堤防工程设计大纲.doc
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1、东北勘测设计研究院设计技术文件编写指南水利水电工程 初步设计阶段堤防工程设计大纲(文件编号 YCD 31180) 20021025发布 20021030实施水利部东北勘测设计研究院 发布工程 初步设计阶段堤防工程设计大纲水利部东北勘测设计研究院20 年 月编号:目次1 可行性研究(规划)设计摘要12 设计依据文件和规范13 基本资料34 堤防工程平面布置55 堤防工程结构设计66 堵口工程设计127 穿堤建筑物工程设计138 现有堤防技术改造工程设计149 环境保护工程设计1510 施工组织设计1611 工程管理设计1912 工程概(预)算2013 经济评价2114 其他需要说明的问题2215
2、 设计成果及完成时间23附录堤防工程设计计算公式24 A版初步设计阶段 堤防工程设计大纲编写指南1 可行性研究(规划)设计摘要根据以号文批准的堤防工程可行性研究报告(规划报告、项目建议书),本工程堤防段,堤防总长度km(详见下表).保护面积104亩,其中农田面积104亩。保护区内现有人口104人。大中型工矿企业个.大中型工程设施处。其他重要设施处。年的工农业年总产值104元。远景期望的工农业年总产值104元。主要的工程项目有:堵口工程处,堵口堤长度m;穿堤建筑物座; 环境保护工程处。现有堤防技术改造工程段,长度km。估计主要工程量:土方104m3、石方m3、混凝土m3.估计需要的大宗建筑材料:
3、水泥t、钢材t;木材m3;土工布104m2。控制静态投资104元,动态投资104元,工程造价104元。经济评价结论:. 堤防工程概况表堤段序号长度(km)保护面积(亩)保护人口(104人)工矿企业或工程设施(个)起点终点坐标X坐标Y桩号坐标X坐标Y桩号总面积其中:农田1 提示:规模不大的围海围堤及圩堤的位置,一般采用自拟的坐标系或北京坐标系进行控制。较长的江、河堤的堤线位置,可采用经纬度进行控制。2 设计依据文件和规范2。1 有关本工程的主要文件 (1) 批准本工程建设的文件; (2) 工程可行性研究报告(规划报告); (3) 工程可行性研究报告(规划报告)的审批文件; (4) 设计任务书或设
4、计委托书。2。2 设计规范 (1) GB 500072002 建筑地基基础设计规范; (2) GB 50201-1994 防洪标准; (3) GB/T 502651997 泵站设计规范; (4) SDJ 201978 水工钢筋混凝土结构设计规范(试行); (5) SDJ 2181984 碾压式土石坝设计规范及修改和补充规定; (6) SL 441993 水利水电工程设计洪水计算规范; (7) SL 1701996 水闸工程管理设计规范; (8) SL 1711996 堤防工程管理设计规范; (9)SL 189-1996 小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则;(10) SL/T 1911996
5、水工混凝土结构设计规范;DL/T 5057-1996 (11)SL 2031997 水工建筑物抗震设计规范; DL 50732000 (12) SL 2522000 水利水电工程等级划分及洪水标准; (13) SL 2601998 堤防工程施工规范;(14) SL2652001 水闸设计规范; (15) DL 5021-1993 水利水电工程初步设计报告编制规程; (16) DL 5077-1999 水工建筑物荷载设计规范; (17) DL/T 51292001 碾压式土石坝施工规范; (18) JTJ 2131998 海港水文规范; (19) JTJ 2981998 防波堤设计与施工规范;
6、(20) 其他有关的规范或地区性规定。本大纲是按SDJ 201978编写的,如使用SL/T 1911996或DL/T 50571996 等新规范时,则有关 内容需作相应修改,并注意配套条件。3 基本资料3.1 气象资料 根据站年至年的统计资料:3。1.1 气温 (1) 多年平均气温; (2) 极端最高气温(年月日); (3) 极端最低气温(年月日)。3。1.2 降雨量 (1) 多年平均降雨量mm; (2) 最大年降雨量mm(年); (3) 最小年降雨量mm(年).3。1.3 风 风速、风向频率玫瑰图风速、风向频率玫瑰图 历史最大风速值,见表: 表1 历史最大风速值 单位:m/s风 向NNNEN
7、ENEEESEESESSESSSWSWSWWWNWWNWNNW最大风速3。2 水文泥沙资料 根据站年年的观测资料和年月日年月日水文泥沙测验资料:3。2.1 水位(潮位) 历史最高洪水位m(年月日); 历史最低水位m(年月日); 多年平均水位m。3。2。2 流量 历史最大洪峰流量m3/s(年月日); 历史最小流量m3/s(年月日); 多年平均流量m3/s。3.2.3 流速 历史最大流速m/s(年月日); 历史最小流速m/s(年月日); 多年平均流量时的流速m/s。3。2。4 含沙量 洪水期最大含沙量kg/m3(年月日); 洪水期最小含沙量kg/m3(年月日); 洪水期平均含沙量kg/m3。 枯水
8、期最大含沙量kg/m3(年月日); 枯水期最小含沙量kg/m3(年月日); 枯水期平均含沙量kg/m3。3。2。5 泥沙的粒径组成 根据泥沙测验资料分析得出的洪季悬移质泥沙与推移质泥沙不同粒径的组成百分比分别为:、 ; 枯季悬移质泥沙与推移质泥沙不同粒径的组成百分比分别为:、。3.3 地形、地质资料3。3。1 地形 包括比尺为1/2000以上的,标明坐标位置、地形、地貌、地物的平面测图,及沿堤纵轴线间隔不大于50 m测一个断面的、比尺不小于1/200的测图。3。3。2 地质 水文地质 1) 冬春季地下水的平均水位及地下水的最大上升高度; 2) 夏秋季地下水的平均水位及地下水的最大上升高度。 工
9、程地质 工程地质资料包括:沿堤纵轴线间距不大于50 m设一钻孔勘察的岩基、地基土的层理分布及其物理力学性质的试验资料与地质评价结论。 筑堤土、砂石料的查勘调查资料 1) 筑堤土取土区土的储量和土的物理力学性质的试验资料及土料的运输条件; 2) 砂石料产地名称、储量和物理力学性质的试验资料及砂石料的运输条件。3。4 有关本工程的科研及模拟试验成果报告4 堤防工程平面布置4.1 布置原则 拟定本堤防工程平面布置的原则。提示:堤防工程的平面布置一般应遵循以下原则: 要有利于工程的安全。江、河堤线布置位置,应服从规划的治导线,并尽可能避开主泓的顶冲点.海、湖、圩堤的堤线,应布置在稳定的滩地上。无论何种
10、类型的堤防,堤的两侧均应布置一定宽度的青坎(即堤脚外的护堤滩地):在风浪大的海滩上和水深流急的江、河河槽中的堤防的外青坎的宽度,一般不少于100 m,险工险段不少于200 m(达不到上述宽度的,可筑促淤坝抬高滩面)。以保证堤与深泓间有一定的安全距离。海湖堤内青坎的宽度一般不少于50 m,险工险段不少于100 m.江、河堤内青坎的宽度,一般不少于20 m,险工险段不少于50 m。内青坎的作用在于营造护堤林带和堤防维修、防汛抢险取土的土源区。 江、河堤的堤距布置要能满足河道一定的过水断面要求,保证设计洪峰流量能安全通过.湖、圩堤布置位置的地面高程应严格控制不宜过低,应尽可能少占湖区面积,不允许围湖
11、圈圩影响湖泊、蓄洪区的调洪能力。 应尽可能的避免工程对周围环境带来不利影响,对难以避免的影响,要采取有效措施加以保护。 围海工程的海堤布置位置,既要能满足造地面积要求,又要统筹兼顾资金投入施工能力、施工工期等技术经济的合理性。要讲求工程效益。 应考虑工程施工、工程维修、防汛抢险等的交通运输条件.4。2 堤防工程平面布置 分别确定:堤防各直线段的起点坐标、终点坐标、分段长度;各弯道段的起点坐标、终点坐标、园弧半径、园弧角度、弧线长度。提示:根据滩地条件,围堤工程一般的布置形式有:条带式布置,长方形布置,正方形布置. 如圈围海湾一般是将堤防布置于海湾的出口处。4。3 临时工程布置 根据施工方案,确
12、定需要建设的临时工程的名称、数量及布置位置。5 堤防工程结构设计5。1 设计标准5。1。1 工程等别及建筑物级别 本堤防工程保护对象为,保护区内有人口人,重要工矿企业工程设施等处,农田面积亩。区内固定资产总值104元.参照规范的规定,本工程定为等级建筑物。5。1。2 抗滑稳定安全系数 堤防的抗滑稳定安全系数为:基本组合;特殊组合。5.1。3 地震烈度 地震基本烈度度,设计烈度为度。5。1。4 防洪标准本堤防工程设计洪水位重现期为a,设计洪水位m;设计风速重现期为a,设计风速m/s.校核洪水位重现期为 a,校核洪水位m;校核风速重现期为a,校核风速m/s.提示:对于堤防设计和校核洪水水位,应按堤
13、段列表给出.提示:按照堤防保护对象在国民经济中的重要性,并参照有关规范的规定确定堤防的防洪标准。对重要的堤防工程的防洪标准,还应通过充分的分析论证后实事求是的确定。 城市防洪堤的设计标准: 一般将城市划分为特别重要的城市、重要的城市、中等城市、一般城镇等类型,并分别确定其防洪标准. 工矿企业防洪堤的设计标准: 按照工矿企业的规模及其在国民经济中的地位,确定其防洪标准。 交通运输设施防洪堤的设计标准: 按照交通运输设施的等级,确定其防洪标准。 历史名胜、文化古迹、旅游设施防洪堤的设计标准: 按其等级确定防洪标准。 乡镇及居民集中区防洪堤的设计标准 按乡镇、居民点人口数量,确定其防洪标准。 农田、
14、牧区防洪堤的设计标准: 按防洪堤保护农田、牧区的面积,确定其防洪标准。 其他防洪堤的设计标准。5.2 结构设计5.2。1 结构形式选择结合工程所在地的自然条件和工程的具体实际,选择堤防的结构形式。提示:(1) 结构形式确定后, 即可进行堤身的断面尺寸设计:先根据经验,试拟堤身的断面尺寸和主要构造的形式及尺寸,进行稳定计算、浸润线计算、渗流量计算及沉陷计算。如果试拟的断面尺寸达不到堤身稳定要求,则应修改原拟的断面尺寸,直到满足堤身的稳定要求为止。 (2) 我国堤防工程的堤身结构一般为土堤或土石堤,少数为混凝土堤或砌石堤,其结构型式大体上可分为: 1) 直立式堤 直立式堤的优点是:堤身断面较经济、
15、占地面积小,有些直立堤工程造价可能相对较低.缺点是:直立堤对地基要求高、稳定性较差、不利消浪。直立堤可在城市防洪、港口码头、河口及海湾以内受风浪作用较小的江、河岸及海岸结合护岸工程构筑。 2) 斜坡式堤 斜坡式堤的优点是:能较好地适应软土地基条件,整体稳定性较好;能有效的吸收波能,消浪效果明显好于直立式堤,对强风浪区有较强的适应性;筑堤土料一般可就地取材;施工工艺不复杂;维修养护较容易.缺点是:占地面积较多,工程量较大;工程造价可能相对较高.斜坡堤适宜于用作江、河的防洪堤,尤其适宜于用作海岸、湖岸的防浪堤。 3) 混合式堤 直立式与斜坡式相结合的混合式堤兼有直立式堤与斜坡式堤的优缺点,适用于沿
16、海滩涂潮下带深水围堤或在江、河、湖深水中筑堤,其中,低水位以下部位采用直立式堤,受风浪作用的部位采用斜坡式堤.5。2。2 堤基处理及基础设计 根据堤线经过的岸段的地基条件,进行基础处理及基础设计。提示:(1) 我国的堤防工程大都分布在平原地区或沿海海岸,地基土属河相沉积、海相沉积或河相海相沉积。在软土地基上构筑工程,一般须对地基进行加固处理。 (2) 处理的方法有:清除淤泥及树草根、素填土、铺设透水性好的基础排、打基础桩、换土、换砂、堤内外设置戗台、控制筑堤加荷速率,以及夯实等。5.2。3 结构设计 (1) 堤顶高程设计通过计算论证确定设计的堤顶高程.提示:(1) 设计的堤顶高程,不仅要满足堤
17、防保护区目前的防汛防洪要求,而且要预见到自然条件的变化,保护区内社会经济的发展,满足以后若干年内的防汛防洪要求. (2) 以往,堤顶高程的设计,是按公式:“堤顶高程设计洪水位波浪爬高安全超高”确定的.由于自然条件不断变化,特别是近些年来一些地区出现了一些对堤防安全不利的因素,如沿海地区出现的海平面上升和地面沉降,所以在进行海堤堤顶高程设计时,除了按上述公式计算外,还应加上堤防使用期内预计的海平面上升高度和地面沉降量。 (3) 有些河道、河段和调洪湖泊及蓄洪、行洪区受泥沙淤积,导致河道过水断面减少和湖泊、蓄洪区库容减少。为了保证河道安全行洪和湖泊蓄洪区有效的调洪,有必要提高堤顶高程,河湖堤堤顶高
18、程的设计,除了按常规的计算公式计算以外,还应加上堤防使用年限内,由于泥沙的淤积,需要增加的堤防高度。 (4) 此外,还有的地方由于过量的抽取地下水,造成大范围的地面沉降;也有的地方由于种种客观的或人为的原因形成大面积地陷,以及对于土堤还要求预留沉降加高等。 (5) 总之,在设计堤顶高程时,应当对各种不利的因素进行分析,并提出有效的对策措施。以免堤顶的设计高程偏低,带来洪水漫堤、堤顶越浪、甚至堤防溃决的严重后果。 (2) 堤顶结构设计 设计堤顶宽度、堤顶的纵向坡度与横向坡度、堤顶的细部结构和护肩结构等。提示:(1) 堤顶宽度设计,除了能满足堤防的防渗要求外,还应从工程的具体实际出发确定其宽度,不
19、宜作统一的规定. (2) 堤顶宽度的设计程序是,根据经验初拟几种堤防的设计断面,分别进行渗流稳定计算和整体稳定计算,直至两种稳定达到设计要求、堤防断面又比较经济为止。 (3) 堤顶宽度与堤的高度和堤顶的功能有关,根据以往一些工程的实践经验: 1) 海、湖堤采用的堤顶宽度是:一般不小于6m;结合公路交通的不小于8m;重要的海、湖堤堤顶宽度不小于10m. 2) 江、河堤采用的堤顶宽度是:一般不小于5m;结合公路交通的不小于7m;重要的江、河堤的堤顶宽度不小于9m。 (4) 堤顶的纵向坡度要求与堤外的水面比降相一致;横向坡度为23。 (5) 重要海堤的堤顶还设有保护层,防止水土流失,同时,在万一迂到
20、超设计洪水位及波浪时,保护堤顶不受越浪、溅浪的冲蚀. (6) 保护层的结构,一般采用一层土工布、一层碎石垫层作基础,上铺道碴或泥结石作护面层;结合公路交通的堤顶,采用沥青混凝土或混凝土作护面层。 (7) 堤顶护肩采用浆砌石结构或混凝土结构,护肩底部每10m20m设一排水孔与背水坡上的排水沟相通,排除堤顶的雨水或万一出现超设计水位、波浪产生堤顶越浪、溅浪时的水流。 (3) 防浪墙结构设计 设计防浪墙的结构形式、结构尺寸及采用的墙体结构.提示:(1) 防浪墙的结构形式,分直立式防浪墙与弧形防浪墙。直立式防浪墙适用于波浪较小的江、河堤防。弧形防浪墙的优点是能起回波作用,故又称反浪墙,适用于风浪大的海
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