第五章工程布置及主要建筑物

1、5 工程總體布置及主要建筑物5.1 工程等別和設(shè)計標準開江縣城區(qū)河段堤防工程位于明月江支流新寧河上，其范圍上游延伸至金雞河、東門河2km處，下游延伸至打魚洞河段，澄清河延伸至5.14km處，永興河延伸至2.73km處，本次堤防設(shè)計從打魚洞整治河段出口開江縣城區(qū)段；除1998年以后在澄清河上建成堤防2.02km，可利用外，本階段擬修建沿河兩岸堤防長度為40.0km；防洪規(guī)劃水平年為2015年。該工程保護區(qū)內(nèi)主要有開江縣自來水廠、五金廠、黨政機關(guān)、醫(yī)院、學(xué)校等重要企事業(yè)單位及居民區(qū)，現(xiàn)有保護區(qū)面積5.4km2，城區(qū)現(xiàn)有人口5.3萬人，規(guī)劃2015年城區(qū)人口將達20萬人，保護區(qū)面積11.6km2。根

2、據(jù)城市防洪工程設(shè)計規(guī)范（CJJ 50-92）的有關(guān)規(guī)定，擬建堤防工程級別為四等工程，主要建筑物按4級設(shè)計，次要建筑物按5級設(shè)計，相應(yīng)防洪標準即洪水重現(xiàn)期為20年（P=5%），設(shè)計洪峰流量根據(jù)水文計算，當P=5%時，洪水流量見下表。堤防工程河段洪水計算成果表表5-1 P=5%名稱流量（m3/s)備注打魚洞出口處799永興河河口處204雙河口以上693雙岔河河口以上432澄清河河口處185蕉溪河河口處214小拱橋河溝河口處98.1金雞河三里橋河溝河口處131東門河5.1.1 主要設(shè)計依據(jù)（1）、防洪標準GB5020192；（2）、城市防洪工程設(shè)計規(guī)范CJJ5092；（3）、堤防工程設(shè)計規(guī)范GB50

3、28698；（4）、堤防工程管理設(shè)計規(guī)范SLD196；5.1.2 設(shè)計基本資料開江縣城區(qū)堤防工程巖土地基主要物理力學(xué)建議指標巖土名稱天然重度(kN/m3)壓縮模量ES(MPa)內(nèi)摩擦角內(nèi)聚力C(kPa)承載力特征值fak(kPa)巖石單軸抗壓強度標準值frk(kPa)土對擋土墻基底摩擦系數(shù)()粉質(zhì)粘土19.452210180-0.30粉砂土19.02253150-0.35強風(fēng)化泥巖23.5-300-0.40中風(fēng)化泥巖23.50200012000.45中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖24.5430021500.48表5-25.1.3 主要建筑物穩(wěn)定安全安全超高（1）、主要建筑物的穩(wěn)定安全系數(shù)、圬工砌體建于非巖基

4、接觸面的水平抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)基本荷城組合：K1.20特殊荷載組合：K1.05、圬工砌體建于基巖接觸面的水位抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)基本荷城組合：K1.05特殊荷載組合：K1.00、防洪建筑物的抗傾安全系數(shù)基本荷城組合：K1.45特殊荷載組合：K1.35（2）、建筑物的安全加高本工程為四級建筑物，按堤防工程設(shè)計規(guī)范GB5028698的相關(guān)規(guī)定，建筑物的安全加高取0.6m。5.2 工程總體布置根據(jù)開江縣城區(qū)總體防洪規(guī)劃，結(jié)合開江縣城鎮(zhèn)建設(shè)的遠期目標和要求，開江縣城區(qū)河段防洪護岸工程采用以下總體布置方案。新建防洪堤軸線位于開江縣城區(qū)段各條河道的左右兩岸，基本沿原河道流向布設(shè)，僅小范圍截彎取直，堤型采用仰斜式

5、和衡重式擋土墻，最大堤高8.0m，堤距1440m，堤后根據(jù)城鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)劃設(shè)景觀綠化帶、休閑廣場、車（人）行道等市政設(shè)施，沿線共布設(shè)交通橋16座；景觀綠化面積63030m2，市政排水穿堤涵管40處（市政工程設(shè)施投資未計入堤防工程中）。5.3 主要建筑物開江縣城區(qū)河段，其行洪能力應(yīng)滿足20年一遇洪水標準，設(shè)計洪峰流量見表5-1，原河道兩岸邊坡高度約5m，為寬淺形的河道斷面，左右岸河勢基本穩(wěn)定，天然河岸線基本形成，擬建堤線大多沿天然河岸線順勢布置，采用仰斜式和衡重式擋土墻堤型，保持原河道的行洪斷面。根據(jù)原河道的回水計算成果，以洪水頻率為二十年一遇時的上下游水位差為基礎(chǔ)，為保證建堤后的上下游水位差與建堤

6、前基本一致，據(jù)各河段具體情況，將堤距確定為1440m，與推薦防洪治導(dǎo)線基本一致。打魚洞處河道及各支流河口處天然水面寬度是約束洪水平順下泄的控制斷面，設(shè)計中將河道左岸（凸岸）拓寬，堤距較防洪治導(dǎo)線略有后移。5.3.1防洪堤結(jié)構(gòu)型式比選本次工程河段的河寬在2060m之間，河道平均比降為2.20。河床均呈“U”型，兩岸岸坡平緩。開江城區(qū)堤防工程新寧河K0+800K3+255段、永興河全段、蕉溪河全段、澄清河全段、東門河K0000K1150、金雞河全段軸線覆蓋層主要由粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粘土、砂土、塊碎石土組成，厚度6.010.0m。河道兩岸為農(nóng)田，岸坡為自然形成的緩坡，自然坡角為1330，邊坡基本穩(wěn)定。

7、根據(jù)擬建堤防段沿線的地形、地貌及地質(zhì)特性，對防洪堤堤型進行了方案比選：A重力擋土墻式方案該方案采用漿砌條石衡重式結(jié)構(gòu)，堤頂高程443.12459.70 m，基礎(chǔ)置于中風(fēng)化泥巖層或換填基礎(chǔ)上，建基面高程435.00 453.70m，最大堤高8.0 m，堤身外露6 m，埋深2.0m，經(jīng)堤身結(jié)構(gòu)計算，基底最大應(yīng)力0.37Mpa。衡重式擋墻堤頂寬1.20.6m，迎水邊坡m=0.05，上墻背邊坡m=0.35，衡重臺寬1.5 m，下墻背邊坡m=0.25，采用擴展臺階基礎(chǔ)，基底寬度2.713.73m，基底采用0.1:1倒坡，并設(shè)置C20砼墊層，厚度0.3m，以增加堤身的抗滑穩(wěn)定性。臺階前采用M5漿砌塊石護腳

8、。堤身上設(shè)排水孔，伸入堤后填土內(nèi)10cm，并設(shè)砂袋濾水料，排水孔孔距2.5 m，呈梅花型布設(shè)，采用PVC管，管徑=10cm。該方案優(yōu)點為：結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠度高，能充分利用當?shù)厥?。堤身后靠，對堤防前緣土體疏浚后，加大原河道的行洪斷面積，對降低上游水位效果明顯。由于堤身迎水面坡度小，將減少拆遷面積，可節(jié)約工程造價。缺點：基礎(chǔ)開挖較深，達3.0 m，地基為較深覆蓋層，為強透水層，地下水與河水貫通，施工期間基坑抽排水工作量較大，同時基坑支護難度較大。堤身高度較高，擋墻斷面積較大，因此工程造價較高。B斜坡式護岸方案根據(jù)岸坡的地形、地質(zhì)條件采用斜坡式護岸，護岸下部為直立墻式，墻頂高程443.12459

9、.70 m，堤頂寬度6.0m，鑒于新寧河水位具有陡漲陡落的特性，水位驟降對迎水面邊坡穩(wěn)定不利，因此將斜坡式護坡迎水面設(shè)拱形骨架草皮護坡，邊坡坡比采用1:2.5，迎水面設(shè)框格梁格，梁格內(nèi)鋪筑預(yù)制螺母塊。該方案采用工程和植物措施加固河道左岸的現(xiàn)有邊坡，迎水側(cè)利用生態(tài)植物固坡護岸，以防止洪水、降水對坡面的侵蝕和沖刷。坡面設(shè)置混凝土框格和拱形骨架，框格和骨架內(nèi)種植草皮、小灌木等矮小生態(tài)植物，保持其自然形態(tài)，恢復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)，將其建設(shè)成綠色生態(tài)走廊，既不增大河道的糙率，又能節(jié)約工程投資，美化、綠化河道環(huán)境；由于該方案利用河岸的現(xiàn)有邊坡，開挖和填筑工程量?。挥捎谄露染?，占地多，拆遷面積較大，該方案不利于城

10、區(qū)土地利用率的提高。經(jīng)對擬定的兩種堤型進行技術(shù)、經(jīng)濟比較，認為重力式方案具有美化生態(tài)環(huán)境，堤身每延米的工程總投資反而較省，土地利用率高的優(yōu)點，因此推薦堤型為重力式堤型。5.4 防洪堤結(jié)構(gòu)設(shè)計5.4.1 堤頂寬度本堤防工程級別為4級，根據(jù)堤防工程設(shè)計規(guī)范（GB50286-98）6.4.1條規(guī)定，結(jié)合城鎮(zhèn)規(guī)劃及河道兩岸現(xiàn)狀，堤頂與人行道等市政設(shè)施寬度共為6m。5.4.2 堤頂高程按照堤防工程設(shè)計規(guī)范（GB50286-98）6.3.1條規(guī)定， 堤頂高程為設(shè)計洪水位加堤頂超高確定。堤頂超高值由設(shè)計波浪爬高、設(shè)計風(fēng)壅增水高度和安全加高值組成，計算公式如下:Y=R+e+A式中：Y堤頂超高R設(shè)計波浪爬高E設(shè)

11、計風(fēng)壅增水高度A安全加高值，本堤防工程為四級建筑，安全加高取為0.6m。經(jīng)計算，工程區(qū)河段堤頂超高值Y=1.151.2m。通過水文回水分析計算，新建堤段的設(shè)計洪水位及堤頂高程采用值見表5-4。開江縣城區(qū)堤頂高程采用值表5-4堤名斷面樁號型式堤距m設(shè)計洪水位m堤頂高程m新寧河0+000仰斜式40441.92443.123+255仰斜式40447.80449.00蕉溪河0+000仰斜式40447.80449.003+468仰斜式40449.20450.405+885.仰斜式25451.21452.41金雞河0+000衡重式14451.21452.362+000衡重式14453.26454.41東門

12、河0+000衡重式16451.21452.362+000衡重式16455.21456.36永興河0+000衡重式30447.80449.002+730衡重式30449.16450.36澄清河0+000衡重式17449.20450.355+140衡重式17458.55459.705.4.3防洪堤結(jié)構(gòu)設(shè)計本階段推薦堤型為重力式，在防洪堤結(jié)構(gòu)設(shè)計中，針對各河段具體特點，分別采用仰斜式和衡重式擋土墻；新寧河、蕉溪河采用仰斜式結(jié)構(gòu)堤防，河段總長9.14km；永興河、澄清河、東門河、金雞河采用衡重式結(jié)構(gòu)堤防，河段總長11.87km；衡重式擋土墻最大墻高8.0m，迎水面坡比1:0.05，背水面上坡比1:0.

13、35，背水面下坡比1:0.25，墻底寬3.73 m，墻頂厚度1.2，衡重臺寬1.50m，擋墻基礎(chǔ)置于中風(fēng)化泥巖層或軟基上，采用擴展式臺階基礎(chǔ)，階高1. 4m，階寬0. 45m，建基面高程435.00 453.70m。基底寬度2.713.73m，基底采用0.1:1倒坡，并設(shè)置C20砼墊層，厚度0.3m，以增加堤身的抗滑穩(wěn)定性。臺階前采用M5漿砌塊石護腳。堤身上設(shè)排水孔，伸入堤后填土內(nèi)10cm，并設(shè)砂袋濾水料，排水孔孔距2.5 m，呈梅花型布設(shè)，采用PVC管，管徑=10cm。仰斜式擋墻堤頂寬1.5m，邊坡m=0.2，采用擴展臺階，寬1. 2m，擋墻基礎(chǔ)置于砂礫石層，基底采用0.2:1倒坡，并設(shè)置C

14、20砼墊層，厚度0.3m，以增加堤身的抗滑穩(wěn)定性。臺階前采用M5漿砌塊石護腳。堤身上設(shè)排水孔，伸入堤后填土內(nèi)10cm，并設(shè)砂袋濾水料，排水孔孔距2.5 m，呈梅花型布設(shè)，采用PVC管，管徑=10cm。堤頂結(jié)合市政工程設(shè)防洪搶險和交通道路，路面寬6.0m，C20砼硬化，其后與城鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)劃高程銜接。5.4.4 防洪堤結(jié)構(gòu)計算開江縣城區(qū)堤防工程推薦方案為重力式擋土墻，對重力式擋土墻結(jié)構(gòu)進行抗滑、抗傾、基底應(yīng)力計算；采用北京理正軟件擋土墻設(shè)計程序進行計算。擋墻結(jié)構(gòu)計算成果表表5-5計算參數(shù)計算安全系數(shù)規(guī)范安全系數(shù)備注滑動穩(wěn)定性驗算1.091.05滿足傾覆穩(wěn)定性驗算1.651.45滿足地基應(yīng)力計算墻趾(

15、kPa)370無拉應(yīng)力墻踵(kPa)160無拉應(yīng)力5.4.5 堤基最大沖刷深度計算當設(shè)計洪水頻率為P=5%時，設(shè)計洪峰流量為799m3/s，選取SC8剖面作為計算斷面，河道平均流速為3.58m/s，河床表層為粉質(zhì)粘土，查水力計算手冊，其不沖流速為0.90 m/s，取水力半徑指數(shù)0.25，計入河道水力半徑值且3.2，計算得河床面上允許不沖流速為1.76 m/s，設(shè)計水位最大水深4.8m，因此水流平行于岸坡產(chǎn)生的局部沖刷深度為1.46 m，為確保堤基安全，取最大沖刷深度為1.74m。5.4.6 穿堤建筑物設(shè)計開江縣城區(qū)內(nèi)無較大支溝，根據(jù)開江縣城區(qū)建設(shè)規(guī)劃，僅有40處排污涵管穿堤，具體設(shè)計由市政設(shè)計

16、單位進行。5.5 觀測設(shè)計堤防工程觀測項目，一般分為常規(guī)觀測項目和特殊觀測項目兩類。1、常規(guī)觀測項目有：堤身沉降、變位，壩身堤基滲漏（滲透壓力和滲透流量），減壓排滲設(shè)施防滲效果，附屬建筑沉降變位，基底揚壓力及兩岸繞滲，水位等觀測項目。對重力式堤防工程應(yīng)進行常規(guī)觀測，在堤頂處埋設(shè)觀測樁，觀測樁采用砼預(yù)制件鋼板面十字絲及鋼珠標點，基點樁采用鋼筋混凝土預(yù)制件及強制對中設(shè)施。分別用來卡NA2水準儀和EP-02電子經(jīng)緯儀進行觀測。2、特殊觀測項目有：河床變形（包括河心洲壩、邊灘的變形），險工險段水流流態(tài)（流速、流向）等觀測。3、管理單位需要購置的觀測儀器及設(shè)備，主要有暴雨洪水自動測報系統(tǒng)及常用的測量和觀測儀器。4、在總共6個河段上，每個河段設(shè)2個位移觀測斷面，每個觀測斷面設(shè)2個位移觀測點，共24個位移觀測點；每個河段設(shè)1個水位觀測斷面，共6個水位觀測點。5.6 主要工程項目、工程量及工程分期5.6.1 主要工程項目統(tǒng)計表5-6 開江縣城區(qū)防洪整治工程項目統(tǒng)計表項目單位數(shù)量備注防洪整治總長度m42020.00已建澄清河衡重式擋土墻m2020.001998年后建成可利用蕉溪河仰斜式擋土墻m1570.001998年前修建需重建近期工程新寧河仰斜式擋土墻m6510蕉溪河仰斜式擋土墻m11770.