水闸施工课程设计任务书(09).doc

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1、水利水电建筑工程专业水闸施工技术课程设计任务书一、课程设计的目的施工技术是本专业一门理论与实践紧密联系的专业课，课程要求在理论教学的过程中，进行实践性教学。通过本次课程设计，要求学生掌握水利水电工程施工技术方案的确定方法、步骤，施工组织的内容和方法，施工进度、安全的保证措施等。提高学生将所学的理论知识转化为实践的能力。二、课程设计的内容根据设计资料，规范，施工手册等有关资料，主要进行水闸施工的几个分项工程设计。1施工条件分析；2施工导流设计；3基坑排水设计；4主体工程施工设计；5施工进度计划的编制及施工布置；6编写设计计算说明书，绘制相关施工图。三、课程设计要求1分组完成【每组3-4人】2时间

2、要求：一周时间上 午下 午星期一熟悉资料进行施工条件分析，检查成果星期二施工导流设计导流建筑物布置，检查成果星期三基坑排水设计、布置及设备选型阶段性成果检查星期四主体工程施工方案设计施工进度计划编制，检查成果星期五施工总布置上交成果四、设计报告参考提纲（附后）五、设计纪律 1、严格遵守学校正常上课秩序。2、认真收集资料、分析、计算，保证设计质量；设计成果不少于1万字。3、设计成绩由设计成果、平时表现、考勤三部分组成。六、设计资料（附后）YJC排涝闸除险加固工程特性表序号项 目单位数量备注1建筑物级别级2防洪标准设计洪水%3.333排涝标准%3.3330年一遇一日排完4地震烈度度5防洪水位内江设

3、计水位m57.30 外江设计水位m59.58汉江干堤1964年型洪水位+0.5m6排涝水位内江设计水位m58.29 外江设计水位m55.796主要建筑物6.1结构型式箱涵式6.2涵闸孔数孔56.3流量m/s155.50设计6.4闸底高程m54.00冻结吴淞(下同)6.5堤顶高程m62.407主要工程量土方开挖m343922土方回填m338737混凝土m38953.48包括路面砼和垫层砼浆砌石m3950.31垫层、反滤料m31620.64金属结构t58钢筋t373.95建筑面积m2304.38草皮及绿化带m212430抛石护岸固基m312008总工期月129投 资万元1708.89YJC排涝闸施

4、工课程设计基本资料1 工程概况1.1 工程概况YJC排涝闸位于YC市城区汉江干堤右岸，桩号6+500处，是鲤野沟汇入汉江的尾端控制建筑物，具有防洪、排涝、排渍等功能。该闸于1978年10月动工，至1979年11月竣工，设计排涝面积2.0万亩，设计排水流量133.0 m3/s，为3孔箱涵式排涝闸，闸底板高程54.0m（冻结吴淞高程系统，冻结吴淞高程黄海高程2.03m、下同）闸孔口尺寸43m（宽高）。根据防洪标准（GB50201-94）、堤防工程设计规范（GB50286-98）及水闸设计规范（SD133-84）相关规定，工程等别为等，主要建筑物为3级、次要建筑物为4级。1.2 主要安全问题鉴定结论

5、2009年5月市水务局组织专家对YJC排涝闸安全进行了鉴定，水闸安全鉴定报告书结论如下：1）过水能力：经复核，YJC排涝闸泄洪过流能力134.7m3/s，小于本次复核的设计流量151.1 m3/s，工程防洪标准不满足规范要求，并且闸前淤积严重影响过闸流量。2）稳定复核：各种工况下闸室稳定计算满足规范要求，渗流稳定不满足规范要要求。3）结构强度：闸室砼老化、碳化、裂缝、漏筋、砂石骨料局部裸露。启闭排架局部破损、漏筋，启闭房破旧。一字墙为浆砌块石结构，现已倾斜，部分墙体垮塌。经复核，闸室底板结构强度不满足设计要求，一字墙抗滑稳定和应力不满足规范要求。4）消能防冲：消能防冲设施未完建，原消力池池深、

6、池长均不满足消能防冲要求，局部砼磨损需要修复，需要增设海漫和防冲槽等。出口接土渠段冲刷较严重，需通过增加防护工程措施增加该连接段的防冲能力。5）进出口翼墙：翼墙为浆砌石结构，沉降变形、倾斜、裂缝，勾缝砂浆局部脱落。经计算，抗滑稳定和应力不满足规范要求。6）金属结构：钢闸门主梁、面板强度严重不足，闸门止水效果差，启闭机锈蚀老化，电机漏油严重。根据水利水电工程金属结构报废标准（SL22698），闸门、启闭机使用期限已超过20年，应该做报废处理。7）电气设备：电气设备均已超过使用年限;电机磨损严重，无配电设备且路线安全可靠性低，不满足运行要求。8）监测设施：水闸仅有水位观测，无其他安全监测设施。YJ

7、C排涝闸主要运行指标达不到设计标准，工程存在严重损坏。根据水闸安全鉴定规定（SL21498），综合评定该闸为三类闸。2 水文气象YJC排涝闸位于YC汉江干堤桩号6+500m，汉江中游，属北亚热带季风气候区，兼有南北过渡气候特征。据统计，流域多年平均降水量831mm，历年最大年降雨量1353.6mm（1967年），最小年降雨量为647.3mm（1972年），雨季多集中在夏秋两季，尤其以7、8月为最多，一般占全年降雨量的45%。多年平均气温15.6，历年最高气温为40，最低气温为-16。多年平均蒸发量1100mm，多年平均径流深约220mm，多年平均最大风速15.5m/s。年日照时数在2000h

8、以上，无霜期为230d，多年平均相对湿度为77%。全年、冬季、夏季主导风向分别为E、WNW、E。2.1设计洪水复核由于YJC排涝闸没有实测流量资料，本次洪水复核只能采用暴雨途径计算，通过查图集确定暴雨参数，采用瞬时单位线法进行计算。按照水利水电工程等级划分及洪水标准规范，设计标准为2030年一遇，校核标准为50100年一遇。本次复核根据实际情况，取30年一遇设计，100年一遇校核。与安全鉴定阶段设计洪水标准相同。2.2设计洪水成果合理性分析为分析成果的合理性，现与YJC排涝闸安鉴阶段设计洪水成果一并列入表1中，分析其合理性。表1 YJC排涝闸历次设计洪水成果对比表时 期洪水要素P=1%P=3.

9、33%2009年安全鉴定(瞬时单位线法)洪峰流量(m3/s)270.0151.1洪峰模数(m3/s/km2)17.659.88本次复核瞬时单位线法（采用成果）洪峰流量(m3/s)248.81155.51洪峰模数(m3/s/km2)16.2610.16本次洪水复核，采用了瞬时单位线法。本次洪水复核较安全鉴定阶段不同的是：(1)本次复核考虑了鲤鱼桥水库下泄洪水对区间来水的影响。(2)本次采用的暴雨参数与安全鉴定阶段采用暴雨参数略为偏小。但从表1可以看出，本次复核单位线法成果与2009年安全鉴定成果基本吻合。故水闸除险加固设计洪水复核采用本次复核的成果。2.3排涝流量复核排涝标准的设计暴雨重现期为3

10、0年，与安全鉴定阶段设计洪水标准相同。由于排涝标准与防洪标准（设计）同频率，并且两者都采用瞬时单位线法来推求流量过程线，故排涝流量过程线与设计洪水过程线一致，即排涝流量为155.51m3/s。2.4施工期洪水设计YJC排涝闸流域无每月径流量实测资料，根据水闸除险加固施工要求，拟定11月1日3月31日为枯水期施工期，采用附近26km处莺河二库（大二型）1963年至2001年枯水期月降雨资料(见后表)，把每年的113月分月雨量进行排频统计，可以得到5年一遇的月份雨量，由雨量、径流系数和承雨面积可以得到相应的月份来水量。根据本流域洪水特性和施工设计的要求，需计算122 月分期5年一遇的设计径流量。利

11、用莺河二库枯水期122月降水量系列，进行频率分析，按式W=0.1FR计算施工期5年一遇（P=20）月来水量。式中为月径流系数，根据长江流域径流等值线图，YJC排涝闸流域径流系数在0.30.4 之间，考虑到枯水期径流系数较小，对于该地区枯水期径流系数采用年径流等值线图中值为0.35。由于枯水期鲤鱼桥水库溢洪的概率极小，故不必考虑鲤鱼桥水库的下泄洪水而只考虑区间洪水。则YJC排涝闸施工期要求（5年一遇）月份来水量见表2。表2 枯水施工期月份来水量 （20%） 单位：mm、万m3/月 月份1112123122降雨量（mm）274272.255.524.1130.2月来水量(万m3)14.46 22.

12、49 38.66 29.72 12.91 69.72 1.2.5水位分析 本次收集到汉江YC水位站20002010年的水位资料。本次采用的汉江YC站逐日水位系列为11年，资料基础较为一致，基本满足本次水位分析计算要求。通过对本流域汉江水位的分析，外江水位分析成果见表3。表3 外江水位分析成果设计工况设计水位排涝水位分期水位1964型洪水标准30年一遇（3.33%）五年一遇（20%）水位（m）59.5857.5752.673 工程地质3.1 地形地貌场地地貌类型属河流冲洪积地貌单元，原处于河床边缘，后经人工堆填，地势平坦。在六十年代末期对YJC排涝闸进行了开挖整治，河水由西向东迳流入汉江。场区内

13、上部出露一套第四系全更新统（Q4）地层：自上而下为填土、（粉质）粘土、粉土、粉细砂及砾(卵)石。3.2岩土层工程地质特征根据本次钻探揭露，在勘察深度（19.5m）范围内主要岩性为填土、（粉质）粘土、粉土、粉细砂及砾(卵)石，现自上而下分层分述如下：层 填土（Qml）：灰黄色，主要为粉砂、粉砂夹小卵石及碎石组成，尖灭于堤内、外，构成汉江堤坝，成分不均一，力学强度变化大。粉砂夹小卵石及碎石主要分布于堤坝表层1.0m范围内。该层厚4.3m，层底高程56.21m。层 粉质粘土（Q4al+pl）：灰黄色，可塑，仅分布在堤外，层厚2.8m左右，向堤内方向尖灭，层厚0.7-3.9m，层底高程47.7152.

14、06 m，自堤外至堤内渐低。层 粘土（Q4al+pl）：灰黄色，呈可塑硬塑状，局部夹有薄层粉土透镜体，层底高程49.26m。层 粉土（Q4al+pl）：青灰色，仅分布于闸基以下，尖灭于堤内、外，层厚为1.8m左右，分布不稳定。层 粉细砂（Q4al+pl）：灰色、深灰色，稍中密，层厚0.55-2.8m，顶板高程46.4149.26m。层 砾（卵）石（Q4al+pl）：灰色、深灰色，松散稍密，卵石粒径16cm，顶板高程45.8646.46m，最大揭露厚度4.2m。3.3 水文地质条件场区内地下水类型主要有第四系松散冲洪积层中的孔隙潜水，孔隙潜水赋存于粉细砂、砾（卵）石层中，该层含水量较丰富，透水性

15、良好。孔隙潜水主要接受大气降水垂直入渗及汉江水侧向补给，与汉江水发生直接水力联系，丰水期河水侧向补给地下水，枯水期潜水补给河水。根据水质分析，场区地下水对混凝土结构及混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。现场钻孔注水试验成果表明：层 填土，土体渗透系数区间值为2.710-5cm/s-4.210-4m/s,推荐渗透系数5.110-4cm/s，属中等透水性。层 粉质粘土，土体渗透系数区间值为2.710-6cm/s-4.210-5m/s, 推荐渗透系数8.510-6cm/s，属弱透水性。层粘土，土体渗透系数区间值为8.310-6/s-4.210-5m/s, 推荐渗透系数4.010-6cm/s，属弱透水性。层

16、 粉土，土体渗透系数区间值为1.110-4-7.210-4cm/s,推荐渗透系数3.010-4cm/s，属中等透水性。层 粉细砂，土体渗透系数区间值为1.210-3-5.210-2cm/s,推荐渗透系数2.010-3cm/s，属中等透水性。层 砾（卵）石，土体渗透系数区间值为2.110-3-7.210-2cm/s,推荐渗透系数3.010-2cm/s，属强透水性。3.4地层地震效应据中国地震动参数区划图(GBl83062001)，工程区地震动峰值加速度0.05g，地震动反应谱特征周期0.35s，其对应地震基本烈度为VI度。根据建筑抗震设计规范（GB50011-2001）（2010年版），采用等效

17、法进行等效剪切波速计算，经计算等效剪切波速为195m/s，介于250Vse100m/s之间，因此，场地土类型为中软场地土。根据区域资料，场地覆盖层厚度介于3-50m之间，故场地类别为类。3.5场地稳定性评价YC市YJC排涝闸位于YC汉江大桥下游右岸1Km处，地层比较单一，沉积一套第四系全新统（Q4al+pl）冲洪积层。根据勘察了解，已建构筑物场区已揭露深度范围内未见地下河、溶洞等对工程不利的地质现象，未发现有直接危害场地稳定性的不良地质作用和地质灾害，根据建筑抗震设计规范（GB50011-2001）（2010年版），属于对建筑物抗震一般地段。3.6天然建筑材料经走访调查，工程所需排涝闸粘性土可

18、选自鄢城办事处太平村，距离排涝闸约10Km，其主要为第四系上更新统冲洪积（Q3al+pl）形成的粘性土，棕褐色、黄褐色，呈可塑硬塑状态，见少量铁锰质斑点，局部含少量砾石。分布厚度25m，表层0.20.5m为耕植土，含植物根系。土料场长约200.0m，宽约60m，可采层厚度约3.0m；其储量在34万m3，能够满足排涝闸除险加固工程需要。石料场拟选在雷河镇胡耳采石场，距离排涝闸约28Km。通过调查走访,该石料场岩性为加里东期花岗斑岩，岩体完整，节理裂隙不发育。该采石场年生产规模为40000吨，储量约为180000吨，能够满足工程需要。砂石料可就近到窑湾砂石场采购，砂石料级配种类多，质地较纯净，含泥

19、量少，储量丰富，运距约1km，交通方便。水泥可到YC市葛洲坝水泥厂的购买，距离排涝闸约26km、钢筋、汽油及柴油可到附近市场购买，距离排涝闸约3-5km。4工程任务与规模YJC排涝闸位于YC市城区汉江干堤右岸，桩号6+500处，是鲤野沟汇入汉江的尾端控制建筑物，具有防洪、排涝、排渍等功能。该闸于1978年10月动工，至1979年11月竣工，设计排涝面积2.0万亩，原设计排水流量133.0 m3/s。根据YJC排涝闸安全鉴定报告书的结论和建议，本次除险加固的主要工程内容是： 1、闸前渠道及闸后出口渠道清淤、护砌。2、新增两孔口；进出口翼墙、进水喇叭口、闸室及消力池拆除重建；进口接长，箱涵段补强加

20、固。3、启闭机房拆除重建，更换闸门及相应启闭设施；更换线路及电动启闭设备。4、堤上游坡草皮护坡，堤下游坡砼护坡，堤顶新建砼路面。5、完善水、雨情测报系统；完善涵闸安全监测系统及对外交通、通讯系统等。上述除险加固工程完建后，能较彻底地清除本涵闸病险隐患，确保枢纽工程，正常运行和发挥工程效益。5 工程总布置及主要建筑物5.1 工程等别和防洪标准YJC排涝闸位于YC市城区汉江干堤右岸，根据防洪标准（GB5020194）、堤防工程设计规范（GB5028698）及水闸设计规范（SD13384）相关规定，工程等别为等，主要建筑物为3级、次要建筑物为4级。YJC排涝闸设计排涝面积2.0万亩，设计排水流量15

21、5.51m3/s。根据国家标准中国地震动参数区划图（GB183062001），本区地震动峰值加速度小于0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35g，相应地震烈度为度，可不进行抗震复核。5.2 工程加固设计根据安全鉴定结论，针对YJC排涝闸建筑物存在的主要问题，分析其形成的原因，依据堤防工程设计规范（GB5028698）、水闸设计规范（SL2652001），并结合工程加固施工等多方面实际因素综合考虑，对YJC排涝闸进行如下加固设计。1、拆除重建闸室由于YJC闸过流能力不满足要求，必须扩建两孔。本次设计考虑排涝闸金属结构的更新及结构强度安全，拟拆除原闸室，重建闸室。新建闸室长14.0m，闸底板高程

22、54.0m，闸孔尺寸：5孔、43（宽高），检修平台板高程为60.20m，启闭机房地面高程为66.20m，内设平板钢闸门及5台套手电两用螺杆启闭机。2、穿堤箱涵加固处理原穿堤箱涵共长18m，分为两节，每节长9.0m。本次设计根据闸基渗径长度及检修要求，在进口侧新增一节空箱，其长6m，5孔一联，考虑排涝闸检修，在进口侧布置检修门槽。原两节箱涵，本次设计拟对其进行加固扩建。原箱涵为3孔，孔口尺寸43m（宽高），其底板厚60cm，中、边墩厚60m，顶板厚60cm；新增2孔孔口尺寸及结构尺寸与原箱涵尺寸相同，为抵抗侧向土推力，新、老结构采用植筋技术刚性整体连接。并对原3孔进行粘贴碳纤维布结构补强。闸室与

23、箱涵、箱涵之间连接处设紫铜片止水或更换止水。3、外江消力池由于原消能防冲设施未完建，经复核计算，消力池池深、池长均不满足消能防冲要求。故本次设计对消力池进行拆除重建。根据消能复核计算结果，初拟消力池总长29.5m，其中接闸室出口设1.5m的平段后以1：4的底坡至池底高程52.0m，消力池水平段长20m，池尾坎高程53.0m与出口渠道相接。消力池采用分离式结构型式，两侧为扶壁式挡墙结构，墙顶高程60.2m，墙高8.2m。并在消力池后设置25m长钢筋砼海漫。4、进口引渠及翼墙原进口翼墙为浆砌石结构，抗滑稳定不满足规范要求，均已变形倾斜，本次设计对其进行拆除重建。新建翼墙为圆弧悬臂式挡墙结构，其墙顶

24、高程60.2m，墙高6.2m。进口开挖130m长的渠道与原渠道相接，渠道底宽25m，两侧边坡1：2.0，渠底高程54.0m、渠顶高程60.2m，并采用现浇混凝土护底和浆砌预制混凝土块护坡。5、下游排水渠下游渠道长180m即为汉江，除接消力池后设25m长的钢筋砼海漫外，其它采用现浇混凝土护底和浆砌预制混凝土块护坡。6 电气设计YJC排涝闸于1979年竣工并投入使用，具有防洪、排涝、排渍等功能。经过30多年的运行，启闭机锈蚀老化严重，左右两孔启闭机电动机丢失，其配电设备已超出允许1520年使用期限，无法以维修来改善其运行状况。供电线路全部自然损毁，需重新架设。根据现场设备的现状及存在的问题，为保证

25、排涝闸今后的安全、可靠、正常的运行，并消除供电隐患，决定进行以下改造：1） 撤除原3台螺杆机及其电机，并增加两孔闸门，共增设5台启闭机QL-250kN手电两用螺杆启闭机，启门力为250kN，电机功率7.5kW。2） 为排涝闸设置10kV供电变压器及其配电设备，10KV电源从附近农网线路T接。7 金属结构设计YJC排涝闸共5孔, 孔口尺寸为43m，设5扇平面钢质工作闸门，闸门采用后止水，滚轮支承，每孔采用1台QP-250kN手电两用式螺杆启闭机，动水启闭。所有闸门及埋件喷锌防腐。8施工组织设计8.1施工条件YJC排涝闸位于YC市城区汉江干堤右岸，桩号为6+500处，距YC市市城区中心5.0km。

26、本工程可利用现有堤顶路面作为对外施工陆路交通，汉江航道亦可作为水路交通运送主要施工材料。闸址两岸外滩及堤内坡脚均有部分空闲场地。由于水闸的规模不大，对场地要求相对不高，因此现有的场地条件基本能满足施工布置的需要。工程的施工用水、用电较为方便，施工用水可直接从汉江中提取，用水水质和水量均能满足生产需要，施工用电可由施工单位自备变压器,从当地电网取电后向各施工点供电。8.2施工期洪水控制根据水利水电工程施工组织设计规范（SL303-2004）和本工程的具体条件及施工导流阶段的要求，临时建筑物级别定为5级 ，相应确定该工程导流建筑物洪水标准采用五年一遇。根据水文特征，地质地形条件，结合本工程性质和施

27、工条件及施工进度，工程施工导流方式具体为：水闸加固时，采用（枯水期）上、下围堰挡水，一次断流方式；上下游渠道衬砌时,采用分期围堰导流方式。8.3主体工程施工1、清淤工程2、土方开挖3、土方回填4、砌体拆除工程5、混凝土工程6、砌石、抛石工程7、碳纤维补强加固工程8、金属结构工程9、堤顶道路工程8.4施工总进度除险加固工程施工总工期为12个月，第一年9月至10月为工程准备期；第一年11月至第二年7月为主体工程施工期，第二年8月为竣工验收期。莺河二库11月3月降水资料月份年份11121231963010.982.836.519.5196437.841.742.213.713.81965114230

28、.825.315.119662.611.342.43821.519679.950.678.4126.60196841.907433.233.3196927.5933.233.31.119701.437.338.600197124.926.512.754.8319729.720.199.463.615.6197316.51937.430.51974122734.145.930.319752.233.822.49.320.419761.145.39.530.59.319774.1150.124.318.3197812.317.444.9677.4197919.41124.73.256.119801

29、1.34.261.713.10198116.542.652.533.90198211.414.155.350.614.81983229.316.512.94.9198412.73.724.636.927.7198511.5372515.110.419866.513.752.411.335.9198727.740.249.119019888.928.472.214.9198946.362.139.238.49.5199017.259.863.883.13.8199118.92959.311.624.1199213.413.178.28.419.4199335.278.597.385.86.619

30、947.113.925.855.546.419957.412.115.44.210.21996185.748.4129.30199710.848.23756.114.7199817.54.376.1019.519990.12.329.722.59.52000277.58.220.415.9200131.329.4413.644.1设计报告参考提纲目 录绪论 11施工条件分析1.1对外交通1.2施工场地条件1.3水文气象1.4水电供应1.5主要建筑材料2料场的选择与开采2.1粘性土料场2.2石料料场2.3砂料料场2.4水泥、钢筋、汽油及柴油3 施工导流设计3.1导流标准及导流时段3.2施工导流方式3.3导流建筑物设计3.3.1施工洪水3.3.2施工围堰设计4 主体工程施工4.1主要施工程序和主要工程量4.2清淤工程4.3土方开挖4.4土方回填4.5砌体拆除工程4.6砼工程4.7砌石、抛石工程4.8碳纤维补强加固工程4.9金属结构工程4.10堤顶道路工程5施工交通运输5.1对外交通5.2场内交通6施工工厂设施7施工总布置7.1布置原则7.2施工房屋建筑7.3弃料场规划7.4施工占地8 施工总进度8.1 编制原则8.2 施工进度安排9主要技术供应9.1主要材料供应9.2主要施工机械设备10设计总结