设计方案报告改出书.doc
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1、1 项目背景长沙市开福区芙蓉北路浏阳河大桥搭载管线改建工程位于开福区芙蓉北路浏阳河大桥下游,管线为一根DN600钢管,搭载于大桥西侧桥面板如下主梁外侧。管道建于上世纪九十年代,供水范畴为浏阳河以北涝湖垸内区域,供水量约5万t/d。近年来,随着北城都市范畴迅速扩大,涉及湘江世纪城、珠江花城,万国城等众多住宅社区兴建,区域内用水量迅速增长,既有供水管道已不能满足高峰期段供水规定,大桥南北两岸供水干管均已改导致1000水管,浏阳河大桥上搭载水管已成为供水卡口,急需改造。11月供水有限公司委托我院对穿堤过河管道进行设计。依照水法、防洪法、河道管理条例、管道工程设计规范等法律法规和关于规程规范,以及已编
2、制审批长沙市都市防洪工程初步设计报告及其他有关资料,我院对穿堤过河管道工程进行初步设计。本报告所采用高程系统为黄海高程系统,平面坐标系统采用长沙独立直角坐标系统。本工程位置工程地理位置图2 工程现状 本次管道工程位于开福区浏阳河大桥下游,浏阳河大桥南岸为新河垸,北岸为涝湖垸。南北两岸均筑有防洪堤。南岸堤顶高程40.12m,外坡坡比为1:2.4,工程位置下游为陈家湖电排出口。北岸堤顶高程39.90m,外坡坡比为1:2.5,外坡设4m平台,高程为33.22m。平台以上为草皮护坡,平台如下为雷诺护坡,堤防与浏阳河大桥处采用浆砌石扭面衔接。北岸堤顶道路下某些为架空构造,北岸道路下有一处路下涵,现已废弃
3、,该涵内顶标高36.68m,涵内底标高32.99m,涵顶厚度约800mm。本次管道工程下游约106m处为开福污水解决厂建设田心港污水提高泵站两根DN1400压力过河管道。北岸堤防现状(涝胡垸) 北岸堤顶道路现状(涝湖垸) 北岸堤顶道路下部架空构造(涝湖垸)北岸路下涵现状(涝湖垸)南岸堤防现状(新河垸)南岸堤顶道路现状(新河垸)开福区芙蓉北路浏阳河大桥原搭载管道现状浏阳河大桥下游河道现状3 水文气象3.1流域概况湘江又称为湘水,是长江七大支流之一,源于广西临桂县海洋坪龙门界,于东安县进入湖南。沿途接纳各支流后经湘潭经北行至长沙,在长沙境内,先后纳入靳江、龙王港、浏阳河、捞刀河、马桥河、沩水至湘阴
4、濠河口分两支汇入洞庭湖,全长856km(湖南境内670km),流域面积94660km2(湖南境内约占90%)。浏阳河属湘江一级支流,发源于浏阳市大围山,流经白沙、官渡、浏阳市区、柏加镇,在长沙市北郊汇入湘江,流域面积4237km2,河流长度219km,河流平均坡降0.57。3.2气象工程区属亚热带湿润季风气候区,具备气候温和、雨水集中、夏秋多旱、暑热期长气候特点。据长沙气象站资料记录分析,年平均气温1 6.9,极端最高气温40.6,极端最低气温-12.0;近年平均风速2.5m/s,最大风速20.7ms,风向NNW,近年平均蒸发量1313.6mm,年日照时数1606.4h。近年平均降雨日数152
5、d,近来年为182d(1970年),至少年119d(1963年)。历年持续降雨日数普通为1520d,持续最长降雨日数23d(1958年5月)。暴雨重要发生在58月。据长沙站资料记录,近年平均雨量1346.0mm,年降雨量1600mm年份占14.3%,1300mm年份占57.1%;1d暴雨量100mm年份占18.4%,50100mm年份91.8%。3.3设计洪水及设计洪水位本设计不再此外进行浏阳河洪水成果及水位分析计算,直接采用湖南省洞庭湖区长沙市都市防洪工程初步设计报告(湖南省水利水电设计研究院,1999年12月)中成果如下表表3.3-1、表3.3-2:1)设计洪水成果见下表:表3.3-1 设
6、计洪水成果表 m3/s河名流域面积(km2)P(%)0.5123.3510湘江长沙站262002460022800215002040018400浏阳河3815(朗梨)7010620053804780430034702)设计洪水位成果见下表:表3.3-2 浏阳河设计洪水水面线成果表断面号地点累距(km)水面高程(85国家高程)0.50%1.00%2.00%3.33%5.00%10.00%1河口037.6437.0436.6336.3536.135.612铁路桥1.1537.7637.1536.7436.4536.235.731.3637.8537.2636.8436.5636.335.7942.
7、9937.8637.2736.8536.5636.335.85洪山庙公路桥4.0937.9937.3936.9736.6736.4135.914 工程地质4.1地层岩性特性拟建工程场地位于开福区浏阳河大桥下游。本次设计参照长沙市开福区污水解决厂工程(一污二期)配套管网(过河管线)岩土工程详细勘察报告中地勘资料以及长沙新河三角洲、五合垸地勘资料,现将场地内重要岩层土描述如下:1、人工填土(Qml)(1)杂填土:杂色,由砾石、砖块、灰渣、卵石、粘性土等构成,硬杂质含量不不大于30%,稍湿,松散稍密状态。沿线分布于两岸防洪堤堤顶及北岸堤内地段,层厚1.42.9m。(2)粘性素填土:黄褐色,以粘性土为
8、主,含少量粉细砂,偶含砾石,局部地段为松散状态碎石素填土,湿,可塑状态,底部很湿,软塑状态。沿线分布于南北两岸,层厚0.512.1m。2、第四系冲积层(Qal)(1)粉质粘土:褐黄色、摇震反映无,稍有光滑,韧性及干强度中档,稍湿,硬型状态。沿线分布于南岸地段,层厚2.25.7m。(2)粉土:灰色、灰黑色、黄褐色、含粉砂及云母片,局部浮现粉砂团,无光泽反映,摇震反映中档,干强度及韧性低,湿很湿,稍密中密状态。沿线分布于南北两岸,层厚1.44.5m。(3)中粗砂:灰色、黄褐色、矿物成分以石英质为主,含少量砾石,土粒均匀,局部相变为细砂,饱和,松散稍密状态。沿线分布于南北两岸,河床某些地段也有分布,
9、层厚1.04.9m。3、第四系残积层(Qel)粉质粘土:褐红色,由下卧基岩风化而成,含较多中粗砂,稍有光滑,无摇震反映,干强度及韧性中档,稍湿,坚硬状态。沿线分布于整个地段,层厚0.31.7m。4、白垩系砂岩(K)强风化砂岩:褐红色,矿物成分以石英、长石、粘土矿物为主,碎屑构造,层状构造,泥钙质胶结,节理裂隙发育,岩芯呈柱状及块状。沿线分布于整个地段,钻入其中4.710.8m,层厚不详。4.2水文地质条件沿线地段浏阳河河床平缓开阔,自东向西缓缓地流入湘江。依照水文观测资料,浏阳河洪水期多集中发生在46月份,10月至次年2月份为枯水期。浏阳河最低枯水期水位2526m(吴淞口高程),最高洪水期水位
10、39.18m(吴淞口高程),普通河水位年变化幅度不不大于8m。沿线地段地下水为赋存在粉土、中粗砂、圆砾层中潜水,直接受大气降水或浏阳河水渗入补给,也直接由于蒸发或流入浏阳河排泄,其水位变化,直接受气候条件变化影响。勘察期间测得稳定水位埋深0.514.6m,相称于标高23.1727.15m,沿线形成最大水头差为4.3m。依照现场注水实验,室内渗入实验,结合工程经验,拟定沿线分布地层:杂填土、粘性素填土、粉质粘土、粉土、粉质粘土、强风化砂岩,均属弱透水性地层,中粗砂属中档透水性地层,圆砾属强透水性地层。勘察期间,分别采用了浏阳河水及潜水水试料进行室内水质简易分析实验,按水利水电工程地质勘察规范(G
11、B50287-99)及岩土工程勘察规范(GB50021-)关于原则鉴定,场地环境类型为类,浏阳河河水及潜水对砼构造无腐蚀性,对钢筋砼构造中钢筋无腐蚀性,对钢构造具备弱腐蚀性。勘察期间,分别采用了粘性素填及粉土试料进行室内土腐蚀性分析实验,按岩土工程勘察规范(GB50021-)关于原则鉴定,分布于沿线地段粘性素填土及粉土对砼构造无腐蚀性,对钢筋砼构造中钢筋具备弱腐蚀性。 4.3地震效应依照建筑抗震设计规范(GB50011-)及中华人民共和国地震动参数区划图(GB18306-),沿线场地抗震设防烈度为6度,设计地震分组为第一组,设计基本地震加速度为0.05g。沿线地段分布砂土及粉土可不考虑液化问题
12、,沿线地段属建筑抗震不利地段。4.4岩土工程分析与评价4.4.1 不良地质作用与场地稳定性1)流水地质作用浏阳河自东向西流入湘江,流经沿线管道地段形成从来南弯曲河道 ,南岸河漫滩不发育,而北岸河漫滩发育,南岸侧蚀作用高于北岸,在洪水期,南岸堤防搞冲刷能力低于北岸,勘察期间,分布于河床地段圆砾层厚度为2.22.3m,洪水期间,在高流量,流速条件下,河流底蚀作用明显,从而影响圆砾层稳定。2)潜蚀、流砂及管涌沿线地段地下水重要赋存在粉土、中粗砂、圆砾层中,与浏阳河水形成互补关系,洪水期间,堤内与堤外可形成不不大于10m水位差,因而堤内与堤外可形成足够水动力条件,沿线地段分布土颗粒构成及土性质具备了产
13、生潜蚀、流砂及管涌条件,故河流两岸存在地下水不良作用,浏阳河堤岸受到潜在危害。4.4.2各地层岩土工程性能评价依照本次勘察成果,沿线地段岩土工程性能评价如下:1) 杂填土:强度较低,压缩性中档偏高。2) 粘性素填土:强度较低,压缩性中档偏高。3) 粉质粘土:强度中档,中档压缩性。4) 粉土:强度较低,压缩性中档偏高。5) 中粗砂:强度较低,中档压缩性。6) 圆砾:强度较高,压缩性较低。7) 粗砂-1:强度中档,中档压缩性。8) 粉质粘土:强度较高,压缩性较低。9) 强风化砂岩:强调高,变形性小。 4.5结论与建议1)沿线地段在洪水期,存在对堤岸侧蚀作用,建议对浏阳河堤岸坡面采用有效保护办法。浏
14、阳河河床最大冲刷尝试按18.6m考虑。2)沿线地段在洪水期,存在地下水不良作用,为保护堤岸稳定,建议对堤身进行帷幕注浆。3)沿线地段地表水及地下水对砼构造及钢筋砼构造中钢筋无腐蚀性,对钢构造具备弱腐蚀性;沿线地段粘性素填土及粉土对砼构造不具腐蚀性,对钢筋砼构造中钢筋具备弱腐蚀性,建议对管材进行必要防护。4)沿线场地抗震设防烈度为6度,设计地震分组为第一组,设计基本地震加速度为0.05g。沿线地段分布砂土及粉土可不考虑液化问题,沿线地段属建筑抗震不利地段。5)沿线地段岩土工程特性指标,建议采用表4.5-1值。6)建议管道施工安排在枯水期,作好河床围堰,基坑开挖降排水工作。7)管道施工时,应加强验
15、槽工作,以便发现并解决关于岩土工程问题。各地层关于工程特性指标见下表:表4.5-1 各地层工程特性指标表指标名称地层名称容许承载力R(Kpa)天然重度(KN/m3)压缩模量Es(Mpa)变形模量Eo(Mpa)内摩擦角(度)凝聚力C(Kpa)渗入系数K(cm/s)沉管灌注桩钻、挖、冲孔灌注桩桩侧阻力特性值qsia(Kpa)桩端阻力特性值qpa(Kpa)桩侧阻力特性值qsia(Kpa)桩端阻力特性值qpa(Kpa)杂填土60173.5/1087/12/粘性素填土100194.6/13234.810-520/25/粉质粘土22019.37.8/19431.010-535/40/粉土10018.84.
16、2/13163.310-525/30/中粗砂15019.6/161902.710-330/35/圆砾32020.1/353001.210-2452900501800粗砂-122019.7/20220/3338/粉质粘土26019.710.221511.210-536401600强风化砂岩300/3000/18005 工程设计5.1设计根据 (1)根据重要规范及文献:防洪原则GB50201-94堤防工程设计规范GB50286-98水利水电工程初步设计报告编制规程DL5021-93都市防洪工程设计规范CJJ50-1997水工建筑物抗震设计规范DL5073-1997给水排水管道工程施工及验收规范GB
17、0268-97国家建筑原则设计图集02S501-2国家建筑原则设计图集02S501国家建筑原则设计图集04S516堤防工程施工规范SL260-98水利水电工程高压喷射灌浆技术规范DL/T5200- (2)高程系统、平面系统: 平面位置系统采用长沙市独立直角坐标系; 高程系统采用85国家基准。5.2防洪原则依照长沙市都市防洪工程初步设计、长沙市“一江、四河、一港”水利建设用地规划报告规定,本工程区域南岸属长沙市中心城区河东片,设计防洪原则为2一遇,设计洪水位为37.69m。北岸属中心城区捞霞片,设计防洪原则为1一遇。设计洪水位37.08m,工程级别为等,相应建筑物级别为级。管道埋设后两岸皆按原状
18、恢复。浏阳河设计洪水水面线成果表断面号地点累距(km)水面高程(85国家高程)0.50%1.00%2.00%3.33%5.00%10.00%1河口037.6437.0436.6336.3536.135.612铁路桥1.1537.7637.1536.7436.4536.235.731.3637.8537.2636.8436.5636.335.7942.9937.8637.2736.8536.5636.335.85洪山庙公路桥4.0937.9937.3936.9736.6736.4135.915.3工程设计5.3.1管线平面布置 过河管道设计为1根DN102412压力钢管由管道改线起点接出,沿堤顶
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