防洪闸设计说明书.docx
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防洪闸设计说明书
XX省***
**防洪闸处险加固工程
设计报告
1综合说明
1.1工程概况
**防洪闸位于烂泥湖垸烂泥湖撇洪渠出口,地处********镇,*江尾闾的左岸大堤上,距***城21Km。
该工程以防洪为主,兼顾排渍、灌溉、发电、交通航运等效益的综合性水利交通枢纽工程。
闸前控制撇洪渠集雨面积710Km2,多年平均流量600m3/s,设计枯水流量10m3/s。
工程效益涉及三市(***、XX市、XX市)四县的5个乡镇,即**的**、宁乡的X良桥、湘阴沙田、XX欧江岔、上湖等5个乡、66个自然村,30多万人,40多万亩农田。
该工程原设计为防止*江洪倒灌撇洪河,减少闸前撇洪洪渠两岸洪水威胁。
设计灌溉面积3.5万亩,电站装机容量0.25MW,年发电量7.6×105KW.h,通航建筑物设计年货运量20万t,船只最大吨位30t,闸上公路桥净宽7m,荷载标准汽-10,该工程为二等工程,主要建筑物2级。
工程所在地区地貌单元属*江下游一级冲积阶地前缘。
防洪闸所处场地地层主要为第四系全新统河流冲积地层。
建筑物地基持力层为粉细砂、砂卵石层,地基承载力设计值为210~350KPa。
1.2枢纽建筑物简述
枢纽工程由闸坝、电站、排渍底孔、公路桥及升船机等建筑物组成。
闸坝为钢筋砼、浆砌石混合坝、坝轴线长73.2m,闸底高程为24.0m,其上装有8扇8.9m×7.15m〔宽×高〕钢质平板闸门。
最大坝高14m。
闸顶高程38.00m。
电站厂房房位于右岸为河床式厂房,厂房平面尺寸为6.1m×12.7m〔宽×长〕,机组间距2.8m,厂房高程38.00m,安装2台ZDJ981-LM-80水轮发电机组;单机容量125KW,最大引用流量5m3/s,进水口底板高程28.00m,装有2扇2.16m×2.05m〔宽×高〕钢质平板闸门。
排渍底孔布置在电站厂方的左侧,孔口尺寸2m×3m〔宽×高〕,进口底板高程25.5m,进口底板高程23.5m,进口装有1扇2.48m×3.15m〔宽×高〕钢质平板闸门。
升船机布置在右岸的岸坡上,上下游轨道坡比1:
8,上游〔内河〕轨道水平长度113.2m,下游〔外河〕轨道水平长度121.2m。
过闸方式采用单绳引承船车惯性自冲过顶。
设计年货运量20万t,船只最大吨位30t。
1.3原设计、施工情况简述
**防洪闸工程设计由***农林水利局于1976年进展了初步设计,同年11月开工兴建,***立了工程指挥部,组织**区群众,在市、县水利部门工程技术人员参与和指导下,广阔参战人员克制了施工中各种困难。
在不到二年时间内,于1978年9月完成了防洪闸主体工程。
1978年5月由省交通规划勘测XX对升船机局部进展设计,1980年1月,升船机工程开工,1981年1月竣工。
由于当时水利建立主要靠人海战术式和大兵团作战,施工人员素质较低,加上在追求进度时,放松了对质量的要求,以及设备器材缺少等诸多因素,影响了施工质量,给其后的运行管理留下了如:
固定坝裂缝、闸墩裂缝、消力池冒砂、海漫冲坏等诸多隐患。
1997年,XX省水利水电勘测XX,对**防洪闸进展处险加固工程初步设计,工程于1999年10月开工,2000年3月竣工。
完成的主要工程为:
固定坝的根底防渗灌浆;坝体内进展充填灌浆;闸墩采用旋喷灌浆加固墩基;二级消力池采用砼加固延长,海漫改为局部浆砌石和干砌石构造;并对办公楼进展了维修,新建了器材库和启闭机房,更新了3台启闭机。
1.4工程现状及存在问题
**防洪闸自建成至今已运行近30年,在防洪、排渍、灌溉、发电及交通航运等方面取得了较大的社会和经济效益。
但由于施工时遗下的质量问题及工程老化,1999年虽对局部“病险〞进展了处理,但现仍有诸多隐患,影响工程的平安运行。
在今年7月,降雨量少,**防洪闸按照上级统一的调度关闸蓄水抗旱,8月14日,突降暴雨,电网遭雷击破坏,**防洪闸因电力中断闸门无法启动,15日上午,上游的XX大路坪闸紧急泄洪,导至**撇洪河水位以0.3m/h猛涨,下午4时,撇洪河水位到达36.00m,超戒备水位1.5m,内外河水位高差6.5m,严重威胁**撇洪河大堤、**防洪闸及**及垸内人民生命财产平安,情况十分危急,通过省、市、县三级防汛指挥部和电力部门紧急抢修,下午4时15分**防洪闸恢复供电后闸门翻开,险情得以缓解。
根据**防洪闸管理所提供的有关资料及现场查勘,该工程主要存在以下问题:
〔1〕闸门锈蚀严重:
**防洪装有11X平板钢闸门,其中,闸坝装8扇8.9m×7.15m〔宽×高〕闸门,发电站进水口装2扇2.16m×2.05m〔宽×高〕闸门,底孔装有1扇2.48m×3.15m〔宽×高〕钢质闸门,除闸坝段的8X闸门在1999年进展了维修和喷锌外,电站和底孔的3扇闸门均为1976年安装,现闸门锈蚀十分严重,局部地方已锈穿。
〔2〕启闭设备严重老化:
**防洪装有10台启闭机,其中,闸坝段8扇闸门采用8台2×16T卷扬式启闭机启闭,发电站2扇闸门共用1台2×16T卷扬式启闭机,底孔装有1台20T螺杆式启闭机,除闸坝段3台启闭机在1999年进展了更新外,其余均为1976年安装,经多年运行启闭机及配套设备已严重老化,近年来故障频频。
1995年3月30日8#启闭机内部线圈老化发生短路,不仅烧坏了电机,而且烧坏了配电屏、变压器及其它上下电气设备和操作电缆;今年6月12日4#启闭机,钢丝绳在启吊闸门断裂。
其它启闭机因局部零件损坏,闸门难于灵活启闭,给防洪抢险留下一大隐患。
〔3〕电器设备老化、没有自备电源:
**防洪闸通过近30年运行,电器高等严重老化,1999年更换了局部电器设备和启闭机房内线路,现接地设备严重老化,无避雷装置。
**防洪闸设一台专用变压器,电源来自省电力供电网络的10Kv系统。
一旦电源发生故障,闸门将无法翻开。
〔4〕跨升船机吊桥断裂:
**防洪闸跨升船机钢轨吊桥系平面钢筋质闸构造,长7.1m,宽7.0m,设计汽-10加重车标准。
由于近年来过往车辆频繁,且常有超标准大车通过,从而使桥加产生了塑性变形,后来XX省规划勘察XX进展了加固设计,加固处理后,虽缓解了吊桥的继续变形,但由于原有变形并未被矫正,钢板局部与纵梁、横梁脱焊而隆起变形,影响车辆的平安通过。
〔5〕下游右岸护坡、护脚破坏:
**防洪闸由右岸护坡为1999年修建,在洪水期及开闸时,水流湍急,对两岸坡脚冲刷作用大。
今年8月15日,**防洪闸泄洪时,外河水位低,内外河水位高差6.5m,下游右岸河床底形成冲坑,冲坑最深处有3m,护坡因坡脚空虚而滑坡,滑坡长40m,直接威胁**管理所的平安。
〔6〕发电厂年久失修:
发电厂建于1976年,高10m,1999年将发电机房隔层,下层为发电厂房,上层为配电间和备用电源间。
发电厂由于年久失修,目前梁柱漏筋、砼栏杆多处断裂,木门窗已损坏,屋顶漏水严重。
对**防洪闸的管理带来诸多不便。
1.5处险加固措施和工程投资
针对目前**防洪闸出现的险情,省、市、县水利部门屡次现场勘察一致认为,现在水位较深,难于探测河床底冲刷情,本次设计重点放在处险,及采取工程措施,确保来年防汛平安,今年冬天,当水位较低时,再对**防洪闸存在隐患进展勘察和加固整修设计。
本次设计的工程包括:
〔1〕更换1999年未更换的启闭机
〔2〕对锈蚀平板闸门进展维护和更换
〔3〕更新局部老化的电器设备,增设自备电源
〔4〕更换跨升船机吊桥
〔5〕对右岸护坡、护脚破坏段进展加固处理
〔6〕对发电机房进展整修
工程共需资金245.86万元
2处险加固工程设计
2.1右岸护坡、护脚加固设计
**防洪闸右岸护坡有60米滑坡,设计加固80米,设计在枯水位〔高程27.00m〕以下坡脚采用抛石护脚,枯水位以上为浆砌石护坡,河床冲空处用抛石回填至高程24.00m。
2.1.1护坡设计
〔1〕波浪要素计算
波浪要素采用?
堤防工程设计标准?
中附录C公式计算:
式中:
——平均波高〔m〕;
——平均波周期〔s〕;
——计算风速〔m/s〕;
——由计算点逆风向量到对岸的距离〔m〕;
——水域的平均水深〔m〕;
——重力加速度〔9.81m/s〕;
——风速到达稳定状态的最小风时〔s〕;
——波长〔m〕;
——计算点的风壅水面高度〔m〕;
——综合摩阻系数,可取
=3.6×10-6;
——风向与垂直于堤轴线的法线的夹角〔度〕;
——累积频率为
的波浪爬高〔m〕;
——斜坡的糙率及渗透性系数;
——经历系数;
——爬高累积频率换算系数;
——斜坡坡率。
计算结果见下表计算结果见下表
〔2〕浆砌石护坡厚度确定
浆砌石厚度参照?
堤防工程设计标准?
D.3.1式确定:
式中:
——护坡厚度〔m〕;
K1——平安系数,K=0.226;
H——设计波高〔m〕,取H4%;
rb——块石的重度〔24kN/m3〕;
r——水的重度〔10kN/m3〕;
L——波长〔m〕;
m——斜坡坡率m=2。
计算结果见下表
计算得砼板厚为0.19m,根据护坡构造要求并参考其它类似护坡工程,将砌石护坡厚度为0.4m;垫层采用砂卵石,厚度为0.1m。
护坡长80米,下限为平均枯水位以上即高程27.00m,护坡顶为现浇砼护肩,底部设0.8×1.0m砼护滑墙,以利护坡稳定。
2.1.2抛石护脚设计
〔1〕抛石粒径计算
为了满足在水流作用下,块石不被卷走,对块石的抗冲粒径进展计算。
采用?
堤防工程设计标准?
附录D.3.4式计算:
公式:
式中d——折算直径〔m〕,按球型计算;
S——石块体积〔m3〕;
V——水流流速取V=3.5〔m/s〕;
g——重力加速度〔9.81m/s〕;
C——石块运动的稳定系数,倾斜底坡C=1.2;
rs——石块的重率,可取rs=2.6〔kN/m3〕;
r——水的重率,r=1〔kN/m3〕。
计算得d=0.27m,取抛石粒径为35cm。
〔2〕抛石体厚度确定
根据?
堤防工程设计标准?
〔GB50286-98〕中有关规定:
抛石厚度不宜小于抛石粒径2倍,故抛石厚度不小于70cm即可以满足要求。
设计抛石顶宽2m,边坡1:
3.0,冲坑处用抛回填至高程24.00m。
2.2发电厂整修设计
发电厂建于1976年,分为桥头堡、发电机房两局部,1999年将发电机房隔层,下层为发电机房,上层为配电间和备用电源间。
设计整修的工程包括:
〔1〕门窗更换:
原有门窗均为木质门窗,均十分破烂,设计将窗户改为铝全金玻璃窗,并对木门进展更新。
〔2〕内外墙装装饰:
原厂房损坏严重,多处地方漏红砖和漏筋,设计对外墙采用瓷砖装饰,瓷砖尺寸与颜色与深水闸启闭台外墙砖一致;内墙采有888涂料装饰。
〔3〕屋顶止漏:
原屋顶漏水严重,设计在原屋顶根底上,浇筑200mm厚的钢筋砼屋面,在两面增设天沟,并恢复原屋顶上的栏杆。
〔4〕电厂闸门启闭台封密:
原电厂启闭台为阳台式,降雨时雨水飘进阳台后漏入发电厂房,加重了厂房漏水,设计对启闭台采用铝合金玻璃窗封启。
2.3电器设备更新改造
**防洪闸通过近30年运行,电器高等严重老化,现接地设备严重老化,无避雷装置,无自备电源。
为保证闸门正常工作,设计对局部电器设备进展更新改告。
更新改造的工程包括:
〔1〕新增一台型号为75GF柴油发机,作为备用电源,当系统断电后,供单台启闭机和局部照明用电,发电机自带低压配电柜一块,可直接启动送电操作和仪表观察。
〔2〕更换接地设备
〔3〕增设避雷设备
各电器设备型号见表2-1
设备材料表
序号
名称
型号规格
单位
数量
备注
1
柴油发电机
75GF1380/22075Kw
台
1
自带控制柜
2
避雷器
Y5w-16.5/50v=16.5Kv
只
3
3
电力电缆
W22-3×95+1×50
米
800
4
电力电缆
W22-3×50+1×25
米
1000
5
接地装置
套
1
需钢筋2T
2.4启闭机更新设计
**防洪装有10台启闭机,其中,闸坝段8扇闸门采用8台2×16T卷扬式启闭机启闭,发电站2扇闸门共用1台2×16T卷扬式启闭机,底孔装有1台20T螺杆式启闭机,除闸坝段有3台卷扬启闭机在1999年进展了更新外,20T螺杆式启闭机运行情况较好,其余6台2×16T卷扬式启闭机已多处损坏,原厂家已不生产此种启闭机,难以购置维修配件,设计将6台启闭机全部更换。
更换后启闭机规格如:
启闭力:
Q=2×16T
启闭高度:
H=8m
启闭速度:
v=2.23m/min
双联滑轮组倍率:
2
吊点中心距:
2.1-8m本闸吊点中心距4.5m
钢丝绳规格:
(GB1102-74)6×(19)-20-170-I-Z
电机型号:
YZ160L-6
功率:
N=13KW
减速箱型号:
Z2-35
速比:
50.9
制动器型号:
TJ-300/200
制动力距:
24kg-m
卷简直径:
D=400mm
2.5闸门维修与更新
**防洪装有11X平板钢闸门,其中,闸坝段装8扇,发电站进水口装2扇、底孔装有1扇钢质闸门。
根据闸门损坏情况不同,设计对闸门进展维修更新。
〔1〕闸坝闸门共8扇
闸门尺寸:
8.9m×7.15m〔宽×高〕,闸门重:
23.71T
外河设计水位:
35.76m,内河设计水位:
33.00m
设计对更换闸门吊头,并对闸门喷锌,单个调头重125Kg,8X闸门吊头总重2T,喷锌面积1832m2。
〔2〕电厂工作门共2扇
闸门尺寸:
2.16m×2.05m〔宽×高〕,闸门重:
0.67T
设计水位:
35.50m。
考虑到闸门锈蚀蚀严重,本次设计按原有设计更换闸门。
〔3〕底涵闸门1扇
闸门尺寸:
2.48m×3.15m〔宽×高〕,闸门重:
2.53T
外河设计水位:
35.76m,内河设计水位:
33.00m
考虑到闸门锈蚀蚀严重,本次设计按原有设计更换闸门。
2.6升船机吊桥更新设计
**防洪闸跨升船机钢轨吊桥系平面钢筋质闸构造,长7.1m,7.0m,系平面钢构造,设计汽车荷载汽-10加重车标准,该桥桥面由于加工制作时,为减轻构造自重,不适当地对桥架主纵梁和横梁腹板开孔过多,影响了桥架的整体刚度;加之近年来过往车辆频繁,且常有超标准大车通过,从而使桥加产生了塑性变形,后来XX省规划勘察XX采取了如下的加固措施:
〔1〕在桥架中部两道主梁下缘各加焊长度为4.5米的工字钢梁〔Ⅰ16〕一道,以增加纵梁的惯性矩;
〔2〕主纵梁、横梁已开孔部位,全部予以封闭,以增强度桥架的刚度。
经过以上处理后,虽然缓解了吊桥的继续变形,但由于原有变形并未被矫正,导致钢板局部与纵梁、横梁脱焊而隆起变形,影响车辆的平安通过。
为保证防汛和便于工程管理,本次设计按原有已采用的吊桥重新更换一X新吊桥。
3工程概算
3.1编制依据
1.XX省水利水电厅颁湘水电水建字〔1998〕第5号文?
XX省水利水电工程设计概算编制方法?
。
2.XX省水利水电厅颁〔92〕?
XX省水利水电建筑工程预算定额?
其单价扩大1.05。
3.湘水电建字(97)第12号文,定额中费用调整系数为1.41。
4.能源水规(91)1272号文?
水利水电工程施工机械台班定额?
。
5.国家物价局、建立部[1992]价费字479号文?
关于发布〈工程建立监理费有关规定〉?
的通知。
6.?
***水利水电工程质量监视管理规定?
试行。
7.国家计委、建立部关于发布?
工程勘察设计收费管理规定?
的通知,即计价价格[2002]10号文。
8.主要材料预算价格根据当地调查确定。
9.次要材料由?
XX建立造价?
2005年第3期及之前者或市场调查确定。
10.工程单价费用中,包括直接费、间接费、施工利润、三税税金、概算扩大等五局部费用。
3.2费率标准
⑴其他直接费:
建筑工程:
按根本直接费的3.7%计
⑵间接费:
土方工程:
按直接费的7%计
砌石工程:
按直接费的10.8%计
砼工程:
按直接费的9%计
其他工程:
按直接费的13%计
⑶施工利润:
按直接费与间接费之和的7%计
⑷税金:
按〔直接费+间接费+施工利润〕的3.22%计
3.3根底单价
⑴人工预算单价按26.4元/工日计算
⑵材料预算价格:
板枋材:
1036.60元/m3水泥425#:
300元/t砂:
36.00元/m3卵石:
40.80元/m3
块石:
75.00元/m3柴油:
4.81元/Kg
汽油:
5.37元/Kg风:
0.16元/m3
电:
0.65元/Kwh水:
0.62元/t
3.4主要技术经济指标
1.工程总投资:
245.86万元
建筑工程费:
62.46万元
其中:
护坡护脚工程:
53.27万元
电厂整修工程:
9.19万元
机电设备安装工程58.20万元
金属设备安装工程76.97万元
临时工程1.25万元
其它费用35.28万元
根本预备费用11.71万元
2.主要工程量:
开挖土方:
250m3
回填土方;480m3
砼、钢筋砼:
47.6m3
浆砌石:
771.2m3
抛石:
3340.85m3
3.主要器材及投工:
水泥:
98.91t
钢材:
2.26t
砂:
341.51m3
粗骨料:
183.98m3
块石:
4350.87m3
工日:
3701.17个
3.5工程概算表