【文章內(nèi)容簡介】 由兩層粉質(zhì)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(zhì)充填。該層中心孔較厚，兩邊孔較薄，平均厚度 。 粉質(zhì)粘土：棕紅色，致密堅硬，土質(zhì)不均，有鐵錳質(zhì)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(zhì)充填。該層自東向西漸薄，在 3 號孔附近尖滅。 粉質(zhì)粘土：棕紅、棕黃色，土質(zhì)不均，含少量鐵錳質(zhì)斑點，平均厚度 。 （ 2） 巖土物理力學(xué)性 質(zhì) 5 各巖土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)建議值見表一和表二。 （ 3） 地震基本烈度 根據(jù)長江水利委員會編制的《南水北調(diào)中線工程地震動參數(shù)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(dāng)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(tǒng)卵石、上第三系砂巖。地下水位標(biāo)高 ～ 。 場區(qū)地下水補給來源主要為大氣降水和側(cè)向逕流補給，排泄方式主要為側(cè)向逕流和人工開采。 該區(qū)地下水化學(xué)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(jù)《水利水電工程地質(zhì)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 ，其余各地質(zhì)單元強度相對較高，但第③層粉質(zhì)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(chǔ)，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(zhì)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(tǒng)卵石、上第三系砂巖。地下水位標(biāo)高 ～ 。地下水對砼無腐蝕性 表一 各土體單元的物理指標(biāo)建議值表 6 (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(dāng)于 地震基本烈度為 8度區(qū)。 表二 土巖體力學(xué)性指標(biāo)建議值表 巖土體單元 序號 土 名 力學(xué)性質(zhì) 滲透 系數(shù) 承載力 標(biāo)準(zhǔn)值 fk 鉆孔樁 壓縮系數(shù) 壓縮模量 飽和快剪 凝聚力 內(nèi)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(zhì)粘土 180 220 60 土體單元 編號 土 名 物 理 性 質(zhì) 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(shù) 液性指數(shù) w ρ d Gs e wL WP Ip IL % g/cm3 % % % % ① 粉質(zhì)粘土 ② 卵 石 ③ 粉質(zhì)粘土 ④ 卵 石 ⑤ 砂 巖 ⑥ 粘 土 巖 0 7 ② 泥 卵 石 350 400 130 ③ 粉質(zhì)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(nèi)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(xiàn)為耕地。 該流域地處暖溫帶，屬大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，全年四季分明，溫差較大，冬春季多風(fēng)干旱少雨，夏末秋初空氣濕潤雨水較多。流域內(nèi)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(nèi)多年平均氣溫為 176。C，多年平均蒸發(fā)量為 ；最多風(fēng)向為南北風(fēng)，全年無霜期為 210天。 （ 1） 設(shè)計暴雨 三里莊溝為流域面積不大的一條小沖溝，流域內(nèi)無實測流量和雨量資料，交叉斷面處的設(shè)計洪水由河南省 1984 年 10 月出版的《河南省中小流域設(shè)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(shù)均值和變差系數(shù) Cv，均由《圖集》中的短歷時暴雨參數(shù)等值線圖查流域重心點取得。偏差系數(shù) Cs 選用 ，由于流域面積小，以設(shè)計點雨量作為流域設(shè)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(guān)系（ P+Pa～ R）Ⅳ — 1線查算 24小時各種頻率設(shè)計凈雨量乘以流域面積得設(shè)計洪水總量。設(shè)計洪峰流量采用推理公式計算。其成果見表 3。 8 表 3 設(shè)計洪水成果表 項 目 P=20% P=10% P=5% P=2% P=1% P=% 設(shè)計洪峰流量（ m3/s） 11 14 19 24 26 30 設(shè)計 24小時流量（萬 m3） 5 8 12 16 19 23 （ 3） 設(shè)計洪水過程線 設(shè)計洪水過程線按 24小時凈雨量歷時分配、三角形概化過程線疊加方法計算，設(shè)計洪水過程線見表 4。 表 4 設(shè)計洪水過程線 （ 單位： m3/s） 序號 P=20% P=10% P=5% P=2% P=1% P=% 1 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 1 4 0 0 0 0 0 1 5 0 0 0 0 1 1 6 0 0 0 0 1 1 7 0 0 0 1 1 1 8 0 0 0 1 1 1 9 0 0 1 1 1 2 10 0 1 1 1 2 2 11 0 1 1 2 3 3 12 1 2 3 2 5 6 13 1 4 4 4 8 10 9 14 2 14 8 7 13 15 15 11 6 19 11 26 30 16 2 2 11 24 19 23 17 1 1 4 16 7 8 18 0 1 2 6 3 4 19 0 0 1 3 3 3 20 0 0 1 2 2 2 21 0 0 0 2 1 2 22 0 0 0 1 1 1 23 0 0 0 1 1 1 24 0 0 0 1 1 1 水位～容積關(guān)系曲線 按照洪水調(diào)節(jié)計算中規(guī)定的計算原則，確定總干渠左岸滯洪高程和相應(yīng)的滯洪范圍。在總干渠 1/5000 帶狀地形圖上，勾劃出限定的最高滯洪水位時的左岸滯洪范圍，根據(jù)選定的左岸最大滯洪范圍，采用地形圖上各等高線和等高距，計算各種水位對應(yīng)的容積，三里莊溝的水位和容積關(guān)系見表 5。 表 5 水位～容積關(guān)系表 滯洪水位（ m） 容積 （萬m3） ～流量關(guān)系 根據(jù)該河的流域特征，交叉斷面處天然水位～流量關(guān)系按明渠均勻流進行計算。主槽糙率采用 ，灘地糙率采用 ，河道比降為 ，交叉斷面處溝道水位～流量關(guān)系見表 6。 10 表 6 交叉斷面處天然水位～流量高程表 水位（ m） 流量（ m3/s） 三里莊溝為不串流的河道，考慮河道的滯洪作用，視交叉斷面上游為一 座水庫進行洪水計算，確定建筑物規(guī)模及左岸防洪水位，其洪水調(diào)節(jié)計算原則為： （ 1） 在排水渡槽主體高程范圍內(nèi)，總干渠左岸防洪堤防洪標(biāo)準(zhǔn)按五十年一遇洪水設(shè)計，二百年一遇洪水校核。 （ 2） 在設(shè)計洪水時，左岸最高滯洪水位應(yīng)低于總干渠設(shè)計堤頂 ；校核洪水時，左岸最高滯洪水位應(yīng)低于總干渠設(shè)計堤頂 。 （ 3） 左岸防護對象的防護標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)發(fā)生五年一遇及以下標(biāo)準(zhǔn)洪水時，要求左岸農(nóng)田不受淹；當(dāng)發(fā)生二十年一遇以下洪水時，要求左岸村莊不積水。上游水面壅高一般不超過 30cm。 不同渡槽斷面時的調(diào)洪演算成果見表 7 表 7 調(diào)洪演算成果表 注：表中 H――上游洪水位。 頻率 天然情 況 方案一 方案二 方案三 Q （ m3/s） H（ m） 槽身斷面 1 槽身斷面 2 槽身斷面 3 Q（ m3/s） H（ m） Q（ m3/s） H（ m） Q（ m3/s） H（ m） P=20% 11 8 9 10 P=10% 14 11 12 13 P=5% 19 14 15 16 P=2% 24 17 18 19 P=% 30 21 23 24 11 、 總干渠設(shè)計參數(shù) : 總干渠與三里莊溝排水渡槽交叉處為全挖方渠段。總干渠設(shè)計流量 260m3/s，相應(yīng)水位 ； 加大流量 310 m3/s，相應(yīng)水位 。 渠道斷面要素為： 渠底寬 ，渠底高程 ，比降 1/20200,糙率 ，一級內(nèi)邊坡 1:2，二級內(nèi)邊坡 1:；左、右岸一級馬道高程 均為 ，馬道寬均為 ；總干渠運行維護道路設(shè)置在渠道右側(cè)。沿渠道開挖線向外 13m范圍內(nèi)左岸設(shè)防洪堤、防護林帶、截流溝和防護圍欄，右岸除不設(shè)截流溝外，其他與左岸相同 。 、 對外交通運輸條件 : 工程區(qū)毗鄰輝縣市城區(qū)，地形開闊，交叉斷面處左側(cè) 300m 有縣級公路，向西 3km 連接豫 42省道，場外交通便利。 、 渡槽設(shè)計參數(shù) : （依據(jù)調(diào)洪演算成果） （ 1） 五十年一遇洪水設(shè)計，二百年一遇洪水校核（首選方案） （ 2） 二十年一遇洪水設(shè)計，五十年一遇洪水校核（次選方案） 、排 架、基礎(chǔ)等主要部位按Ⅰ級建筑物設(shè)計，進出口翼墻、導(dǎo)墻、下游消能工、河溝控導(dǎo)等的防護等次按 3級建筑物設(shè)計。 3．建筑材料：鋼筋采用Ⅱ級鋼，槽身及拉桿采用 C30 鋼筋混凝土；人行道板、欄桿、進出口漸變段、消力池底板等采用 C20鋼筋混凝土；排架、基礎(chǔ)采用C25 鋼筋混凝土，其他采用漿砌石或干砌石。建筑材料特性指標(biāo)見表 8，有關(guān)系數(shù)等見表 10。 表 8 建筑材料特性指標(biāo) 混凝土強度等級 軸心抗壓設(shè)計值 fc 軸心抗拉設(shè)計值 ft 彈性模量 Ec C20 10 104 C25 104 C30 15 104 Ⅱ級鋼筋強度設(shè)計值： fy=f’ =310,鋼筋 Es= 105 混凝土重度γ＝ 24KN/m3,鋼筋混凝土重度γ＝ 25KN/m3 表 9 作用荷載分項系數(shù) 作用荷載類別 永久作用 可變作用 水荷載 12 靜水壓力 動水壓力 作用（荷載）分項系數(shù) γ G＝ γ Q＝ 表 10 結(jié)構(gòu)安全級別及有關(guān)系數(shù) 建筑物級別 安全 級別 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ O 結(jié)構(gòu)系數(shù)γ d 設(shè)計狀況系數(shù) 素混凝土 鋼筋混凝土 持久 短暫 偶然 Ⅰ Ⅰ 受壓 2， Ⅲ Ⅱ 受壓 2， 4．其他荷載 （ 1） 人群荷載： (人行橋上活荷載 ) （ 2） 施工荷載： 4 KN/m2 （ 3） 基本風(fēng)壓： KN/m2 （ 4） γ 水 ＝ 10 KN/m3 （ 5） 地震荷載：簡化成只考慮對排架有影響，在排架縱、橫向計算中，槽身地震慣性力簡化為作用于排架頂部的節(jié)點力 T?? n j i iT K C W??? ? 式中： nK ＝ jC = i? = iW ：槽身自重加半槽水重（標(biāo)準(zhǔn)值） （ 6） 基礎(chǔ)土重度；根據(jù)地質(zhì)資料計算 5．施工條件：采用裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，預(yù)制吊裝。 6．使用要求：該槽身結(jié)構(gòu)屬二類環(huán)境條件，臨水面最大裂縫寬度允許值：短期組合 ，長期組合 。 13 、設(shè)計要求 、 工程總體布置 : 1．建筑物軸線選擇 2．渡槽方案及型式選擇（包括支承、基礎(chǔ)及兩岸連接建筑物） 、 水力計算 : 1．槽身過水?dāng)嗝娉叽绲拇_定 2．渡槽縱坡確定 3．渡槽水頭損失演算 4．進出口槽底高程確定 5．出口連接建筑物底部高程確定 、 槽身設(shè)計 : 1．槽身橫斷面型式及尺寸確定 2．槽身荷載計算 3．槽身橫向、縱向結(jié)構(gòu)計算 4．槽身的構(gòu)造設(shè)計：槽身分縫、止水及支座構(gòu)造確定等。 、 支承結(jié)構(gòu)設(shè)計 : 、 基礎(chǔ)設(shè)計 : 、 其他結(jié)構(gòu)設(shè)計 : 翼墻、消力池、河溝控導(dǎo)等結(jié)構(gòu)的設(shè)計。 14 、主要參考規(guī)范及書籍 1.《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》 SL/T 19196 2.《水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范》 DL 50771997 3.《水工建筑物抗震荷載設(shè)計規(guī)范》 SL20397 4.《水閘設(shè)計規(guī)范》 SL2652020 5.《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)》 6.《土力學(xué)》 7.《水力學(xué)》 8.《工程力學(xué)》 9.《工程水文》 10.《渡槽》 11.