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5河道断面设计

5、河道断面设计

1、综合说明3

1.1天府镇概况3

1.2天府镇场镇河堤现状3

1.3水文气象6

1.3.1气象6

1.4工程地质7

1.3.1地形地貌7

1.3.2地质构造及地震7

1.3.3地层岩性8

1.3.4水文地质条件9

1.5河道断面设计10

1.6河道整治建筑物设计10

2、编制依据10

2.1技术依据10

3.4洪水11

3.4.1洪水特性11

3.4.3设计洪水11

4工程地质13

4.1整治河段工程地质条件13

4.2工程主要地址问题14

5、河道断面设计14

5.1河道现状14

5.2河道断面设计15

6.河道整治建筑物设计16

6.1工程等级及建筑物级别16

6.2工程设计16

6.2.1堤身设计16

6.2.2附属设计16

7施工组织设计17

7.1工程业主17

7.2工程材料17

7.3施工顺序17

8投资概算18

8.1编制原则和依据18

8.2工程总投资19

附：

1、天府镇石佛村刘家沟河堤整治工程施工设计图纸。

2、天府镇石佛村刘家沟河堤整治工程工程概算表。

天府镇石佛村刘家沟河堤整治工程

1、综合说明

1.1天府镇概况

天府镇位居川东平行岭谷区，华蓥山脉观音峡背斜中上部份。

海拔高度在175米至830米之间。

耕地集中在175米至800米地带。

山脉为北东—南西走向，南端被嘉陵江切断，海拔低至175米，幅员面积54平方公里。

天府镇粮食作物大春以玉米、稻谷、红苕为主；小春以小麦、胡豆为主。

多经作物以蔬菜、水果、蚕桑、茶叶为主。

镇域的煤矿资源比较丰富，是华莹山煤田的组成部分。

辖区内的煤炭开采虽有上百年的历史，但煤炭生产仍是地区经济的重要组成部份，是天府镇的支柱企业。

辖区内除有大型国有企业天府矿务局外，乡镇企业的小煤矿也有较快的发展。

近年来随着重庆市改革开放的不断深化，经济的迅猛发展。

1.2天府镇场镇河堤现状

根据我公司设计人员与天府镇人民政府的技术人员进行现场勘察河道整治工程位于石佛村杨家沟社。

流域形状呈长条形，全流域面积约22km2，主河道长6km，河道平均比降26‰。

刘家沟工程河段由于常年淤积，加上河道多处出现垮塌，一到汛期，洪水便会淹没河道周围农田。

为了提高该河段的防洪标准，治理水污染，保护国家和生命财产安全，受项目业主的委托，重庆龙禹水利勘察设计有限公司承担了该河道整治工程施工设计方案的编制工作。

（河堤现状如下图）

图1-1河段现状图

图1-2河段现状图

图1-3河段现状图

1.3水文气象

1.3.1气象

.气象条件

该工程流域的天府镇属于川东部盆地副热带湿润气候。

气温：

天府镇地区气温冬暖夏热，春旱秋凉，四季分明，气候温和，全年平均气温在16.8度至18.5度之间。

最低气温3.1度。

夏季由于亚热带高压和盆地特殊的地形作用，气候炎热。

最高气温达到摄氏40度。

降水量：

天府镇地区雨量较充沛，降雨集中，夏季多大雨，秋季多绵雨。

常年降水量一般在923.4毫米至1308.7毫米之间。

2001年比常年降水量少，只有871.5毫米，1996年的降水量较多，达到1338.8毫米，比常年降水量多30.1毫米。

但降雨季节分布不均，夏季多大雨，夏秋季的5至9月的雨量，约占全年降水量的80％左右。

湿度：

天府镇区域内的空气湿度比较大，年平均相对湿度为81％。

湿度的季节变化不大，但相对而言，秋季最大，春季最小。

冬季略大于夏季。

无霜期：

天府镇全年无霜期长，据镇气象站记载，历年平均无霜期达328.5天。

1988年—1989年无霜期较短为298天，2000年—2001年无霜期较长达360天。

水文

天府镇在20世纪50年代，有地下泉水308处，常年均有泉水涌出，全镇生活用水不缺，农业用水也基本能保证。

自20世纪60年代以来，由于天府镇地处煤田开采区，经过上百年的地下采煤，造成地质结构不断遭到破坏，地下泉水大量下落和减少，到2002年全镇仅有15处泉水全年有水流出，流量也比20世纪50年代前的流量小。

大雨之后，原来的出水点也有131处完全断流，有163处间歇有水流出。

刘家沟河主要由降水补给。

该流域年际变化和年内变化与降水一致，只是径流的产生时间迟于降水，其过程较降水平缓，历时降水较长。

刘家沟河无实测洪水和降水系列资料，北碚气象站有1935-2001年实测最大一日暴雨系列及短历时暴雨观测资料，两地自然气候条件类似，属于同一水文地理区域，故将北碚气象站暴雨系列直接用于本流域，采用暴雨资料推求设计洪水法进行洪水计算。

通过计算得出天府镇刘家沟河段的设计洪峰流量（P=5%）为62.6m3/s。

1.4工程地质

1.4.1地形地貌

本区位于四川盆地南东边缘，属构造剥蚀—侵蚀深丘～低山区。

工程地点位于重庆市北碚区天府镇，拟建挡土墙沿线为构造剥蚀浅丘地貌。

1.4.2地质构造及地震

勘察区位于观音峡背斜南东翼，产状115°∠10°，区内未发见断层通过。

根据现场调查及区域资料查明，场地内岩体中主要发育两组构造裂隙，产状：

①组：

190～218°∠71～82°，裂宽0.2～0.4cm，延伸3～10m，少量泥质充填，间距2～3m；②组：

280～298°∠76～83°，裂宽0.1～0.3cm，延伸2～5m，少量泥质充填，间距1.5～3.5m。

根据《中国地震动峰值加速度区划图》GB18300—2001图A及《中国地震动反应谱特征周期区划图》GB18300—2001图B，勘察区地震动峰值加速度为0.05g，反应谱特征周期为0.35s，地震基本烈度为VI度。

1.4.3地层岩性

项目区出露地层主要为侏罗系中统沙溪庙组砂质泥岩夹薄～中厚层砂岩为主，大面积第四系土层覆盖其上。

地层由老至新分述如下：

（1）侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）

主要由不等厚砂、泥岩互层组成，以泥岩为主。

泥岩：

呈紫红色，由粘土矿物组成，泥质结构，中～厚层状构造，局部见绿色团斑，砂质含量较高，为砂质泥岩。

该层分布于勘察区内绝大部份范围，厚度相对稳定。

砂岩：

灰～灰白色，由石英、长石和少量云母组成，呈薄～中厚层或透镜体产出，中粒结构，厚层状构造，钙泥质胶结。

该层分布范围较小，厚度不稳定。

（2）第四系

①第四系冲、洪积层土（Q4al+pl）

分布于河流一带，呈黑褐～褐色，主要由亚粘土和碎块石组成，粉质粘土呈软塑～可塑状，切面稍有光泽，土质结构松散，含大量植物根茎。

碎石母岩成分主要为砂岩，次棱角状，块径3～15cm，含量50～65％。

呈松散～稍密状态。

②残、坡积层粉质粘土（Qel+dl）未分统

勘察区分布的粉质粘土，呈灰黄～黄褐色，土质均匀，切面稍有光泽，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。

上部0.3～0.6m范围为耕作土，含少量植物根系，底部含少量风化岩屑。

该层在勘察区广泛分布，在丘陵沟谷一带，多为水稻田和部分藕田，厚度一般2.0～4.0m；在丘包及斜坡地带，多为旱地和旱田，土层一般厚度0.3～2.0m，呈可塑～硬塑状。

1.4.4水文地质条件

勘察区内的地下水，按其赋存条件和水理特性的不同可分为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水两类。

基岩裂隙水主要赋存于砂岩的风化裂隙中；松散岩类孔隙水主要赋存于第四系土层中，其接受大气降雨补给及杨家沟河水体的渗透补给。

本次所施工钻孔深度范围内均揭露无地下水，由于地下水为大气降雨补给及杨家沟河水体渗透补给，根据取自油坊河及钻孔地下水做的腐蚀性实验分析结论，其地下水及地表河水水体微腐蚀性（见利用水样分析报告），因此，可考虑地下水及土对钢筋混凝土的腐蚀作用。

场地周边无化学污染源，根据勘察区内的建筑经验，区内的土体对建筑材料亦微腐蚀性。

1.5河道断面设计

项目区地处天府镇刘家沟社境内。

按照《防洪标准》（GB50201-94）规定，确定天府镇刘家沟河道按20年一遇洪水标准设计，频率P=5%。

根据拟定的河道整治走向和实测河底高程，在保证河道上下游水位衔接，尽量减小工程量，确定综合整治长度384m，河道纵坡为20.7‰，河岸工程措施为修建直立式重力挡墙。

迎水面1:

0.2，设计水深2.5m，堤高0.2m，河堤基础0.6m，堤底过水断面净距4.1—5.8m。

1.6河道整治建筑物设计

按照《防洪标准》（GB50201-94）及《堤防工程设计规范》（GB50286-98）规定，天府刘家沟流域河道整治工程级别为4级，其主要建筑物和次要建筑物均按4级设计。

2、编制依据

2.1技术依据

本次施工设计编制依据的技术规范主要有：

1《提防工程设计规范》（GB50286-98）

2《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44-93）

3《水工建筑物荷载设计规范》（DL/T5077-1997）

4《室外排水设计规范》（GBJ14-87）

5《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）

6《水工混凝土结构设计规范》（DL/T5057-1996）

7《防洪标准》（GB50201-94）

3.4洪水

3.4.1洪水特性

刘家沟河流域的洪水主要因暴雨而形成，洪水季节变化与暴雨变化一致，形成本流域大暴雨的主要原因有两点：

一是高空低压槽切变线及地面冷锋天气系统；二是川流北低值系统东移的影响。

刘家沟河流域洪水具有陡涨陡落的特点，根据多年的观察和调查统计，一次洪水过程一般历时1-2天，洪水过程线较尖瘦，大多为单峰型。

年来最大的洪水，这次暴雨量已经超过了流域内重现期为100年得降水量。

3.4.3设计洪水

3.4.3.1洪水标准

，项目区地处天府镇刘家沟社境内。

按照《防洪标准》（GB50201-94）规定，确定天府镇刘家沟河河道按20年一遇洪水标准设计，频率P=5%。

3.4.3.1洪水标准

①流域基本参数

由1:

10000航测图上量得：

刘家沟河天府镇河段流域面积F=3.74km2,河道长度L=2.36km，河道平均坡降J=20.7‰

②设计暴雨

由于工程流域内无实测洪水资料，采用查《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》中的暴雨资料，用推理公式法和瞬时单位线法推求设计洪水。

经设计洪水成果合理性分析后，最终采用推理公式法推求的洪水成果作为本次设计的依据，经计算各种频率的洪水成果见下表～表1-2。

工程河段各频率洪峰流量计算成果表1-2

经计算设计洪峰流量（P=5%）为62.6m3/s。

P（％）

h24

ｎ

ｓp

τ。

ｍ′

0.10

435.5

0.51555

141.0

1.2140

6.4251

0.9492

1.23225

125

0.58000

0.20

399.3

0.52381

130.8

1.2411

6.1871

0.9466

1.26086

114

0.58000

0.33

373.1

0.53052

123.3

1.2628

6.0105

0.9444

1.28379

106

0.58000

0.50

351.2

0.53667

117.1

1.2823

5.8606

0.9423

1.30455

99.5

0.58000

1.00

314.6

0.54831

106.6

1.3188

5.6025

0.9382

1.34342

88.4

0.58000

2.00

277.8

0.56217

95.9

1.3614

5.3321

0.9331

1.38911

77.4

0.58000

3.33

250.6

0.57423

87.9

1.3979

5.1231

0.9285

1.42854

69.2

0.58000

5.00

228.7

0.58530

81.5

1.4312

4.9488

0.9240

1.46468

62.6

0.58000

10.00

190.9

0.60815

70.1

1.4995

4.6302

0.9141

1.53974

51.2

0.58000

20.00

152.5

0.63824

58.2

1.5907

4.2717

0.8993

1.64169

39.7

0.58000

50.00

99.2

0.69661

40.7

1.7878

3.6657

0.8605

1.87098

23.5

0.58000

刘家沟河无实测洪水和降水系列资料，根据北碚气象站1935-2005年实测最大一日降雨系列及短历史时暴雨观测资料，两地自然、气候条件类似，属于同一水文地理区域，故将北碚气象站暴雨系列直接用于本流域，采用暴雨资料推求设计洪水的办法进行洪水计算。

将北碚气象站1935-2001年暴雨系列进行频分析，线型采用皮尔逊Ⅲ型曲线，按适线进行频率计算，其成果见表1-1、表1-2。

表1-1

刘家沟河天府场镇设计流域特征值成果表

断面

F（Km2）

L（Km）

J（‰）

刘家沟河

3.74

2.36

20.7

6.181

0.580005

表1-2

刘家沟河设计流域暴雨频率参数表

时段

均值

1/6小时

16.2

0.330

1.120

1小时

44.9

0.420

1.400

6小时

82.7

0.540

1.820

24小时

115.0

0.500

1.750

4工程地质

4.1整治河段工程地质条件

本次整治河道长度384m，整治河道以下游的河道地质基本相同，为典型平均浅丘地貌，河床比较小，平均坡降为20.7‰，两岸地势相对平坦。

整治河道出露地层为第四系冲洪积层及侏罗系沙溪庙组。

第四系为冲洪积层，主要成分由粉土和砂土及石子组成。

沙溪庙组岩性为紫色、紫红色岩泥、砂质绿色砂岩互层组成。

区内地下主要为孔隙和风化裂缝水，接受大气降水的补给，向河道内排泄，区域地标径流由河道排泄，河道常年流水，故对基础开挖和下基有较大的影响。

4.2工程主要地址问题

由于冲洪积层厚度较大，对基础开挖和基础埋设深度有较大的影响，又由于河道常年流水，对基础开挖下基影响也较大。

本次整治河堤的初步拟定基础开挖深度为0.6m，但施工时应根据实际情况开挖，并且经过相关地质人员验基后方可进行下一步工序。

4.2.1抗滑稳定

堤基处于河道两岸，第四系冲洪积层砂土上，加之常年流域或暴雨作用，对堤基抗滑稳定性上不利，在修建时，除堤身设置沉降缝和堤背泄水孔设滤水层外，堤基应根据实际开挖的基础较软，可设置30-50cm，M7.5浆砌块石垫层，在垫层之上在砌堤身。

4.2.2堤基沉降

竣工后的堤基和堤身总沉降量和不均匀沉降量不应影响河道的安全运行，对软弱堤基采取换基及扩大基础尺寸，设沉降缝等办法进行解决。

5、河道断面设计

5.1河道现状

刘家沟河天府河段地理位置十分重要，河道左岸建有房屋，右岸有大量农田。

因为刘家沟河河堤垮塌严重，洪水汇流快，集雨面积大，行洪能力较低，因此河岸容易被淹没，严重威胁两岸人民群众的生命财产安全。

5.2河道断面设计

本次工程整治河道长度384m，。

经明渠均匀流公式：

Q=AC

，

Q=流量（m³/s），

A=过水断面（㎡），

C=谢才系数，

R==水力半径，

I=坡降，

计算出过各桩号水断面尺寸如下。

，为：

底宽3.68m，顶水面宽31.3m，水深m,根据要求，经计算风浪爬高加安全超高确定为0.1m，糙率n取0.027，设计过流断面成果入下表：

断面桩号

底宽b

堤高h（加安全超高0.2m）

过水断面A

湿周χ

水力半径R

坡降i

粗糙系数n

谢才系数C

过水流量Q

K0+000

5.8

2.5

15.75

10.8

1.44

0.0207

0.027

39.38

109.274

K0+028

4.4

2.5

12.25

9.49

1.28

0.0207

0.027

38.64

77.33

K0+051

4.7

2.5

9.79

1.32

0.0207

0.027

46.23

83.63

K0+109

4.1

2.5

11.5

9.19

1.25

0.0207

0.027

38.44

71.11

K0+192

4.4

2.5

12.25

9.49

1.28

0.0207

0.027

38.64

77.33

从表中计算结果看出，该河道的各个断面都能满足20年一遇的防洪标准，即Q5%=62.6m3/s。

6.河道整治建筑物设计

6.1工程等级及建筑物级别

按照《防洪标准》（GB50201-94）及《河道工程设计规范》（GB50286-98）有关规定，天府镇场镇河堤工程级别为4级，其主要建筑物和次要建筑物均按4级设计。

堤型选择按照因地制宜，根据河道的地理位置、重要程度，地质条件，结合水流特性、环境条件、业主要求，选择了直立式挡墙堤型。

直立式重力挡墙稳定性好，对河床边界条件的改变及近岸水流影响均度较小，同时工程河道的左岸也采用的坡式护岸，本着两岸风貌一致的原则也可选择直立式重力挡墙。

6.2工程设计

6.2.1堤身设计

因本次堤身设计本着满足防洪标准的原则，所以堤身的设计参数和左岸的参数一致，设置高度为2.3m，考虑到风浪爬高及淤积等因素的影响，还应加高0.2m为宜，故堤身设计总高度为2.5m；堤身采用M7.5浆砌条石重力式挡墙，顶宽0.6m，底宽1m；迎水面坡度1:

0.2；河堤基础采用M7.5浆砌条石，宽1.3m，高0.6m,基底做成1:

0.2的逆坡。

（详见河段断面图）

6.2.2附属设计

（1）沉降缝

为了避免河堤产生不均匀沉降，引起堤身变形开裂，堤身每隔20m设置沉降缝，缝宽20mm，用沥青木板封填。

（2）堤身排水

为保证堤身渗水迅速排出，堤身设置1道排水孔，安装50mmPVC管。

排水孔呈梅花状布置，列横向间距3m，纵向间距1.2m；纵向第一根排水管距离坝顶0.6m，其余间距1.2m。

（3）清淤

由于该河道长期缺乏治理，造成河道淤积，为保证河道的行洪能力，故对其进行清淤。

7施工组织设计

7.1工程业主

天府镇石佛村刘家沟河堤整治工程业主为重庆市北碚区天府镇人民政府。

7.2工程材料

本次工程所需材料：

块石975.36m3，φ50mmPVC排水管122m以及相关的施工工具等物品，请施工方或者业主应尽快与有相关资质的生产厂家联系，让厂家加紧生产以免耽误工期。

7.3施工顺序

本次工程挡墙基础开挖施工前应完成场内三通、生活生产及临时设施搭建等准备工作。

岸线施工可分几个工段同时进行，施工现场场地相对开阔，施工单位之间干扰较小，有利于加快施工进度和提高工程质量。

提防工程的施工顺序为：

基础开挖—>挡墙浆砌条石—>土石混合料、条石料分层碾压填筑。

质量检查、评定与验收贯穿整个施工过程始终，并严格控制材料，不准不符合规范和设计指标的材料用于本工程。

8投资概算

8.1编制原则和依据

（1）重庆市水利局、重庆市发展和改革委员会，关于发布《重庆市水利建筑工程预算定额》（渝水基[2005]56号）、《重庆市水利工程设计概（估）算编制规定》（渝水基[2011]97号）。

（2）基础资料

①人工预算单价

根据《重庆市水利工程设计概（估）算编制规定》（渝水基[2011]97号）的规定计算，该工程人工预算单价为：

工长5.82元/工时、高级工5.38元/工时、中级工4.64元/工时、初级工2.54元/工时。

②主要材料预算价格

本工程所需要的水泥、木材、钢材、汽油和柴油等，均可以在北碚区购买，材料价格根据北碚区2012年第9期重庆工程造价信息价格水平计算，一般性材料和临时所需材料由施工承包单位自行组织购买。

③施工用风、施工用水根据施工组织设计计算出，风0.15元／m3，水1.03元／m3，施工用电按渝价〔2008〕22006号文规定的电网电价计算，计入线损及变配电损耗后的单价为0.8元/kwh。

④机电设备费根据向厂家询价及参考已完成的招标工程计算。

（3）依据《重庆市水利工程设计概（估）算编制规定（2011年版）》，本工程的取费费率见下表：

工程取费费率表

序号

取费名称

其他直接费

现场经费

间接费

企业利润

税金

一

土方工程

2.3

3.41

二

石方工程

2.3

3.41

三

砌石工程

2.3

3.41

四

混凝土工程

2.3

3.41

五

其他工程　

2.3

3.41

六

砂石料工程

2.3

3.41

8.2工程总投资

经计算本工程静态总投资为47.29万元。

其中建筑工程为38.64万元；独立费用6.4万元。

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