河南新乡黄河大堤截渗墙工程初步设计.docx
- 文档编号:29321392
- 上传时间:2023-07-22
- 格式:DOCX
- 页数:9
- 大小:21.99KB
河南新乡黄河大堤截渗墙工程初步设计.docx
《河南新乡黄河大堤截渗墙工程初步设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《河南新乡黄河大堤截渗墙工程初步设计.docx(9页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
河南新乡黄河大堤截渗墙工程初步设计
河南新乡黄河大堤截渗墙工程初步设计
乔吉平
(三峡大学土木水电学院981015班宜昌443002)
【摘要】本工程是2002年黄河下游堤防除险加固工程中的一部分。
设计过程中依据水文及地质勘测资料,运用河海大学力学系研制开发的“水工结构分析系统”和“边坡稳定分析软件”对黄河新乡封丘段现状大堤的渗流及抗滑稳定进行了详细分析计算,在此基础上,提出采用混凝土截渗墙加固方案,并设计了截渗墙的形式、厚度、材料等,比较了各种施工方法和工艺,同时对本工程涉及到的工程占地及移民安置、环境保护、工程管理及工程概算等部分内容进行了必要的分析设计,最终形成了完整的设计报告。
【关键词】黄河大堤混凝土截渗墙渗流抗滑稳定导管反循环法
1绪言
1.1工程地理位置
黄河是我国第二条大河,位于东经96°~119°,北纬32°~42°之间,西起青藏高原的巴颜喀拉山,东临渤海,北抵阴山,南至秦岭,流域面积75.2万km2(包括内流区为79.5万km2)。
黄河发源于青藏高原巴颜喀拉山北麓的约古宗列渠盆地,流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙、陕西、山西、河南、山东九省、区,在山东垦利县注入渤海。
干流全长5464km。
流域地势大体是西高东低,约可分为三个高程,西部在青藏高原东侧,海拔高程在3000m以上,中部属黄土高原,海拔高程为1000m~2000m,东部属华北平原,高程在100m以下。
自河源至内蒙古托克托县的河口镇为上游,河口镇至河南郑州桃花峪为中游,桃花峪至入海口为下游。
黄河新乡河段位于黄河下游上、中段,沿途流经原阳、封丘、长垣等县,大堤上端与焦作市武陟县堤防相接,下端与濮阳市濮阳县堤防相连。
新乡段堤防始建于十五世纪末的明弘治年间,已有500多年的历史。
新中国成立以来,经过三次大复堤及近年来的不断培修,形成了现在的堤防。
本次工程设计堤段为:
封丘县河务局管辖的166+250~167+500堤段。
1.2兴建缘由
黄河下游是举世闻名的“地上悬河”,古时决口改道频繁,洪水灾害严重。
人民治黄以来,对黄河下游进行了坚持不懈的治理,初步形成了“上拦下排,两岸分滞”的防洪工程体系,取得了半个世纪伏秋大汛不决口的辉煌成就。
其中,堤防是黄河下游防洪工程体系的主要组成部分,对保障黄淮海平原的防洪安全具有非常重要的作用。
黄河新乡段属黄河下游重点防洪河段,该段堤防系经历代河道的变迁、冲决堵筑不断修建而成,堤防修筑质量参差不齐,存在着基础差、土质杂、接头多、不密实、裂缝、漏洞等薄弱环节;同时,由于黄河洪水、泥沙尚未得到有效控制,河床仍在不断淤积抬高,堤防抗洪能力逐渐降低。
目前新乡段堤防高度为7~10m,最高达14m,临背高差1~5m,堤防断面顶宽7~10m左右,已加高堤段临背河边坡1:
3左右,未加高堤段临背河边坡普遍陡于1:
3。
本次设计将对封丘县166+250~167+500堤段进行除险加固,以解决该段堤防存在的严重隐患,增强堤防的抗洪能力。
1.3《十五可研》的主要结论
《黄河下游2001年至2005年防洪工程建设可行性研究报告》(以下简称《十五可研》)于2002年4月完成并通过水规总院审查。
该报告对封丘县166+250~167+500段堤防推荐采用截渗墙加固方案,加固方案实施后,可消除该段堤防存在的堤身质量差、险点隐患多的问题,使其抗洪能力明显提高,防止溃决的发生。
2水文
2.1自然概况
本次设计堤段位于黄河大堤左岸,新乡市封丘县境内,堤防距大河较远,为5~10km。
2.2设计洪水位
本次工程设计的设计水平年为2010年。
黄河下游新乡堤段邻近站的设计洪水位,根据设计流量查相应站的水位流量关系求得。
在《十五可研》中,经过详细的对比、分析、论证,认为2010年水平的设计防洪水位略低于2000年水平设计防洪水位,二者差别不大。
同时考虑到近年来黄河下游的防洪工程建设均采用2000年水平设计洪水位这一实际情况,本阶段仍采用2000年水平的设计防洪水位作为防洪工程建设的依据。
根据邻近断面水位按距离直线内插求得的新乡堤段每公里桩的设防水位(黄海高程),详见表2-1。
表2-1黄河新乡封丘堤段2000年水平设计洪水位表
桩号
设计水位
(.m)
桩号
设计水位
(.m)
166+000
83.189
195+000
77.304
167+000
83.091
198+000
76.833
168+000
82.883
199+000
76.677
193+000
77.617
200+000
76.520
194+000
77.460
3地质
3.1区域地质
黄河下游地区在大地构造上处于华北断块区内的华北平原断块坳陷亚区。
根据国家地震局1990年出版的1:
400万地震烈度区划图,本次设计堤段的地震基本烈度均为Ⅶ度。
3.2水文地质条件
设计堤段的地层均为第四系全新统的冲积物(Q4а1-p1)土层,地下水主要为孔隙潜水,补给源主要为黄河水及大气降水,排泄主要为蒸发。
根据水质分析结果,地表水、地下水对混凝土不存在侵蚀性。
3.3工程地质条件
该段现状大堤的勘察深度范围内所揭露地层为第四系全新统冲积物(Q4а1-p1)土层,上部为素填砂壤土夹轻壤土,浅部地层以壤土、砂壤土夹轻壤土、壤土为主,地层层位尚稳定,土质不均匀,均为中压缩性土。
本区地质条件较好,承载力较高,且无软弱下卧层,可以满足放淤固堤的需要。
地震基本烈度为Ⅶ度,经判定砂壤土、轻壤土、砂土均不液化。
4工程任务和规模
4.1工程建设的必要性
本次设计的封丘段堤防是在三次大复堤基础上修建而成,由于当时的技术水平、施工水平所致,多存在堤身土质不密实、土质差、碾压不实等情况,加之黄河堵口中形成的秸料层埋在堤身下,对堤身安全威胁极大;再者,近年来在大堤加固、压力灌浆、洇堤实验过程中,曾出现过纵裂、横断、下蛰、空洞等现象。
部分堤段堤防断面不足,当发生大洪水时浸润线在背河堤坡出逸,可能造成堤坡下滑,威胁防洪安全。
对该类堤段进行截渗墙加固,加强堤身断面,有效解决堤基、堤身渗流问题,从而消除堤身薄弱等情况,是解决堤防防洪安全的有效手段。
综上所述,由于该段堤防堤身质量差,存在多种险点隐患,再加之堤基复杂,且堤防决口后的国民经济损失严重。
因此,对该段大堤进行加固处理,不仅是迫切的,而且是必要的。
4.2工程任务
新乡黄河位于黄河下游上首,该河段河道宽浅,溜势散乱,滩岸变化复杂,是典型的游荡型河道,由于近几年水量偏估,河槽淤积严重,槽高滩低、堤根洼的现象进一步加剧,“二级悬河”形势日趋严重,河槽排洪能力下降,若遇较大洪水,极易造成险情,漫滩、顺堤行洪的机遇增多,很可能出现滚河、大溜顶冲堤防的危险局面。
目前该段黄河大堤一旦决口,洪水泛滥范围及淹没影响面积均较大,涉及新乡、濮阳等重要城市,将冲断新荷铁路等重要交通设施,经济损失巨大。
因此,从堤防状况及决溢淹没损失可以看出,该段防洪工程建设的任务为:
加培加固新乡黄河堤段,使其抗洪能力明显提高。
4.3工程规模
本堤段主要工程项目为截渗墙工程,其特性指标见表4-1。
表4-1工程特性表
工程项目
单位
工程量
防渗工程
造孔面积
m2
36300
混凝土浇筑
m3
10890
泥浆固壁用粘土
m3
2610
土方工程
土方开挖
m3
708.75
土方回填
m3
708.75
5工程布置及主要建筑物
5.1工程等级
黄河下游堤防是保证黄、淮、海平原防洪安全的第一道屏障,该段堤防加固工程位于新乡市的黄河干堤上,处于黄河防洪关键性河段内,保护区内人口密集,城市众多,交通干线密布,工农业生产发展迅速。
按照《堤防工程设计规范》,根据防洪保护区社会情况的规定,临黄大堤属1级堤防。
5.2工程布置
由于该堤段的堤顶高程、顶宽、坡度均已满足设计要求,没有新建和加高堤段。
从有利于防渗、堤顶交通、施工设备安放以及保护现有植被等方面考虑,截渗墙应布置在临河堤肩,截渗墙中心距临河堤肩距离为2.0m,总长度为1.25km,平均深度26m。
截渗墙与两端淤区搭接长度均为50m。
6施工
6.1施工条件
黄河新乡段位于黄河下游上端,大堤从新乡市南侧穿行而过,上端与焦作市堤防相接,下端与濮阳市堤防相连。
本次加固堤段桩号为封丘县局166+250~167+500,该段所在临黄堤西侧与京洙高速公路相连接;对外交通十分方便。
本次加固工程以混凝土浇筑、土方填筑等为主,主要建筑材料为:
水泥、石料、砂子、土料、油料。
由于本工程距市、县较近,在工程建设期间施工单位用的油料可就近到市场购买,另外附近县城有水泥厂、石料厂以及砂料厂,均可满足工程的需要,工程附近土料丰富,可以满足土方填筑的需要。
本次加固工程需水量较小,可以在背河打井解决用水问题。
施工机械的电力供应是保证施工的关键,但施工场地沿线为农网,无法满足施工要求,故采用自备发电机保证施工动力负荷用电及施工照明用电和生活用电。
6.2施工期防洪标准
施工设施的防洪标准,一般为5~20年一遇。
本工程位于黄河滩地上,汛期不安排施工,施工设施的防洪标准采用非汛期10年一遇。
6.3主体工程施工
封丘166+250~167+500堤段截渗墙工程,采用导管反循环法施工,其成墙深度、厚度、精度均满足设计要求,且投资相对较少。
同时应充分估计施工中可能出现的问题,采取对策。
6.4施工总进度计划
本次设计堤防加固工程,计划从2002年9月底10月初陆续开工建设,2003年元月主体工程可基本完成,春节过后安排一个半月的尾工期,总工期为6个月。
主体工程主要包括导向槽开挖、轨道铺设、机械安装、砼以及粘土固壁的制作、开槽、浇筑、导向槽回填等,大约耗时4个月。
主体工程完工后,大约需要1.5个月的尾工期,主要工作有机械拆除、堤顶清理、临时占用场地清理等。
7工程施工占地及移民安置规划
7.1工程占压实物
工程共占压土地297.87亩,均为临时占压,工程占地均为水浇地。
临时占地为施工临时挖、压占地,其中:
土料场挖地占用8.7亩,施工生活区、仓库等占压1.7亩。
临时占地从补偿时间长短分类,补偿1年的有10.4亩(已考虑办理土地征用、使用手续时间及土地复垦时间)。
根据工程布置图可知,工程占地区内无村庄、房屋以及其他附属物。
7.2移民安置
根据工程占地实物指标成果,本工程仅存在因耕地被占压而影响的生产安置人口,没有因房屋等设施受影响的生活安置人口。
经计算,因耕地占压影响,需要安置的农业人口(生产安置任务)为12人,均为临时占地影响。
7.3投资概算
该工程占地处理投资概算主要由3项组成。
即土地补偿费、其它费用和基本预备费。
根据封丘大堤除险加固工程占地及投资概算标准计算,工程占压处理投资概算总计22.38万元,其中土地补偿费18.252万元,其它费用2.1万元,基本预备费2.035万元。
8环境保护设计
该工程完工后的环境保护效益巨大。
黄河下游防洪工程的实施,可以提高防洪大堤抗御洪水的能力,减缓洪水对下游人民生命财产的威胁,为下游人民提供更为安全的生产和生活环境。
促进下游地区的经济发展和生态环境建设。
经综合分析,认为工程对环境的影响是利远大于弊,不利影响可采取措施加以减免,工程的环境效益和社会效益巨大。
因此,工程的兴建是可行的,不存在制约工程上马的环境因素。
9工程管理
该段工程位于新乡市封丘境内,大堤由黄河水利委员会下设的新乡市黄河河务局统一管理,本段大堤加固工程的管理不在另外设立专门机构,工程建成后由新乡市黄河河务局进行管理。
该局河务科应明确专职观测人员,负责大堤的安全观测工作。
10设计概算
10.1投资主要指标
经综合分析计算,本次设计概算静态总投资为1102.79万元。
10.2编制依据
设计概算编制依据国家、水利部、建设部、黄委会等颁布的有关规范、规定、文件和定额等执行。
10.3编制办法
人工预算单价、材料预算价格、施工机械台班费等均依据国家、行业及地方的有关规定进行编制。
11工程主要特性指标
根据工程设计及概算结果,该堤防加固工程的主要特性指标见表11-1。
11-1工程主要特性指标
工程项目
单位
工程量
防渗工程
造孔面积
m2
36300
混凝土浇筑
m3
10890
泥浆固壁用粘土
m3
2610
土方工程
土方开挖
m3
708.75
土方回填
m3
708.75
总投资
万元
1102.79
感谢
本次毕业设计在水利部黄河水利委员会勘测规划设计研究院完成,该院水工设计处提供了设计所需的所有资料和计算软件,并安排董海钊高工、周森高工和宋爱华高工对本次设计进行了全过程指导,所有设计成果经宋爱华高工校核、周森高工审核后,由董海钊高工最终审定。
三峡大学土木水电学院王从锋老师也对本次设计进行了指导,并审核了毕业设计的所有成果。
以上高工、老师对本次设计提出了很多宝贵的意见和建议,在此,对他们的大力支持和辛勤工作表示衷心的感谢!
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 河南 新乡 黄河 大堤 截渗墙 工程 初步设计