河道治理方案河道治理工程导流钢模围堰专项方案.docx

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河道治理方案河道治理工程导流钢模围堰专项方案

XX河综合治理工程施工第二标段

导流围堰专项方案

编制：

XX

审核：

XX

批准：

XX

XX水利建设工程有限公司

XX河综合治理XX标项目经理部

20XX年XX月XX日

一工程概况

1.1工程简介

温榆河属海河流域北运河水系，北运河水系以通州区北关闸为界，北关闸以上称温榆河，北关闸以下称北运河。

北运河河道干流长142.7km，总流域面积为6051km2。

北京市界内主河长89.4km，流域面积为4250km2，占总面积70%。

温榆河通州境内河道长14.5km，流域面积25.2km2，是通州与朝阳的边界河。

北运河干流段河道治理标准为50年一遇，通州新城的防洪标准为100年一遇，新建宋庄蓄滞洪区，滞蓄超过50年一遇的洪水，使通州城市副中心段温榆河可达到100年一遇防洪标准。

本工程治理起点为温榆河干流通顺界，终点为新北关闸拦河闸，治理段河道总长度约16.06km，其中主河道长度为14.73km，由于温榆河新建尹各庄拦河闸河段（桩号7+367-8+067）已纳入宋庄蓄滞洪区二期工程，故主河道治理长度为14.03km；支沟治理范围为末端新北关闸分洪闸至通顺路，治理长度为2.03km。

本标段起止桩号为3+000～6+000，线路里程3.00公里，右岸为朝阳界，左岸为通州界。

本标段工程主要内容包括堤防工程、巡河路工程、清淤工程、护砌工程、穿堤建筑物改造工程、信息自动化等

清淤工程：

桩号3+000～6+000段全断面河道清淤3000m，淤泥深度约0.3-0.8米，现状河道主槽底宽约110～160m,上口宽度为130～180m，左、右岸滩地各宽70～80m，行洪通道宽300～400m，现状河道主槽除桥区河底局部有护砌外，其余均为土质边坡。

清淤基准线：

设计纵坡i=0.00014，本标段起点设计河道高程16.97m,终点设计河底高程16.53m。

清淤原则：

若现状河底低于清淤基准线，维持现状河底，若现状河底高于清淤基准线，则按设计要求疏挖。

护砌工程：

左岸桩号3+800～4+124、4+570～5+837段为铅丝石笼主槽弯段护坡结构形式，其他为主槽直段护坡形式，右岸桩号3+000～6+000为主槽直段护坡形式。

穿堤建筑物改造工程：

本标段改建方涵共四座，位于左岸桩号3+882、4+922；右岸桩号3+193、4+651位置。

改建内容：

进口护砌，包括新建进口暗涵和暗涵进口护砌，护砌采用浆砌石挡墙护坡，拆除原浆砌石护坡挡墙。

河道清淤施工、护砌施工、穿堤建筑物施工与施工导流措施密切相关，做好施工导流，为河道清淤和河道护砌及穿堤建筑物施工提供干槽保障。

主河槽

现况河道左岸现况河道右岸

1.2水文气象及地质情况

1.2.1水文气象

北运河流域属温带大陆性季风气候，其特点是冬寒晴燥，夏热多雨，春旱多风，冬夏两季气温变化较大。

北运河流域多年平均降水量为611mm。

年内降水变化极不均匀，全年80%～90%的降水量集中在汛期6～9月内，其中又以7、8月份降雨量最多。

年际间降雨也不平衡，丰、枯水年连续或交替出现，年降水量最大值为1087.2mm（1959年），最小值仅为286.5mm（2000年），最大值约为最小值的3.8倍。

降雨量的地区分布极不均匀。

一般情况下，暴雨多发生在山前迎风坡地带，年降水量由山前高值区向两侧呈递减趋势。

区域内地势较为平坦，南北气温差异不大，多年平均气温11.3℃，年最高气温一般出现在7月，月平均气温25.8℃，年最低气温一般出现在1月，月平均最低气温-5.3℃，年极端最高气温40.3℃（1961年6月），年极端最低气温-21℃（1966年2月）。

多年平均（1980～2000年）水面蒸发量约为1200mm，一年中一般春夏蒸发量大，秋冬蒸发量较小。

多年平均相对湿度为60%，年际间在55%～67%之间变化，受气温影响，多雨年相对湿度偏大，干旱少雨年相对湿度偏小，气温最高时，相对湿度最低，气温最低时，相对湿度最高。

年光照丰富，多年平均时数为2730小时，春季最多，夏季次之，冬季最少，年平均日照率为62.2%，以秋高气爽的秋季和寒冷干燥的冬季日照率最高，炎热多雨的夏季日照率最低。

地面年平均温度13.6℃，1月平均地温-5.8℃，7月平均地温29.8℃。

年平均霜期为186天，无霜期为179天，霜冻一般发生在地温小于或等于0℃的季节。

区内最大冻土深80cm。

1.2.2地质情况

工程区属永定河、潮白河洪积冲击平原，西距太行山脉约50km，北距燕山山脉约50km，东南距渤海湾约100km，地理位置处于“北京湾”下方。

境内地势平坦，自西北略向东南倾斜，海拔高程在28.5m～8.2m之间，地面坡降0.3‰～0.6‰。

受古河道变迁的切割，北部有起伏的坡岗地块。

南部及西南部为永定河作用地区，地势在西北高东南低的基础上，呈现由东北至西南向上的波状起伏之势。

工程区属洪积冲击扇末端，表层均为第四纪松散沉积物覆盖，境内覆盖厚度80m～300m之间。

土壤以轻质壤土为主，砂壤土、壤土次之，重壤土以上的黏质土较少。

场区主要含水层为第四系全新统粉细砂层及中粗砂层，地下水类型为孔隙潜水，含水层厚度1.0m～10m。

主要补给来源为大气降水及河道渗流补给，排泄方式主要为人工开采和地下径流。

地下水流向由西北向东南，和河流流向一致，向下游平原排泄，水力坡度较为平缓。

年变化幅度一般为2m～3m,多者3m～5m,多年动态变化主要受大气降水控制。

标准冻结深度为0.8m。

在钻孔深度30m以内观测到三层地下水，第一层地下水类型为潜水，水位埋深为4.20～19.10m，水位标高为6.39～11.94m；第二层地下水类型为层间水，水位埋深为17.30～22.90m,水位标高为-4.52～0.25m。

1.3施工导流和度汛标准

本标段导流标准按5年一遇洪水非汛期流量45.7m3/s考虑。

1.4导流工程特点

⑴本标段改建方涵共四座，位于河道左侧桩号3+882、4+922，位于河道右侧桩号3＋193、4＋651位置。

2019年5月31日前须完成清淤及护砌工程。

⑵本标段河口5年一遇的非汛期流量45.7m³/S。

估水季节穿堤涵闸上游无来水。

⑶目前河水位为17.90米高程，经实际测量推断河道围堰轴线位置水深0.5～1.6米，淤泥深度0.5～1.5米。

⑷实测现河道底宽度110米～160米。

（5）本标段河道设计起点高程16.97米，终点高程16.53米。

1.5河道内项目工程数量及各部位数量分布

本标段河槽内主要数量为挖淤泥78464立方；挖土方：

65968立方；铅丝笼护砌：

40240立方。

图纸变更另行调整。

各部位数量如下表：

部位

挖淤泥㎥

铅丝石笼㎥

挖土方㎥

备注

一期1段

6540

3360

5500

一期2段

6540

3360

5500

一期3段

6540

3360

5500

一期4段

6540

3360

5500

一期5段

6540

3360

5500

一期6段

6540

3360

5500

二期1段

6540

3360

5500

二期2段

6540

3360

5500

二期3段

6540

3360

5500

二期4段

6540

3360

5500

二期5段

6540

3360

5500

二期6段

6524

3280

5468

合计

78464

40240

65968

二编制依据

2.1温榆河综合治理第2标段施工招投标文件；

2.2北京禹冰水利勘察规划设计有限公司下发的施工图册（主槽部分）；

2.3技术规范及国家、交通部颁发的现行规范、规程等各项技术标准和有关的法律、法规。

2.4现场踏勘、调查、采集和咨询所获取的资料。

2.5实测水下地形数据资料。

2.62017年1月17日项目管理公司召集的专家咨询会意见。

2.7我单位拥有的科技工法成果和现有的企业管理水平，劳力、设备技术能力，以及在同类工程施工中所积累的丰富的施工经验。

三施工布置

3.1施工道路：

利用总平面布置图中的左岸4条下河槽道路、右岸4条下河槽道路及河槽槽顶的沿河马道，见图3-1。

3.2施工用电：

从尹各庄桥西侧北边砂石场变压器引线至作业点。

另配备1台60KW和1台20KW的发电机使用电源。

3.3通讯：

采用移动手机配合对讲机通讯。

3.4消纳场：

根据北京市水务工程建设与管理中心和上海宏波工程咨询管理有限公司温榆河综合治理工程项目管理部要求，淤泥和土方消纳本项目内平衡消纳，余土外运消纳。

图3-1施工道路布置图

四导流方案及导流规划

为保证清淤工程、护砌工程、穿堤建筑物工程的干地施工，河道区需采取两期导流。

纵向围堰、横向围堰均采用桩膜围堰。

穿堤建筑物出口围堰采用土石围堰，围堰采用顶宽2.0米，迎水和背水坡均为1:

1.5的粘土围堰，高度2.0米（控制顶高程18.70米）。

4.1主河道导流规划

为形成流水作业加快总体施工进度，主河道分段设置横向围堰，纵向围堰设置在距右岸60米位置，个别位置根据实际情况进行调整并保证轴线平顺，先围护左侧河道，右侧河道过流，排干左侧围堰基坑内积水，进行左侧围堰内的清淤及险工段护砌。

左侧围堰内的河道项目完工后，自下游向上游拆除横向围堰，纵向围堰进行重新翻铺铺设防渗膜，同时搭设右侧横向围堰，左侧河道过流。

见图4-1。

本标段导流顺序为：

一期桩膜围堰施工→左侧排水右侧导流→左侧河道开挖、护砌、清淤、左侧穿堤建筑物施工→一期横向围堰拆除→纵向围堰翻膜→搭设横向二期围堰→左侧导流右侧排水→右侧河道护砌、清淤施工→围堰拆除。

4.2穿堤建筑物导流规划

本标段4座涵洞（左岸3+882、4+922两座；右岸3+193,4+651两座），左右岸各两座，左侧河道围护完成后进行左岸涵洞施工,右侧河道围护完成后进行右岸涵洞施工。

因所有涵洞估水季节进口均无来水，涵洞上下口设置土围堰，围堰采用顶宽2.0米，迎水和背水坡均为1:

1.5的粘土围堰,在河道围堰和涵洞上口围堰形成的干地施工条件下进行施工。

图4-1主河道围堰平面布置图

五、围堰的设计及主要工程量

5.1本标段围堰除穿堤涵进出口围堰采用土围堰外其余部位均采用桩膜围堰。

5.2右侧过水断面计算

⑴过水断面利用谢才公式进行计算；Q=A*C*（RJ）0.5

设计流量：

Q=45.700m3/s

渠底宽度：

b=50.000m（右侧最窄处）

边坡系数：

m1=3.00

边坡系数：

m2=0.00

糙率系数：

n=0.0200

渠底坡度：

i=0.00006（J水力梯度按渠底坡度取值）

⑵右侧过流时计算流量Q1与设计流量Q比较接近，此时的正常水深h就是所求的渠道水深。

具体计算过程如下:

断面面积：

A=b×h+（m1+m2）/2.0×h×h=50.000×1.680+（3.00+0.00）/2×1.680×1.680=88.234m2

渠道湿周：

X=b+h×[（1+m1×m1）0.5+（1+m2×m2）0.5]

=50.000+1.680×[（1+3.00×3.00）0.5+（1+0.00×0.00）0.5]

=66.993m

水力半径：

R=A/X=88.234/66.993=1.548m

谢才系数：

C=1/n×R1/6（曼宁公式）

代入上式：

C=1/0.0200×1.5481/6=53.778

计算流量：

Q1=A×C×（R×i）0.5

=88.234×53.778×（1.568×0.00006）0.5=45.732m3/s

⑶过流断面

所以，正常水深计算值h=1.680m

平均流速：

v=Q1/A=54.788/105.034=0.522m/s

5.3左侧过水断面计算

⑴过水断面利用谢才公式；Q=A*C*（RJ）0.5

设计流量：

Q=45.700m3/s

渠底宽度：

b=53.000m（左侧最窄处）

边坡系数：

m1=3.00

边坡系数：

m2=0.00

糙率系数：

n=0.0200

渠底坡度：

i=0.00014（J水力梯度按渠底坡度取值）

⑵左侧过流时计算流量Q1与设计流量Q比较接近，此时的正常水深h就是所求的渠道水深。

具体计算过程如下:

断面面积：

A=b×h+（m1+m2）/2.0×h×h=53.000×1.258+（3.00+0.00）/2×1.258×1.258=69.048m2

渠道湿周：

X=b+h×[（1+m1×m1）0.5+（1+m2×m2）0.5]

=53.000+1.258×[（1+3.00×3.00）0.5+（1+0.00×0.00）0.5]

=58.236m

水力半径：

R=A/X=69.048/58.236=1.186m

谢才系数：

C=1/n×R1/6（曼宁公式）

代入上式：

C=1/0.0200×1.1861/6=51.439

计算流量：

Q1=A×C×（R×i）0.5

=69.048×51.439×（1.186×0.00014）0.5=45.760m3/s

⑶过流断面

所以，正常水深计算值h=1.258m

平均流速：

v=Q1/A=45.760/69.048=0.662m/s

5.4水位雍高计算

5.4.1下游全断面过流断面计算

⑴过水断面利用谢才公式；Q=A*C*（RJ）0.5

设计流量：

Q=45.700m3/s

渠底宽度：

b=138.000m（标尾实测河道宽）

边坡系数：

m1=3.00

边坡系数：

m2=3.00

糙率系数：

n=0.0200

渠底坡度：

i=0.00006（J水力梯度按渠底坡度取值）

⑵全断面过流时计算流量Q1与设计流量Q比较接近，此时的正常水深h就是所求的渠道水深。

具体计算过程如下:

断面面积：

A=b×h+（m1+m2）/2.0×h×h=138.000×0.908+（3.00+3.00）/2×0.908×0.908=127.777m2

渠道湿周：

X=b+h×[（1+m1×m1）0.5+（1+m2×m2）0.5]

=138.000+0.908×[（1+3.00×3.00）0.5+（1+3.00×3.00）0.5]

=143.743m

水力半径：

R=A/X=127.777/143.743=0.889m

谢才系数：

C=1/n×R1/6（曼宁公式）

代入上式：

C=1/0.0200×0.8891/6=49.028

计算流量：

Q1=A×C×（R×i）0.5

=127.777×49.028×（0.889×0.00006）0.5=45.752m3/s

⑶过流断面

所以，正常水深计算值h=0.877m

平均流速：

v=Q1/A=45.752/127.777=0.358m/s

5.4.2水位雍高

按下式计算

4.4围堰高度的确定

5.5围堰的高度计算

流速系数查表得0.85，V0取全断面过流时的流速0.358。

bC取右侧过流河底宽度50.0，tCP取全断面过流时的断面高度0.908，则WC=bC*tCP=45.40，VC=Q/WC==45.7/45.40=1.007，上述参数代入水位雍高公式后得Z=0.06米。

一期（右侧过流）6+000处河底高程为16.7米，计算水深1.680米，则钢膜围堰顶高程为16.53+1.680+0.06（雍高）+0.5（超高）=18.94米（围堰高程取18.94米，围堰高度2.24米，水深1.680米），高于控制水位17.5m高程0.5米以上,安全。

二期（左侧过流）6+000处河道底高程16.53米，计算过水深1.258米，则桩膜围堰顶高程为16.53+1.258+0.06（雍高）+0.5（超高）=18.34米（考虑高于控制水位17.5米高程0.5m以上取18.34，围堰高度1.81米，水深1.258米）。

由此可知上述围堰高度均超过设计图纸给定的调节水位17.5米0.5米以上，围堰高度安全。

主河道纵横向围堰及一二期设置的横向围堰共12道（3+000左右侧、3+500左右侧、4+000左右侧、4+500左右侧、5+000左右侧、5+500左右侧各1道）采用桩膜围堰。

根据围堰轴线的淤泥实测高程及围堰顶高程，立桩采用18#工字钢6米长的钢桩,模板采用定型钢模板1500×600×50，考虑模板的模数及模板入淤泥20cm，则模板高度采用4块拼装2.4米高即可满足挡水要求。

两个钢桩净间距1.52米，按打入淤泥以下深度不小于3.5米控制，钢桩长度全部按6.0米配备（特殊情况另行考虑），钢模板插入工字钢槽内后边用木楔镶紧，钢桩上口之间用直径22钢筋通长焊牢。

迎水面部分采用铺设防渗膜，防渗膜上口端部锁眼穿扣系于钢桩上，防渗膜河底部分应留出3.0m宽的量进行平铺并用尼龙袋装碎石子压实，同时袋口用绳子绑牢并系上口钢筋上，以便拆除时彻底清除。

5.6稳定性计算

计算钢桩的稳定性。

（抗剪、抗弯、抗倾覆等）

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[支护方案]

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排桩支护

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[基本信息]

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规范与规程

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012

内力计算方法

增量法

基坑等级

二级

基坑侧壁重要性系数γ0

1.00

基坑深度H（m）

2.500

嵌固深度（m）

3.500

桩顶标高（m）

0.000

桩材料类型

型钢

├钢材牌号

Q235

└截面参数

工字钢180×94

└抗拉、抗压和抗弯f（N/mm2）

215

└抗剪fv（N/mm2）

215

└截面塑性发展系数

1.05

桩间距（m）

1.500

有无冠梁

有

├冠梁宽度（m）

0.050

├冠梁高度（m）

2.000

└水平侧向刚度（MN/m）

1.000

放坡级数

0

超载个数

1

支护结构上的水平集中力

0

----------------------------------------------------------------------

[超载信息]

----------------------------------------------------------------------

超载

类型

超载值

作用深度

作用宽度

距坑边距

形式

长度

序号

（kPa,kN/m）

（m）

（m）

（m）

（m）

1

5.000

---

---

---

---

---

----------------------------------------------------------------------

[土层信息]

----------------------------------------------------------------------

土层数

3

坑内加固土

否

内侧降水最终深度（m）

3.000

外侧水位深度（m）

1.680

弹性计算方法按土层指定

ㄨ

弹性法计算方法

m法

基坑外侧土压力计算方法

主动

----------------------------------------------------------------------

[土层参数]

----------------------------------------------------------------------

层号

土类名称

层厚

重度

浮重度

粘聚力

内摩擦角

（m）

（kN/m3）

（kN/m3）

（kPa）

（度）

1

水

2.00

16.0

6.0

0.00

13.34

2

淤泥质土

0.50

17.0

7.0

5.00

10.00

3

粉土

10.00

18.0

8.0

15.00

20.00

层号

粘聚力

内摩擦角

水土

计算方法

m,c,K值

抗剪强度

水下（kPa）

水下（度）

（kPa）

1

0.00

13.34

合算

m法

2.23

---

2

5.00

10.00

合算

m法

1.50

---

3

15.00

20.00

合算

m法

7.50

---

----------------------------------------------------------------------

[工况信息]

----------------------------------------------------------------------

工况

工况

深度

支锚

号

类型

（m）

道号

1

开挖

2.500

---

----------------------------------------------------------------------

[设计结果]

----------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------

[结构计算]

----------------------------------------------------------------------

各工况：

内力位移包络图：

----------------------------------------------------------------------

[截面计算]

----------------------------------------------------------------------

[截面参数]

弯矩折减系数

0.90

剪力折减系数

0.90

荷载分项系数

1.10

[内力取值]

段

内力类型

弹性法

经典法

内力