机场渠道实施方案.docx
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机场渠道实施方案
**州**市机场跑道滑行道延长
附属设施灌溉改造工程
实
施
方
案
******设计队
二O一六年二月
1综合说明
1.1项目背景及依据
近年来随着**经济的发展,**市机场乘客吞吐量已超过2005年机场规划预期乘客量;现机场仅能停靠少量的飞机,且不能起降中型运输机,为提高机场运输能力,需对机场进行改扩建。
2014年年初,**州成立了**州**市机场跑道滑行道改扩建项目工程指挥部,负责机场改扩建工作。
根据指挥部的要求,**市水利水电勘测设计队承担机场渠道改建工程的勘测设计工作。
**市机场改扩建工程切断了现有的灌区渠道,为解决灌区灌溉用水问题,需新建灌溉渠道(渠道为灌排两用沟,因排涝流量大,所以设计仅考虑排涝);渠道改建全长2413米。
K0+000—K1+450段渠道为机场老渠道,全长1450米,原渠道在机场围墙内,根据规划要求需将渠道改至围墙外。
K1+450—K2+413段渠道为新建渠道,全长963米。
1.2项目区概况
****州地处祖国西南边陲,云南省西部,位于东经97°31′—98°43′,北纬23°50′—25°20′之间,是云南省8个少数民族自治州之一。
东和东北与保山地区的龙陵、**市两县相邻,南、西和西北与缅甸联邦接壤,全州除梁河县外其它县市都有国境线,国境线长达503.8公里,全州东西最大横距122公里,南北最大纵距170公里,总面积11526平方公里。
**州首府州府驻地在**市,陆地距省会昆明785公里,空距427公里。
**州为南亚热带季风气候类型,其气候特点是:
冬无严寒,复无酷暑;雨量充沛,干湿分明;气温年较差小,霜日少。
**州自然环境优美,历史文化灿烂,民族风情独特,被国内外誉为“孔雀之乡”、“神话之乡”、“歌舞之乡”。
****州是一块美丽而神秘的宝地,她有悠久的历史和灿烂的文化,她具有口岸、热区和旅游三大优势。
这里有湛蓝碧透的**江、大盈江;白云翠竹掩映的村寨;堪称奇观的虎跳石落水洞;千姿百态的三仙洞;独木成林的榕树之王;金碧辉煌的寺院塔林。
**还是古代“南方丝绸之路”的出口,境内有九条公路与缅甸北部城镇相通,有**、畹町两个国家级口岸;盈江、章凤两个省级口岸。
奇特的自然景观,丰富的民族文化内涵和繁荣的边境贸易,使**成为不可多得的旅游热土。
2013年,全州实现生产总值230.9亿元、同比增长12%,固定资产投资完成212.8亿元、同比增长33%,公共财政预算收入实现27.96亿元、同比增长14.9,对外贸易进出口总额27.6亿元、同比增长72.5%,城镇居民人均可支配收入19659元、同比增长11.3%,农民人均纯收入5608元、同比增长17.7%。
**州全年接待国内外游客657.26万人次,比上年增长23.2%。
其中:
海外游客15.18万人次,增长26.5%;国内游客642.08万人次,增长23.5%。
旅游业总收入81.23亿元,增长35.7%。
**州正紧紧围绕“打造中国面向西南开放重要桥头堡的黄金口岸”的战略定位,举全州之力构建向印度洋国际大通道的重要枢纽,建设**国家重点开发开放试验区和中缅**——木姐跨境经济合作区,努力打造经济繁荣、生态良好、社会和谐的“民族团结进步边疆繁荣稳定示州”。
2水文与气象
2.1流域概况
**市机场渠道改建工程涉及广沙河、果朗河两条河流。
广沙河发源于法帕乡新龙塘村以东的白石头梁子,坝么以上支流发育,有葫芦口河、广塘山河、黑鱼沟河、勐蚌河为较大支流。
干流经坝么、那老、法帕,至**北一公里入果朗河,河长30.5千米,河道平均坡度57‰,径流面积127.8平方千米。
果朗河发源于勐戛镇八家寨,源头叫大新寨河,至勐戛叫勐戛河,至朗碧河村叫朗碧河,至当连村当连河,流向偏东北,其间有田丘河、南公河、南马河汇入,至盾中西折而偏西流,经**弄、法破,至**市糖厂入**市河,河长47.2千米,河道平均坡度20‰,径流面积292.3平方千米。
2.2气象
项目区海拔在1000米以下,为南亚热带季风气候,多年平均气温11.9ºC、极端最低气温-0.6ºC(1963年1月5日)、极端最高气温36.2ºC(1966年5月2日)。
多年平均风速1.0m/s、多年平均日照时数2402h、多年平均蒸发量(小型蒸发皿)1708.7mm,相对湿度79%。
**市多年平均降水量1647.1mm,比**州各县平均约多200~300毫米,属多雨区,年内分配不均,5~10月降水量占全年的92%;最大日降水量158.3mm,(2001年10月25日)。
全市年降水变差系数(Cv)均值为0.12~0.14之间,年际变化较全省最小。
2.3水文基本资料
K0+000—K1+450段为老机场渠道,来水水源为广沙河,属法帕灌区农田灌溉尾水,渠道沿线共有7条灌溉尾渠汇入,至等稿公路与机场围墙交界处(K1+450)通过暗渠汇入等稿灌溉渠(K1+640)。
K1+450—K2+413段为新建灌溉渠道,来水水源为果朗河,属等稿、弄么灌区农田灌溉沟渠。
由于两条河流径流面积较大,渠道来水基本为农田灌溉尾水,沿线取水口较多,广沙河、果朗河因未进行过整治几乎每年都有漫顶的现象,因堤顶与农田高差小,洪水在农田中滞留后又慢慢消退。
田间取水闸无人管理,造成渠道来水量变化大,雨季有时取水闸开的较大造成渠道漫顶的现象时有发生。
基于以上原因,机场渠道来水量利用水文资料来分析存在很多与实际情况不符的现象;本次分析采取实测现状河道纵横断面反推流量的方式来确定过流量。
2014年7、8月份,通过对附近居民进行走访及**镇水管站提供的信息得知,以上几条取水河流近5年来没有漫顶的现象,降雨量较大时农田积水较严重,雨过后会慢慢消退,说明现状河道能满足5年一遇的洪水要。
经计算现状渠道过流量为:
K0+000—K1+640段流量为4.9m3/s,K1+640—K2+000段流量为10.77m3/s,K2+040—K2+413段流量30.1m3/s。
流量确定见下表。
现状渠道(土渠)流量计算表
桩号
比降(j)
糙率(n)
渠底宽(m)
内边坡
水深(m)
面积(m2)
湿周(m)
水力半径(m)
谢才系数(m3)
超高(m)
渠高(m)
设计流量(m3/s)
流速(m/s)
备注
0+000——1+450
0+000
0.004
0.033
2.20
0
0.70
1.540
3.60
0.428
28.936
0.30
1.00
1.808
1.174
0+020
0.005
0.033
0.60
0
0.30
0.180
1.20
0.150
24.301
0.30
0.60
0.120
0.665
有水汇入
0+040
0.005
0.033
1.60
0
0.70
1.120
3.00
0.373
28.287
0.30
1.00
1.369
1.222
有水汇入
0+188
0.003
0.033
1.00
0
0.60
0.600
2.20
0.273
26.845
0.30
0.90
0.478
0.796
有水汇入
0+225
0.002
0.033
1.00
0
0.60
0.600
2.20
0.273
26.845
0.30
0.90
0.376
0.627
有水汇入
0+248
0.007
0.033
0.90
0
0.60
0.540
2.10
0.257
26.584
0.30
0.90
0.594
1.101
有水汇入
0+262
0.004
0.033
0.80
0
0.30
0.240
1.40
0.171
24.847
0.30
0.60
0.153
0.638
有水汇入
合计:
4.898
1+450——2+000
1+550
0.003
0.033
4.00
0
1.00
4.000
6.00
0.667
31.156
0.30
1.30
5.875
1.469
有水汇入
合计:
10.772
2+000——2+413
2+000
0.003
0.033
10.00
0
1.00
10.000
12.00
0.833
32.336
0.30
1.30
14.759
1.476
有水汇入
2+268
0.003
0.033
3.00
0
1.20
3.600
5.40
0.667
31.156
0.30
1.50
4.579
1.272
有水汇入
合计:
30.111
3工程地质
3.1区域地质概况
3.1.1地形、地貌
渠道位于**市河二级阶地的前缘地段,与二级阶地的前缘大致平行,老渠道段东北高,西南低,利用排水。
新建渠道位于低凹田地,地势平坦,南高北底,地形坡度较缓,不利于排水。
3.1.2地质构造
灌区地处青、藏、滇、缅、印尼“歹”字型构造西支中段,构造线呈北东向延伸。
以龙陵——**复式背斜构造区:
以褶皱为主,断裂次之。
褶皱两翼极不对称,北西翼30°~45°,南东翼45°~60°;局部倒转;南东部为潞西——畹町复式向斜构造区;以断裂为主,褶皱次之;褶皱轴长度一般3~5km,由于断裂切割破坏,发育不全,区内最大的断裂为龙陵——**大断裂。
断裂两侧岩层变质程度迥然不同,断裂带上新生带盆地、温泉发育,岩石破碎,糜棱岩风化强烈,地震频繁。
3.1.3区域稳定性与地震
本区地震活动多为浅源近震,具有数量多、震级小、频率高、周期短、震级低和成群出现的特点。
根据1:
400《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),区内地震动峰值加速度为0.2g,地震反应谱特征周期为0.45S,地震基本烈度为Ⅷ度区。
3.1.4水文地质条件
该区地下水类型较齐全,分以下四类:
①第四系松散岩类孔隙水:
分布**市盆地中,主要接受大气降雨和地表水补给,部分接受其它类型地下水侧向补给,一般排向河流。
水量丰富,水位埋深0.3~9.8m,局部具承压性。
I、II级阶地富水性好,水位高,具有较好的供水意义。
②上第三系碎屑岩类孔隙水:
分布于盆地边皆有,并向盆地内延伸第四系松散积层之下,主要接受大气降雨补给,部分接受基岩裂隙水等其他类型地下水补给,向盆地中部运移,赋存于盆地下部承压水中,部分上以上升泉或散流形式于沟底排泄或补给孔隙水。
含水层埋深小于50m,地下水位埋深在5m左右,多具承压性,有一定供水意义。
③碳酸盐岩类岩深水:
分布于测区中部及东南部(部分埋藏于第三系及第四系之下),接受大气降雨补给,地下水沿岩层走向或不同岩性接触带于盆地边缘以大泉或暗河形式排出地表,部分以潜流形式补给覆盖型岩深水和松散岩类孔隙水。
含水量中等至丰富,有一定供水意义。
④基岩裂隙水:
分布于测区北西,含水层由寒武系变质岩系组成,接受大气降雨补给,地下水以散状流为主排向沟谷,水量贫乏。
3.2工程区地质条件及基础评价
项目区新建渠道地面高程875m~864m,地质情况从上至下为:
第①耕植土:
层厚0.4~0.6m,稍湿,含植物根系,软。
第②粉土:
层厚3.7m,埋深0.4~0.6m,稍湿~饱水,塑状。
第③细砂:
层厚1.5m,埋深4.5m,含泥质,饱水,稍密。
第
砂卵石:
层厚4.7m,埋深6m,饱水,结构密实,含卵石。
由于根植层及粉土层持力能力差,修建建筑物时需处理好基础,防止地形承重能力不同而产生拉裂现象,渠道基础开挖后检查基础,必要时加深基础深度,利用风化料或填块石增强基础持力能力。
3.3天然建筑材料
3.3.1石料
石料外购于**镇**弄石场,料场现已有开采面,岩性为气孔状玄武岩,致密块状,储量及力学强度可满足设计要求,运距12km。
3.3.2砂料
砂料外购于遮放砂场,采用砂石泵抽取,有公路相通,运输方便。
砂料分布于**市大河河床,为中粗砂,其储量可满足要求,运距58km。
3.3.3岩、土建议物理力学参数
表3—1渠道岩、土建议物理力学参数
岩土
类别
天然密度
γ(KN/m3)
岩土抗剪强度
弹性
模量E
(Gpa)
泊松比μ
饱和抗压强度R
(Mpa)
允许承载力
[R](Mpa)
凝聚力C
(Mpa)
内摩擦角Φ(°)
砂卵砾石
15.0~19.0
0
24~26
/
0.15~0.2
/
0.2~0.3
碎石混合土
17.5~20.5
0.01~0.03
22~25
/
0.4~0.45
/
0.15~0.25
强风化泥质灰岩
23.0~25.0
0.2~0.35
35~38
1~2
0.3~0.35
30~60
1.5~2.5
强风化砂砾岩
22.0~24.0
0.1~0.2
25~28
0.4~0.6
0.3~0.35
12~18
0.50~0.8
强风化砂岩
23.0~24.0
0.15~0.25
28~30
0.4~0.6
0.25~0.35
18~22
0.80~1.0
强风化页岩
22.0~23.0
0.1~0.2
26~28
0.3~0.5
0.2~0.3
10~15
0.70~1.0
4工程总布置和主要建筑物
4.1工程总布置
渠道总体布局见平面布置图,各渠段分述如下:
1、K0+000—K1+450段为老机场渠道,长1450米;渠道中心线距机场外围墙10.6米(机场、交通、水利商定距离),渠道设计过流量4.9m3/s,渠道坡比i=1/500,起点高程与老沟高程一致(起点高程:
872.43米)。
2、K1+450—K1+550为新建渠道段,长100米;由机场渠道分洪口接拢等稿沟,渠道设计过流量4.9m3/s,渠道坡比i=1/100。
K1+450处与公路相交,需设置桥涵,桥涵有市交通局负责设计实施。
3、K1+550—K2+000为新建渠道段,长450米;河道流量为10.77m3/s(K1+550处汇入流量为5.87m3/s),渠道坡比为i=1/360。
4、K2+000—K2+413为新建渠道段,长413米;河道过流量为30.11m3/s(K2+000处河道汇入流量为14.76m3/s、K2+268处河道汇入流量为4.58m3/s),河道坡比为1/360。
渠道K1+350—K1+365、K2+250.1—K2+58.4段与**至**公路相交,设公路桥,跨径15米。
有渠道汇入时,衬砌至上游50米(具体衬砌长度根据现场情况确定)。
5、在高边坡段及有安全隐患的渠道拉设钢丝网围栏、安全警示牌等,主要集中在0+720—1+560段。
6、2+167.2—2+201.66段为渠道与机场灯光区交叉段,2016年1月21日和机场设计方沟通协调,同意此段可采用明渠处理,但具体方案边施工边协调处理(同意采用明渠处理,衬砌防渗及要求以机场方要求为主,目前机场方案未定)。
4.2主要建筑物
采用M7.5浆砌石衬砌渠道2413米;交通桥2座,分别位于K1+350、K2+250处(交通桥由交通局负责勘测设计)。
详见工程设计附图。
4.3工程设计
4.3.1设计依据
报告编制主要依据以下规范和标准:
(1)《渠道防渗工程技术规范》(SL18-2004)
(2)《水工设计手册》第8分册“灌区建筑物”
(3)《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)
(4)相关规程规范及有关政策规定
4.3.2工程等别及建筑物级别
根据《灌溉与排水工程设计规范》(GB50288-99)和《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000),本工程等级为Ⅴ等5级,主要永久水工建筑物级别为5级,次要永久性建筑物级别为5级。
4.3.3工程设计
1、纵断面设计
因受地形条件及服从机场规划等条件限制,老渠道段(K0+000—K1+450)坡度基本和老沟一致,取i=1/500。
新渠道段主要考虑汇入河流能畅通的汇入渠道,并最大限度的提高渠道坡度,K1+450—K1+550段i=1/100,K1+550—K2+413段i=1/360。
2、横断面设计
根据水利计算渠道断面拟定如下:
k0+000~k1+550段采用M7.5浆砌石进行三面衬砌,渠道底板建筑C20混凝土10厘米,渠道断面3×1.5米(底宽×渠高);k1+550~k2+000段采用M7.5浆砌石进行两面衬砌,渠道底板建筑C20混凝土10厘米,渠道断面7×1.5米(底宽×渠高),此段因地下水位高,渠道底板设置减压孔(减压孔呈梅花状布置,间距在2~3之间,采用PE管或其他材料埋设);k2+000~k2+413段采用M7.5浆砌石进行两面衬砌,渠道断面15×1.5米(底宽×渠高)。
断面尺寸见设计图纸。
渠道安全超高按《灌溉与排水工程设计规范》(GB50288-99)6.1.23-1公式计算:
Fb=hb/4+0.2
式中:
Fb—渠道岸顶超高(m);
hb—渠道通过加大流量时的水深(m)。
3、糙率的取值
糙率的取值对渠道断面的设计起重要作用,是断面设计中主要的参数之一。
本次糙率的选择以《灌溉与排水工程设计规范》GB50288—99为主要参照依据,同时结合项目区渠道实际情况选取。
本工程均采用浆砌石为衬砌材料,三面衬砌段糙率取0.025,两面衬砌段糙率取0.032。
4、过水断面水力计算:
渠道设计过流能力采用明渠均匀流曼宁公式进行计算,结果表明所拟定断面满足设计过流要求,渠道横断面设计见表5—1。
5、土渠段挡墙基础深度确定
基础深度确定见渠道不冲不淤计算(见下一个章节)。
经计算土渠冲刷深度为0.28m,基础超深t=0.5m(冲刷线以下0.5米),基础深度取0.8m。
表5-1渠道水利计算过程表
桩号
比降(j)
糙率(n)
渠底宽(m)
内边坡
水深(m)
面积(m2)
湿周(m)
水力半径(m)
谢才系数(m3)
超高(m)
渠高(m)
设计流量(m3/s)
流速(m/s)
备注
0+000——1+450
0.002
0.025
3.00
0
1.20
3.600
5.40
0.667
37.387
0.30
1.50
4.915
1.365
三面支砌
1+450——1+550
0.010
0.025
3.00
0
1.20
3.600
5.40
0.667
37.387
0.50
1.70
10.990
3.053
三面支砌
1+550——2+000
0.003
0.032
7.00
0
1.20
8.400
9.40
0.894
30.670
1.50
2.70
12.836
1.528
两面支砌
2+000——2+413
0.003
0.032
15.00
0
1.20
18.000
17.40
1.034
31.427
0.50
1.70
30.324
1.685
两面支砌
6、渠道不冲不淤计算
由水力计算成果表得,渠道流速在1.37~3.1m/s之间,查水工设计手册《灌区建筑物》得:
浆砌石渠段不冲流速为V不冲=2.5--5m3/s;不淤流速取V不淤=0.5m/s。
根据现场查看,土渠段基本为中壤土,不冲流速取V不冲=0.7m3/s;冲刷深度采用《水力计算手册》公式计算,⑴水流平行于岸坡产生的冲刷可按下式计算:
hB=hP×[(Vcp/V允)n-1]式中:
hB——局部冲刷深度(m);
hP——冲刷处的水深(m),以近似设计水位最大深度代替;
Vcp——平均流速(m/s)
V=Q/A=1.6m/s;
V允——允许不冲流速(m/s),按地质条件确定V允=0.7;
n——与防护岸坡在平面上的形状有关,一般取n=1/4;
计算结果为:
hB=0.28m。
4.4稳定验算
稳定验算依据《水工挡土墙结构设计规范》中的挡墙结构稳定性计算公式,采用理正岩土软件对渠道边墙的抗滑及抗倾稳定性进行计算,仅选取处于最不利条件的断面进行计算,经计算渠道结构满足稳定要求。
墙身尺寸:
墙身高:
1.800(m)
墙顶宽:
0.500(m)
面坡倾斜坡度:
1:
0.000
背坡倾斜坡度:
1:
0.250
采用1个扩展墙址台阶:
墙趾台阶b1:
4.000(m)
墙趾台阶h1:
0.300(m)
墙趾台阶与墙面坡坡度相同
墙底倾斜坡率:
0.000:
1
(a)滑动稳定性验算
基底摩擦系数=0.500
滑移力=13.951(kN)抗滑力=18.362(kN)
滑移验算满足:
Kc=1.316>1.300
(b)倾覆稳定性验算
相对于墙趾点,墙身重力的力臂Zw=3.237(m)
相对于墙趾点,Ey的力臂Zx=4.950(m)
相对于墙趾点,Ex的力臂Zy=1.136(m)
验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性
倾覆力矩=45.316(kN-m)抗倾覆力矩=234.541(kN-m)
倾覆验算满足:
K0=5.176>1.500
4.5项目计划工程量
本工程主要工程量:
1、M7.5浆砌块石8705.2m3,2、干砌块石垫层650.8m³,3、C20混凝土803.4m2,4、M10水泥砂浆抹面2218.4m2,5、土方开挖36709.6m3,6、土方回填5764.5m3。
5施工组织设计
5.1施工条件
5.1.1自然条件
项目区地处低纬、海拨高差较大,为热带气候区,日照强烈,气温较高,雨量充沛,湿度较大。
多年平均降水量1647.1mm,年内分配不均,5~10月降水量占全年的88%。
因此,11月至次年5月上旬是项目工程施工的黄金季节。
5.1.2工程条件
1、建筑材料
本工程所需建筑材料主要有水泥、砂石料、碎石,其中:
水泥可**市采购,标号不得低于po42.5,运距10公里;石料、碎石外购于**弄石场场,运距12km;砂子由遮放砂场供应,运距48km。
2、施工用电
施工队用电可由项目区内附近弄么直接架设临时输电线路供应。
施工及生活用水可在渠道附近及周边村寨取用。
3、施工通讯
为工程施工指挥、调度的需要,均采用移动电话机解决。
5.1.3交通运输条件
1、场外交通
该项目有三级公路直达,极少部分施工段有二次搬运,项目实施的交通条件、通信条件,施工用水、用电都极为方便。
2、场内交通
场内有多条机耕路相通交通道路,场内交通便利,部分交通临时占用农田,工程结束后恢复即可。
5.2施工总布置
施工分区主要分生活区、施工现场、仓库。
其中:
由于项目周遍均为村寨或农田,该工程的施工生活区、仓库由受益村寨提供。
施工现场临时占地主要为沿渠道堆放的施工材料占地、施工便道及开挖土方的占地。
渠道两侧均为农田,在施工过程不可避免的临时占用农田。
根据渠道的设计防渗长度计算,本工程在施工过程中临时占用农田19亩。
5.3主体工程施工
5.3.1渠道施工
(1)渠道土石方开挖
本工程渠道两侧道路为农田临时改造道路,作业面大,采用
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