科技与生活杂志吕建辉:浅谈防洪堤施工设计 |
| 2012-10-26 14:04 作者：吕建辉 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网10月26日讯】据《科技与生活》杂志2012年第16期刊文称，本文结合作者多年的水利工程施工设计经验结合工程实际就防洪堤设计的相关内容进行叙述，期望通过一下的叙述，以便与同行共同交流。
1设计概况
对该工程进行了实地勘测和有关资料的收集，完成了该工程的施工图设计。防洪堤工程设计防洪标准为10年一遇。该工程新修河堤350m，爬河桥一座，并对河道进行清淤。免遭10年一遇以下标准的洪水的威胁，解决群众雨季、汛期的过河难问题，同时河道两岸的环境也相应得到了治理，减少水土流失，因此该工程建设是非常必要的。
2水文分析
防洪标准根据《防洪标准》（GB50201—94）的规定，保护人口、耕地较少的“以乡村为主的防护区，保护人口小于等于20万人，防护区耕地少于等于30万亩”防洪标准为20～10年遇的洪水。，结合工程实际情况，考虑人口、经济、资金等因素，体现以人为本政策，设计防洪标准取10一遇。
3基本资料
从该工程所在地区的1:50000的地形图上量得：流域面积F=42.3km²从流域最远点（分水岭处）沿流程至工程所在地的长度L=10.8km工程位置以上的河道平均坡降J=0.038。
3.1工程地质
该工程投资和规模较小，未作较详细的地质勘探工作，只作实地地质踏勘工作，对地层岩性、地质构造不作描述。河道的河床为砂卵石层，其厚度在10m以上，卵石含量在60%以上，中粗砂约占20%，细砂及泥土约占20%，其承载力值在16T/m2～40T/m2，承载能力较强，是较好的建筑基础，河床以上部分为沙壤土，其厚度在3m左右，具有一定防渗效果，河岸台阶地分布有粉质沙壤土，土层较厚，承载力较小，抗冲刷能力较弱，所以临河而建的居民村需要建设防洪河堤。
3.2天然建筑材料
工程区河段河床宽度在30m～40m左右，河床内砂卵石贮量丰富，筛选后级配较好，可作为建筑用砂石料使用，同时工程位置距河出口约4m，河河床内砂及碎石贮量丰富，质量好，工程用砂可直接从拉运。块石可就近2km内拉运；工程建设所需石块可就地取材；河道中砂卵石可做为堤后回填料。工程所需天然建筑材料可以满足工程建设需求。
4工程设计
4.1水力计算
设计预留河道宽30m，参照《水力学》中河道糙率取值规定，河道糙率取0.026，治理后河道顺直，河床坡降保持原河道坡降，过流计算采用明渠均匀流公式：
Q＝AC
Q—流量（m³/s）
A—过水断面面积m²
C—谢才系数
R—水力半径
i—河床坡降i=0.038
经计算，求得在下泄10年一遇的洪峰流量313m³/s时，其过水深为1.3m，考虑安全超高0.5m，由于堤后保护的居民点人口和耕地面积较多，且为了与原有坝段和路面进行衔接，出河床水面以上堤高2.3m。
4.2河堤冲刷深度估算
查《水力计算手册》按照以下公式进行河堤基础冲刷深度计算
hB=hp＋[(Vcp/V允)n－1]
hB——局部冲刷深度（m），从水面起算；
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允——河床面上允许不冲流速（m/s）查《水力学》取值5m/s
n——与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取n=1/4。经计算，冲刷深度为1.53m，设计河堤基础埋深确定为2.0m。
4.3河堤设计
护岸河堤起着挡水和挡土的双重作用，根据稳定要求，选择浆砌石河堤，河堤断面设计为梯形，河床水面以上堤高为2.3m，堤顶宽0.5m，底宽1.35m，背水面边坡为1:0.37，迎水面为直墙。河床水面以下基础设计为矩形齿墙，埋深2.0m，宽0.8m。河堤总高4.3m。
4.4爬河桥设计
爬河桥设计为漫水桥，在河道中间隔20cm埋设四根直径1m的水泥管，在水泥管上铺设C25的钢筋混凝土桥面，30cm，厚水泥管下混凝土垫层厚40cm，水泥管周围用C15混凝土填充。埋管部位长7m，宽4m，两侧铺设28m引桥连接公路与桥面，在非汛期河水可通过水泥管流向下游，汛期时洪水可翻越桥面下泄，不会影响河道行洪。
4.5河堤稳定分析计算
安全分析计算内容为：抗滑稳定计算，抗倾稳定计算，地基应力计算。
1）滑稳定计算。
根据公式K滑＝f∑W/∑P，经计算∑W＝8.75（t/m），∑P＝4.13（t/m），摩擦系数f取0.5，计算结果，抗滑稳定系数K滑＝1.06＞K规＝1.05。
2）抗倾稳定计算。
根据公式K抗倾＝∑M抗倾/∑M倾，∑M抗倾＝5.9（t.m），∑M倾=4.1（t.m），计算结果，K抗倾=1.4＞K规＝1.3。
3）地基应力计算。
根据公式：δ=W/A计算，W=15.64T，A=1.15m2，经计算，地基应力δ=13.6t/m2，小于地基承载力值28t/m2。
通过以上计算表明，河堤断面既能满足抗滑稳定要求，又能满足抗倾覆要求及地基承载力要求。因此，设计河堤是安全可靠的。
5工程施工
5.1施工条件与分析
该工程沿线有公路贯通工程首尾，同时许多由河床通向公路的便道，十分方便；工程沿岸有电力线路通过，电力供应有保证，工程河道内一般常年有水，水质符合工程用水标准，工程用水可不考虑，施工场地在河岸边，场地开阔，整平方便。总之，该工程施工交通方便，水电供应有保证，施工场地开阔，工程施工条件较好。
5.2工程施工组织
该工程为主要为护岸河提，属堤防工程，投资较少，规模较小，施工工艺较单一。主要工程施工为堤基开挖，堤身砌筑，堤后回填及施工抽水和导流等。施工需主要机械设备：挖掘机1台、装载机1台、砂浆搅拌机1台。施工组织安排如下：
1）堤基开挖及砌筑。用挖掘机进行堤基开挖，底宽要求不小于1.5m，两侧开挖边坡为1:1，开挖到高程后，人工进行基底整平，安排块石进行砌筑。基础砌筑完成后，用铲车或挖掘机进行分层回填，每层厚0.5m左右，并碾压3遍以上，并用水进行灌实。
2）堤身砌筑基础回填完成后，对基础砌石顶面清理干净后，按设计尺寸放线，进行堤身砌筑。堤身砌筑每隔20m设一伸缩缝，缝宽5cm，缝内填三油四毡。总之，本工程要求严格按照工程施工规范要求进行施工，不得降低标准随意施工。
5.3竣工验收
工程竣工后，由施工单位编制竣工报告，会同建设单位进行自验，自验中，对工程建设中存在的问题要现场指出，并限期责令进行改正，改正后重新进行验收。自验合格后，报请财政、水电设计部门进行验收。
6防洪影响评价
工程实施后，将对河道内的淤积物进行清理，清理出的淤积物可做为砂卵石堤后回填料使用，河道淤积减轻，河道畅通，这样就保证了河道汛期洪水畅泄和两岸的汛期安全。工程建成后，不会改变河道走势，不会抬高河床，不会影响上下游，左右岸的防洪安全和汛期抢险，对第三者的水事不构成影响，总之，该工程不会对防洪构成影响，防洪影响评价可行。
7结束语
本工程建成后，对维护两岸正常的生产秩序，促进农村稳定，有积极的社会效益。还可防止河岸农田耕地的水土流失，保持河道畅通，增加行洪、泄洪能力。还具有保持水土流失，美化和改善周边环境，生态效益非常明显。总之，该工程是一项较好的防汛减灾和综合治理工程。
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