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堤防工程设计大纲

东北勘测设计研究院设计技术文件编写指南

水利水电工程初步设计阶段

堤防工程设计大纲

（文件编号YCD31180）

2002─10─25发布2002─10─30实施

─────────────────────────────────────────

水利部东北勘测设计研究院发布

工程初步设计阶段

堤防工程设计大纲

水利部东北勘测设计研究院

20年月

编号：

目次

1可行性研究（规划）设计摘要1

2设计依据文件和规范1

3基本资料3

4堤防工程平面布置5

5堤防工程结构设计6

6堵口工程设计12

7穿堤建筑物工程设计13

8现有堤防技术改造工程设计14

9环境保护工程设计15

10施工组织设计16

11工程管理设计19

12工程概（预）算20

13经济评价21

14其他需要说明的问题22

15设计成果及完成时间23

附录堤防工程设计计算公式24

1可行性研究（规划）设计摘要

根据以号文批准的堤防工程可行性研究报告（规划报告、项目建议书），本工程堤防段，堤防总长度km（详见下表）。

保护面积×104亩，其中农田面积×104亩。

保护区内现有人口×104人。

大中型工矿企业个。

大中型工程设施处。

其他重要设施处。

年的工农业年总产值×104元。

远景期望的工农业年总产值×104元。

主要的工程项目有：

堵口工程处，堵口堤长度m；穿堤建筑物座；环境保护工程处。

现有堤防技术改造工程段，长度km。

估计主要工程量：

土方×104m3、石方m3、混凝土m3。

估计需要的大宗建筑材料:

水泥t、钢材t；木材m3；土工布×104m2。

控制静态投资×104元，动态投资×104元，工程造价×104元。

经济评价结论：

。

堤防工程概况表

堤段

序号

长度

（km）

保护面积（亩）

保护人口

（104人）

工矿企业

或工程设施

（个）

起点

终点

坐标X

坐标Y

桩号

坐标X

坐标Y

桩号

总面积

其中：

农田

1

…

提示：

规模不大的围海围堤及圩堤的位置，一般采用自拟的坐标系或北京坐标系进行控制。

较长的江、河堤的堤线位置，可采用经纬度进行控制。

2设计依据文件和规范

2.1有关本工程的主要文件

（1）批准本工程建设的文件；

（2）工程可行性研究报告（规划报告）；

（3）工程可行性研究报告（规划报告）的审批文件；

（4）设计任务书或设计委托书。

2.2设计规范

（1）GB50007—2002建筑地基基础设计规范；

（2）GB50201—1994防洪标准；

（3）GB/T50265—1997泵站设计规范；

（4）SDJ20—1978①水工钢筋混凝土结构设计规范（试行）；

（5）SDJ218—1984碾压式土石坝设计规范及修改和补充规定；

（6）SL44—1993水利水电工程设计洪水计算规范；

（7）SL170—1996水闸工程管理设计规范；

（8）SL171—1996堤防工程管理设计规范；

（9）SL189—1996小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则；

（10）SL/T191—1996①水工混凝土结构设计规范；

DL/T5057—1996

（11）SL203—1997水工建筑物抗震设计规范；

DL5073—2000

（12）SL252—2000水利水电工程等级划分及洪水标准；

（13）SL260—1998堤防工程施工规范；

（14）SL265—2001水闸设计规范；

（15）DL5021—1993水利水电工程初步设计报告编制规程；

（16）DL5077—1999水工建筑物荷载设计规范；

（17）DL/T5129—2001碾压式土石坝施工规范；

（18）JTJ213—1998海港水文规范；

（19）JTJ298—1998防波堤设计与施工规范；

（20）其他有关的规范或地区性规定。

①本大纲是按SDJ20-1978编写的，如使用SL/T191-1996或DL/T5057-1996等新规范时，则有关

内容需作相应修改，并注意配套条件。

3基本资料

3.1气象资料

根据站年至年的统计资料：

3.1.1气温

（1）多年平均气温℃；

（2）极端最高气温℃（年月日）；

（3）极端最低气温℃（年月日）。

3.1.2降雨量

（1）多年平均降雨量mm；

（2）最大年降雨量mm（年）；

（3）最小年降雨量mm（年）。

3.1.3风

⑴风速、风向频率玫瑰图

风速、风向频率玫瑰图

⑵历史最大风速值，见表１：

表1历史最大风速值单位：

m/s

风向

N

NNE

NE

NEE

E

SEE

SE

SSE

S

SSW

SW

SWW

W

NWW

NW

NNW

最大风速

3.2水文泥沙资料

根据站年～年的观测资料和年月日～年月日水文泥沙测验资料：

3.2.1水位（潮位）

⑴历史最高洪水位m（年月日）；

⑵历史最低水位m（年月日）；

⑶多年平均水位m。

3.2.2流量

⑴历史最大洪峰流量m3/s（年月日）；

⑵历史最小流量m3/s（年月日）；

⑶多年平均流量m3/s。

3.2.3流速

⑴历史最大流速m/s（年月日）；

⑵历史最小流速m/s（年月日）；

⑶多年平均流量时的流速m/s。

3.2.4含沙量

⑴洪水期最大含沙量kg/m3（年月日）；

⑵洪水期最小含沙量kg/m3（年月日）；

⑶洪水期平均含沙量kg/m3。

⑷枯水期最大含沙量kg/m3（年月日）；

⑸枯水期最小含沙量kg/m3（年月日）；

⑹枯水期平均含沙量kg/m3。

3.2.5泥沙的粒径组成

根据泥沙测验资料分析得出的洪季悬移质泥沙与推移质泥沙不同粒径的组成百分比分别为:

、、……；枯季悬移质泥沙与推移质泥沙不同粒径的组成百分比分别为:

、、……。

3.3地形、地质资料

3.3.1地形

包括比尺为1/2000以上的,标明坐标位置、地形、地貌、地物的平面测图,及沿堤纵轴线间隔不大于50m测一个断面的、比尺不小于1/200的测图。

3.3.2地质

⑴水文地质

1）冬春季地下水的平均水位及地下水的最大上升高度；

2）夏秋季地下水的平均水位及地下水的最大上升高度。

⑵工程地质

工程地质资料包括：

沿堤纵轴线间距不大于50m设一钻孔勘察的岩基、地基土的层理分布及其物理力学性质的试验资料与地质评价结论。

⑶筑堤土、砂石料的查勘调查资料

1）筑堤土取土区土的储量和土的物理力学性质的试验资料及土料的运输条件；

2）砂石料产地名称、储量和物理力学性质的试验资料及砂石料的运输条件。

3.4有关本工程的科研及模拟试验成果报告

4堤防工程平面布置

4.1布置原则

拟定本堤防工程平面布置的原则。

提示：

堤防工程的平面布置一般应遵循以下原则：

⑴要有利于工程的安全。

江、河堤线布置位置,应服从规划的治导线，并尽可能避开主泓的顶冲点。

海、湖、圩堤的堤线,应布置在稳定的滩地上。

无论何种类型的堤防,堤的两侧均应布置一定宽度的青坎（即堤脚外的护堤滩地）：

在风浪大的海滩上和水深流急的江、河河槽中的堤防的外青坎的宽度，一般不少于100m，险工险段不少于200m（达不到上述宽度的，可筑促淤坝抬高滩面）。

以保证堤与深泓间有一定的安全距离。

海湖堤内青坎的宽度一般不少于50m，险工险段不少于100m。

江、河堤内青坎的宽度，一般不少于20m，险工险段不少于50m。

内青坎的作用在于营造护堤林带和堤防维修、防汛抢险取土的土源区。

⑵江、河堤的堤距布置要能满足河道一定的过水断面要求，保证设计洪峰流量能安全通过。

湖、圩堤布置位置的地面高程应严格控制不宜过低，应尽可能少占湖区面积，不允许围湖圈圩影响湖泊、蓄洪区的调洪能力。

⑶应尽可能的避免工程对周围环境带来不利影响，对难以避免的影响，要采取有效措施加以保护。

⑷围海工程的海堤布置位置，既要能满足造地面积要求，又要统筹兼顾资金投入施工能力、施工工期等技术经济的合理性。

要讲求工程效益。

⑸应考虑工程施工、工程维修、防汛抢险等的交通运输条件。

4.2堤防工程平面布置

分别确定:

堤防各直线段的起点坐标、终点坐标、分段长度；各弯道段的起点坐标、终点坐标、园弧半径、园弧角度、弧线长度。

提示：

根据滩地条件，围堤工程一般的布置形式有：

条带式布置，长方形布置，正方形布置。

如圈围海湾一般是将堤防布置于海湾的出口处。

4.3临时工程布置

根据施工方案，确定需要建设的临时工程的名称、数量及布置位置。

5堤防工程结构设计

5.1设计标准

5.1.1工程等别及建筑物级别

本堤防工程保护对象为，保护区内有人口人，重要工矿企业工程设施等处，农田面积亩。

区内固定资产总值×104元。

参照规范的规定，本工程定为等级建筑物。

5.1.2抗滑稳定安全系数

堤防的抗滑稳定安全系数为：

基本组合；特殊组合。

5.1.3地震烈度

地震基本烈度度，设计烈度为度。

5.1.4防洪标准

本堤防工程设计洪水位重现期为a，设计洪水位m；设计风速重现期为a，设计风速m/s。

校核洪水位重现期为a，校核洪水位m；校核风速重现期为a，校核风速m/s。

提示：

对于堤防设计和校核洪水水位，应按堤段列表给出。

提示：

按照堤防保护对象在国民经济中的重要性，并参照有关规范的规定确定堤防的防洪标准。

对重要的堤防工程的防洪标准,还应通过充分的分析论证后实事求是的确定。

⑴城市防洪堤的设计标准:

一般将城市划分为特别重要的城市、重要的城市、中等城市、一般城镇等类型，并分别确定其防洪标准。

⑵工矿企业防洪堤的设计标准:

按照工矿企业的规模及其在国民经济中的地位，确定其防洪标准。

⑶交通运输设施防洪堤的设计标准:

按照交通运输设施的等级，确定其防洪标准。

⑷历史名胜、文化古迹、旅游设施防洪堤的设计标准:

按其等级确定防洪标准。

⑸乡镇及居民集中区防洪堤的设计标准

按乡镇、居民点人口数量，确定其防洪标准。

⑹农田、牧区防洪堤的设计标准:

按防洪堤保护农田、牧区的面积，确定其防洪标准。

⑺其他防洪堤的设计标准。

5.2结构设计

5.2.1结构形式选择

结合工程所在地的自然条件和工程的具体实际，选择堤防的结构形式。

提示：

（1）结构形式确定后，即可进行堤身的断面尺寸设计：

先根据经验，试拟堤身的断面尺寸和主要构造的形式及尺寸，进行稳定计算、浸润线计算、渗流量计算及沉陷计算。

如果试拟的断面尺寸达不到堤身稳定要求，则应修改原拟的断面尺寸，直到满足堤身的稳定要求为止。

（2）我国堤防工程的堤身结构一般为土堤或土石堤，少数为混凝土堤或砌石堤,其结构型式大体上可分为：

1）直立式堤

直立式堤的优点是：

堤身断面较经济、占地面积小，有些直立堤工程造价可能相对较低。

缺点是：

直立堤对地基要求高、稳定性较差、不利消浪。

直立堤可在城市防洪、港口码头、河口及海湾以内受风浪作用较小的江、河岸及海岸结合护岸工程构筑。

2）斜坡式堤

斜坡式堤的优点是：

能较好地适应软土地基条件，整体稳定性较好；能有效的吸收波能，消浪效果明显好于直立式堤，对强风浪区有较强的适应性；筑堤土料一般可就地取材；施工工艺不复杂；维修养护较容易。

缺点是：

占地面积较多，工程量较大；工程造价可能相对较高。

斜坡堤适宜于用作江、河的防洪堤，尤其适宜于用作海岸、湖岸的防浪堤。

3）混合式堤

直立式与斜坡式相结合的混合式堤兼有直立式堤与斜坡式堤的优缺点，适用于沿海滩涂潮下带深水围堤或在江、河、湖深水中筑堤，其中，低水位以下部位采用直立式堤，受风浪作用的部位采用斜坡式堤。

5.2.2堤基处理及基础设计

根据堤线经过的岸段的地基条件，进行基础处理及基础设计。

提示：

（1）我国的堤防工程大都分布在平原地区或沿海海岸，地基土属河相沉积、海相沉积或河相海相沉积。

在软土地基上构筑工程,一般须对地基进行加固处理。

（2）处理的方法有：

清除淤泥及树草根、素填土、铺设透水性好的基础排、打基础桩、换土、换砂、堤内外设置戗台、控制筑堤加荷速率，以及夯实等。

5.2.3结构设计

（1）堤顶高程设计

通过计算论证确定设计的堤顶高程。

提示：

（1）设计的堤顶高程，不仅要满足堤防保护区目前的防汛防洪要求，而且要预见到自然条件的变化，保护区内社会经济的发展，满足以后若干年内的防汛防洪要求。

（2）以往，堤顶高程的设计，是按公式：

“堤顶高程＝设计洪水位＋波浪爬高＋安全超高”确定的。

由于自然条件不断变化，特别是近些年来一些地区出现了一些对堤防安全不利的因素，如沿海地区出现的海平面上升和地面沉降，所以在进行海堤堤顶高程设计时，除了按上述公式计算外，还应加上堤防使用期内预计的海平面上升高度和地面沉降量。

（3）有些河道、河段和调洪湖泊及蓄洪、行洪区受泥沙淤积，导致河道过水断面减少和湖泊、蓄洪区库容减少。

为了保证河道安全行洪和湖泊蓄洪区有效的调洪，有必要提高堤顶高程，河湖堤堤顶高程的设计，除了按常规的计算公式计算以外，还应加上堤防使用年限内，由于泥沙的淤积，需要增加的堤防高度。

（4）此外，还有的地方由于过量的抽取地下水，造成大范围的地面沉降；也有的地方由于种种客观的或人为的原因形成大面积地陷，以及对于土堤还要求预留沉降加高等。

（5）总之，在设计堤顶高程时，应当对各种不利的因素进行分析，并提出有效的对策措施。

以免堤顶的设计高程偏低，带来洪水漫堤、堤顶越浪、甚至堤防溃决的严重后果。

（2）堤顶结构设计

设计堤顶宽度、堤顶的纵向坡度与横向坡度、堤顶的细部结构和护肩结构等。

提示：

（1）堤顶宽度设计，除了能满足堤防的防渗要求外，还应从工程的具体实际出发确定其宽度，不宜作统一的规定。

（2）堤顶宽度的设计程序是，根据经验初拟几种堤防的设计断面，分别进行渗流稳定计算和整体稳定计算，直至两种稳定达到设计要求、堤防断面又比较经济为止。

（3）堤顶宽度与堤的高度和堤顶的功能有关，根据以往一些工程的实践经验：

1）海、湖堤采用的堤顶宽度是：

一般不小于6m；结合公路交通的不小于8m；重要的海、湖堤堤顶宽度不小于10m。

2）江、河堤采用的堤顶宽度是：

一般不小于5m；结合公路交通的不小于7m；重要的江、河堤的堤顶宽度不小于9m。

（4）堤顶的纵向坡度要求与堤外的水面比降相一致；横向坡度为2%～3%。

（5）重要海堤的堤顶还设有保护层，防止水土流失，同时，在万一迂到超设计洪水位及波浪时，保护堤顶不受越浪、溅浪的冲蚀。

（6）保护层的结构，一般采用一层土工布、一层碎石垫层作基础，上铺道碴或泥结石作护面层；结合公路交通的堤顶，采用沥青混凝土或混凝土作护面层。

（7）堤顶护肩采用浆砌石结构或混凝土结构，护肩底部每10m～20m设一排水孔与背水坡上的排水沟相通，排除堤顶的雨水或万一出现超设计水位、波浪产生堤顶越浪、溅浪时的水流。

（3）防浪墙结构设计

设计防浪墙的结构形式、结构尺寸及采用的墙体结构。

提示：

（1）防浪墙的结构形式,分直立式防浪墙与弧形防浪墙。

直立式防浪墙适用于波浪较小的江、河堤防。

弧形防浪墙的优点是能起回波作用，故又称反浪墙,适用于风浪大的海堤及湖堤。

堤顶设置防浪墙，可以降低堤顶的高程，减少筑堤工程量。

（2）防浪墙的高度，一般以不超过1.5m为宜（即不超过一般人的身高，以使在防汛期间，能观察到堤外的水位变化及护坡是否被冲坏等情况，在旅游地区还可以供人们欣赏堤外风光）。

弧形防浪墙的曲率半径,一般为1.0m～1.5m,根据水工模型试验确定。

（3）防浪墙的设计程序是：

先根据经验，初拟墙体的结构尺寸，然后，进行波浪爬高、作用于墙体的波压力、墙体的强度及稳定等的计算，直至防浪墙不产生越浪、墙体达到稳定为止。

（4）直立式防浪墙的墙体，一般采用砌石结构。

弧形防浪墙的墙体，一般采用钢筋混凝土结构。

（4）临水坡设计

根据经验先假定设计临水坡的坡度、护坡的结构及尺寸、护坡支承体的结构及尺寸、以及消浪设施等。

然后进行堤坡的稳定计算和各个构造的稳定计算，直到满足安全要求为止。

提示：

（1）堤防的损坏，往往是由于护坡设计不当引起的。

因此，护坡的设计，在堤防工程设计中占有十分重要的地位。

（2）根据经验，临水坡的设计程序为：

初拟临水坡护坡的结构及尺寸、消浪平台设置高程及宽度、消浪块体的选型及规格尺寸等，然后，进行波浪爬高计算、护坡强度计算，边坡稳定计算、护面块体稳定计算，直至符合设计要求为止。

重要的堤防还要通过水工模型试验进行验证。

（3）临水坡的坡度取决于堤前波浪的大小：

江、河堤受风浪作用较小（有些中小河流主要是受船行波作用的影响），堤的坡度可适当陡一些；海、湖堤堤坡受风暴潮及台风形成的风浪作用的影响，堤的坡度应缓一些。

（4）护坡强度设计，取决于堤前水流动力条件与波浪作用力的大小：

1）比较规则的河道，主流在河中心，一般可采用植物护坡，或在堤前种植苇树，保护堤岸；

2）河道弯道段的凹岸，堤防护坡应当加强；

3）当江河中心是沙洲，沙洲的一侧或二侧是深泓，形成外沙里泓、深泓逼岸的不利河势时,应特别加强护坡护岸工程，防止坍岸；

4）海堤、湖堤的护坡强度，应高于江、河堤的护坡强度；

5）护面块体的作用是：

减少波浪对护坡的压力，消减波浪爬高。

一般在风浪较大的海、湖堤护坡上须安放护面块体。

护面块体的选择，通过计算确定，通过水工模型试验进行验证。

（5）背水坡设计

设计背水坡坡度、护坡结构、排水沟结构等。

提示：

（1）江、河、湖、圩堤，一般是一侧临水，一侧不临水，不临水的堤坡称背水坡，按背水坡的要求进行设计。

（2）平原水库、水产养殖场、沿海盐场等，如堤防两侧都临水，则其两侧堤坡均应按临水坡的要求进行设计。

（6）戗台设计

堤防前后戗台的层次、宽度、厚度、边坡及戗台顶部排水等的进行设计。

提示：

（1）戗台，也称压载。

建筑在软土地基上的堤防工程,且堤防较高（堤高等于或大于地基承载极限高度）、荷载较大时，一般应在堤防前后设置戗台，以减小堤基中的剪应力，提高堤基的稳定性。

（2）戗台可以是一层，也可以是多层，根据堤基的稳定要求确定。

（7）护坡支承体设计

设计护坡支承体的轮部尺寸及其结构。

提示：

（1）护坡支承体能够有效地防止护坡滑坡，一般设置于干砌块石、浆砌块石、灌砌块石、混凝土等护坡的坡脚处。

（2）护坡支承体一般采用浆砌石或混凝土结构。

（3）护坡支承体的厚度应大于护坡的厚度。

（8）消浪平台护肩设计

设计消浪平台护肩的轮廓尺寸及其结构。

提示：

（1）消浪平台的边角是最易受波浪冲刷破坏之处，应设置平台护肩，以保护平台边角不受损坏。

（2）平台护肩一般采用浆砌石或混凝土结构。

（3）护肩的厚度应大于平台砌石的厚度。

（9）堤前护脚及护底设计

根据堤前的水流动力条件及波浪条件，进行护脚护底设计。

提示：

（1）江、河堤堤脚受水流动力作用发生淘脚，必须加以防护；海、湖、圩堤堤前滩地受风浪作用发生冲刷，必须进行护底。

（2）保护堤脚的工程措施有：

设置护脚方块体；沉排抛石护脚；建丁坝或丁顺坝挑流等。

（3）保护堤前滩地的措施有：

沉排抛石护底；沉排抛石护坎；生物固滩等。

（4）丁顺坝的结构尺寸和沉排抛石的宽度、抛石的单体重量，通过计算或凭经验确定。

（10）反滤层设计

设计堤的基础、堤前护底、砌石护坡、防浪墙底部、道路基础下的反滤层。

提示：

反滤层所处部位不同，反滤层的结构也应有所区别：

（1）一般施工期不受水流（潮水涨落）影响的部位，其反滤层可按常规方法设计，即采用一层黄砂与一层碎石组成，或一层土工布与一层碎石组成；

（2）受水流影响、特别是工期受风浪影响的部位的反滤层，一般是采用一层土工布（水下部分采用软体排）与一层编织布包装碎石或编织布碎石垫组成。

5.3堤体防渗设计

根据堤前堤后最危险的水位组合，进行堤内渗流计算，提出防渗工程设计。

提示：

（1）渗流计算包括：

洪水时浸润线在背水坡上的逸出点位置及渗流流量；洪水位降落时临水侧堤内的自由水面。

（2）防渗工程有：

在堤体内或临水坡设置粘土心墙或斜墙；在背水坡上铺设导渗体，将逸出的渗流导向内堤脚排水体反滤后排出。

6堵口工程设计

提示：

堵口工程是指新建围堤预留龙口的堵口、老堤决口以后的堵口。

堵口工程应有专门设计。

堵口工程按下述程序设计。

6.1龙口位置选择

提示：

（1）正确选择龙口位置，对围堤的顺利堵口十分重要。

根据经验，一般围堤的龙口位置布置在顺堤中部。

有些围区范围较大，龙口位置除了在顺堤中部布置一个口门外，还可在侧堤上或顺堤上增加1～2个龙口；

（2）龙口的数量宜少不宜多，口门宜小不宜大。

6.2龙口尺寸设计

提示：

（1）设计龙口尺寸前，先要收集掌握充分的水文资料。

根据龙口处的水文特征，初拟龙口的断面尺寸，进行水力计算，直到口门安全过流为止；

（2）堵口时的口门宽度，取决于堵口时控制的水流流速与堵口材料，必须保证顺利堵口，以及堵口后堵口工程的安全。

6.3堵口时间选择

提示：

堵口的最佳时间：

（1）江河堤为枯水季节，如洪水季节发生堤防决口必须堵口时,则应在洪峰过后及时抢堵；

（2）海堤堵口一般应安排在冬春季小汛的落潮期，如汛期海堤发生决口需要堵口时，则可安排在大潮的落潮时抢堵。

6.4选择堵口材料

提示：

（1）堵口的材重，必须保证堵口时堵口材料不被冲走；

（2）龙口护底材料一般选用高强度塑料编织布与尼龙绳网编织成的软体排，上铺袋装碎石垫层及块石，块石的单体重量，根据龙口的水流速度确定；

（3）堵口材料有涂膜编织布袋装黄砂或碎石、块石、柳石枕、铅丝石笼、土工网石笼、混凝土块等，结合具体工程的实际，因地制宜的选用。

6.5堵口方法选择

提示：

堵口方法大致上可分为：

平堵；立堵；平、立堵结合。

（1）当口门水深不大，口门流速较小时，可采用立堵；

（2）当口门水深较深，流速较大时，可以采用平堵；或者，先平堵，以减少堵口时的工程量，然后，用立堵的方法堵闭口门。