量为110m3/s，近似用均匀流公式算得的坝址上游施工期水深1.5m。

采用砂土草袋，堰内夹塑料布，顶宽2.5米，内外边坡为1：

1.5，上、下游围堰高2.0米。

四、料场布置

橡胶坝枢纽的料场设在右河岸，砂、石、物料可由店—韩公路运至工地。

第六章工程管理

一、管理范围：

根据《中华人民共和国河道管理条例》并结合****流域的实际情况，应在橡胶坝工程周围设立必要的工程管理范围和安全区域，树立标志，其所有权归管理单位。

建议管理区最小范围：

上游距坝轴线不小于50m，下游不小于100m，两岸根据具体情况确定。

同时在坝上下游各1000m内，不准采砂。

二、检查观测：

橡胶坝工程的检查工作包括经常检查、定期检查和特别检查。

经常检查的范围和周期：

管理单位应经常检查对橡胶坝工程各部位、坝袋、锚固件、充排设备、机电设备、通讯设施、河床清淤、管理范围内的河道堤防和水流情况进行检查。

检查周期，每月不少于1次。

当橡胶坝遭遇不利因素影响时，对容易发生问题的部位应及时加强检查观测。

定期检查的范围和周期：

每年汛前、汛后、冬季封冻时或在橡胶坝运用前后，应对橡胶坝工程各部位及各项设施进行全面检查。

每年初次运用前，应重点检查岁修工程完成情况，汛后应重点检查工程变化情况和损坏情况。

特别检查的范围和周期：

当发生特大洪水、暴雨、暴风、地震及工程事故时，应及时对橡胶坝工程进行特别检查，注重检查工程有无损坏等。

定期检查和特别检查结束后，应及时向上级主管部门提交检查报告。

观测工作应由以下项目：

坝袋内压力，坝袋变形，老化、坝袋强度演变、河流上下游水位、河床变形、水流形态、水位、流量、卵石、漂移物、浮冰等。

观测结束后，应每年对资料整编一次，并提交上级主管部门审核。

三、养护维修：

橡胶坝的养护维修工作可分为：

养护、岁修、抢修、大修，其划分原则符合如下规定：

（1）养护：

经常检查发现的缺陷和问题，应及时进行保养和局部修补，保持设备完整清洁，操作灵活；

（2）岁修：

根据汛后全面检查发现的缺陷和问题，对工程设施进行必要的整修和局部改善。

（3）抢修：

当橡胶坝工程及设备遭到破坏时，如坝袋破损、刺洞、漏水时，必须立即采取抢修措施。

（4）大修：

当工程发生较大损坏或设备老化，修复工程量大，技术复杂时，应有计划进行工程修整或设备更新。

四、运用管理：

（1）管理单位应根据本工程的实际情况，指定运用方案和操作规程，经上级管理部门批准后，严格执行。

（2）严禁坝袋超高、超压运用。

（3）汛期应与上级水利管理部门联系，根据气象和水文预报及时掌握水情，提前采取有效措施，在洪水到来之前即使坍坝。

（4）坝顶溢流时，应避免坝袋发生震动，可调节坝高来控制坝袋，使其在微震或无震动的情况下运行。

（5）寒冷季节橡胶坝要坍坝越冬，若不能坍坝，应在临水面采取防冻破冰措施。

（6）橡胶坝挡水期间，在高温季节为降低坝袋表面温度，可将坝高适当降低，在坝顶保持短时间一定的溢流水深。

（7）坍坝放流时应先通知有关单位和部门，并以明显标志对危险区发出警告。

第七章大堤修复加固

****橡胶坝上、下游的郭橡胶坝河大堤由于采砂遭到破坏，很多堤段残缺或无堤，这在遇到设计洪水时会冲出河岸，危及人民生命和财产安全，在建橡胶坝的同时应进行河道大堤的修复加固。

本工程计算洪水过流能力是根据现有大堤为2m作出的，因此大堤修复加固的高度不小于2m。

第八章工程预算

一、编制依据

（1）****省水利厅鲁水定字[2000]1号颁发的《****省水利水电工程设计概（估）算费用构成及计算标准》（试行）和《****省水利水电工程设计概（估）算编制办法》（试行）；

（2）水利水电规划设计院制定的《水利水电工程设计工程量计算规定》（试行）；

（3）****省财政厅和****省土地管理局鲁财综字[2000]20号联合颁发的《关于印发〈新增建设用地土地有偿使用费收缴使用管理办法〉的通知》的通知。

采用定额

1、****省水利厅2000年《****省水利水电建筑工程预算定额》（上册）；

2、****省水利厅2000年《****省水利水电安装工程预算定额》（下册）；

3、****省水利厅2000年《****省水利水电安装工程预算定额》（水力机械、金属结构安装工程）；

4、****省水利厅2000年《****省水利水电安装工程预算定额》（电气安装工程）；

5、****省水利厅2001年《****省水利水电工程施工机械台班费定额》；

6、采用我院开发的水星概预算软件，即“SDGYS2002”。

二、编制采用标准

（一）基础单价

1、人工工资

人工工资标准，依据2001年****省水利厅《****省水利水电工程设计概（估）算费用构成及计算标准》规定，****六类地区专业队伍施工的人工预算单价为21.56元/工日。

2、材料预算价格

（1）主要材料预算价格：

根据最近物价水平，确定汽油、柴油、钢筋、木材、水泥价格；砂、碎石、块石按距工程较近的料场采购或我市的信息价为原价计算，另计运至工地的运杂费和采购保管费。

根据《****省水利水电工程设计概（估）算费用构成及计算标准》规定，外购砂、碎石（砾石）、块石等预算价，超过40元/m3，料石（含条石、方块石）预算价，超过60元/m3的部分计取税金后放入相应工程部分之后。

对外购砂石料预算价低于材料限价的，按实际预算价计算。

（2）次要材料价格仍然根据最近的物价水平。

（二）建筑工程估算编制

1、工程量：

按《水利水电工程设计工程量计算规定》计算。

2、工程单价：

本报告依据2001年《****省水利水电工程设计概（估）算费用构成及计算标准》，按照专业队伍一、二级施工企业施工标准取定。

（1）其它直接费：

按冬雨季施工和夜间施工增加费计算，建筑工程按直接费的2.0%计算，安装工程按直接费的2.5%计算，

（2）现场经费：

土石方工程按直接费的5.9%计算，砼工程按直接费的6.3%计算，设备安装工程按人工费的45%计算。

（3）间接费：

土石方工程按直接工程费的5.4%计算，砼工程按直接工程费的4.1%计算，设备安装工程按人工费的45%计算。

（4）企业利润和税金：

企业利润按直接费和间接费之和的7.0%计算。

税金按直接费、间接费、企业利润之和的3.22%计算。

（三）机电设备及安装工程预算编制

1、机电设备价格按向厂家询价计算。

2、机电设备安装费取设备费的10%计；

（四）金属结构设备及安装工程预算编制

1、金属结构设备价格按厂家询价计算。

2、安装费按设备费的10%计算。

（五）其它费用

1、管理及生产准备费

（1）建设单位管理费费：

按工程一至四部分建安工作量的3.0%计算。

（2）工程监理费：

按工程一至四部分合计费用的2.5%计算。

2、科研勘测设计费

（1）定额编制管理费：

按国家及省计划（物价）部门有关规定，按建安工作量0.08%计算。

（2）工程质量监督费：

按国家及省计划（物价）部门有关规定，按建安工作量0.25%计算。

（3）科学研究实验费：

按工程一至四部分建安工程量的0.50%计算。

（4）工程设计费：

按《工程设计收费标准》执行。

取建安工程量的4.0%。

（六）预备费

（1）基本预备费：

按一至五部分投资之和的10%计算。

（2）价差预备费：

本估算采用的价格水平为2003年三季度，年物价指数为零。

附：

总预算表、综合预算表、工程材料预算价格汇总表、工程单价汇总表、工程工日材料数量汇总表、机械台班数量汇总表、主要材料价差汇总表、机械台班费汇总表、水利费用标准表。

表一稳定计算成果一览表

工况

橡胶坝

溢流坝

泵房

完建期

地基应力

Pmax=47.68Kpa

Pmin=29.86Kpa

地基应力不均匀系数

η=1.60<[2.5]

地基应力

Pmax=62.28Kpa

Pmin=33.96Kpa

地基应力不均匀系数

η=1.83<[2.5]

地基应力

P平均=99Kpa

基本组合

上游水位131.20米下游127.50米

抗滑安全系数

Kc=1.53>[1.30]

地基应力

Pmax=48.76Kpa

Pmin=27.60Kpa

地基应力不均匀系数

η=1.76<[2.5]

抗滑安全系数Kc=1.72=[1.20]

地基应力

Pmax=50.67Kpa

Pmin=41.99Kpa

地基应力不均匀系数η=1.21<[2.5]

特殊组合

上游水位131.20米

下游水位128.00米

抗滑安全系数

Kc=1.52>[1.15]

地基应力

Pmax=42.59Kpa

Pmin=26.65Kpa

地基应力不均匀系数

η=1.60<[2.5]

抗滑安全系数Kc=1.20=[1.05]

地基应力

Pmax=44.50Kpa

Pmin=40.32Kpa

地基应力不均匀系数η=1.1<[2.5]

院长：

周生存

总工程师：

马宜鹏

项目负则人：

马宜鹏史仁朋

参加人员：

管明坤韩惠玲

****市水利勘测设计院

****市山亭区****镇

****橡胶坝施工图设计说明书

（附预算）

事业类型：

大

（二）型

建设性质：

新建

****市水利勘测设计院

二00三年十二月