河道连通工程设计方案.doc

河道连通工程设计方案1.1 设计基本资料（1）地形资料1：1000地形图（2012年3月实测）；2012年3月实测河道1/1000带状地形图及河道断面图。（2）主要工程地质资料引河开挖处、TT湖区、堤（岸）在本次勘察深度范围内地层分布如下：1层耕植土（Q1）：灰褐、灰色，分布于水稻田中呈软塑流塑粘性土状，分布于旱地上呈松散状，稍湿湿、饱和，含植物根茎。主要成分为重粉质壤土和中粉质壤土等。分布于农田中，层厚0.40.5m，层底高程8.310.7m。2层人工填土（Q1）：灰褐、黄灰色，松散稍密，稍湿湿，主要成分为重粉质壤土和中粉质壤土。分布于TT湖四周堤埂上及村庄处，位于村庄处局部含碎砖、碎石等，位于TT湖堤埂上局部表层含大量植物根茎。层厚0.41.5m，层底高程8.19.7m。层中粉质壤土（Q4al）：黑灰、深灰色、黄灰色，软塑。分布于湖周堤埂下局部地段及农田中表层。层厚0.41.4m，层底高程7.19.5m。层淤泥质中粉质壤土（Q4al）：灰黑、黑灰色，流塑，有腥臭味，含腐殖质，夹淤泥质重粉质壤土。分布于TT湖中及湖周堤埂下，湖中表层为淤泥，流塑。层厚0.31.6m，层底高程1.78.1m。层中粉质壤土（Q4al）：灰黑、黄灰色，可塑，夹重粉质壤土、轻粉质壤土。分布于TT湖四周堤埂上局部地段。层厚0.42.2m，层底高程1.37.6m。1层中重粉质壤土（Q4al）：黄灰、灰黄、褐黄色，硬塑，含铁锰氧化物，夹轻粉质壤土。主要分布于TT湖西北侧场地，即引河处。层厚3.89.3m，层底高程0.94.1m。2层中粉质壤土（Q4al）：黄褐、灰黄色，可塑，含铁锰氧化物，夹轻粉质壤土、重粉质壤土。主要分布于TT湖西北侧场地，即引河处。层厚1.33.9m，层底高程-1.32.3m。1层砾砂（Q4pl）：黄褐、黄色，中密，饱和，上部为薄层细砂，局部为中砂、粗砂，含少量圆砾。细粒含量1.113.2%，为含细粒土砂。主要分布于QX河附近，即引河处场地。层厚0.31.5m，层底高程0.22.4m。2层级配不良圆砾（Q4pl）：杂色，以黄灰为主，中密，饱和，磨圆度中等，主要成分为花岗岩、石灰岩、砂岩等岩屑，充填粗砂、砾砂。主要分布于QX河附近，即引河处场地。层厚2.02.8m，局部未揭穿，层底高程-2.6-1.5m。层中粉质壤土（Q3el）：褐黄、红褐色，硬塑，局部坚硬，含铁锰氧化物，夹粉质粘土、重粉质壤土。主要分布于湖东侧、TT湖南侧场地。层厚0.412.4m，层底高程-3.56.9m。层全风化强风化花岗岩（53（2）：褐红、褐黄、肉红色，见残余结构、构造，细、中粒结构，块状构造，大部分风化呈砂状，扰动呈细砂、中砂状，风化不均匀，夹裂隙发育的强风化岩，钻进呈碎石状。此层在ZK26钻孔钻深至21.0m，均为全风化，钻进扰动呈砂土状，无完整岩芯；在ZK15、ZK18钻孔处，钻入此层1m左右即遇强度较高岩石，钻进较慢，但无完整岩芯，呈砂状、碎石状。总之，风化不均匀。本次勘察未揭穿，揭露最大厚度13.6m，层顶高程-3.59.2m。层微风化石灰岩（P）：深灰、灰色，中、厚层状，裂隙较发育，小溶洞、溶隙较多，大部分溶隙中充填粘性土，岩石为较软较硬岩，含较多方解石脉。主要分布于TT湖区西北侧，即引河处。本次勘察未揭穿，揭露最大厚度2.4m，层顶高程-2.6-1.5m。层强中风化砂岩（S）：黄褐、深灰色，中、薄层状，粉砂、细砂结构。强风化层厚1.52.3m左右，风化呈粘性土状，手扮易碎；中风化层呈碎石状，裂隙发育，含黄红褐色铁质氧化物浸染，岩芯多呈碎石状，少量短柱状，致密，较软，锤击易碎，手扮难碎。与花岗岩接触带呈浅变质状。主要分布于TT湖区西南侧，即引河处。本次勘察未揭穿，揭露最大厚度1.4m，层顶高程0.51.7m。各土层物理力学参数建议值见表1.2-1。表1.2-1 各岩土层力学性指标建议值表土层序号及名称地基承载力fk(kPa)Es或E0(MPa)直剪抗剪强度摩擦系数抗剪断强度砼与岩石快剪固快fC(MPa)f,(度)C(kPa)(度) C (kPa)1耕植土2人工填土903.500.20中粉质壤土903.788.030.010.734.00.20淤泥、中粉质壤土803.00*7.413.78.727.00.20中粉质壤土904.007.821.08.731.90.201中重粉质壤土25013.7512.964.616.376.30.352中粉质壤土1809.5012.854.713.057.90.301砾砂26016.0*33.000.502圆砾30018.0*34.000.50中粉质壤土28012.9313.758.814.584.30.40全强风化花岗岩30014.0*32.000.45层微风化石灰岩20001.00.85层强中风化砂岩5000.70.83）安全系数河道工程：根据水利水电工程边坡设计规范（SL386-2007）、堤防工程设计规范（GB50286-98）规定，4级、5级建筑物边坡的允许安全系数见表1.2-2。表1.2-2 建筑物边坡稳定安全系数项目工 况4级堤防5级堤防抗滑稳定安全系数抗滑稳定安全系数岩基土基岩基土基防洪河道边坡正常运用条件/1.15/1.10非常运用条件/1.10/1.051.2 工程总体布置（一）连通河道线路连通河道路线要以“便捷、自然、经济”为主要原则，新开挖的河道尽量避免穿越高岗地，同时应尽可能利用原有的河道，以减少工程的投资。根据工程地形地貌现状，并结合城区土地利用总体规划，本次开挖的TT湖进出口连通河道线路具体确定如下。TT湖进口段河道自QX河QX街道碧岩村河口处起向东，依次经里山街道象山村、QX街道QX村、里山街道新华村，垂直跨TT湖西路，并经里山街道里山村、QX街道永明社区入TT湖。之间地势较为平坦，TT湖西路西段长约800m均为耕作良田，东段长约430m沟渠、鱼塘等水网密布，两端河道进行适当疏挖，即可与人工渠道连通。按此线路，需新开挖的河道长约1.23km。TT湖出口段河道自TT湖5+008断面自东向西，依次穿过东段TT湖边排水沟渠，垂直跨越规划经七路、经六路、经四路入QX河。沿线地势较为平坦，高程一般在9.3m11.5m之间，大多地段分布为耕作良田，东段宽约76m的沟渠、藕塘，高程6.5m8.6m，与QX河河道连通交角约50o。按此线路，需新开挖的河道长约1.44km。上述两段新挖河道线性比较顺直，需新开挖的河道长度相对较短，方便连通河道两侧地块商业开发，同时有利道路桥梁等交叉建筑物的布局。（二）河道平面形态设计城市河流平面形态设计应考虑以下原则：安全性、自然性要求，满足城市防洪安全的前提下，体现河流的自然形态；满足植物、生物的生存需要的同时，尽可能多地提供人们休闲、游憩的要求。另外，从城市的整体出发，打造滨水区与建成区的有机结合体。本次设计以体现自然，保留湖体，恢复生态，反映人水和谐的设计理念为指导，根据C市总体规划的要求，连通河道底宽不得小于30m，河口宽度（即两侧岸坡顶宽）控制在6070m之间，湖体周边可结合现状地形适当预留一定宽度，满足后期驳岸建设的同时，疏拓湖内行洪通道。因此，本设计推荐线路是：新开挖TT湖上下两段连通河道，路线长分别为1.442km、1.23km，另3.778km是利用现有的湖体周边进行适当的疏浚拓宽。拟定连通河道从TT湖至QX河长约6.45km。连通河道平面形态设计具体见图1.2-1。下段0+000-1+230上段5+008-6+450湖区段1+230-5+008图1.2-1 连通河道平面形态控制图（三）河道纵断面设计为满足QX河的洪水泄流要求，规划新开挖排洪连通渠2条，根据QX河设计水位，参照起迄点地面高程，规划新挖连通沟底平坡，湖内沟底纵降为8/100000，新开挖连通沟设计沟底高程为1.6m1.9m，高差为0.3m。1.3 河道护岸工程设计（一）岸坡结构设计新挖连通河道位于C市ZQ区，为使水工建筑物与水环境相协调，营造一个良好的休闲环境，并考虑植被及节约占地和便于运行管理，经方案比选，开挖断面拟采用一级平台加斜坡的梯形断面型式，中间一级平台宽3.0m，平台上/下边坡坡比分别为1：2.5/1：3。平台高出正常水位0.2m。平台以下边坡采用混凝土预制块防护结构，平台以上坡面及沟顶结合远期规划用地另行实施草皮绿化。主要结构设计叙述如下：连通河道DZTT湖西接QX河，沟底高程为1.61.9m，河底平坡，底宽30m，河岸分两级，正常蓄水位7.6m以下为连锁式混凝土预制块护岸，护岸顶底分别设置混凝土压顶和基脚，连锁式混凝土预制块厚0.10m，下铺设一层150g/m2土工布和厚度为0.15m的瓜子片反滤层，有利于坡面排水；蓄水位以上0.2m处设置一级平台，平台高程7.80m，宽3.0m。为确保了活动人群的安全，后续工程规划中，一级平台临水侧应设置护栏，并沿坡面间隔一定距离设置人行踏步。（二）岸坡稳定分析河岸稳定计算包括渗流稳定和抗滑稳定计算两部分。连通河道设计洪水位7.60m，低于两岸现状地面高程，因此河道两侧岸坡渗流破坏性小，故仅对河道常水位条件下岸坡稳定进行计算分析。（1）渗流稳定分析1）计算断面及参数的选取：计算断面应选取具有代表性的、岸坡高度相对较高，堤基土质较差的堤身断面。根据上述原则，本工程选取桩号为0+810、5+390断面进行岸坡渗流稳定分析计算；计算断面各土层渗透系数依照地质报告提供的试验值和建议值取用各土层的抗渗性能指标见表1.2-2。表1.2-2 渗流计算参数表土层岩土名称渗透系数 ( cm/s)1中重粉质壤土2.60×10-52重粉质壤土1.03×10-51砾砂1.09×10-22级配不良圆砾2.42×10-2微风化石灰岩2.26×10-2砂岩2）计算工况：根据水利水电工程边坡设计规范（SL386-2007）、水闸设计规范（SL265-2001），河道岸坡的渗流计算选用最不利工况为临水侧无水，同时考虑背水侧地下水渗流作用。渗流计算选择工况及相应的水位组合见表1.2-3。表1.2-3 计算断面渗流计算水位表计算桩号上游水位(m)下游水位(m)0+8108.3无水5+39010.2无水3）计算方法及计算程序：工程岸坡渗流计算采用二维稳定渗流有限元法，计算分析软件采用河海大学土木工程学院开发的“AutoBank水工结构有限元分析系统”。4）计算成果及分析：各断面在各工况下渗流计算成果见表1.2-4，渗流等势线图见图1.2-2、图1.2-3。表1.2-4 岸坡渗流计算主要成果表断面桩号出逸点高程（m）坡面渗透比降允许渗透比降0+8106.110.2430.305+3906.850.2670.30图1.2-2 桩号0+810断面渗流等势线图1.2-3 桩号5+390断面渗流等势线图由以上计算成果可以看出，岸坡出逸坡降小于允许最大出逸比降。因此，岸坡渗透稳定性满足规范要求。（2）岸坡抗滑稳定分析1）计算断面选取连通河道开挖堤岸主要为自然边坡和砼护坡两种，拟对临水侧一级平台上下斜坡式岸坡进行稳定分析；新开挖河道，地质报告揭示，河道出露的土层主要为1层中重粉质壤土及层中粉质壤土新开挖河道迎水侧边坡高度、地质条件相差不大，选取桩号0+810、5+390为典型断面进行计算。2）计算工况确定岸坡稳定按施工期、正常蓄水位的抗滑稳定性验算。表1.2-5 计算断面抗滑稳定计算水位表名称部位断面桩号计算工况临水侧水位（m）下段河道岸坡迎水侧0+810正常蓄水位7.6施工（完建）期无水上段河道岸坡迎水侧5+390正常蓄水位7.6施工（完建）期无水3）计算方法及计算成果抗滑稳定分析采用河海大学土木工程学院开发的“Slope土石坝稳定分析系统”进行计算，计算方法按堤防设计规范（GB 50286-98）规定确定。考虑岸坡边竖向堆土影响，计算成果见表1.2-6，计算结果见图1.2-34。表1.2-6 抗滑稳定计算成果表部位桩 号抗滑稳定系数施工（完建）期临水坡正常蓄水位临水坡下段河道岸坡0+8102.3812.163上段河道岸坡5+3901.8711.7404）计算成果分析根据水利水电工程边坡设计规范（SL386-2007）、堤防工程设计规范（GB50286-98）)规定，4级建筑物正常运用条件下Kc=1.15，非正常运用条件下Kc=1.10。计算成果表明，河道岸坡开挖抗滑稳定安全系数均大于规范允许最小稳定安全系数，抗滑稳定满足设计要求。图1.2-3 桩号0+810断面岸坡抗滑稳定计算成果图图1.2-4 桩号5+390断面岸坡抗滑稳定计算成果图工程河道开挖主要工程量见表1.2-1、表1.2-2，TT湖沿岸疏浚工程量见表1.2-3。经统计，共开挖土方101.19万m3，砼预制块护坡0.36万m3。表1.2-7 TT湖连通河道（下段0+0001+230）开挖工程量成果表桩号间距(m)开挖面积(m2)开挖土方（m3）0+000256.5 7691.0 0+09090246.2 7476.3 0+18090221.0 6762.3 0+27090213.4 6341.9 0+36090168.9 5206.2 0+45090160.7 4954.7 0+54090164.0 5028.0 0+63090161.6 4871.6 0+72090176.5 5391.6 0+81090130.7 4471.9 0+90090127.6 3331.7 0+99090126.0 3658.5 1+08090121.3 3611.2 1+17090121.5 3622.7 1+23060186.5 4701.9 合计1230225458表1.2-8 TT湖连通河道（上段5+0086+450）开挖工程量成果表桩号间距(m)开挖面积(m2)开挖土方（m3）5+0473961.4 2541.8 5+190143172.6 8632.0 5+290100190.3 8010.8 5+390100281.9 13282.8 5+490100241.8 12681.3 5+590100201.0 10827.8 5+690100178.3 9221.8 5+790100216.3 10580.8 5+890100221.2 10900.5 5+990100258.6 12243.5 6+090100271.9 13679.0 6+190100213.4 11588.3 6+290100161.5 8389.5 6+390100227.2 11736.0 6+4708099.7 4770.5 合计1462320893表1.2-9 TT湖连通河道（湖区段1+2305+008）清淤工程量成果表桩号间距(m)开挖面积(m2)开挖土方（m3）1+26030104.24360.51+35090104.83862.81+460110114.44632.61+55090124.33828.51+64090114.73354.61+73090112.63299.01+82090108.23278.01+91090207.24727.92+00090221.55046.02+09090118.53523.12+18090101.83267.92+280100103.03387.32+37090107.63274.42+46090117.03446.92+674114198.27672.32+779105113.64812.62+90012198.15200.82+99090101.67441.73+090100172.76871.33+190100103.05227.03+28999201.97951.03+36071248.97117.73+460100102.15141.03+56010081.85313.53+64080100.93006.23+74010097.64876.53+840100131.85641.03+940100233.411182.04+0309091.93866.24+160130144.74611.64+260100109.25990.64+385125117.24962.44+4759099.95580.24+5608589.23871.84+65090102.35376.64+77012091.24581.84+88011097.54324.75+00812868.93482.0合计3778505544