xxx城市渠道改造设计(带计算书)

湖南省 长沙市

XXXXXXX垸 撇洪渠改造工程

设计报告

XXXX设计院 二00六年九月

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XXXXXXX垸撇洪渠改造工程报告 XXXX设计院

院长：

总工：

审查：

项目负责：

设计：

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目 录

1. 综合说明 ...................................................................................... 4

1.1 任务来源 .................................................................................................... 4 1.2 工程概况 .................................................................................................... 4

2. 工程水文地质 ............................................................................... 4

2.1 工程水文条件 ............................................................................................ 4 2.2 工程地质条件 ............................................................................................ 4 2.3 岩土工程评价 ............................................................................................ 5

3. 工程设计 ...................................................................................... 5

3.1 设计任务及依据 ......................................................................................... 5

3.1.1 设计任务 ................................................................................................................ 5

3.1.2 设计标准 ................................................................................................................ 5

3.2 设计基本资料 ............................................................................................ 6

3.2.1 水文地质条件 ......................................................................................................... 6 3.2.2 泥沙........................................................................................................................ 6

3.3 设计采用的主要技术规范 ........................................................................... 6 3.4 撇洪渠设计 ................................................................................................ 6

3.4.1 撇洪渠轴线选择 ..................................................................................................... 6 3.4.2 涵管形式选择 ......................................................................................................... 7 3.4.3 箱涵断面尺寸设计 .................................................................................................. 7 3.4.4 箱涵分段处止水设计 .............................................................................................. 7 3.4.5 箱涵结构设计 ......................................................................................................... 7 3.4.6 主要材料 ................................................................................................................ 8 3.4.7 水力计算 ................................................................................................................ 8

4. 施工组织设计 ............................................................................... 9

4.1 施工条件 .................................................................................................... 9 4.2 施工概况及施工工艺 ................................................................................ 10 4.3 施工工期 .................................................................................................. 12 4.4 人员及机械设备 ....................................................................................... 12

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1. 综合说明

1.1 任务来源

该工程为湖南XXX置业有限责任公司开发的XXX·XXX三期项目的一部分。

由于原有撇洪渠对主体工程的布置实施有影响，我院受业主委托，承担了XXXXXX归心苑朝正垸撇洪渠改造工程的设计任务。

1.2 工程概况

原有撇洪渠过水断面为底宽4米，高3.1米的矩形断面，结构为盖板涵形式，

本次设计过水断面尺寸不变，结构形式为钢筋混凝土箱涵。涵管纵坡坡比为1/1600，设计撇洪流量为11.34m3/s。

主要工程量汇总表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 项目 土方开挖 土方回填 M7.5砌砖 钢筋制安 C10混凝土 C25混凝土 浆砌石 φ700mm井盖、盖座 单位 m3 m3 m3 t m3 m3 m3 套 数量 12696.00 9269.86 4.92 140.10 96.624 935.11 5.33 2 备注 2. 工程水文地质

2.1 工程水文气象条件

根据省院水文室提交的原始资料，离河口2.40km的广电中心相应的撇雨面积

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为2.82km。经过计算，撇洪流量为11.34m3/s。该工程位于长沙市城区，历年极

端最高气温为40.6℃，历年极端最低气温为－11.3℃，年平均降雨量 13.8毫米，日最大降雨量192.5毫米。

2.2 工程地质条件

根据地勘报告，拟建场地地层结构简单，根据各层结构特征，场地内无6度烈度地震作用下可液化土层，亦无活动性发震断裂通过。临近场地亦未发现影响

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工程稳定性的不利因素。属于可进行建设的一般场地。

场地等级为三级，场地地基等级为二级。

2.3 岩土工程评价

根据现场察看情况，撇洪渠改造工程施工地层岩性由上至下分述如下： （1）素填土层：褐红色，局部褐灰色，粘性土回填为主，湿，结构松散，混少量碎石等，局部夹杂有建筑垃圾、塘泥。填筑年限小于4年，未完成自重固结。该层厚度1－2m左右，工程性状差，不能作为箱涵基础的持力层。

（2）粉质粘土层：红夹黄色、黄－白色，硬塑状，具网纹状构造。抗剪强度较高，具中等压缩性，工程性状良好。

考虑采用粉质粘土层作为本工程改道撇洪渠的持力层。

3. 工程设计

3.1 设计任务及依据

3.1.1 设计任务

本次设计主要完成以下几个项目的设计： （1）改线渠道的水力设计 （2）箱涵的结构设计

（3）其它本工程相关部位的设计 3.1.2 设计标准

1、工程等别、建筑物级别

XXXXXX归心苑朝正垸撇洪渠改造工程包括拆除原有盖板涵及重建一段箱涵。

根据原有撇洪渠的使用要求，改线渠段过洪能力应为11.34m3/s，根据SL252—2000《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》规定，根据水利水电工程分等标准：本枢纽工程属Ⅴ等，小（2）工程。本段属5级建筑物。 2、洪水标准

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本工程的洪水设计标准：是根据长沙市区暴雨与外河最高水位遭遇机会按规范确定的，即内部5年一遇设计暴雨与外河100年一遇设计洪水位遭遇；内部10年一遇暴雨与外河20年一遇洪水位遭遇，取上两种情况的外包线作为设计水面线。 3、防震标准

长沙市区抗震设防烈度为VI度。本工程不作抗震设计。

3.2 设计基本资料

3.2.1 水文地质条件

本次改线涵管的开挖深度约为3.5m，渠底高程约为38m。根据地勘资料本地区主要含水层为圆砾层，所含地下水为孔隙地下水，地下水静水位为25.0-26.4m，平均为25.9m, 素填土层中有少量的上层滞水，静水位为22.5－33.7。由上可知，本段涵管位于地下水位以上，无外水压力及浮托力影响。 3.2.2 泥沙

本工程涵管沿线属长沙市城区，城市道路硬化率高，植被绿化较好，水土流失较少。工程使用多年后泥沙沉积时，可在枯水期进行人工清淤及工程检修等任务。

3.3 设计采用的主要技术规范

《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252－2000）； 《水工混凝土结构设计规范》（DL/T5057－1996）；

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）； 《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ 024-85）； 《公路桥涵施工技术规范》（JTG 041-2000）； 《钢筋焊接与验收规程》（JTJ 18-96）； 其他相关规范及规程。

3.4 撇洪渠设计

3.4.1 撇洪渠轴线选择

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本工程撇洪渠改线的轴线选择根据业主要求，以不影响主体工程建设为基础，最终选定该方案。（详见总平面布置图） 3.4.2 涵管形式选择

根据本工程位置及地质情况特点，在涵管结构形式上可以考虑浆砌石挡墙混凝土盖板涵和钢筋混凝土箱涵。由于盖板涵体形较大，开挖面宽，相应工程量较大，同时还可能破坏临近建筑物天然地基，增加主体工程的基础处理工程量。因此，经过技术经济比较，本工程采用混凝土箱涵的结构形式。 3.4.3 箱涵断面尺寸设计

为了保证泄洪能力并且使水流衔接顺畅，本段仍采用原盖板涵的过流断面尺寸，即高4.0米，宽3.1米。 3.4.4 箱涵分段处止水设计

由于箱涵侧壁较薄，对止水片的安放不利，所以在沉降缝连接段，设置有500mm的齿墙，采用塑料止水片，止水片距内侧管壁200mm，沿连接段齿墙布置一周，接头采用电热熔接牢固。（详见箱涵止水图） 3.4.5 箱涵结构设计 1、设计条件

该渠道为沟埋式箱涵结构，开挖边坡比为i=1:1。箱涵外边界尺寸：宽4.6米，高3.7米，壁厚0.3米。撇洪渠改线段起点桩号为原撇洪渠桩号的K0+340，终点桩号为K0+540，撇洪渠轴线全长为201.3米，渠底纵坡坡比为1/1600。渠底高程为▽36.2125～▽36.3375，主体工程室外道路路面高程为41.5米，渠道埋深为5.3米。 2、设计状况

根据本工程实际情况，可分为两个工况进行计算，即状况1：施工期；2：使用期。

施工期状况荷载组合：垂直土压力＋侧向土压力＋自重

使用期状况荷载组合：垂直土压力＋侧向土压力＋自重＋内水压力

通过分析，可知对于本工程，内水压力和侧向土压力互为抵消，对于本工程结构有利，所以取最不利状况即施工期状况计算。

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3、计算结果

根据计算，确定采用钢筋混凝土箱涵结构。顶板、底板以及侧壁厚30cm，混凝土等级为C25。

3.4.6 主要材料 1、混凝土

箱涵混凝土采用C25混凝土，抗渗标号0.6Mpa。垫层混凝土采用C10。

2、普通钢筋

普通钢筋采用R235和HRB335钢筋，其中R235钢筋抗拉强度标准值fsk=235Mpa，HRB335钢筋抗拉强度标准值fsk=335Mpa。 3、浆砌石

与原盖板涵连接段挡墙为MU20毛石，水泥砂浆标号为M7.5。 4、其它

砂、石、水的质量要求应符合JTJ 041-2000的有关规定，其中粗骨料标号应大于或等于2倍混凝土标号。

本工程所有材料及标准产品均应采用通过国家级或部级鉴定的产品，并按国标或部标要求进行抽样检验。 3.4.7 水力计算 1、撇洪面积

本段采用长沙市水利水电勘测设计院于2001年10月核定的撇雨面积，即离河口2.4公里的广电中心相应的撇雨面积为2.82km2。

2、设计标准和设计洪水计算

设计标准：是根据长沙市区暴雨与外河最高水位遭遇机会按规范确定。即内部5年一遇设计暴雨与外河100年以一遇设计洪水位遭遇；内部10年一遇设计暴雨与外河20年一遇洪水位遭遇，取上述两种情况的外包线作为设计水面线。

设计洪水计算：采用湖南综合经验单位线进行地区归纳，所得长沙市防洪规划范围内各撇洪渠设计洪峰流量公式： Q10%=4.95F0.8

F=2.82 km2 Q10%=4.95*2.820.8=11.34m3/s

3、渠道断面及泄洪量校核计算

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应用河道恒定非均匀流水面曲线基本方程式以试算法从下游往上游推算水面曲线，由计算可以看出（计算书见附录），本段涵顶无顶托影响。本段计算下游控制水深按照长沙市水利水电勘测设计院2000年11月朝正垸撇洪渠工程（骏豪花园段）撇洪渠纵断面图确定。本次改线段渠道仍采用矩形断面，即宽4.0米，高3.4米。过洪能力计算如下：

计算采用谢才公式：Q＝ωC（Ri）^0.5

F＝2.82km2 Q10%=11.34 m3/s n=0.014 b=4.0 h=2.48m ω＝bh=9.92 x=b+2h=8.96 R=ω/x=1.107 C=1/n*R^(1/6)=72.65 Q=ωC（Ri）^0.5=18.96>11.34 m3/s 4、结论与建议

⑴、通过计算可知，本段设计断面可以满足设计状况下泻流量的要求。 ⑵、涵管壁迎水面应尽量平整以降低糙率，满足泄洪需要。 ⑶、应加强渠道管理，定期清淤、清杂。

4. 施工组织设计

4.1 施工条件

1、对外交通条件

本工程施工所需的材料均可以通过现有公路运输至工地现场。 2、施工场地布置条件

本工程场地平坦开阔，面积较大，附近有临时用地可供施工生产和生活区的布置。根据业主指定位置布置弃渣场地，施工布置条件较好。 3、工程布置特点

本工程包括箱涵及检修井的施工，箱涵全长201.3m，共分11段施工，除首段为21.3米外，其余各段均为18米，沉降缝3cm。沿程共设2个检修井。 4、建筑材料、水电等供应条件

施工所需砂石料可从附近购买，水泥可从附近水泥厂购买。施工用电可从附近生活小区架设，线路长200m左右。施工用水可采用附近生活小区的生活用水，修建蓄水池，便于工程正常施工。

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4.2 施工概况及施工工艺

钢筋砼箱涵为过水断面400cm ×310cm 矩型排水涵，该箱涵起始桩号为原撇洪渠桩号K0+340，末端桩号为K0+540。涵长为201.3m，进、出口与原撇洪渠涵管连接，涵顶填土最大高度为1.5米。

本涵管计划于9月30日开工，11 月23日完工，工期55天。 1、进场测量

测量放样，恢复中线，并根据中线测地面线。

复核设计图纸，根据新测地面线确定原进出口设计高程是否能满足实际需要，然后结合涵洞通用图作出施工图，报监理工程师审批。 2、施工放样及开挖

由进场复测，以及加密的导线点放出涵洞的轴线，中桩和进出口两侧端点，并于中点、端点设置十字桩，在十字桩中打一小铁钉，然后用水泥砂浆固桩，以便施工过程中随时控制箱涵中轴线。箱涵的开挖工作采用人工配合挖掘机进行，先用挖掘机沿开坑线挖至基底设计标高以上20 ～30ｃｍ，然后用人工将剩余部分清理至基底设计标高，并整平。 3、 箱涵砼施工

开挖完成后，应对地基基础进行承载力检测，若出现不满足要求的软弱地基，应采用挖除置换的方法进行处理，处理完成并检测合格后应立即浇筑混凝土垫层，以防降雨或水流破坏。

箱涵断面结构砼分层浇筑，底板先浇，侧墙和顶板一次浇筑完成。内侧模板采用定性木模板，外侧采用普通木模或者小钢模。

混凝土浇筑采用人工推小车入仓，插入式或平板振捣器振捣密实，侧墙混凝土浇筑时，要注意两侧平衡对称上升。平均上升速度应保证上层砼覆盖时，下层砼不初凝，以防止出现冷缝。 ４、施工质量控制

1）支架和模板的安装

ａ：安装前按图纸要求检查支架和自制模板的尺寸与形状，合格后才准进入施工现场。

ｂ：支架结构应满足立模标高的调整要求。钢管的间距不大于撑杆件。 ｅ：检查模板接缝，模板连接缝大于2mm用灰膏类填缝。

f：在满足强度要求前提下，对砼的外观质量须严格要求，此砼表面外露的模板，应采用2m2钢模板或胶合板（厚度应大于2cm），或粗面木材料以厚胶合板或衬以金属板。要求安装模板接缝不大于1mm，接缝处相邻两模板高差小于1mm，模板平整度小于2mm。

2）钢筋骨架安装：

ａ：骨架制作：在支架上浇筑钢筋混凝土盖板时，应先在模板内制成平面骨架，制作钢筋骨架时，须焊扎坚固。多层钢筋焊接时，可采用侧面焊缝，使之形成平面骨架，焊接缝设在弯起钢筋的弯起点处。如斜筋弯起点之间的距离较大，

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应在中间部分适当增加短段焊接，以便有效地固定各层主钢筋。

ｂ：钢筋接头：钢筋绑扎接头要求：受拉钢筋搭接长度不小于设计范围：Ⅰ级钢筋不小于２５ｄ，Ⅱ级钢筋不小于３５ｄ，（ｄ为钢筋直径）。钢筋的焊接采用搭叠式电弧焊接，钢筋端部应预先折向一侧，使两接合钢筋在搭接范围内轴线一致以减少偏心。搭接时双面焊缝的长度不小于５ｄ，单面焊缝的长度不小于１０ｄ。

ｃ：钢筋骨架的拼装：用焊接的方法拼接骨架时，应用样板严格控制骨架位置。骨架的施焊顺序，宜由骨架的中间到两边，对称地向两端进行，并应先焊下部后焊上部，每条焊缝应一次成活，相邻的焊缝应分区对称地跳焊，不可顺方向连续施焊。

为保证混凝土保护层的厚度，应在钢筋骨架与模板之间错开放置适当数量的水泥砂浆垫块、混凝土垫块或钢筋头垫块，骨架侧面的垫块应绑扎牢固。

3）混凝土施工 a：混凝土配合比

通过室内试验成果进行混凝土配合比设计，并报送监理工程师批准。并根据建筑物的性质、钢筋含量、混凝土运输、浇筑方法和气候条件选定合理的坍落度，混凝土在浇筑地点的坍落度按下表选定。

表4-1 混凝土在浇筑地点坍落度（使用振捣器） 建筑物的性质 素混凝土或少筋混凝土 配筋率不超过1%的钢筋混凝土 配筋率超过1%的钢筋混凝土 标准坍落度（cm） 3-5 5-7 7-9 b：拌和

本工程混凝土的拌和均采用0.4m3的拌和机，小型机动车运输入仓，拌和时严格按监理工程师批准的配料单进行配料，其称量偏差保证在SDJ207-82的规定范围内。拌和程序和时间均通过试验确定，且纯拌和时间不少于3分钟。

c：混凝土浇筑

①混凝土浇筑前，应对模板、支架、钢筋预埋件等进行细致检查，并作自检和工序交接记录。

②钢筋上的泥土、油污、模板内的垃圾、杂物应清除干净，木模板应浇水湿润，缝隙应堵严。

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③混凝土自高处倾落时，应设料斗、漏斗串筒、溜管，以防止混凝土产生分层离析。

④在钢筋全部绑扎好之后，将砼盖板半幅分次浇筑，或用斜层法从两端对称地向跨中浇筑，在跨中合拢。

⑤混凝土浇筑上下层时间应严格控制，不得超过混凝土初凝时间，不得出现施工“冷缝”。

d：混凝土养护

混凝土浇筑后立即进行养护。在养护期间，使混凝土表面保持湿润，防止雨淋、日晒和受冻。对混凝土外露面，待表面收浆，凝固后即用草帘等物覆盖，并经常在模板及草帘上洒水，洒水养护的时间，应不少于7天。 5、涵背回填

台背回填需防水层建成并且箱涵砼、涵底铺砌砂浆强度达到70％以后才进行，回填材料采用透水性材料（塑性指数小于6）。回填时箱涵两侧同时对称填筑，分层压实，每层填筑控制在15ｃｍ以内，用冲击夯夯实，压实度达到95％。箱涵顶面填土时，第一层摊铺厚度大于30ｃｍ，以防止剧烈冲击。

4.3 施工工期

本涵计划工期55天，其中主要控制性工期如下： 放线测量1天 ；挖基、清基9天； 箱涵浇筑42天 ，涵背回填3天 。

4.4 人员及机械设备

本涵施工，配备钢筋工8名，焊工4名，民工30名。配备挖掘机CAT320B二台，砂浆机二台，700W、2KW潜水泵各一台，夯机4台，震动棒二根，平板振捣器一台 。

附录：

********************************************************************** 计算项目：渠道水力学计算 8

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********************************************************************** ---------------------------------------------------------------------- [ 渠道断面简图 ]

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---------------------------------------------------------------------- [ 计算条件 ]

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[基本参数]

渠道类型: 清水渠道

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水流运动状态:非均匀流

计算目标: 棱柱形明渠水面曲线计算 断面类型: 梯形断面

渠道的等值粗糙高度:1.800(mm)

水的运动粘滞系数: 1.011×10^-6(m2/s)

计算谢才系数公式采用manning公式

渠道流量：11.340(m3/s) 渠道底坡：0.000625 渠道全长：201.300(m)

推求水面曲线时的起始水深： 2.480(m) 控制水深(即起始水深)的位置:下游

采用的谢才系数计算公式为：manning公式

[几何参数]

渠道底宽b: 4.000(m) 渠道深度H: 3.400(m) 渠道边坡系数m1:0.000 渠道边坡系数m2:0.000 渠道堤顶超高: 0(m)

[糙率参数]

渠道边坡的糙率n: 0.01400 渠道边坡的糙率n1:0.01400 渠道边坡的糙率n2:0.01400

---------------------------------------------------------------------- [ 计算过程 ]

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一、水面曲线定性分析。

1、计算均匀流水深。

按照均匀流公式，计算渠道中的均匀流水深。 试算法求解，得渠道中的均匀流水深为:1.685(m)

2、计算临界水深。

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渠道的临界水深为：0.935(m)

3、判断水面曲线类型。 已知控制水深：2.480(m) 计算得均匀流水深为：1.685(m) 计算得临界水深为：0.935(m)

因为均匀流水深1.685m>临界水深0.935m,而且控制水深2.480m>均匀流水深1.685m,所以，水面曲线形状为：

缓坡渠道上的aⅠ型壅水曲线。

二、水面曲线的定量计算。

1、设取水深求距离。

过水断面 水深 断面面积 湿周 水力半径 谢才系数 断面平均流速 断面单位能量 平均水力坡度 间距 总长度 0 2.480 9.920 8.960 1.107 72.651 1.143 2.550 0.00022480 23.569 23.569 1 2.470 9.880 8.940 1.105 72.629 1.148 2.541 0.00022718 23.691 47.260 2 2.460 9.840 8.920 1.103 72.607 1.152 2.531 0.00022959 23.818 71.078 3 2.450 9.800 8.900 1.101 72.585 1.157 2.522 0.00023204 23.949 95.027 4 2.440 9.760 8.880 1.099 72.562 1.162 2.512 0.00023452 24.082 119.109 5 2.430 9.720 8.860 1.097 72.540 1.167 2.503 0.00023705 24.220 143.329 6 2.420 9.680 8.840 1.095 72.517 1.171 2.494 0.00023961 24.361 167.690 7 2.410 9.0 8.820 1.093 72.495 1.176 2.484 0.00024222 24.507 192.198 8 2.400 9.600 8.800 1.091 72.472 1.181 2.475 0.00024486 24.657 216.855 9 2.390 9.560 8.780 1.0 72.449 1.186 2.465

2、求末端水深。

由上面的计算结果可知：断面9到起始断面的距离大于渠道全长15.555m。 试算法推算渠道末端水深。 渠道末端水深为：2.396(m)

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