【文章內容簡介】 ..................................................... 59 第八章、下游消能防沖設計 ...................................................................................... 60 、消力池設計 ................................................................................................. 60 、消力池深度計算 :................................................................................... 60 、消力池長度計算 :................................................................................... 62 、消力池的結構計算 :............................................................................... 62 、海漫設計 ..................................................................................................... 62 、海漫的長度計算 :................................................................................... 62 、材料選擇 :............................................................................................... 62 、結構布置 :............................................................................................... 62 、反濾池 :................................................................................................... 62 、河床沖刷深度的計算 :........................................................................... 63 第九章、河溝控導和防護設計 .................................................................................. 63 第十章、總結 .............................................................................................................. 63 3 第一章 、 設計基本資料 、 基本資料 三里莊溝 排水渡槽位于 河南省輝縣市百泉鎮(zhèn)三里莊南約 500m 處， 集流 面積， 5 年一遇設計流量 27m3/s，天然 洪 水位 ， 20 年一遇校核流量47m3/s，天然 洪 水位 。 交叉斷面處總干渠底寬 ，渠底高程 ，設計流量 260m3/s，相應水位 ，加大流量 310 m3/s，相應水位 ，一級馬道高程 ，邊坡系數 ，馬道寬 。 渡槽垂直總干渠中心線布置， 槽身縱梁底部高程至渠道加大水位的凈空不小于。 建議進口槽底高程采用 ，縱向比降采用 1/500，槽身糙率采用。 橫斷面尺寸以通過 20 年一遇洪水時槽身不發(fā)生漫溢為原則，經方案比較后確定槽寬和槽深。 槽身可采用預應力混凝土或普通鋼筋混凝土結構，支承結構采用單排架，基礎型式可采用整體板式或鉆孔灌注樁基礎。 槽身、支墩、基礎等主要部位按 1級建筑物設計；進出口翼墻、導墻、下游消能工、河溝控導、防護等次要部位按 3級建筑物設計。 槽身穩(wěn)定計算工況： 設計工況： 空槽 +風壓 ，即槽身無水，設計風壓； 校核 工況： 空槽 +地震 ，即槽身無水，發(fā)生地震。 擋土墻穩(wěn)定計算工況： 設計工況：建成無水； 校核工況 1：墻前無水，墻后水位至 1/3 墻高； 校核工況 2：墻前墻后無水，地震。 結構計算荷載組合參考下表： 4 排水渡槽結構計算荷載組合及安全系數表 、 工程概況 ： 三里莊溝 排水渡槽位于 河南省輝縣市百泉鎮(zhèn)三里莊南約 500m 處， 是南水北調中線工程總干渠與三里莊溝的交叉建筑物。工程交叉處總干渠黃河北 — 漳河南渠段樁號為Ⅳ 109＋ ，軸線交叉點大地坐標為 x＝ ， y＝。 交叉斷面以上三里莊溝集水面積 ，五年一遇設計洪峰流量 11m3/s，二十年一遇校核洪峰流量 19 m3/s，五十年一遇設計洪峰流量 24m3/s，二百年一遇校核洪峰流量 30 m3/s。 部位 設計 工況 工況 說明 自 重 水重 水 壓 力 風荷 土壓力 預應力 地震 施工檢修 I 級建筑物允許撓度 （按 L） 最大裂縫寬度允許值 (mm) 槽 身 基本 5 年洪水 214。 214。 214。 214。 214。 L/500 ～ 特殊Ⅰ 滿槽 214。 214。 214。 214。 214。 － － 特殊Ⅱ 施工 214。 214。 214。 214。 － － 墩 排架樁 基本 5 年洪水 214。 214。 214。 214。 214。 214。 － － 特殊Ⅰ 滿槽 214。 214。 214。 214。 214。 214。 － － 特殊Ⅱ 施工 214。 214。 214。 214。 214。 － － 特殊Ⅲ 空槽地震 214。 214。 214。 214。 214。 － － 5 交叉斷面處總干渠設計流量 260 m3/s，相應水位 ；加大流量 310 m3/s，相應水位 。 、 地形資料 ： 工程區(qū)位于太行山山前沖洪積平原和華北平原過渡地帶，地勢東北高西南低，三里莊溝呈東 北西南流向溝底高程 ～ ，呈寬淺型，兩岸為耕地，地面高程 ～ 。 工程區(qū)測有總干渠帶狀地形圖（比例尺： 1/5000）和建筑物場區(qū) 1/500 大比例尺地形圖，其中建筑物場區(qū)測量范圍為總干渠左右岸、交叉建筑物上下游各300m。 、 地質資料 : 工程區(qū)位于華北準地臺山背斜的東南部，新構造分區(qū)為華北斷陷～隆起區(qū)太行山隆起東南部邊緣，區(qū)域斷裂構造空間展布以北東向為主 ,次為北西向。 1996年 7 月 24 日～ 8月 5日，河南省水利勘測總隊對工程區(qū)進行了勘查，布設鉆孔 3個，總進尺 100m，并進行了標貫、重型動力觸探等原位測試和室內土工試驗。 （ 1） 地層巖性 在勘探深度范圍內，場區(qū)上覆第四系粘性土、卵石，下伏上第三系砂巖、粘土巖，可劃分為 6個地質單元，巖性由老到新分述如下： 上第三系上新統潞王墳組 (N 2L)：河湖相沉積，巖性為砂巖、粘土巖，頂板高程 ～ ，總厚度大于 。 粘土巖：灰色、棕白、黃褐色，巨厚層狀，具有不規(guī)則裂隙，裂面具有蠟狀光澤，含少量鈣質團塊，巖芯完整，中心孔揭露厚度 。 砂巖：黃褐色，中厚層狀；砂粒成分以石英為主，長石次之；具水平 層理，弱風化；泥鈣質半膠結，僅在 3號孔中揭露，中心孔被剝蝕而缺失。 第四系中更新統 (alplQ 2)：沖洪積物，具粘礫多層結構，巖性由兩層粉質粘土和兩層卵石組成，總厚度 ～ 。 卵石：灰色，卵石成份為灰?guī)r，直徑 3～ 5cm，大者 12cm，含量 70％～ 80％，余為泥質充填。該層中心孔較厚，兩邊孔較薄，平均厚度 。 粉質粘土：棕紅色，致密堅硬，土質不均，有鐵錳質薄膜，裂隙發(fā)育，裂面光滑，具蠟狀光澤。平均厚度 ，中山部夾厚 30cm的泥卵石。 卵石：灰色，成份為灰?guī)r，次圓狀，卵石粒 徑一般 2～ 4cm，大者達 12cm，含量 60％～ 80％，余為泥質充填。該層自東向西漸薄，在 3號孔附近尖滅。 粉質粘土：棕紅、棕黃色，土質不均，含少量鐵錳質斑點，平均厚度 。 （ 2） 巖土物理力學性質 6 各巖土物理力學性質指標建議值見表一和表二。 （ 3） 地震基本烈度 根據長江水利委員會編制的《南水北調中線工程地震動參數區(qū)劃報告（ 2020年 4 月）》，工程區(qū)位于華北平原地震帶的南部 ,場區(qū)地震動峰值加速度值為，相當于地震基本烈度為 8度區(qū)。 場區(qū)地下水類型為孔隙～裂隙潛水，含水層為第四系中 更新統卵石、上第三系砂巖。地下水位標高 ～ 。 場區(qū)地下水補給來源主要為大氣降水和側向逕流補給，排泄方式主要為側向逕流和人工開采。 該區(qū)地下水化學類型為“ HCO3 Ca”型；礦化度 ，屬淡水；總硬度176。 ，屬硬水； pH值 ，呈弱堿性；含量 ，侵蝕性 CO2含量為0mg/L。根據《水利水電工程地質勘察規(guī)范》表 判別，該區(qū)地下水對砼無腐蝕性。 (1)工程區(qū)溝底和兩岸均為耕地，施工場地開闊，但交通不便利。 (2)工程區(qū)地 層基本穩(wěn)定，除表層 強度稍低外，其余各地質單元強度相對較高，但第③層粉質粘土和第⑥層粘土巖具中等膨脹潛勢。地下水埋藏較深，適宜作鉆孔灌注樁基礎，樁端持力層宜放在上第三系砂巖及粘土巖中，也可放在第④層（ Q2）卵石或第③層粉質粘土中，可視荷載情況確定。 (3) 場區(qū)地下水類型為孔隙～裂隙潛水，含水層為第四系中更新統卵石、上第三系砂巖。地下水位標高 ～ 。地下水對砼無腐蝕性 表一 各土體單元的物理指標建議值表 7 (4)工程區(qū)位于華北平原地震帶的南部 ,場區(qū) 地震動峰值加速度值為， 相當于 地震基本烈度為 8度區(qū)。 表二 土巖體力學性指標建議值表 巖土體單元 序號 土 名 力學性質 滲透 系數 承載力 標準值 fk 鉆孔樁 壓縮系數 壓縮模量 飽和快剪 凝聚力 內摩擦角 容許承載力 樁周土 極限摩阻力 av Es C ψ K MPa1 MPa kPa （ 0） cm/s kPa σ o τ i ① 粉質粘土 180 220 60 土體單元 編號 土 名 物 理 性 質 天然 含水量 天然 干密度 比重 天然 孔隙比 液液限 塑限 塑性指數 液性指數 w ρ d Gs e wL WP Ip IL % g/cm3 % % % % ① 粉質粘土 ② 卵 石 ③ 粉質粘土 ④ 卵 石 ⑤ 砂 巖 ⑥ 粘 土 巖 0 8 ② 泥 卵 石 350 400 130 ③ 粉質粘土 230 250 60 ④ 泥 卵 石 350 400 130 ⑤ 砂 巖 350 400 100 ⑥ 粘 土 巖 300 350 100 、 水文資料 : 三里莊溝屬海河流域衛(wèi)河水系內的一條小河道，位于太行山前沖洪積平原，從東北流向西南，屬季節(jié)性河流。該河發(fā)源于輝縣市西南部丘陵地區(qū)，在輝縣市三里莊村附近與總干渠相交 。交叉斷面以上集水面積 ,溝長 ，平均比降 。工程場區(qū)地形比較平坦，河道兩岸地面高程 ～ ，交叉地面處的河道已被生活垃圾填平，而上下游溝形明顯。上游河底高程為 左右，下游溝底高程 ～ ，左右兩岸現為耕地。 該流域地處暖溫帶，屬大陸性季風氣候區(qū)，全年四季分明，溫差較大，冬春季多風干旱少雨，夏末秋初空氣濕潤雨水較多。流域內多年平均降雨量 613mm，降雨主要集中在 7～ 9三個月，占全年降雨量的 70％。區(qū)內多年平均氣溫為 176。C，多年平均 蒸發(fā)量為 ；最多風向為南北風，全年無霜期為 210 天。 （ 1） 設計暴雨 三里莊溝為流域面積不大的一條小沖溝，流域內無實測流量和雨量資料，交叉斷面處的設計洪水由河南省 1984 年 10月出版的《河南省中小流域設計暴雨洪水圖集》查算。暴雨計算時段取 10 分鐘、 1 小時、 6 小時和 24 小時，暴雨參數均值和變差系數 Cv，均由《圖集》中的短歷時暴雨參數等值線圖查流域重心點取得。偏差系數 Cs 選用 ，由于流域面積小，以設計點雨量作為流域設計面雨量。 （ 2） 24小時洪量及洪峰流量 由豫北山丘區(qū)次降雨 徑流關系（ P+Pa～ R）Ⅳ — 1 線查算 24 小時各種頻率設計凈雨量乘以流域面積得設計洪水總量。設計洪峰流量采用推理公式計算。其成