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水库路基设计大全11篇

时间:2023-05-24 16:05:54

水库路基设计

水库路基设计篇(1)

1.概况

澄海樟林至海丰公平公路海丰段是整条路线的末段,海丰境内路线长16.l公里,其中平东镇辖区内9.763公里。樟公线连接揭阳、汕尾两市,是粤东地区九五期间公路工程主要项目之一。樟公线海丰段原由省内的一家设计部门设计,路线按平原微丘区二级公路标准设计,路基宽12米,水泥混凝土路面宽9米,桥涵荷载汽车20-挂100。原设计方案显示,在跨过公平水库库区段需建造大桥一座,总长379米,桥型设计为15×25m预应力T型梁桥,全路段预算总造价为2140.49万元。

2.路线设计方案比选

于原设计单位远离海丰,对下列问题了解或考虑不足:

a、平东镇是海丰县的边远山区镇,位于海丰东北部,陆丰、陆河、海丰三县交界处。平东镇集老、山、边、穷于一身,全镇总人口2.3万人,人均收入1929元,筹资修路困难较大。

b、公平水库是大型水库,原路线设计通过库区段,最大水深超过15米,对水下的地质、地貌没有勘察测定。

c、原设计对地形的利用不充分,过于追求施工方便,对工程挖方互相调配缺乏全局性的考虑,同时对公路近、远期的经济效益和社会效益也缺乏全面考虑。

鉴于上述原因,考虑当地政府的经济能力、公路的社会经济效益等因素,平东镇和海丰县两级政府认为原设计方案仍可优化,要求地方公路部门在原设计方案的基础上重新勘察,提出最佳方案。

优化方案必须符合如下几项原则:A、路线的线型设计必须符合平丘区二级公路标准。B、工程的预算总造价必须最大限度节省。C、公路的经济效益必须得到充分的发辉。

(1)调整线型布设。原设计路线通过的平东段村庄稀少,为了发挥公路的最佳效益,我们把路线布设在尽量靠近村庄的地方通过,力求以交通促进经济的发展。

(2)改库区大桥为路、桥并举。本路段跨过公平水库库区总长379米,原设计方案建大桥1座379米,在水库区内的工程总造价893.07万元。为降低投资和保证建桥质量,优化方案把库区大桥的深水段(321m)改为填坝筑路,在库区的浅水段建一座长58m的中桥。更改后的优化方案在库区的路、桥,总造价仅需392.89万元,可节省资金500.18万元。

3.路线设计方案的论证分析

3.1?设计方案论证的步骤

要勘测设计一条合格的路线,影响的因素很多,而做好方案优化,又是其中最重要的环节。路线方案可分为整体方案(大方案)与局部方案(小方案)。大方案一定,这条路线的整体走向就决定了。至于路线所经地段的局部走向,则可放到初步设计或施工图设计中去解决。

在大方案确定之后,如何处理好局部方案就成为关键的问题。而选好局部方案,应该做到下面几点。

(1)首先应该有该地区的地形图(比例尺应尽可能大些)。先在地形图上根据山脉、河流的走向、居民点分布情况,以及农田、植被、娅口位置等研究路线可能有哪几种走法。因为在地形图上观看比较明确,整体性强。

(2)在以上基础上根据初拟的方案到现场详细踏查核对。还可以通过实地详细察看,发现沿线是否有不良工程地质现象,及时引起注意。如果没有可资利用的地形图时,现场勘查就显得更为重要。同时为了取得相对可靠的数据资料,还必须辅以必要的导线测量。

(3)为了避免疏漏,还需要邀请当地年长的居民进行座谈,了解当地的一些风土人情,地理风貌,洪水灾害,事物变迁等。并可由他们带领到现场察看。因为当地居民长年累月生活在这块土地上,对当地的情况最了解。通过这些来弥补不足和防止偏面。

(4)在掌握第一手材料的基础上,根据所确定的公路等级,规划布置各方案。并通过必要的计算比较,列出各路线方案的主要优缺点,从中确定较为合理的推荐方案。

3.2?方案的论证与实施

3.2.1?筑坝方案可行性的调查

公平水库是多功能型的水库,起着防洪、灌溉、发电、供应生活用水等作用,在库区内修筑水坝,对水库的安全、水质污染、生态环境和功能作用是否影响,我们进行了实地详细的调查,公平水库最大库容量1.633亿m3,枯水期库容量为2778万m3。水坝修筑后,根据水库部门的水利技术人员测算,筑坝不会对水库安全造成影响,水坝采用山石掺砂筑坝,水坝两侧库区保持流通,水质不会受到污染,因此在库内修筑水坝公路可行。

3.2.2?线型方案的论证

在初步设计的基础上,我们对路线的布设作了部分调整,从地形的利用、挖填方的调配、料场的选用等诸方面作了充分的考虑,路线方案广泛征求了当地群众、政府、水利等部门的意见,一致认为该方案切实可行,认为是最佳方案。

3.2.3?效果

(1)显著降低工程造价:公平水库库区大桥改筑水坝并建中桥一座,同时通过合理利用地形,挖填方的合理调配利用,使工程总造价大大下降,为当地政府和群众节省投资500.18万元、降低造价达23.3%;平均每公里造价由原方案的219.25万元降至168.01万元,即每公里节约了51.24万元。

(2)建设周期缩短:库区筑坝材料运距不足1公里,自采自运,施工单位只需足够的机械设备,基本上不受天气影响,浅滩建中桥,地质良好,施工方便。初步设计的施工周期为20个月,路线调整设计后,总工期12个月,比原来缩短8个月,使公路提前投入使用。

(3)社会效益良好:镇、县、市各级政府有关部门反映,该路段的路线变更设计方案符合当地实际,既节约了投资和缩短了工期,公路路线也靠近沿线村庄,有利于村庄交通和经济发展。

4.结语

公平水库库区填坝筑路,在水深15米以上,水下地貌尚不明确的情况下,进行带水大填方,大坝筑成几年来,坝基稳定,坝坡冲刷微小,这在我县公路建设史上尚属首次,为今后类似地形的公路建设积累了一定的经验。因此,若要一条高速公路的路线方案达到最优效果,只有不断通过多方案比选、优化,最终才能找到合适的路线方案。

参考文献:

水库路基设计篇(2)

中图分类号:TV697.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)44-0332-01

1 工程除险加固前概况

1.1 水库大坝

王家湾水库位于庆阳市以东马莲河支流赵家川中游,距市区14km,控制流域面积142.13km2,坝体为粘土心墙坝,初建坝高32m,随着库容的淤积,先后加高3次,坝高43m,高程1235.3m,坝顶宽度5m,坝长289m,总库容2092m3,淤积库容992.6万 m3(2003年7月实测),属中型水库。迎水坡坡比为1:3,背水坡坡比由上到下依次为1:2、1:2.75,水库按50年一遇洪水设计,洪峰流量380m3/s,洪水总量537万m3。

1.2 泄洪洞

泄洪洞修建在坝体右侧,沿山体布设,开敞式泄流。洞径2.4m,长90m,泄量47 m3/s,洞出口陡坡段右侧墙部分冲毁严重,影响泄流。陡坡长222m,为浆砌石混凝土复式结构,总落差25.92m,比降为0.156和0.1。

1.3 输水洞

输水洞建在坝体中部,由竖井、洞身、陡坡三部分组成,竖井深14m,洞径1m;洞身段长90m,洞径1m,陡坡段长50m,泄量7 m3/s,落差16.67m,比降为,1:3,为浆砌石混凝土复式结构。

1.4 交通、通讯、电力等设施运行管理情况

王家湾水库距庆阳市14km,其中水库至塬面5km为山区泥土路面,在加固除险中改造为砂石路面,但经过这几年,路面石子所剩无几,路面基本变成原来的泥土路面,崎岖难行,阴雨天道路泥泞。水库配备的通讯设施、电力设施基本能满足水库运行要求。

2 洪水复核

2.1 设计洪水成果比较

随着水文系列的延长,计算方法及计算参数的变动,设计洪水成果也有所变化。

2.2 防洪标准

水库原设计按50年一遇洪水设计,500年一遇洪水校核,根据现行GB50201-94《防洪标准》,中型水库应按50年一遇洪水设计,1000年一遇洪水标准校核。

2.3 水库调洪演算

2.3.1库容淤积情况

水库原设计库容2092万 m3,对应水位1233.5m,坝顶高程1335.3m,经2003年7月实测,水库现平均淤积高程1224.0m,淤积库容为992.6万m3,目前有效库容仍保持在1099.4万m3。

2.3.2调洪演算

采用试算法对水库进行调洪演算,起调水位1224.0m,泄洪洞最大泄量47m3/s,输水洞最大泄量7 m3/s,经调洪演算校核水位为1237.3m,调洪库容需增大1748万m3,超过除险加固前坝高2m,防洪能力仅满足50年一遇洪水标准。2007年11月水利厅对水库大坝进行了安全鉴定,鉴定结果显示:王家湾水库原洪水设计标准偏低,坝体现状顶高程低,不能满足防洪要求,防洪安全总体评为C级。

3 水库存在的问题

根据水库调洪演算、现场检查和大坝安全鉴定,王家湾水库主要存在以下几方面的问题:

a、水库原设计防洪标准不足,防洪能力不能满足现行防洪规范要求;

b、泄洪洞陡坡下段右侧墙水毁变形严重,消力池右侧墙坍塌,陡坡混凝土地板气蚀剥落严重,存在安全隐患;

c、输水洞进口竖井周围混凝土护坦水毁,危机坝体安全;

d、大坝未配备安全及水文监测设施;

e、防汛道路标准低,不能满足抢险要求。

4、除险加固工程方案

根据水库安全鉴定存在的问题,庆阳市水务局委托黄河水利勘测规划设计研究院完成了除险加固初步设计,工程方案是:

4.1大坝加高培厚工程。从大坝上游加高1.6m,坝顶跨度达到7m,,坝顶新建1.1m高混凝土;

4.2新建溢洪道工程,新建溢洪道1座,由进口明渠段、溢流段、陡坡段、陡槽段、消力池和出口段组成,最大泄量600m3/s;

4.3泄洪洞改建工程。将原泄洪洞改建成输水洞,增建引水渠和钢筋混凝土淹没式进水口,对出口段的破损进行加固处理;

4.4封堵原输水洞,维修防汛公路;

4.5增设大坝变形、渗流观测设施。

5、 除险加固后水库工程基本情况

5.1除险加固工程完成情况

王家湾水库除险加固工程于2009年9月10日开工,2010年10月10日竣工。工程主要完成:

a、大坝加高培厚工程。从大坝上游加高1.6m,坝顶跨度达到7m,,坝顶新建1.1m高混凝土;

b、新建溢洪道工程,新建溢洪道1座,由进口明渠段、溢流段、陡坡段、陡槽段、消力池和出口段组成,最大泄量600m3/s;

c、泄洪洞改建工程。将原泄洪洞改建成输水洞,增建引水渠和钢筋混凝土淹没式进水口,对出口段的破损进行加固处理;

d、封堵原输水洞,维修防汛公路;

e、增设大坝变形、渗流观测设施。

5.2除险加固后水库库容变化情况

水库原设计库容2092万 m3,对应水位1233.5m,坝顶高程1335.3m,经2003年7月实测,水库现平均淤积高程1224.0m,淤积库容为992.6万m3,自2003年至今,水库最高水位仅在泄洪洞引水渠以下,未上至滩面。没有产生新的淤积,大坝加高后库容增至2680万m3,目前防洪库容仍保持在1453万m3。

5.3洪水复核情况

自2003年以来,王家湾水库未发生大的洪水,洪水位均低于溢洪道引水渠顶,洪水未上升到滩面,所以在水库滩面未形成永久性淤积,水库的防洪库容没有任何损失,在完成加固除险后水库新增库容后,因此水库的防洪能力满足50年一遇洪水设计,1000年一遇洪水标准校核要求。

6 工程效益

病险水库除险加固实施后,一方面消除了水库安全隐患,大大提高了水库防洪保安能力,另一方面由于水管体制改革的实施,管理责任主体明确、管护人员到位、管理经费基本保障,水库良性运行机制基本形成,水库综合效益得到了初步发挥。水库除险加固工程实施后,防洪能力由50年一遇洪水设计提高到1000年一遇洪水标准,提高了水库防洪能力,解除了大坝险情,恢复灌溉面积0.5万亩,新增灌溉面积0.3万亩,新增供水能力200万m3,为下游2.8万农村群众和宁县县城居民生命财产安全有了可靠保障,具有良好的经济和社会效益。

7 存在问题及建议

水库路基设计篇(3)

Abstract:Shi Quan completed reservoir was built in 1978, has been running for more than 30 years, which is mainly composed of flood control, irrigation is a small (a) type reservoir. Due to the aging disrepair reservoir, has to run in spite of 3 big hub project, pose a safety hazard, this project was carried out on the hub project 3 big and reinforcement design. After implementation, can eliminate the reservoir safety problems, make the reservoir normal play to flood control, irrigation efficiency, to ensure that local people life and property safety and normal production and life.

key words: key project; And consolidate; Shi Quan reservoir

中图分类号:TV62+1 文献标识码:A

一、概况

石泉水库位于屯留县丰宜镇石泉村西,属海河流域南运河水系浊漳南源绛河支流石林河上,经/纬度112°48′40″/36°23′45″,是一座以防洪、灌溉为主的小(一)型水库。

石泉水库1978年建成竣工。枢纽工程由大坝、溢洪道、输水涵洞等三部分组成。水库大坝为碾压式均质土坝,现状坝顶高程998.0m,最大坝高18.0m,坝顶长172m,坝顶宽4.0m,大坝上游坝坡坡比1:3.0,为干砌石护坡,下游坡比1:2.5,为草皮护坡,坝基无防渗工程;水库淤积高度6.5m,淤积面高程为986.5m,淤积库容达18.85万m3。溢洪道位于库区左侧,原设计断面尺寸高4m,宽14m,进口底高程994m,最大泄洪量10.3m3/s,土基未护砌。2009年对溢洪道进行了防汛应急处理,结构为钢筋砼矩形,底宽7.0m,进口高程993.0m。

输水洞位于大坝右侧,形式为涵卧管,进口底高程986.0m,涵洞断面尺寸1.1×1.5m,洞长92.0m,最大泄洪量1.0m3/s。水库大坝在1978年大坝迎水坡输水洞发生两个直径为1.5m的塌坑,同年整修,恢复原状。放水涵洞于2008年维修,结构基本完好。

二、存在问题

2011年1月,进行了石泉水库安全鉴定,复核了大坝防洪标准,计算分析了大坝的渗透性及坝坡稳定,并对水库的其它问题进行了分析评价,经专家评审鉴定。大坝为三类坝。

水库目前存在的主要问题有:水库现状不满足三百年一遇校核的洪水标准;大坝上游干砌石护坡损毁严重,坝体填筑不均,下游坝坡不满足稳定安全系数要求,且最陡处仅1:1.7,局部损毁,未设任何排水设施;溢洪道进口未防护,边墙高度不足,出口末端未完建; 卧管损坏严重,盖板丢失,不能正常运行;水库无必要的工程及水文监测设施。

三、枢纽工程除险加固设计

水库枢纽工程由大坝、溢洪道及放水涵卧管等三部分组成。

(一)、大坝除险加固设计

针对大坝上游干砌石护坡损坏严重,下游坝坡下游坝坡不满足稳定安全系数要求,对上游进行整修、加固、下游坝坡培厚和配套相应排水设施。

根据调洪计算,在校核洪水情况下,坝顶超高不满足规范要求,本次增设防浪墙,加高后防浪墙顶高程为999.00m。

1、坝顶加宽,增设防浪墙及坝坡整修

由现场勘察情况知,现状坝顶宽4.0m,大坝下游坝坡下游坝坡不满足稳定安全系数要求,994.0m高程处存在宽8.0m的平台, 994.0m高程以上坝坡仅1.1.7,对大坝抗滑结构稳定性不利。由于坝顶兼交通道路,根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)并结合工程现状,本次将坝顶向下游加宽至8.0m,坝坡整修到1:3,994.0m高程处设2.5m宽的马道。由调洪验算结果知,现状坝高不满足防洪要求,本次设计在坝顶增设防浪墙,墙顶高处坝顶1.0m,顶宽0.5m,采用M7.5水泥砂浆石结构。

2、坝坡加固处理

根据现场实际情况和防洪要求,大坝上游坝坡护坡损毁严重,本次对其拆除重建,坝坡清坡整平后设厚30cm的干砌石护坡,下设厚20cm砂砾料垫层和15cm粗沙垫层。护坡坡脚伸入淤积层以下1.0m。下游坝坡采用草皮护坡。

3、排水沟

为了防止暴雨冲刷坝肩和下游坝坡,将水流送至坝脚以外,沿下游坝坡马道内侧及排水棱体下游各设纵向排水沟,在下游两侧坝肩各设一横向排水沟,并与纵向排水沟相连。

横向排水沟及马道内侧排水沟断面尺寸为0.3×0.3m,采用现浇C15砼砌筑,侧墙和底板厚度均为0.1 m。棱体下游排水沟断面为梯形,采用M7.5水泥浆砌石砌筑,底宽0.5m,高0.5m,边坡1:1。

4、贴坡排水

坝下游坡脚现无反滤排水体,根据渗透稳定计算,在正常蓄水位降落时,逸出点在下游坝坡996.5 m高程处,为了保护土坝下游边坡不受冲刷,沿下游坡(0+037-0+156)设贴坡排水,贴坡顶面高程998.0 m,从外到内依次是干砌块石、碎石、砂砾料和粗砂,砌筑石块应力力求嵌紧。

5、坝顶道路

原坝顶道路为土路面,宽4.0m。雨天泥泞,影响管理人员巡察。本次改造设计坝顶宽度为8.0m,路面结构采用现浇C20砼路面,厚0.2m,宽7.5m,以1%横坡向下游倾斜。

(二)、溢洪道改造设计

溢洪道位于大坝左岸,现状全长126.7m,由进口段、控制段、泄槽段、消能设施四部分组成。

根据现场检查,溢洪道结构完好,但进口段未护砌,本次采用M7.5水泥砂浆砌石进行护砌。经水力计算,控制段、泄槽缓坡段侧墙高度不满足泄洪要求,本次进行加高处理。控制段侧墙加高2m,缓坡段侧墙加高0.8~2.0m。均采用M7.5水泥砂浆砌石挡土墙结构,挡土墙底宽0.4m,边坡1:0.4,墙趾高0.4m,宽0.4m。溢洪道出口位于坝体下游坝坡脚,可能冲刷大坝,对大坝安全不利,本次新建50m输水渠,将溢洪道下泄水流引至主河槽。输水渠结构为矩形,底宽7.0m,高3.0m,侧墙采用M7.5水泥砂浆砌石挡土墙结构,底宽0.5m,底宽1.25m,侧墙基础厚0.5m,宽2.0m。底板采用M7.5水泥砂浆砌石,厚0.5m。

改造后溢洪道全长226.7m。

(三)、放水卧管修复设计

卧管位于大坝右岸土基上,由于卧管砌体剥蚀老化,放水孔盖板丢失,无法正常运行,本次对其拆除重建。

卧管设计管身为矩形断面,宽0.6m,高0.65m,坡比为1:2.5采用M7.5水泥浆砌石砌筑,管台设孔径Ф250mm的进水口,相邻两孔高差为0.4m,共24个进水孔,卧管底板间隔6.0m设置一道齿墙。设计消力池为矩形断面,为砌石结构。

放水涵洞基本完好,本次不进行修复。

(四)、防汛抢险道路

水库防汛抢险道路坡陡弯急,路面狭窄,遇到下雨,车辆根本无法通行。若不及时修建,将直接影响到大坝的防洪抢险。本次对小路进行拓宽,作为防汛抢险及上坝道路。路面采用20cm厚泥结碎石,厚度为0.2m,宽4.0m,两侧削坡坡度为1:0.5,道路全长1.5km。观测设计

根据工程规模和实际需要,本次设计了大坝表面变形观测。

水库路基设计篇(4)

    1         工程目的及任务

    永定河滞洪水库位于永定河卢沟桥枢纽以下永定河稻田及马厂河段内,距北京市市区约20km。水库的主要任务是防洪,控制永定河官厅山峡的洪水。

    永定河官厅水库以下至三家店称官厅山峡,为多发性暴雨区,又系石质山区,坡陡流急,易产生较大洪水。永定河历史上发生的几次大洪水中,约90%产生于官厅山峡。至今官厅山峡洪水没有得到控制,对北京及下游地区的防洪安全构成严重威胁。

    在永定河卢沟桥以下河道内修建滞洪水库,滞蓄官厅山峡洪水,可使永定河三家店以下北京市境内河道的防洪标准由五十年一遇提高到一百年一遇,一百年一遇洪水刘庄子口门不分洪,可在较大程度上减免长辛店地区及小清河分洪区的淹没损失,解决该地区42万人的防洪避险转移问题,并有利于河北省和天津市的防洪体系建设。

    2 工程布置及规模

    永定河滞洪水库工程等别定为二等,主要建筑物为2级,堤防为1级,设计洪水标准为一百年一遇,地震设防烈度为Ⅷ度。工程施工总工期三年。

    别永定河滞洪水库位于卢沟桥以下永定河稻田及马厂河段内,通过开挖其右侧滩地,并沿永定河右治导线修建水库左堤而形成滞洪水库,水库左堤外的永定河主河道保留行洪。该工程包括“两库、四堤、四闸、一河”,其布置详见工程平面示意图。

    “两库”为新建的稻田水库和马厂水库,其中稻田水库最大滞洪库容3008万m3;马厂水库最大滞洪库容1381万m3;连同已建的大宁水库3661万m3,总滞洪库容达8000万m3。

    “四堤”为新建的滞洪水库左堤和横堤、加高培厚永定河右堤和加宽永定河左堤,水库堤防总长为36.9km。

    “四闸”即新建的滞洪水库进水闸、连通闸和退水闸以及扩建小清河分洪闸。进水闸位于大宁水库左侧南端与稻田水库的连接处,共6孔,每孔净宽10m,控泄流量2429m3/s。连通闸位于京良公路永立桥右侧,稻田水库与马厂水库连接处,共5孔,每孔净宽12m,控泄流量1098m3/s。退水闸位于黄良铁路桥以上500m,马厂水库的尾端,共8孔,每孔净宽7m,控泄流量400m3/s。小清河分洪闸泄量由现状2760 m3/s增加到3730 m3/s,为确保泄洪畅通,需在小清河分洪闸右侧按原闸规模扩建4孔,每孔净宽12m。

    “一河”为1.5km长的小清河整治工程,即对小清河分洪闸下至大宁水库入库跌水段河道进行疏挖和部分展宽,打开京广铁路桥右侧被淤堵的2孔,并对京广铁路桥、老京周公路桥和新京周公路桥的基础进行防护。

    3 工程设计中遇到和解决的几个主要技术问题

    工程设计由水利部天津水利水电勘测设计研究院和北京市水利规划设计研究院共同完成。在设计过程中遇到和解决的技术问题很多,现仅就几个主要问题简述如下:

    ① 华北地区最长的细砂堤防

    滞洪水库左堤长10.2km,其左侧为永定河行洪河道,右侧为滞洪库区,为两水夹一堤,其安全与否,对整个工程以及永定河左堤的安全至关重要。根据本工程的实际情况,筑堤材料均取自库区土方开挖,而库区土方开挖料完全是细砂和极细砂。据堤防规范,细砂和极细砂不宜用做筑堤土料,而在如此长且又十分重要的堤防采用细砂填筑,在国内也不多见。为解决这一技术难题,查阅了全国有关细砂筑堤资料,特别研究了松花江砂堤在1999年洪水中出现的问题,并请有关专家进行技术指导,研究细砂筑堤要解决的地基液化、渗透稳定、堤身渗漏、堤坡稳定和堤坡抗冲等诸多技术问题,结合滞洪水库的运用和大量弃土的特点,分别采取了加大断面、放缓堤坡、加强护砌等措施来保证堤防安全,并根据滞洪水库左堤的实际运用情况,经计算和分析研究,最终取消了原设计的堤身防渗墙,从而节省了大量工程投资。

    ② 退水闸地基处理

    根据工程地质评价,滞洪水库退水闸的基础位于细砂层上,局部地基承载力不满足设计要求,并且细砂层地基在饱水情况下,遇Ⅷ度地震将发生液化,这是在滞洪水库工程设计中遇到的又一重要技术问题。根据闸的工程布置以及细砂层的分布情况,基础下的细砂层太厚,不宜单纯采用换基的方法,经研究比较,采用换基和混凝土防渗墙围封相结合的措施加以解决。经过深入的调查研究,防渗墙拟采用300毫米厚的混凝土薄墙。

    ③ 连通闸地基处理

    a. 闸室基础处理

    滞洪水库连通闸的基础也存在退水闸的问题,闸室基础位于细砂层上,地基在饱水情况下,遇Ⅷ度地震将发生液化,考虑到细砂层较薄,采用全部挖除、换填砂砾料的方法,使整个闸室坐落在中砂层上。

    b. 翼墙基础处理

    上下游翼墙与两岸护坡的为斜坡式连接型式,为减少上下游翼墙的开挖和回填量、提高地基承载力、解决地震液化问题,翼墙基础下布设碎石振冲桩,桩径600mm,间排距2.0m,梅花形布置,桩底高程坐落在地质建议的中砂层上。

    ④ 退水闸不均匀沉降分析及处理措施

    退水闸主体完工,控制楼施工前,铺盖、闸室、消力池、护坦底板发现裂缝,左右边墩发生倾斜,为此,建设单位先后组织了四次专题会议,也邀请了有关专家和单位进行了分析和研究,认为底板裂缝及闸墩倾斜主要是由不均匀沉降引起的,引发和影响不均沉降的因素较多,一是与砂土的不均匀性和地基受力的不均匀性有关,二是与砂基地下水位聚降、墙后回填土的施工方法和顺序及碾压速率有关。

    根据沉降观测资料分析,退水闸的最大沉降量及相邻板块之间的沉降差均在《水闸设计规范》规定的范围之内,不会导致止水的破坏,也不会影响闸门的正常运用,但考虑到闸墩的美观,应进行处理,同时原设计的控制楼紧靠边墩及翼墙,其自重及其上的设备还会在边墩、翼墙上产生附加应力,还会导致边墩外的地基下沉,如沉降过多,势必加大边墩外倾,以致造成不良后果。

    经研究采用控制楼外移方案。结合440m2退水闸小院报批遇到的设计院在京注册难题,取消管理小院,将原来控制楼和小院共1000余m2的面积,设计成二层小楼,布置在闸室右侧距边墩15m之外,以作为控制室和管理房之用;维持闸室左侧楼梯间不变。在二层管理小楼和启闭机房之间,设计为透明的封闭走廊,走廊立面做好装饰设计,以达到美观和把管理房与启闭机房连为一体的效果。此方案有两大好处:其一是避免了退水闸小院规划批准的难题,其二避免了在边墩和翼墙外近距离再增加荷载,导致地基加剧沉降的问题。

    对退水闸不均匀沉降引发的裂缝进行化学灌浆处理,材料为改性环氧树脂;裂缝表面用TK砂浆封堵抹平。

    ⑤ 连通闸后浇带设计

    连通闸两岸连接京良公路,双向四车道,路面净宽15m,由此布置要求闸室顺水流向长度较大,已达29.7m,为防止不均匀沉降、温度等原因引起闸底板及闸墩出现裂缝,在桩号0+10.00处设置宽1.2m的后浇带,后浇带上下游闸底板及闸墩分别施工,预留插筋,待上下游闸底板及闸墩沉降等变形基本稳定后,再进行后浇带的回填。工程竣工后经检查未发现裂缝。

    ⑥ 特殊的消能防冲设计

    本工程进水闸、连通闸和退水闸均位于滞洪水库大堤上,进水闸和连通闸下游为库区,退水闸下游为永定河滩地,这三座闸有一个共同的水力学问题就是水流过闸后漫流进入库区或滩地,在地面上形成的水深极浅,其消能计算不同于一般的河道水闸。结合工程优化布置,经过反复计算和分析研究,最终寻求到适合本工程条件的消能计算方法,得出合理的消能工的规模尺寸,经水工模型试验验证,其消能布置是合理的。在水闸防冲设计中,根据闸下细砂抗冲流速低的特点,为防止防冲槽内细砂和抛石流失而导致海漫工程的淘刷破坏,在海漫末端设置了混凝土防冲墙以策安全。

    另外,在滞洪水库设计过程中,重视科学试验研究工作,注重设计与科学试验的密切结合。堤防设计采用的土料压实干容重、相对密度等物理力学指标,均进行了室内试验和现场碾压试验;此外,为论证本工程建成后对永定河河势的影响以及永定河洪水对水库左堤的影响,退水闸泄流对永定河左堤、下游铁路桥及河道的影响等诸多问题,均进行了水工模型试验,并根据模型试验结果,对设计进行了修改和补充。

水库路基设计篇(5)

中图分类号:TE972 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)03(b)-0051-02

1 大型油库的特点

油库一般包括储油罐区、生产区、辅助生产区、水处理区、办公管理区、警消区、生活区等功能区。大型油库除具备以上组成外,还具有中小型油库不具备的特点:一是容量大,一般容量大于100×104 m3的油库称为大型油库;二是占地大,100×104 m3的油库占地在28×104 m2以上;三是防洪等级高,大型油库的防洪按100年重现期考虑;四是对区域环境影响较大;五是土石方工程量大。

2 大型油库总图设计

2.1 库址选择

石油库的库址必须满足建成后日常的运营、管理等基本要求,即,有接卸大型原油油轮的码头、装卸车栈桥、石油输送管道等可依托条件;有以原油为主的石油化工中心或成品油消费市场。根据石油库以上特点以及相关规范、标准的规定,油库库址的选择应符合以下规定:一是,根据石油库的性质、油品、油品运输方式、生产特点等综合因素,合理选择石油库所在区域位置;二是,为防止石油库影响周围环境,库址选择应符合油库所在地的城镇规划;三是,应根据石油库所在地区的地形、地质、交通、可用土地等条件,经济合理地确定具体的最优建库地址;四是,国家铁路干线、企业铁路支线对石油库的安全距离有不同的要求,应根据石油库附近的铁路性质合理确定库址,若待建油库运输方式为铁路运输,还需考虑支线铁路的长度、安全距离等;五是,石油库的库址应符合油库所在地的环境功能区划的要求,即库址应有利于废气扩散、废水排放。库区与居民区、人员集中的学校、企事业单位之间,应保持相关规范规定的卫生防护距离,并尽量远离其他环境敏感目标。

大型石油库选址是整个工程建设中非常重要的一环,除满足日常的运营要求外,还要满通、环境、地质、水土流失防治等要求。因此库址的选择必须有两个以上的方案,综合各因素选择最佳库址。如兰州180×104 m3原油商业储备库在库址选择阶段共选了5个库址,分别位于兰州市辖区内的西固区库址、沙井驿库址、河口库址、中川库址和永登库址。经过对5个库址的社会依托条件、进出库管道建设长度及走向、工程地质条件、交通运输条件、土石方工程、总投资等诸多方面进行综合比较,最后确定兰州市西固区库址为最佳库址,该库址与兰州石化公司等相关企业构成石化工业区,符合兰大型油库的总图设计州市总体规划要求,同时因卫生防护距离因素,库址所在区域大量村庄需搬迁,正符合兰州市西固区城中村改造总体规划。

2.2 总平面设计

在进行油库总平面布置之前,首先要明确油库的性质、规模,熟悉工艺流程,明确外部边界条件及其对库区有何特殊要求。油库内的功能区一般包括储油罐区、(油品装卸区)、辅助生产区、行政管理区、水处理区、警消区等。各区内的设施在进行总平面设计过程中,应以储油罐区为核心,以交通运输及消防通道为骨架,结合各功能区的特点和特殊要求,综合布置石油库区总平面。

2.3 罐间距和防火堤的确定

根据《石油库设计规范》(GB50074―2002)规定,地上式固定顶油罐罐间距不小于0.6D或0.75D(根据消防方式确定);覆土式固定顶油罐罐间距不小于0.4D;浮顶油罐、内浮顶油罐罐间距不小于0.4D(D为相邻油罐中较大油罐的直径)。其次还要考虑罐前安装、防腐保温层厚度等因素,一般罐间距要略大于计算间距。冀东油库罐型为钢制双盘式外浮顶储罐,罐直径为80 m,罐间距按 0.4D考虑,即32 m,实际距离为33 m。

防火堤的有效容积与很多因素有关,应符合《石油库设计规范》(GB50074―2002)及《储罐区防火堤设计规范》(GB50351―2005)的相关规定。一般前期设计阶段按《石油库设计规范》给出的公式计算比较繁琐,参数较多,本文推荐行之有效的简易计算方法。浮顶罐:S=0.55V/h+(n-1)r2π,拱顶罐:S=1.05V/h+nr2π,S为罐组面积;V为罐组有效容积;h为油面高度;n为油罐数量;r为储油罐的半径。

根据计算,得出防火堤高度值,核实防火堤高度值是否符合规范,在符合规范的前提下,根据用地情况,可以微调(防火堤高度和防火堤面积之间是一种定量的比例关系)。关于大型油库防火堤有效容积按罐组最大罐一半计算还是按整个罐计算存在争议,根据目前各设计院的做法,一般库区内外如果有地方设置事故缓冲池,则按事故缓冲池的有效容积和防火堤的有效容积之和为罐组最大罐容积考虑,同时还要考虑消防水所占体积;否则防火堤有效容积就按罐组最大罐容积和少量消防水体积之和计算。例如鄯善100×104 m3原油商业储备库和兰州180×104 m3原油商业储备库都有足够大的事故缓冲池,防火堤有效容积均按罐组最大罐容积一半计算;冀东100×104 m3原油商业储备库没有地方设置事故缓冲池,按罐组最大罐容积和少量消防水体积之和计算。

在满足库区容量的前提下,罐间距和防火堤高度确定后,罐区平面基本布置完成。结合当地主导风向或季候风向、外部交通条件、外部系统衔接条件以及周围环境等因素,将综合用房、办公用房等辅助生产设施布置在全年最大风频上风向,同时注意库内道路与外部道路的合理衔接,保证交通运输的顺畅。输油泵房、计量间等生产设施结合外部系统衔接条件,布置在适当位置,保证工艺流程合理顺畅。当油库的消防不能依托地方已有消防设施时,需单独设置消防站,大型油库的消防站一般为二级,由于安全距离的要求(200 m),消防站一般布置在库外。

2.4 卫生防护距离

关于卫生防护距离的设置标准,其基本原则是根据所建项目的性质、污染物的排放量来确定防护实体与所建项目的距离。石油库属于有污染的设施,其污染主要来自排放的烃类气体、储罐泄露或渗漏、含油污水和含油雨水的排放、加热炉污染物的排放、储罐切水和储罐清洗的废水排放、装卸车、倒灌等操作过程。因此,环评部门有时会提出比规范规定还严格的卫生防护距离。防护距离的确定由环评单位根据以上污染源及污染物的排放量计算得出。防护距离因石油库的规模、储存的油品、生产作业不同而不同。该距离一般从防火堤算起,防护距离范围内不允许有人员密集的企事业单位、村庄等。因此,在库址选择时就要考虑卫生防护距离。以兰州180×104 m3原油商业储备库为例,由于储备库位于城区,区域环境容量已基本饱和,油库所在地有大面积村庄(城中村改造之前),经环评单位(中科院华南环境与科学研究所)计算,自库区防火堤算起,需要有300 m的卫生防护距离,结合兰州市西固区城中村改造工程,该库址能满足环评单位的要求。

2.5 道路及交通出入口

大型油库的道路设计与其他规模的油库没有本质上的区别,都是在确定各功能区的规模和位置后,根据出入口的位置、消防需求等因素确定油库道路布局。库区内部交通线路的布局必须与外部交通运输条件相适应,方便的交通运输条件是企业建设和生产所必须的,因此在选址阶段就必须考虑这个问题,即应靠近主要交通干道,合理确定库区主入口的位置。

大型油库的出入口至少要设3个,并且要求在不同方位上,一般是办公区单独设一个出入口,汽车装车场单独设一个出入口,另外根据实际情况,辅助生产区设一个出入口,或者将辅助生产区、水处理区等合设一个出入口。分区设置出入口,能保证车流、人流互不干扰,能保证生产安全,便于人员疏散。如冀东100×104 m3原油商业储备库共设4个出入口,南侧两个,西侧两个;鄯善100×104 m3原油商业储备库共设3个出入口,东侧一个,西侧两个;兰州180×104 m3原油商业储备库因涉及与原装置区衔接,共设了5个出入口,东侧一个,西北侧4个。

大型油库要求罐区周围设6 m宽环形消防通道,并且保证每具罐距最近的消防道路不大于80 m,满足消防要求。其他功能区的道路根据实际情况可适当减少宽度,但不得低于4 m。

2.6 竖向设计

大型油库的占地较大,其竖向设计有很强的灵活性,尤其是局部竖向设计。但是竖向布置方式的灵活性有限,这要根据不同竖向布置方式发生的土石方量大小、投资等因素确定。一般情况下,大型油库的竖向设计要根据油库所在地的地形地势确定,自然坡度不大于1%的场地,宜采用平坡式;自然坡度大于1%小于2%、宽度小于500 m的场地,宜采用平坡式;自然坡度大于2%的场地,宜采用台阶式。例如,新疆鄯善100×104 m3原油储备库所在地自然坡度为2.2%~2.5%,竖向布置方式为台阶式,台阶上下各布置一个罐组,台阶高度为4.5 m。冀东100×104 m3原油储备库所在地地形平坦,竖向布置方式为平坡式。

大型油库的局部竖向设计很重要,尤其是灌区内部,不宜采用单面平坡式,原因是储油罐直径较大,一般大于80 m。罐区地面坡度要控制在不大于0.3%,且要多面坡向,这样才能保证储油罐基础地面以上部分高度相差不多。罐区内部的雨水排放一般是通过沿防火堤周围设置的排水明沟排放,一般在防火堤对角各设置一处雨水集水井,雨水经隔油处理后排到库区雨水系统。大型石油库占地面积较大,库区内的雨水无法自由散排,必须设置完善的雨水排放系统,将库区内的雨水收集处理后,统一排放至雨水收集池或市政雨水系统。

2.7 防洪

根据《石油储备库设计规范》规定,大型油库的防洪等级按100年重现期设计。油库受洪水的威胁有3种方式,不同的威胁方式要采取不同的防洪措施。

方式一是平原地区建库,油库受周围大型河流的威胁。此时的防洪措施是根据油库所在地周围水系的100年重现期的水文资料,科学合理地确定库区场地设计标高,其原则是“当库址选定在靠近江河、湖泊等地段时,库区场地的最低设计标高,应高于计算洪水位0.5 m及以上”。此种防洪措施一般是仅针对新建的油库,填方量较大。

方式二是在沿海地带建库,油库受海潮的威胁。此时的防洪措施有两种:一种是将库区场地标高抬高至计算水位1 m及以上,其原则是“当库址选定在海岛、沿海地段或潮汐作用明显的河口段时,库区场地的最低设计标高,应高于计算水位1m及以上。在无掩护海岸,还应考虑波浪超高;第二种是从区域角度考虑防洪,即沿海修建防浪堤,此时的防浪堤不仅仅是为油库而建,堤顶标高高于计算水位1 m及以上,还要考虑波浪超高,此时库区场地标高只考虑如何与原有场地或已建设施合理衔接。

采取哪一种方式要根据技术经济比较的结果确定。一般情况下,当油库周围无其他在建或拟建重要设施时,取第一种;当油库周围有其他在建或拟建重要设施或油库因受地形限制成长条状布局时,取第二种。如在建的河北省曹妃甸工业区100×104 m3 原油储备库毗邻渤海湾,考虑整个工业区的防洪,沿海修建了高约5.5 m的防浪堤;渤南油气田陆上终端毗邻渤海湾建设,呈1km 长条状,建设地点又是取沙坑,其防洪措施宜采取防浪堤形式。

方式三是山区或坡地建库,其威胁主要是山洪水,此时的防洪措施以修建导流堤为主,根据油库所在山区或坡地的山洪水文资料(流速、流量、爆发频率、至库前水位等)确定导流堤修建位置、走向以及高度、宽度等。在确定导流堤修建位置及走向的同时,要确定山洪水向何处导流,并分析导出的山洪水对周边的影响,必要时采取防范措施。

2.8 防渗

“防渗”是指在工程建设区域为防止有害物质(原油、各种渗滤液等)渗入地下,污染河流和地下水资源或防止水资源渗漏而采取的措施。

石油库的防渗应用主要是指储油罐区、隔油池、事故缓冲池等区域防止有害物质渗入地下,污染河流或地下水资源而采取的措施。由于这些区域一旦发生泄露或渗漏现象,遭受污染的河流或地下水资源将很难恢复原状,且会严重影响人们的日常生活和生产,因此要求防渗技术要先进,防渗材料要可靠。根据国家环境保护管理规定和相关标准,为增强防渗功能的可靠性,目前均采用高密度聚乙烯土工膜(HDPE 土工膜)为主要防渗层。

2.9 技术经济比较

2.9.1 竖向布置形式的经济比较

当油库所在地的地形地势坡度临界于2%时,竖向布置形式可以是平坡式,也可以是台阶式。平坡式布置时,填挖土石方工程量较大,填方一侧要砌筑挡土墙,挖方一侧要砌筑护坡;台阶式布置时,填挖土石方量会减少很多,但台阶处及道路拉坡高度超过0.5 m时要砌筑挡土墙。要对这两种形式做经济比较,同时要考虑两种竖向布置形式对应的平面布局哪一个更合理、更适用。综合比较后,选取科学、经济适用的竖向布置形式。

2.9.2 防洪形式的比较

大型油库防洪等级比较高,一、二、三级油库防洪均需按50年重现期设防,规模超过300×104m3的国家储备库防洪需按100 年重现期设防。当油库所在地有若干已建或待建的重要建构筑物或基础设施,但防洪等级较低时,油库的防洪形式有两种:一种是修建防洪墙或防浪堤,对油库所在区域进行防洪;另一种是仅对油库进行防洪,将油库场地标高设为高于100年重现期的计算洪水位0.5m及以上。由于大型油库占地较大,抬高场地标高将发生很大的填方量,此时应对两种形式的防洪进行经济比较,选择经济、安全、可靠的一种。

2.9.3 设计计算与实际发生的填挖方量相差较多时的比较

在油库工程的三通一平、场地平整阶段,因地形地势复杂,设计计算的填挖方量与实际发生的填挖方量相差较多时,要进行两种经济比较:一种是挖方剩余较多时,要进行外运剩余土方与抬高场地标高消耗剩余土方的经济比较;另一种是填方较多,需再购土时,要进行降低场地标高并外运土方与外购土方的经济比较。

2.10 存在问题

大型油库罐容大多在10×104 m3以上,当发生事故时,为避免原油或成品油溢出防火堤污染环境,一般在库区内或库区外附近位置设置一座事故缓冲池,收集溢出的原油、成品油或油水混合物。关于事故缓冲池的设立,目前国内还没有成功的范例,主要困难在于原油或成品油如何从防火堤进入缓冲池,有的工程是通过库区内的排洪沟,如四川二五五成品油储备库(到目前为止,尚未发生成品油泄漏事故);有的工程是通过管道,如鄯-善原油储备库(正在施工);无论是通过哪一种渠道,都存在一定的不确定因素和安全隐患。

参考文献

水库路基设计篇(6)

1•1车辆段用地特点在昆明地铁首期工程南端第一个车站广电大学站附近,月马路以东、前元路以南、广电大学以西的地块范围内,设置大梨园车辆段,用地面积约19hm2.段址范围内局部为坡洪积地貌,中间为剥蚀残丘.地势起伏较大,高程由1926•5m~1948m,车辆段南端为山地、中部为突起的小山包、北端有乡村道路及排水渠道、其他地段均为低洼农用地.段址范围内无居民住房,仅有部分菜地、用于试验的温棚及一个制砖场.大梨园车辆段内设有用于车辆运用检修的联合车库、运用库、周月检库、洗车库、镟轮库.还设有综合维修相关的综合维修中心、物资总库、机加工中心及临时控制中心等设施.房屋面积共约70000m2.

1•2车辆段总平面设计总平面布置的思路如下:[2]1)结合车辆段址地形地貌和周围环境,确保修车质量和生产安全,满足维修工艺要求的前提下,提高作业效率,改善劳动条件,节省工程投资.2)总平面的布置以车辆运用维修为主体,统筹考虑综合维修中心、物资总库等各设施的工作性质和功能要求,按照有利于车辆运用维修、确保安全、方便管理、方便生活的原则合理布置,力求工艺顺畅、作业方便.3)功能分区明确、交通顺畅、布局紧凑、用地节省、服务设施完善、环境适宜、整齐美观.4)车辆段的站场股道应满足配属车辆的运用维修数量要求,长度满足整列车自由进出,并按不同工艺要求合理布置轨道间距.5)房屋建筑、设备与设施的布置,应根据作业要求,结合地形地貌、地质、水文及气象条件,充分考虑消防、环境保护、城市规划等方面的要求.6)车辆段内设有汽车运输及消防道路,并有不少于两个与外界道路相连通的出入口.

1•3总平面布置方案车辆段平面由东向西依次布置.工程车库、月检库、列车停放及列检库,联合车库与运用库呈纵列式倒装布置;洗车线、不落轮镟修线设置为往复式,并与入段线平行布置.清洗和镟轮后的列车经过牵出线直接进入库内停放,工程车库设置于月检库东侧,直接与出入段线相接,方便工程车直接上线.试车线设置于车辆段最西侧,有效长1050m.段内设有环形道路,并设置两处通段出入口,均与规划道路相接,满足消防和运输要求.车辆段总平面布置见图1.

2车辆段竖向设计

2•1竖向设计的概念车辆段竖向设计是对车辆段用地范围的自然地形及车辆运用维修区、办公生活区内各建、构筑物进行垂直方向的高程(标高)设计,既要满足使用要求,又要满足经济、安全和景观等方面要求.竖向设计作为车辆段总图设计的一个重要环节,应与总平面布置同时考虑,配合进行.

2•2竖向设计的基本任务1)选择车辆段各建筑物的竖向布置形式,进行车辆段场坪的竖向设计.2)确定各建筑物室内外地坪标高,车辆段内关键部位(如站场轨道)的标高,车辆运用与检修场地的标高,车辆段内道路标高和坡度.3)组织安排车辆段站场排水系统,保证场区内排水通畅.4)确定车辆段用地范围的土石方工程,计算土石方填、挖方量,使土石方总量最小.5)计算分析地基处理工程量大小和安全性,确保安全的同时,使地基处理工程量最小.

2•3竖向设计的原则1)满足车辆段的功能布置要求.要按照建、构筑物使用功能要求,结合总平面布置方案,合理安排其位置,使建、构筑物之间联系方便、简捷、通畅,满足消防、景观及生态环境的要求.2)充分利用自然地形.充分利用自然地形地貌,减少土石方和各种工程构筑物的工程量,力求填、挖方接衡,运距最短,从而降低工程造价.同时也要满足各项技术规程、规范要求,符合工艺流程要求,保证工程建设与运营期间的稳定和安全.3)解决场坪排水问题.车辆段场坪内应有完整、有效的雨水排放系统,保证场坪内雨水能快速排除,且与周边现有或规划的排水设施标高相适应.4)满足工程建设与使用的地质、水文等要求.竖向设计要以安全为原则,充分考虑地形、地质和水文的影响,避免不良地质构造的不利影响,采取适当的防治措施.

2•4竖向设计之重点问题分析1)竖向设计与总平面设计.车辆段总平面布置就是根据车辆运用维修工艺要求,综合利用环境条件,合理确定车辆段内所有运用维修库房、辅助生产库房、办公生活设施、运输道路、综合管线、绿化和景观等设施的平面位置.当车辆段用地范围内地形平坦时,竖向设计比较单一,基本上均采用平坡式布置,总平面布置较为灵活,受竖向设计的制约有限.在地形高差较大的场地建车辆段,竖向设计应结合地形、地势及地质等自然条件,采取台阶式布置.此时,总平面设计就要考虑竖向设计因素,并根据所建车辆段的规模、运用维修库房组成及工艺要求等具体情况,进行综合考虑研究确定[3].2)竖向设计与土石方工程.竖向设计应当力求减少土石方,降低土石方工程投资.在设计中充分分析车辆段用地地形图及地质条件,并做好土方平衡设计.车辆段场坪最佳设计标高的确定,直接关系到场地平整土方工程量的多少及所确定的建、构筑物、轨道、道路竖向布置标高合理与否.在满足用地范围内百年洪水位要求的条件下,必须通过土石方计算确定,并反复调整、优化,以最终确定场地设计标高,达到节省土方量,方便施工,降低工程投资的效果.3)竖向设计与段内道路.段内道路标高的连接,应有较好的技术条件,车辆段出入口道路路面标高,宜高于段外道路路面标高,连接平顺.当段内场坪标高高差较大时,段内运输通道及消防通道满足道路运输设计规范要求.4)竖向设计与场坪排水及防洪.车辆段竖向设计应充分考虑场坪排水及防洪要求,合理划分车辆段内场坪汇水区域和设置排水系统,使场区内地表水以最快最短路径排出.

3竖向设计因由与优化

3•1车辆段原场坪设计在满足百年一遇洪水位设计标高的前提下,结合周边道路规划,车辆段场坪设计标高定为1935m.根据段址内实际地形条件,在尽可能实现土石方填挖平衡的原则下,将车辆段用地范围按1935m的设计标高进行填挖处理.车辆段内所有建筑物均处在同一地坪标高,出入段线、牵出线及试车线采用路基形式,段内道路平整.但填方高度8m左右的地段约占车辆段用地30%,高填方地段大大增加了土石方量,同时,加大了地基加固难度和费用,地基沉降处理更难满足工程进度要求.

水库路基设计篇(7)

1.存在问题

1.1工程设施方面

山塘水库的主要任务是防洪、灌溉、供水、发电。其主要水工建筑物有挡水坝、溢洪道、放水涵(闸)管和灌溉渠道等,现就其存在的问题分别作一简述。

1.1.1挡水坝。一般是均质粘土坝,标准较低,一些小(二)型水库没有进行设计就进行施工,工程设施建筑物没有达到相应的级别标准。如挡水坝高度或坝顶宽度不够,坝的坡度过程,坝坡稳定安全系数低。相当一部分挡水坝的坝基清基不彻底,缺少反滤层,坝基渗漏较大。坝体与两岸的山坡交接处,没有排水沟,山坡集水冲刷坝体。坝的上游坡面没有块石或混凝土块护坡,受水库风浪冲刷。

1.1.2溢洪道。一般为开敞式宽顶堰溢洪道,在原山坡开挖而成。经长期的运行使用,有些两侧没有导墙、底板没衬砌的溢洪道,大部分均被破坏;而有导墙和底板的也被冲刷损坏。另外,溢洪道宽度不够宽,设计泄洪流量小,溢洪道堰顶高程与坝顶高程的高差偏小,遇到特大暴雨时,水库最高水位几乎接近坝顶。

1.1.3放水涵管。分为斜涵管(或放水闸)和平涵管。涵管一般为方形浆砌体结构,经过几十年的运行使用,大部分涵管都漏水严重,渗漏水不断带走或冲刷孔洞周围的坝体土质,造成坝体有空洞,最后形成坝体塌方。

1.1.4渠道。大部分是沿地形开挖而成,多为自流灌溉农田。渠道普遍没有进行防渗处理,渠道渗漏水量大,加上农田灌溉用水多采取漫灌、串灌、渠道间歇供水,边坡塌方沉陷较多,使渠道淤塞严重,渠道水有效利用系数低。

1.1.5进库道路。小型水库多建于山区,远离交通干线,建库时的进库道路多是不上等级、路面狭窄、坑洼不平、弯多坡陡的临时道路。经过几十年的使用,一些水库原有道路已不能通车,即使能通车,遇到下雨也是路面泥泞,边坡塌方,车辆无法通行。容易贻误抢险时间,将产生严重后果。

1.2工程管理方面

山塘水库是在计划经济时期建设的,在观念上没有把水当作商品,而是无偿提供用水服务,不收取水费,水库的运行管理费用由地方政府负责解决。

随着市场经济的发展,农村体制与经济体系发生了根本变化,水利工程管理单位职能也发生了变化。用水对象由原来的农村集体单位变成了个体农户,水库运行管理维护费用要靠收水费来维持。要向习惯于无偿供水的农户收取水费和派工维护工程变得非常困难,加之水库管理体制不顺管理混乱,个别水库无人管护,一些水库设施遭受人为破坏严重,难以发挥水库工程应有的工程效益。

2.措施

近几年来,各级政府和有关部门,非常重视水利工作,加大了水利基础设施的投资力度。作为水利工程的管理单位,要利用这难得的机遇,主动争取各级有关部门支持,多方筹集资金,对病险水库进行除险加固。同时,要促使全社会关注水利工作,加快自身管理单位的经营管理制度改革,发展多种经济,增强经济实力,适应社会主义市场经济的发展需要,逐步解决水利工程管理存在的问题。2.1工程措施

2.1.1对病险水库的大坝进行除险加固。对坝高不够,坝顶宽偏小的小型水库,要根据水库工程级别,重新进行水文计算,复核设计洪水,确定坝顶高程和坝顶宽。对于坝坡要按规范规定和坝坡稳定计算,确定坝的坡度及护坡结构。对土坝要进行坝体抗滑稳定分析复核,注意检查不均匀沉陷和裂缝出现。对于坝基渗漏大、坝体填土质量差的水库,要进行坝基防渗灌浆和坝体固结灌浆处理。

2.1.2确保溢洪道泄洪。溢洪道欠宽的,要按校核洪水的最大泄洪流量,确定溢洪道宽度和最大过水深度,以此来确定溢洪道宽度。溢洪道未衬砌的,要进行衬砌,保证溢洪道安全泄洪,以保大坝的安全。

2.1.3改造放水涵(管)洞。放水斜涵(闸)管和平涵管漏水的,根据各水库工程的特点,采用相应的处理方案,进行防漏防渗加固,漏水严重的应进行封墙后另外开凿放水隧洞。

2.1.4渠道防渗。为减少水量损失、提高渠道水利用系数、缩短放水时间及节约水量来确保灌区用水。必须对渠道进行防渗处理,其经费可以通过政府、水管单位投资和灌区受益农户投工投劳来筹集。例如,2002年胜天二号灌溉渠道受益户自筹资金10万元,对2.2km输水渠道进行砼防渗。

2.1.5完善水库对外的道路。水库对外交通道路和通讯设备,是抢险工作的根本保证。它能使抢险物资和人员迅速送达水库,避免出现重大的灾害事故。水管单位要会同交通部门把水库与公路干线连接的道路,列入当地的交通公路网进行修通。

2.2非工程措施

2.2.1加大宣传力度,提高依法治水的能力。各级政府和水管单位,要加大宣传《中华人民共和国水法》的力度,宣传水利是农业的命脉,是社会经济发展的基础;同时,水也是商品,要有价使用,要增强全社会节水意识,保护水资源。根据国家有关政策规定,按用水量对用水户征收相应的水费,共同管好水,用好水。

2.2.2落实责任,加强巡查自2004年来我县进一步明确了山塘水库管理责任。小(二)型以上水库由水行政主管单位管理,防汛责任人由所属乡(镇)的乡(镇)长和各水库电站的负责人共同承担。小(三)型水库和山塘由所在行政村管理,防汛责任人由所在行政村的村主任承担。全县山塘水库全部落实水库巡查员,1万立米以上的水库县水利局给予水库巡查员年补助资金600元。

2.2.3实行一水多用

根据山塘水库的条件和特点,因地制宜地发展适合市场需要的产业,水库不能单一依赖农业灌溉用水收费来维持,要利用自身的优势,一般有条件的可建设乡(镇)供水项目,解决乡(镇)居民生活和工业用水,也可利用水库或渠道的水头落差进行引水发电,建设相应规模的小水电站,与当地电网并网供电。

2.2.4发展多种经营

水库路基设计篇(8)

一、工程设施方面

山塘水库的主要任务是防洪、灌溉、供水、发电。其主要水工建筑物有挡水坝、溢洪道、放水涵(闸)管和灌溉渠道等,然而,建设时因受各方面的条件限制,工程设计标准较低,有些甚至没有进行设计,而且大部分以群众运动方式修建,经过几十年的运行使用,工程设施普遍存在老化和损坏,严重影响工程的安全运行和经济效益的发挥,威胁着水库下游人民群众的生命和财产的安全。

进库道路。小型水库多建于山区,远离交通干线,建库时的进库道路多是不上等级、路面狭窄、坑洼不平、弯多坡陡的临时道路。经过几十年的使用,一些水库原有道路已不能通车,即使能通车,遇到下雨也是路面泥泞,边坡塌方,车辆无法通行。容易贻误抢险时间,将产生严重后果。

放水涵管。分为斜涵管(或放水闸)和平涵管。涵管一般为方形浆砌体结构,经过几十年的运行使用,大部分涵管都漏水严重,渗漏水不断带走或冲刷孔洞周围的坝体土质,造成坝体有空洞,最后形成坝体塌方。

溢洪道。一般为开敞式宽顶堰溢洪道,在原山坡开挖而成。经长期的运行使用,有些两侧没有导墙、底板没衬砌的溢洪道,大部分均被破坏;而有导墙和底板的也被冲刷损坏。另外,溢洪道宽度不够宽,设计泄洪流量小,溢洪道堰顶高程与坝顶高程的高差偏小,遇到特大暴雨时,水库最高水位几乎接近坝顶。

挡水坝。一般是均质粘土坝,标准较低,一些小型水库没有进行设计就进行施工,工程设施建筑物没有达到相应的级别标准。如挡水坝高度或坝顶宽度不够,坝的坡度过程,坝坡稳定安全系数低。相当一部分挡水坝的坝基清基不彻底,缺少反滤层,坝基渗漏较大。坝体与两岸的山坡交接处,没有排水沟,山坡集水冲刷坝体。坝的上游坡面没有块石或混凝土块护坡,受水库风浪冲刷。

渠道。大部分是沿地形开挖而成,多为自流灌溉农田。渠道普遍没有进行防渗处理,渠道渗漏水量大,加上农田灌溉用水多采取漫灌、串灌、渠道间歇供水,边坡塌方沉陷较多,使渠道淤塞严重,渠道水有效利用系数低。

二、工程管理方面

市场经济的发展,农村体制与经济体系发生了根本变化,水利工程管理单位职能也发生了变化。用水对象由原来的农村集体单位变成了个体农户,水库运行管理维护费用要靠收水费来维持。要向习惯于无偿供水的农户收取水费和派工维护工程变得非常困难,加之水库管理体制不顺管理混乱,个别水库无人管护,一些水库设施遭受人为破坏严重,难以发挥水库工程应有的工程效益。

山塘水库是在计划经济时期建设的,在观念上没有把水当作商品,而是无偿提供用水服务,不收取水费,水库的运行管理费用由地方政府负责解决。

近几年来,各级政府和有关部门,非常重视水利工作,加大了水利基础设施的投资力度。作为水利工程的管理单位,要利用这难得的机遇,主动争取各级有关部门支持,多方筹集资金,对病险水库进行除险加固。同时,要促使全社会关注水利工作,加快自身管理单位的经营管理制度改革,发展多种经济,增强经济实力,适应社会主义市场经济的发展需要,逐步解决水利工程管理存在的问题。

三、工程措施

完善水库对外的道路。水库对外交通道路和通讯设备,是抢险工作的根本保证。它能使抢险物资和人员迅速送达水库,避免出现重大的灾害事故。水管单位要会同交通部门把水库与公路干线连接的道路,列入当地的交通公路网进行修通。

对病险水库的大坝进行除险加固。对坝高不够,坝顶宽偏小的小型水库,要根据水库工程级别,重新进行水文计算,复核设计洪水,确定坝顶高程和坝顶宽。对于坝坡要按规范规定和坝坡稳定计算,确定坝的坡度及护坡结构。对土坝要进行坝体抗滑稳定分析复核,注意检查不均匀沉陷和裂缝出现。对于坝基渗漏大、坝体填土质量差的水库,要进行坝基防渗灌浆和坝体固结灌浆处理。

渠道防渗。为减少水量损失、提高渠道水利用系数、缩短放水时间及节约水量来确保灌区用水。必须对渠道进行防渗处理,其经费可以通过政府、水管单位投资和灌区受益农户投工投劳来筹集。

改造放水涵(管)洞。放水斜涵(闸)管和平涵管漏水的,根据各水库工程的特点,采用相应的处理方案,进行防漏防渗加固,漏水严重的应进行封墙后另外开凿放水隧洞。

确保溢洪道泄洪。溢洪道欠宽的,要按校核洪水的最大泄洪流量,确定溢洪道宽度和最大过水深度,以此来确定溢洪道宽度。溢洪道未衬砌的,要进行衬砌,保证溢洪道安全泄洪,以保大坝的安全。

四、非工程措施

发展多种经营 :适合发展种植、养殖业的山塘水库,要发展种植经济果树、速生丰产树林、经济竹林等。同时,利用水库进行养鱼、养鸭、养鹅,水库区周边可养鸡、养猪。以种植业促进养殖业的发展,反过来养殖业又促进种植业的发展。通过发展经济,增强水管单位的经济实力和市场竞争力,进一步改善工作环境,提高水管人员的待遇,稳定水管人员的队伍,做好水库工程管理工作。

加大宣传力度,提高依法治水的能力:要加大宣传《中华人民共和国水法》,宣传水利是农业的命脉,是社会经济发展的基础;同时,水也是商品,要有价使用,要增强全社会节水意识,保护水资源。根据国家有关政策规定,按用水量对用水户征收相应的水费,共同管好水,用好水。

实行一水多用: 根据山塘水库的条件和特点,因地制宜地发展适合市场需要的产业,水库不能单一依赖农业灌溉用水收费来维持,要利用自身的优势,一般有条件的可建设乡(镇)供水项目,解决乡(镇)居民生活和工业用水,也可利用水库或渠道的水头落差进行引水发电,建设相应规模的小水电站,与当地电网并网供电。

水库路基设计篇(9)

1、水库信息化系统建设

1.1 概述

1.1.1 工程概况

良西水库位于江门市属下恩平市良西镇潭江支流良西河上游,坝址距恩城25约公里,水库集雨面积34.63平方公里,总库容3661万立方米,是一座以灌概为主.结合防洪,发电等综合利用的中型水库.该水库于1966年12月动工兴建,1969年3月基本建成并投入运行。水库正常蓄水位52.50米;根据《国家防洪标准》(GB50201---94),水库按50年一遇设计,100年一遇校核;设计洪水水位为54.77米,校核洪水水位为58.02米。水库枢纽现有建筑物包括:主坝一座、副坝六座、泄洪涵一座、输水建筑物三座及坝后电站。

1.1.2 大坝水文.水工观测系统

库区管理设施,水文观测方面,目前有水位、雨盆、出库流量等观测项目,观测设施简陋,人力观测,观测系列不完整,观测精度差。水工观测方面,水库的副坝均没有坝体变形观测设施。主坝于一九八三年观设置坝体水平位移及沉陷观测点共三排,现已有不同程度地设到破坏。

现经可行性研究,初步设计水文观测方面,水库区安装自计雨量计、自记水位计。水工观测设施,主坝重新安装测压管3排,,每排5孔,坝顶安装沉陷、位移观测点5点,下游坝脚安装量水堰一座,一副坝安装测压管2排,每排4孔,坝顶安装沉陷位移观测3点,下游坝脚安装量水堰一座,六副坝(主槽)分别安装测压管2排,每排4孔,坝顶安装沉陷、位移观测3点,下流坝脚安装量水堰一座,三、四副坝由于坝型矮小可不设观测设施。

1.1.3 建设依据标准

《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》(山区、丘陵区部分)(SDJ12-78);

《广东省水库大坝安全管理实施细则》;

《土石坝安全监测技术规范》(SL60-94);

《土石坝安全监测资料整编规范》(SL 169-96);

《大坝安全监测自动化系统设备基本技术条件》(SL268-2001);

《水文测报装置 遥测水位计》(GB/T 11830-1989);

《水文测报装置 遥测雨量计》(GB/T 11831-1989);

《广东省水利信息系统工程建设设计指导书》;

《水利工程基础信息代码编制规定》SL213-1998;

《水利水电工程通信设计技术规程》(DL/T 5080-1997);

《电子设备雷击保护导则》(GB 7450-87);

《工业电视系统工程设计规范》(GBJ115-87);

《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》(GB/T16571-1996);

《水闸工程管理设计规范》(SL170-98);

《不间断电源设备》(GB 7260-87);

《网络技术标准》(IEEE 802.3);

1.1.4 建设原则

遵循“技术先进、科学合理、安全可靠、经济实用、易于维护”的原则。

坚持“结构化、模块化、标准化”原则,做到结构合理、界面清晰、接口标准、集成先进。系统的建设应满足规范要求,并综合考虑工程的实际情况。监测监控点的布置,既要保证监测控的位置具有代表性,又要使测控在空间分布上具有连续性。根据工程等级、规模、结构型式、地形地质条件及地理环境确定具体的监控项目及其相应的监控设施。

1.1.5 建设内容

(1)计算机网络系统。计算机局域网,实现数据共享。建立水库自动化信息Web查询系统,使水库领导及工作人员能够及时查询到水库的实时监测监控信息。

(2)闸门自动控制系统。溢洪道单孔闸门的监控,现地监控单元与监控主机组成分层分布的监控系统。

(3)视频监视系统。视频监视点4个,其中:

①管理楼顶设置1套可变摄像机,用于监视管理所大楼外部及进出水库公路口处周围的情况。②主坝闸室内设置1套定焦摄像机,用于监视启闭机室内的设备运行情况。③主坝闸室楼顶设置1套可变摄像机,用于监视主坝及库区周围的情况、可实现360度监视。④闸门正面配载1套可变摄像机,用于监视闸门启闭机及监视溢洪道泄洪及周围的情况。

(4)大坝安全监测系统。选择3个典型断面,每个断面设置5个渗压测点,共有测点15个。

(5)水情测报系统。1个水位测站(旧输水涵闸处)、2个雨量测站(其中1个点位于办公楼附近、另一个雨量位于四坑电站处)。

1.2 计算机网络系统

良西水库自动化监控与管理系统是以计算机网络系统平台为基础,集成了闸门自动监控系统、视频监视系统、大坝安全监测系统及水情测报系统的综合自动化系统。

计算机网络系统采用100Mbps快速以太网络技术,TCP/IP网络协议,组成开放的计算机网络系统。主要设备包括2台工作站(兼主机)、1台以太网交换机、1套在线式UPS电源等设备,并且留有足够的网络接口以便管理所其它的计算机接入系统。

计算机局域网,实现数据共享。建立水库自动化信息Web查询系统,使水库领导及工作人员能够及时查询到水库的实时监测监控信息。

1.3 闸门自动控制系统

闸门计算机监控系统的监控范围包括闸门的现地控制和远方控制,监视各闸门的工作状态、启闭机等参数,监控配电系统并与管理所计算机网络系统进行信息交换。闸门计算机监控系统采用分层分布式的计算机监控系统,第一层集控层:中控室配置有2台工作站、1台交换机、1台打印机等;第二层现地控制层:在溢流闸启闭机房设一套LCU控制屏独立控制。

闸门就地LCU屏:用于溢洪道闸门的控制及其状态显示、采集,闸门就地控制单元包括手动控制和自动控制两部分;手动控制主要由控制开关,信号灯,开度仪等组成;自动控制由PLC、触摸显示屏等组成,通过以太网方式与集控层计算机网络连接;闸门现地控制单元应能有效地监测、控制启闭机系统。

LCU的数据采集和控制采用GE、Schneider、SIEMENS中相应档次的PLC,CPU集成以太网。

1.4 视频监视系统

视频图像监视系统由摄像机、硬盘录像机、传输线路、显示及控制等部分组成。视频图像系统主要用于监视溢洪道水闸泄流和运行状态、启闭室内的设备、进入水库的公路周围、水库库区设备运行的情况等,共由4台摄像系统组成。

1.5 大坝安全监测系统

1.5.1 渗压监测

建立大坝安全监测系统是保障大坝安全运行的一种重要措施,而大坝的监测成果可以用来验证设计,不断提高设计水平,促进施工质量,加快施工进度。

良西水库坝体渗流监测内容主要设有人工巡视和大坝浸润线(测压管)监测,测压管共设置3个横断面和5个纵断面,共计15孔测压管。

水库路基设计篇(10)

1工程概况

(1)水库情况:大山陂水库位于坪山新区坪山河中游,大山陂水库原功能主要为农田灌概,现已逐渐转变为坪山镇的工业及居民提供用水。水库集雨面积1.25km2,坝址以上主河流长1.5km,平均主河流坡度0.01,正常库容:378万m3,总库容为473.99万m3,属于小型水库,IV等工程。 洪水设计标准:100年一遇设计,1000年一遇校核。

矿山水库位于大山陂水库上游,主要功能是城市供水,平时供水由坝下输水涵排入大山陂水库再向下游供水,洪水期下泄洪水则直接排入大山陂水库,再通过大山陂排洪渠排入赤坳水。矿山水库集雨面积 5km2,坝址以上主河流长3.3km,平均主河流坡度0.25%,正常库容:96万m3,总库容为 162.046 万m3,属于小型水库,IV等工程。洪水设计标准:100年一遇设计,1000年一遇校核。

两水库目前均列入深圳市第一批小型水库除险加固工程,目前正在施工,预计2010年4月30号完成。

(2)雨量资料:本次暴雨资料采用2003年广东省水文总站编制的《广东省暴雨径流查算图表》和《广东省水文图集》的参数进行计算。

(3)地理参数:根据修测1:1000地形图量测而得。排洪渠区间集雨面积为0.81km2。

2 工程方案比选

2.1 排洪渠现状

目前排洪渠为天然土沟,区域地面高程约在53~47m之间,河道断面相对狭小,宽约2~4m,深约1~3m,河道两岸杂草丛生,渠道淤积严重。位于大鹏支线管道转弯处有一条天然小渠汇入排洪渠内,该小渠主要是排泄南面山体及渠道沿岸附近地面雨水。据了解,大山陂水库溢洪期间,洪水均漫出堤顶。

目前,基地内部分区域以在施工中,受其影响,局部断面进一步收缩、河床抬高;河道排水能力进一步降低,为保证区域防洪安全,排洪渠迫切需要尽快整治。

2.2 相关规划

⑴道路规划:区域内西面有规划德马峦山北路、东南面是规划的南通道,东面现状宽约120m,江岭路也拟扩建,规划路面高程为47.6m。但道路的建设目前均未列入建设议程。

图2-2 规划道路与拟建排洪渠平面图

⑵相关水力边界条件:根据《深圳市防洪(潮)规划报告(修编)》(2002~2020年),赤坳水的设防标准为50年一遇;汇入口处的河底高程河底为42.84m,水面线为46.18m。

2.3 方案比选原则

――线路布置上应满足规划要求;尽可能长远结合;

――河道和管线统一考虑,尽量利用已有设施,经济合理。

2.4 平面布置方案比选

线路走向:从现状地形条件来看,拟建排洪渠位于大山陂水库溢洪道出口,北面区域内为比亚迪汽车基地扩产用地范围,南面为山丘及山体,地面高程相对较高,西面为大山陂水库地面高程约54m,东面有赤坳河,河底高程在42.5~42.8。从地形图上看,为满足用地条件后的排洪渠改线,仅能布置临近红线外侧,无其他方案可选,改造后河道先沿西南走向布置后再折向东北方向。

西南侧河段布置在基地用地红线与高压铁搭之间,结合结合供水管线改造,从地形、工程量、施工难度等方面综合比选:

平面布置方案一:供水管线在河道起始处即穿过河底后,紧邻河道右岸布置;该方案河道长约1021m,供水管线改造长度约654m,

优点:河道与水库溢洪道出口偏差较小,河道略短;改造后的管线均位于河道右岸,便于管理。

缺点:河道右岸地势高于左岸,管线及其检修道路布置在该侧将增加土方量;同时该侧为高压走廊,开挖时临近高压铁塔,可能存在支护要求。

平面布置方案二:即供水管线布置在河道左岸,供水管线在西南与东北转角处穿越河床与原管线相衔接。该方案河道长约1021m,供水管线长度约625m。

相比方案一,供水管线略短的同时,水头损失也较小,而且由于河道左岸地势较低,开挖及回填的土方量也相对较少,同时,避免了对高压铁塔的影响,总体而言,优势明显,因此,作为推荐方案。

3 工程设计

3.1 平面布置

排洪河起自溢洪道消力池下游185.25m处后,沿比亚迪基地红线外侧布置,先沿西南侧布置,在马峦新村小沟渠汇入口处折向东北,穿过江岭路后汇入赤坳河,改造河段长约1021m,该汇入口上移了120m。

河道中心轴线坐标点详见平面布置图。

3.2 纵断面设计

起点溢洪道消力池出口处桩号0+000河底设计高程:50.95m

终点:赤坳河口河底规划高程为42.84m,现状河底高程为:42.3m;受限于江岭路高程,规划排洪河汇入口处采用43m。

综合考虑河道位置地面高程,从减缓洪水流速减少冲刷及土方平衡角度分析,在地形变化角度河道沿线拟设置跌水2个,各为0.5m,河道纵坡分为三段:

桩号0+000.00~0+465.34段,设计纵坡0.059%,0+465.34处设有跌水高0.5m;

桩号465.34~1+054.61段,设计纵坡0.061%,1+054.61处设有跌水,高0.5m;

桩号1+054.61~1+159.01段为过路箱涵段,设计纵坡为0.07%。

3.3 横断面设计

根据建设单位要求,本阶段的河道断面设计在满足防洪和基地用地情况下,考虑今后河道可能的改造的用地要求,考虑了河道内及堤顶绿化用地要求,并尽量减少造价。故横断面型式主要比选了梯形断面、矩形断面及复式断面三种,为降低造价,则应以梯形断面采用护坡形式的河道为主,而为减少占地,则只能采用造价较贵的矩形断面、圬工结构的岸墙为主,综合分析,本河道的型式如下

⑴存在用地条件限制的,有两种:

一是,桩号0+137.50~0+465.34段沿西南端布置的河段,河道左岸为用地红线及拟改造供水管线,右岸有高压铁塔,但之间空间达40m,有一定的空间,因此,采用一侧梯形断面、一侧直立的复式断面结构。河道底宽6.5m,右岸为1:1.5边坡,左岸为直立岸墙。

二是,桩号0+465.34~ 1+089.01段沿东北端布置的河段,布置在基地红线和已建供水管线,之间距离仅为20m,因此河道以矩形断面为主;河道底宽7.5m。

⑵桩号1+089.01~ 1+113.01段为过江岭路段,长24m区域由于交通需要,采用箱涵结构形式,考虑路下覆土穿管要求,箱涵采用2孔,净宽3.5m,净高4m。净空要求按15%水位控制。

⑶桩号1+113.01~ 1+159.01段,没有用地条件限制的,且周边没有管线及牵涉房屋拆迁的,以梯形断面为主,主要是布置在江岭路出口河段,。河道底宽7.4m,边坡1:1.25。

⑷堤顶高程设计:按规范超高要求确定,由于河道小,不考虑风浪爬高,只考虑安全超高,堤顶超高按0.5m控制,若现状地面高程较高,则按现状地面高程考虑。

断面结构尺寸是根据明渠均匀流水力计算公式,并根据汇入口处的同频率赤坳河水位自下游往上游推算水面线确定,河道的糙率采用0.03,水面线计算结果如下表:

表4-1河道水面线计算成果一览表 单位:m

3.4 结构设计

⑴直立岸墙:采用重力式结构,C20埋石砼(埋石量30%),设计按岸侧荷载10KN/m2设计,地基承载力要求大于150kpa以上。

⑵护坡和河床:设计水位以下范围内护坡采用400mm厚干砌块石,下垫100mm厚砂石垫层;设计水位以上区域采用草皮护坡。边坡根据土质稳定条件采用1:1.5。

由于水流速度约为3m/s,因此,河床采用300厚干砌块石铺垫,下垫100mm厚砂层。

⑶箱涵设计:采用C25砼,涵顶公路按Ⅱ级荷载设计控制,采用结构程序计算后,初拟涵壁为400mm,顶板与底板为400mm。该处地基承载力要求达到120kpa以上。

3.5 堤顶设计

堤顶道路结合供水管线检修道路设置,不另行设置;即为一侧道路。

管线检修道路与河道之间区域、基地红线与河道之间区域均设置为绿地,草皮为主。

堤顶两侧均设置有1.1m的防护栏杆。

3.6 其他设计

⑴雨水支涵:为方便两岸雨水排水,沿河两岸每隔300m设有D600钢筋砼雨水支涵及检查井;原有的排入河道内的排水沟均同时予以接入。

⑵桥梁:由于资金因素,本阶段设置仅一座桥梁,位于桩号0+492.34,跨度8 m,桥面宽7m,板桥结构。按公路Ⅱ级设计。

水库路基设计篇(11)

河北省桃林口水库位于秦皇岛市青龙县境内滦河支流青龙河上,是“八五”期间水利部和河北省的重点建设项目,是集城市供水、农业灌溉和水力发电为一体的大(二)型水利枢纽工程。控制流域面积5060km2,总库容8.59亿m3,总投资18亿元。工程于1992年11月5日开工,1998年11月竣工。十多年来,水库管理区内道路照明设施损坏严重,运行成本高,耗能大。针对这种现状,2008年我们对部分路灯进行了技术改造。

1 路灯概况

1.1 路灯原设计情况

桃林口水库库区内交通道路(包括坝顶路面)长约4km,共有路灯63基,其中双光源(250W×2)路灯26基,单光源(250W×1)路灯37基。水库坝面路灯为25基钢管路灯杆,其余38基为水泥路灯杆。路灯用电总负荷为89盏灯共22.25kW,光源设计采用250W高压钠灯,塑料透明灯罩。

1.2 水库路灯运行现状

桃林口水库工程自1998年11月投入运行至今,已经十年,冬季路灯运行时间为18:00至次日7:00,夏季运行时间为20:00至次日6:00,全年路灯运行时间平均时间为每天11h左右。

根据有关资料,高压钠灯平均寿命约只有1000h,每年都要更换灯泡2~3次,才能保证路灯正常运行,而且一般光源距离地面都在10m左右,更换灯泡需要专业设备,管理维护难度较大,费用较高。塑料灯罩耐老化程度差,受外界环境和灯泡发热影响,运行使用一年左右透光性大大降低。灯具密封差导致飞虫和尘土积聚,严重影响路灯照射道路的亮度。

按每年更换两次灯泡计算,价格20元/只,电价0.80元/kW.h,用电效率80%,250W高压钠灯实际功耗为300W,则每年水库路灯运行费(不包括人工费)高达11.1万元,其中材料费0.4万元,电费10.7万元。

另外,水库路灯经过十多年的运行,路灯杆和灯架脱漆、锈蚀比较严重,灯头和灯罩也又不同程度破损,这些老产品配件厂家早已停产,无法维修,彻底更换改造所有路灯势在必行。

2 路灯改造方案设计

2.1 自然资源情况

水库大坝所在位置三道河村,水库管理局办公楼位于二道河村,自古当地就有“二道河的冰、三道河的风”的民谚,意思是说二道河的冰冻得厚、三道河的风力很大。根据当地气象部门提供的资料,水库坝址地处季风气候地区,冷暖空气活动频繁,风向多变,主要盛行西南风和东北风。年平均风速为2.47m/s,最大风速22. 7m/s。4月最大,平均风速为3.6m/s,8月最小,平均风速为1.6m/s。风速的季节变化明显,春季风速大,秋季次之,夏季最小。而且当地日照充足,年日照时数平均为2839.7h,日平均日照时数为7.8h。

2.2风光互补路灯设计

根据当地气象特点,参考秦皇岛市龙源大道建设的经验,桃林口水库路灯改造方案采用风光互补型路灯方案。即采用风力发电机和太阳能光伏组件合理互补配置,将风能和太阳能转变成电能储存在蓄电池内,供路灯照明使用。风光互补路灯见图。

首批完成7基路灯改造,其中坝面更换5基,坝下桥西桥头新建1基,库区南栈道山顶新建1基。

2.2.1 光源选择

在确定光源时,重点对高压汞灯、高压钠灯、金卤灯、LVD无极灯等四种类型光源的亮度、效率、寿命等性能指标进行比较,借鉴秦皇岛市龙源大道路灯实际运行效果,最后选择40W、24V的 LVD无极灯作为路灯光源。LVD无极灯具有寿命超长、节能、环保、无频闪、显色性好、色温可选、可见光比例高、起动电流低、工组电流广、光衰小等特点。

各种光源性能指标见表1。

2.2.2电池组选择

电池组容量确定应综合考虑光源的功率、照明时长、光伏电池和风力发电机的功率因素,科学计算,合理匹配。一般都是按照输入和输出相等,或输入略大于输出的原则进行匹配的。

蓄电池容量过大时,风光发出的能量不能保证及时地给蓄电池充足电,致使蓄电池经常处于亏电状态,缩短蓄电池使用寿命。另外,蓄电池容量大,价格和使用费用随之增大,给经济上也造成不必要的浪费。蓄电池容量过小时,会使蓄电池经常处于过充电状态。蓄电池充足电后,控制器会为风机和光伏电池泻荷,这样就会严重影响风机与光伏电池工作效率。蓄电池长期过充电将会使蓄电池早期损坏,缩短使用寿命。

根据当地多年的气象资料,设计供电电源为连续3日阴天且无风的气候条件下,路灯正常工作。冬至路灯工作时间(17:30至次日7:30)最长14h,路灯额定工作电流1.67A,-15。C时电池充电容量为额定容量63%,放电深度取50%,系统效率95%,蓄电池容量应大于234Ah,选择2块120Ah容量的12V太阳能专用胶体电池。

太阳能专用胶体蓄电池采用独特的胶体技术,其主要技术性能均达到或超过JB/T9653-1999的标准:

(1)密封反应效率大于99%,无需补加水,实现真正的免维护,使用方便,可随意放置,适合各种方式安装。

(2)紧装配设计,体积小、比能量高,寿命长,内阻小,高倍率特性好。

(3)采用特殊合金和铅膏配方,自放电率低,耐深放电和较强容量恢复能力。

(4)电池配方中不含对环境有污染和不易回收的镉物质,真正保证了电池的环保和安全。

(5)采用胶体电解质,具有较宽的使用温度-40℃~60℃,适合于各种环境的户内外使用。

(6)应采用内埋式接线柱,避免因腐蚀、脱落而引起的系统不稳定问题。

(7)胶体添加剂,应适合小电流充电,弱电流充电适应性强。

(8)胶体蓄电池使用寿命应在5年以上,循环次数550次以上。

2.2.3 风力发电机组选择

选择风机原则主要参考其性能指标,启动风速和切入风速越低越好,功率可以根据实际需要来确定。就其安全性而言,首先风机的功率与体重比越大越好,风机叶片直径最好在2米以下(据有关资料统计,小型风机行业中在2米以下叶片直径风机的事故率几乎为零)。其次是风机的抗风强度和制动性能。

根据水库坝址气象资料,选择额定功率400W、额定电压24V的HY-400/DC24V风力发电机组一台。发电机风轮直径1.8m,风叶3片。额定风速12m/s,启动风速2.3m/s,切入点风速2.5m/s,风机工作范围3~25m/s。采用气动失速及电磁制动,主机质量15.2kg。风电转换效率30%左右。

风机叶片采用玻璃纤维加尼龙混合,热压铸成型技术,保证了叶片的一致性,而且在保持叶片足够强度的前提下,有较好的柔性和变形曲复强度。失速型叶片的设计,防止风力发电机出现飞车失控的情况发生。

发电机采用钕铁硼永磁电机,并按B级绝缘和IP55的防护级等级制造,有足够的的过载余量,提高整个风力发电机的可靠性。风力发电机组的结构设计上应采用压铸铝一体化成型结构,把风机的重量降到最低,在充分考虑风机的气动特性要求的前提下,突出外形的美观效果,造型优美。

2.2.4 光伏组件选择

依据日照统计资料,年日照时数平均为2839.7h,日平均日照时数为7.8h,冬季日照时间短,最短每日只有6h,选用2块50WP太阳能电池组件。该光伏电池组件为单晶硅,它的电压范围广,光电转换效率13.6%。

2.2.5 运行方式选择

风光互补路灯运行设计采用光控启闭,其原理是通过智能控制系统记忆前一天的天亮时间,然后系统会自动天黑点亮,如果总运行时间设定小于整夜时长,系统保证天亮前1h 再次点亮运行,天亮后自动熄灭。

3 效益分析

桃林口水库路灯改造可以采取两种方案,第一种采用原高压钠灯光源进行简单的设备重置更换,第二种采用风光互补路灯替代原有路灯,彻底更新改造。下面就这两个方案进行效益比较。

3.1 原有路灯改造效益分析

水库现有路灯距离电源较近,每基路灯分摊的供电电源、电缆、控制系统配套工程费与路灯造价总和约2.3万元,与风光互补路灯基本一致。第一种方案每基十年运行费用为12545元,其中电费12045元,维护费500元;第二种方案只需每5年更换一次电池共3900元,每基十年运行费用只有3900元。风光互补路灯比原有路灯每基十年节约运行费8645元。

3.2 远离电源的山顶新建路灯效益分析

栈道山顶路灯距库区最近电源约1km,采用第一种方案敷设电缆费用3.2万元,而且施工难度很大,电能损失达到20%。每基十年运行费用15556元,其中电费15056元,维护费500元。风光互补路灯可每基节约建设费用3.2万元,每基十年节约运行费11656元。

3.3 生态效益分析

据美国“能量之星”计划中所提出的“终端节能”概念,在能源消费的终端设备或系统上采取节能措施投资1个单位资金,相当于对能源生产投资5~10个单位资金。从这个意义上讲,采用风光互补路灯减少能耗,少见电厂,不但节约大量资金,节约大量煤炭资源,而且还减少大气污染和CO2气体排放。即节能又减排,社会效益显著。

4 结语

(1)桃林口水库投入使用的7基风光互补路灯经过实际运行检验,效果良好。智能控制系统自动关闭路灯,避免了人为控制造成凌晨关闭不及时所造成的电能浪费。

(2)风光互补路灯是一种节能环保型路灯,如果桃林口水库现有63基路灯全部改造成风光互补路灯,每年可节约电能13.4万kWh,节约52.5吨标准煤,节约电费10.72万元。

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