某拦河坝除险加固工程设计报告

'工程设计甲级证书190106-sj工程勘察甲级证书190106-kj某拦河坝除险加固工程设计报告勘测设计研究院 批准：分管副院长：核定：项目负责人：林彬专业负责人：林彬阳武聂正茂梁思维杨聪辉梁芳陈美芳主要设计人员：周立宏田司南傅心铎缪圣达陈艳平吴敏分章校审人员名单章次章节目录编写校核审查1综合说明林彬陈梅高振海2水文及气象杨聪辉赵孟坚郭彩萍3工程地质林彬陈梅高振海4工程任务和规模陈梅、杨聪辉林彬高振海5工程布置及建筑物林彬梁思维陈梅刘晓平高振海6金属结构、电气及自动化聂正茂梁芳卢毓颖陈德燊聂正茂陈德燊7施工组织设计郑娟、潘伟、张勇刚姚礼敏高飞8工程永久占地陈梅田司南林彬9环境保护设计陈梅田司南林彬10工程管理设计陈梅田司南林彬11设计概算陈美芳邱郁敏陈艳平12经济评价杨聪辉赵孟坚郭彩萍 目　　录1综合说明11.1概述11.2水文及气象11.3工程地质31.4工程任务和规模51.5工程布置及主要建筑物61.6金属结构、电气及自动化控制81.7施工组织设计91.8工程永久占地101.9环境保护设计101.10工程管理设计121.11工程概算131.12经济评价131.13工程特性表132水文及气象152.1流域概况152.2气象152.3水文基本资料172.4径流172.5洪水172.6施工洪水192.7泥沙202.8水位流量关系202.9潮汐213工程地质233.1概述233.2区域地质概况253.3工程地质条件评价263.4天然建筑材料293.5结论与建议304工程任务和规模324.1地区社会经济概况324.2项目建设的必要性354.3工程任务和规模364.4工程运行原则375工程布置及建筑物38 5.1设计依据385.2除险加固原则405.3加固改造项目415.4改造方案设计425.5设计计算465.6主要工程量表525.7建筑设计535.8观测设计556金属结构、电气及计算机监控586.1金属结构586.2电气结构616.3计算机监控627施工组织设计687.1施工条件687.2施工导流707.3料场的选择与开采727.4主体工程施工737.5施工交通运输747.6施工工厂设施747.7施工总布置758工程永久占地798.1设计依据798.2工程征地范围及主要实物指标799环境保护设计809.1设计依据809.2环境保护设计819.3水土保持措施829.4环境监测站网839.5环境管理计划8310工程管理设计8410.1管理机构设置及人员编制8410.2主要管理设施8410.3工程管理运用8410.4生产、生活房屋设施8511设计概算8611.1工程概况8611.2投资主要指标8611.3编制原则及依据8611.4其他说明8712经济评价88 12.1概述8812.2国民经济评价8812.3国民经济评价结论90 1综合说明1.1概述1.1.1工程概况大坳拦河坝是广州市流溪河灌区的渠首枢纽工程，始建于1958年8月，工程位于流溪河中下游的从化市神岗境内，集雨面积1392km2。工程以灌溉为主，兼顾防洪、发电和供水。枢纽由拦河闸坝，左、右干渠进水闸以及闸坝后电站组成，是广州市重要水利工程。原设计灌溉从化市、花都区和白云区41.4万亩农田，有效灌溉面积32.65万亩，，是广东省三大灌区之一。拦河闸坝总宽237.4m，闸上设有交通桥和工作桥；设有37孔泄洪闸和船闸、筏道各一孔；除船闸改为溢流堰外，其余37孔及筏道均为液压启闭垂直升降平板钢闸门；右6孔主要用于泄洪，左4孔为电站进水孔，其余为调水及泄洪孔。2006年6月中上旬，大坳拦河坝出现险情。浆砌石海漫消能防冲设施被冲坏，严重影响拦河坝闸室主体安全。经过向海漫、护坦塌方处持续回填石料、以钢筋石笼构建临时防冲笼等抢险措施，险情得到有效控制。但为了避免险情再次出现，影响灌区供水，大坳拦河坝必须进行除险加固。1.1.2设计过程受广州市流溪河灌区总管理处的委托，广东省水利电力勘测设计研究院承担广州市流溪河大坳拦河坝除险加固工程的勘测设计任务。自2006年6月19日起开始启动设计勘测工作，其间进行了多种方案的比较，分别对重建（橡胶坝、水闸）、除险加固等方案进行了技术、经济上的分析比较，最终在7月25日确定除险加固为实施方案。详见《广州市水利局办公会议记录》。1.2水文及气象1.2.1气象根据从化和广州两气象站的资料，流溪河流域多年平均降水量1823.6mm21 ，每年4～9月为雨季，受热雷雨影响的前汛期(4～6月)占年降雨量的49.8%，受热带风暴影响的后汛期(7～9月)占年雨量的29.4%。汛期降雨量占全年的79.2%，形成丰、枯季节雨量不均的状况。流域多年平均气温约21.2℃，最高月平均气温29℃，最低月平均气温10.3℃，极端最高温度38.7℃，出现在白云区，极端最低温度-7.0℃，出现在从化吕田。流域多年平均蒸发量1100mm，多年平均相对湿度75～85%，月平均相对湿度变化在62%～93%之间。1.2.2径流根据大坳拦河坝近30年的观测资料，统计出大坳拦河坝坝址以上日多年平均流量为49.7m3/s，多年平均日最大流量为68.7m3/s。1.2.3设计洪水及施工洪水2002年广东省水文局广州分局编制了《流溪河中、下游设计洪水水面线复核成果》，对流溪河水库、牛心岭站及中下游河道中各控制断面的设计洪水作了复核分析计算，广州市水利局颁布使用该成果，本次设计洪水直接采用该成果，查得大坳拦河坝各频率的设计洪水见下表1-1。表1-1大坳拦河坝各频率的设计洪水成果表频率项目1%2%3.33%5%10%20%50%75%90%多年平均流量(m3/s)22652010180616721180962739550435822注：表中的数据为考虑流溪河水库泄洪的成果。根据施工工期的要求，本次计算施工期为10～12月、1～3月、10月～次年3月三个时段，频率为20%和10%的施工期洪水流量，采用1977年10月～2006年4月29年大坳拦河坝的坝上实测流量系列进行频率计算，分别统计各施工时段的经验频率和理论频率流量，本设计采用经验频率流量值，5年一遇流量190～316m3/s。21 1.2.4水位流量关系大坳拦河坝自有观测资料以来，1983年6月17日曾经出现过的最大流量为2011m3/s，因此大于2011m3/s的水位记录没有，只能通过水力学公式计算。闸下水位考虑下游河道变化较大，按河道断面测量范围（闸下2km）每50m一个断面，往上游推算水面线至坝下，相应得到坝下的水位流量关系曲线。同时以近30年实测水位流量关系及2005年、2006年更详细的资料进行合理性检查，最终确定闸下水位流量水位关系详见2.8章节，1.3工程地质受业主委托对广州市大坳拦河坝加固工程进行勘察，由于本次工程的特殊性及紧迫性，要求一次性满足初步设计阶段所需要的勘察工作。于2006年6月30日开始进行野外地质勘察工作，采用了工程地质测绘、地质钻探、野外原位测试和室内试验等综合地质勘察方法，完成钻孔18个，总进尺538.35m，于7月22日完成全部野外工作。工程区位于从化市大坳村，区内地势较为平坦，地面标高为21～25m，属广花盆地河谷冲积平原地貌。植被中等发育。根据钻孔揭露，地层大致可划分为以下几层：①砼：主要分布在现闸上游底板范围内，坚硬，厚度0.1m～0.5m。人工抛石：主要由坚硬花岗岩组成，密实，现闸上游底板靠近左岸处有分布，厚度约1.4m，现闸下游护坦、消力池、海漫处均有分布，厚度3.3m～6.8m。人工填砂：灰褐色，湿，含少时卵石，稍密，只在个别钻孔有揭露，厚度2.3m～4m。人工填土：灰褐色，湿，呈粉质粘土状，土质不均一，含少量砂，少量卵石，可塑，只在个别钻孔有揭露，厚度0.7m～1.0m。②-1砾砂：饱和，稍密，级配一般，磨圆度较差，颗粒呈次棱角状，含约5～20%卵石及10～30%圆砾，少量泥质。下游护坦、消力池、海漫处均有分布，现闸轴线处局部缺失。层顶标高15.00～22.28m，层底标高9.50m～20.30m，层厚1.60～11.10m。共做标贯试验6次，击数8～23击，平均击数15击。21 ②-2圆砾：饱和，稍密，级配一般，主要成分为石英、砂岩、石英砂岩，含约5～10%卵石，少量泥质。下游护坦、消力池、海漫处除靠近左岸缺失外，均有分布，现闸轴线处缺失。层顶标高9.70m～17.80m，层底标高6.90m～14.00m，层厚0.90～10.80m。共做标贯试验1次，击数15击。②-3卵石：饱和，稍密～中密，级配一般，磨圆度较好，主要成分为砂岩、石英砂岩，粒径一般为1cm～5cm，最大粒径8cm，含约20～30%砾砂或圆砾，底部多为泥质胶结。层顶标高8.40m～20.65m，层底标高2.10m～18.05m，层厚0.80～13.20m。②-4砾砂：黄褐色，饱和，级配一般，磨圆度较差，颗粒呈次棱角状，含少量卵石，约占5%，泥质胶结，中密。层顶标高6.40m～15.70m，层底标高-2.30m～11.80m，层厚0.80～18.00m。共做标贯试验1次，击数28击。Ⅴ砂岩全风化土：棕红色，呈粉质粘土状，湿，风化均匀透彻，，局部较多砂岩质小角砾和石英质砂粒，粘性较好，硬塑状。层顶标高-3.00m～11.18m，层底标高-20.30m～9.48m，层厚1.60m～17.30m。共做标贯试验31次，一般击数8～33击，平均击数18击。砾岩风化土：黄褐色，呈砂土状，泥质胶结，含少量砾石，约占10～20%，中密。分布不均匀，只在钻孔ZK6中有揭露。花岗岩全风化土：棕红色，呈砂土状，稍密～中密，泥质胶结，沿见原岩结构。分布不均匀，只在左岸侧有揭露。层顶标高6.40m～11.81m，层底标高-7.60m～1.40m，层厚5.00m～17.20m。共做标贯试验11次，一般击数18～29击，平均击数24击。Ⅳ强风化砂岩：棕红色，岩芯呈圆柱状，岩质稍硬，RQD约为90%。只在钻孔ZK5、ZK15、ZK16、ZK19有揭露。强风化花岗岩：红褐色，岩芯呈圆柱状，局部破碎，岩质稍硬，RQD=40～50%。只在钻孔ZK5有揭露。Ⅲ弱风化砾岩：灰白色，岩芯呈圆柱状，岩质较硬，裂隙不发育，局部破碎，见石英岩脉，RQD=40～50%。个别钻孔有夹层，为棕红色粉质粘土，呈软塑状。21 根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），工程区地震动峰值加速度为0.05g，地震基本烈度为Ⅵ度。本工程区的砂层属中等～强透水层，基坑开挖过程中，极易产生地下水的突涌和基坑管涌等不良现象，将对施工造成很大的困难。1.4工程任务和规模1.4.1工程建设的必要性2006年6月中上旬，大坳拦河坝出现险情。浆砌石海漫消能防冲设施被冲坏，严重影响拦河坝闸室主体安全。经过向海漫、护坦塌方处持续回填石料、以钢筋石笼构建临时防冲笼等抢险措施，险情得到有效控制。根据《广州市流溪河灌区大坳拦河闸坝安全评估报告》的结论，本工程是必要而迫切的。1）闸坝下游河床不断下切，原工程设计运行的前提条件发生了很大的变化，致使工程现在的消能设施，起不到应有的功效，这是工程出险的主要原因。2）本闸坝已运行近50年，虽经多次加固，但土建工程“先天不足”的问题依然存在；加上闸基为强透水的中粗砂层，分选性差，具备发生管涌和渗透破坏的条件，当在长期不断增大的地下渗流作用下，地基中细颗粒被潜移或带走，导致上部建筑物（闸前的铺盖和闸后的海漫）的下沉或开裂，是造成险情的内在原因。3）工程设计标准低不符合现行规范规定该工程1958年设计时，工程等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为5级；1994年对闸坝改造时，工程等别提高到Ⅲ等，主要建筑物级别提高到3级；根据《水闸设计规范》（SL265-2001），该水闸最大过闸流量在5000～1000m3/s之间，工程等别Ⅱ等，规模为大（2）型，主要建筑物级别为2级，次要建筑物为3级。因此，原设计及其后更新改造的设计标准不符合现行规范规定。21 在今年的6月份只发生中等洪水大坳拦河坝的护坦多处被洪水冲毁，严重危害大坳拦河坝的安全，经过近10天的抢险，捍卫了大坳拦河坝的安全。鉴于本工程目前运用指标无法达到设计标准，工程又存在较多问题和安全隐患，建议立即开展除险加固的各项工作。为了避免明年汛期出现同样的事故，大坳拦河坝必须在今年枯水期施工，在明年汛期到来之前竣工并发挥作用。1.4.2工程任务目前大坳拦河坝以灌溉、引水（水环境）为主，兼顾发电等功能，拦河坝左、右岸分别是流溪河灌区的左、右干渠，左干渠引水灌溉约11m3/s，灌溉面积的80%为蔬菜、20%为水稻；右干渠引水灌溉约22m3/s，灌溉面积的80%为水稻、20%为蔬菜。根据2005年《广州市中心城区河涌水系规划报告》，规划左干渠给广州市部分河涌补水，营造河涌水环境。1.4.3工程规模大坳拦河坝属于平原地区的拦河闸，拦河闸坝现状为38孔，其中37孔净宽5m，另外原拦河坝筏道现已作为一孔泄水孔，孔宽4.21m。闸孔总净宽197.71m（含重新打开的船闸孔）。根据前述，本工程任务是对大坳拦河坝进行除险加固，包括对消能防冲设施的重建、交通桥的改造、液压启闭系统的改造，管理中心（含中控室）的搬迁重建、监测及自动化控制系统的重建。1.5工程布置及主要建筑物1.5.1工程等别及建筑物级别大坳拦河坝最大过闸流量为2265m3/s，根据《防洪标准》及《水闸设计规范》，本工程等别为Ⅱ等，主要建筑物级别2级,次要建筑物级别3级，临时建筑物级别4级。工程按50年一遇洪水设计，100年一遇洪水校核。1.5.2主要建筑物设计根据前述工程存在问题，通过现场勘查并讨论研究，结合工程及上下游河道现状，在利用现有荔湖电站基础上经过技术经济比较分析，选定如下方案作为推荐方案：保持现有闸室结构，闸底板高程不变（22.41m21 ），改造闸门启闭系统，并对消能防冲设施进行重新改造。1）闸室闸室主体不作大的改动，仅对交通桥进行改造。闸底板高程22.41m，原浆砌石底板长5m。拆除交通桥及人行道上部的钢筋砼板，重新浇筑厚20cm的交通桥面板，人行道板厚12cm，对栏杆予以重建。把已封堵的船闸孔重新打开，作为闸室过水断面的一部分。2）上游防渗帷幕由于闸室基础为中粗砂，虽然本次险情未对其基础造成大的影响，但为加强工程的抗渗稳定，在上游采用防渗帷幕，深度14.11m，底高程8.30m。3）下游消能防冲设施由于原有的消能防冲设施已经毁坏，因此必须对其重建。原消力池位置打Φ18锚筋，浇筑C25钢筋形成连接段。采用一级消力池型式，深1.0m，底高程18.41m，厚0.7m，总长32m，其中水平段长15m，斜坡段长17m。下游C25钢筋砼护坦长10m，厚0.5m。C25钢筋砼海漫长25m，以1:25坡度与抛石防冲槽相接。海漫末端齿墙深度为7.5m，底高程9.91m。抛石防冲槽宽9m，深1.41m。由于本次大坳拦河坝抢险抛填了大量的石头，因此消能防冲设施的基础均为松散的块石，必须对开挖后的块石基础进行处理后才能施工上部结构。具体措施为：在开挖至设计高程后，对基础面碾压平整，埋设导管进行灌水泥浆使其基础密实。4）右岸翼墙设计由于消力池、海漫的重建，对右岸流溪河大堤的挡土墙有影响，因此须采取支护措施保护流溪河大堤，保证堤上道路的畅通。根据不同地形、开挖深度分别采取灌注桩、钢板桩支护措施。为保护下游滩地，右岸修建M10的浆砌石导水墙，以利洪水的宣泄，共长71m。5）左岸荔湖电站前池导水墙的恢复21 由于本次抢险时填电站前池作为临时通道，自左岸向塌方处回填石料，因此对前池导水墙有一定的破坏。本次亦考虑对破坏的部分进行重建。建筑及环境设计包括调度管理中心建筑设计，调度管理中心办公区景观环境设计，设备房建筑设计。6）调度管理中心共四层，总建筑面积为1365m2，首层面积550m2，设置会议大厅、展示厅、办公室、卫生间等功能用房；二层面积415m2，设置阅览室、综合室、信息中心等功能用房；三层面积320m2，设置会议室、主任办公室等功能用房；四层面积80m2，设置中央控制室。1.6金属结构、电气及自动化控制1.6.1金属结构目前大坳拦河坝启闭系统存在以下问题：1）钢丝绳锈蚀严重；2）供油管路单一；3）电磁阀标准不统一；4）部分油缸漏油现象严重；5）油箱无副油箱；6）闸门采用两只油缸顶升无双缸同步控制功能，致使闸门在启闭过程中经常出现卡阻、斜吊现象；7）左干进水闸由于操作条件的变化在高水位关闭闸门时存在闸门关闭不到位情况，闸门需增加压载。针对以上问题，采取以下措施解决：1）更换所有启闭机钢丝绳；2）左干进水闸闸门增加压载，每扇闸门增加压载400kg；3）将原船闸的封堵拆除，增设闸门及启闭设备，船闸改为泄水孔。孔口尺寸为5×1.6m，底坎高程22.41m，采用2×50kN顶升式液压启闭机启闭。液压缸行程3m。与泄水闸闸门一致；4）更换大坝19#～38#闸门油缸。油缸为2×50kN顶升式液压启闭机，液压缸行程3m；5）增设双缸同步行程检测装置；6）更新改造液压泵站系统。1.6.2电气电源从现有160KVA变压器低压侧用ZRYJV22－4x185mm2电缆引来，向拦河坝的闸门、大坝照明、办公管理楼、职工宿舍以及检修等回路供电。在低压配电室旁设置一台120KW柴油发电机作备用电源向大坝供电。21 低压侧配电均采用单母线结线，一回电源从变压器引入，另一回电源从备用柴油发电机引入。启闭机设备房设置了低压配电室及柴油发电机室。低压配电室布置低压抽出式配电柜；柴油发电机室布置柴油发电机组及油箱装置。1.6.3自动化控制广州市大坳拦河坝计算机监控系统总体设计原则：系统必须安全可靠、技术先进、实用经济、易维护、可扩展。系统按“少人值班、少人值守”的目标进行设计，整个自动化监控管理系统的日常运行完全采用计算机全自动控制。建设广州市大坳拦河坝枢纽计算机监控系统的目的是利用水利、计算机、网络、自动控制、通讯、管理等方面的现代技术和手段，实现拦河坝枢纽工程运行管理信息、水、雨情的实时监测；坝（闸）安全监测；闸门自动控制；闭路电视监视及办公自动化等，实现工程管理现代化，充分发挥工程的经济效益和社会效益。计算机监控系统具有独立自动控制、报警和设备故障诊断功能，并由控制中心全面监控、调度与控制以及远程图像监视并录像。具备网络数据库管理，报表，图形，工程运行、水文、安全监测等资料管理与分析，远程查询系统等信息管理功能。根据建设目的，要求系统具备水情监测、安全监控、闸门控制以及现代化管理功能。可通过网络连接在线监控系统、离线管理系统和远程查询与决策支持系统。系统设置1个监控中心和4个RTU站，1＃RTU负责闸门自动化子系统的监控，2＃RTU负责大坝安全监测子系统的数据的采集、存储，3＃RTU和4＃RTU负责采集上下游水位，闭路监控子系统的视频图像通过光纤传输到中心控制室，由硬盘录像机负责采集、存储、传输。以上具体见《广州市流溪河大坳拦河坝除险加固工程计算机监控系统专项设计》。1.7施工组织设计为了满足来年汛期过水要求，本工程必须在一个枯水期内施工完毕，工期较短；21 施工期间必需保证灌区正常供水，又要兼顾施工的连续性；本工程采用分期导流方式进行施工，利用闸坝现有闸门拦挡基坑上游来水。本工程仅施工导流围堰需用粘土料填筑，拟采用就近购买方式供料；砼粗、细骨料以及其它碎石料、回填砂料等均就近按市场价购买；其余块石料可利用清基开挖块石；工程所需钢材、水泥、木材等建筑材料可在从化市或广州市购买；生活用水利用当地居民用水系统；生产用水可抽取流溪河水供施工用水；工程施工可利用当地系统电网供电，另在工地配设发电机组作备用电源。本工程选择5年一遇洪水作为本工程导流建筑物的设计洪水标准，本阶段选定分期导流方式。本工程施工上游围堰利用现有水闸闸门挡水，其挡水水头为1.5m，各期围堰布置均按泄流时上游水头1.5m控制。经计算，可设一期围堰围护左岸20孔水闸，右岸12孔水闸过流；设二期围堰围护左岸14孔水闸，右岸18孔水闸过流，以上计算按围堰占两孔宽度考虑。围堰填筑料考虑采用粘土填筑，堰基防渗采用高压摆喷防渗墙，施工营地布置在闸坝左岸的空地，临时堆场亦利用两岸空地，不需另外再征地。总工期为7.5个月。本工程共需要钢筋848t，水泥8832t，木材43m3。1.8工程永久占地本工程为除险加固工程，拦河坝部分无永久占地，新建控制管理中心永久占地面积15.19亩。工程占地均在大坳灌区管理处范围内，无征地拆迁问题。1.9环境保护设计大坳拦河坝是流溪河灌区工程的一个重要组成部分，是流溪河上的挡水建筑物，不会产生污染源。工程以灌溉为主，兼顾防洪、排涝于一体。大坳拦河坝加固工程建设期间工程建设将对其范围内的水环境、大气、声环境等产生一定的影响，并造成一定程度的水土流失。工程建设对环境的影响是小范围的、短暂的，可以通过采取一定的防治措施减少不利影响，达到环境保护的目的。21 1）施工期污水处理措施工程产生的水污染物主要有施工人员产生的生活污水，施工中砼搅拌系统、砂石料冲洗等过程产生的浊度较高的废水及施工机械设备清洗的含油废水等。施工人员产生的生活污水可通过排污管引入灌区管理处的排污管网，不需考虑其处理。由于工程施工砼量较少，施工期共产生含泥沙的生产废水须经过处理后排放。2）噪声保护措施为消减工程施工产生的噪声对周边居民的影响，应加强施工管理。车辆途经居民区需适当减速，车速控制在40km/h以下，并遵守禁鸣喇叭的交通规定，施工公路应定时维护保持平坦顺畅，减少因汽车震动引起的噪声。个人卫生防护：在噪声较强的作业点，施工人员可戴个人防噪声用具，如耳塞等，高噪音岗位应严格控制每岗的工作时间。3）大气保护措施本工程施工期应采取的防尘措施有：（1）施工运输道路在无雨天气应每天定期洒水两次，保持工地有一定的湿度，使粉尘对居民区基本无影响；（2）施工场地设洗车场，定期清洗进出施工场地的车辆；（3）运输车辆在经过居民区时应控制速度，以控制扬尘的影响；（4）运输散状物料应使用专用运输散体材料的车辆；（5）施工场地和居住区不容许随意焚烧废物和垃圾。4）人群健康保护措施施工期间应做好工地卫生及垃圾处理，生活垃圾应及时清理并进行填埋处理，定期灭鼠、灭蚊、灭虫，开工前及施工中应安排施工人员服食防疫药或打防疫针；施工人员不得超时、超负荷工作，受噪声及粉尘影响较大的部分施工人员应做好劳动保护措施，如戴耳塞及口罩等。由于施工人群集中，卫生条件相对较差，尤其要密切注意防止传染病，并应在当地卫生部门的指导和监督下做好卫生防疫工作。5）水土保持措施21 工程进出料场、渣场道路均为现有道路，不需采取防护措施。大坳拦河坝加固工程完成后，在其两岸管理处范围内的空地上进行园林绿化，保持水土及美化环境。工程施工临时生产设施都布置在堤后，施工结束后对场地进行清理，并播种草种，以恢复植被。1.10工程管理设计1.10.1管理机构设置及人员编制1）管理机构设置大坳拦河坝由广州市流溪河灌区管理处负责拦河坝日常运行、维修养护和监测。2）人员编制维持原大坳管理处人员编制不变。1.10.2主要管理设施1）管理与保护区范围参照水利部《水闸工程管理设计规范》SL170-96，结合大坳实际情况，拦河坝的管理范围为坝区以内各建筑物覆盖范围。大坳拦河坝覆盖范围以外的管理范围：水闸上游300m，水闸抛石防冲槽下游300m，该范围内不得进行威胁坝体安全的活动。2）交通与通讯工具由于该工程为重建工程，交通、通讯工具可继续使用，对内、对外通讯均纳入广州市流溪河总灌区管理处通讯网络统一设置。1.10.3工程管理运用1）运行调度原则以满足上游灌溉水位（23.91m）为原则。洪水期开闸泄洪历时长，以开闸为主；枯水期由于上游来水少，水闸挡水时间长，以关闸和局部开启为主。由于该工程为除险加固工程，具体的调度运行方式管理单位可在已有丰富经验的基础上进一步完善。2）建筑物管理建筑物包括进水渠（含翼墙）、消力池和海漫（含翼墙）等。进、出水渠应当定期清淤，水泵和相关机电设备每年汛期前必须进行检查维护，以确保汛期调度正常。21 1.11工程概算工程造价3,919.34万元。其中建安费2690.52万元（包临时工程费264.24万元）；设备购置费356.06万元；独立费用633.54万元；预备费239.21万元。主要工程量：土方开挖12301m3；石方4829m3；土方回填13022m3；开挖石方64475m3;混凝土15945m3；模板683m2；灌浆4756m。1.12经济评价本项目国民经济评价依据国家计委、建设部1993年4月颁发的《建设项目经济评价方法与参数》（第二版），水利部颁发的《水利建设项目经济评价规范》（SL72-94），《节水灌溉技术规范》（SL207-98）和参考我院2000年5月《广州市流溪河综合整治规划报告》中流溪河灌区受益田亩等资料的调查成果。如前所述，大坳拦河坝加固改造总投资3919.34万元。根据分析，工程年运行费为152万元，大坳拦河坝加固工程的效益为565.2万元/年。通过项目经济评价，国民经济内部收益率EIRR=15.41%>12%。净现值ENPV=1239.0万元，表明项目建设经济指标优越。从敏感度分析表明，内部回收率EIRR=13.84～15.41%，说明大坳拦河坝加固工程具有较强的抗风险能力，工程投资可行，宜及早开工建设。1.13工程特性表工程特性见表1-2。21 表1-2工程特性表序号项　　目单位数量说　明一1设计防洪标准年一遇502校核防洪标准年一遇100二地震设防烈度度Ⅵ三特征水位1正常水位m23.912设计洪水流量m3/s2010P=2%3设计洪水位m25.96P=2%4校核洪水流量m3/s2265P=1%5校核洪水位m26.31P=1%四拦河坝工程1工程等别Ⅱ等2主要建筑物级别2级3闸门高度m1.54泄水孔宽度宽×数量5×375原筏道孔宽×数量4.21×16原船闸宽×数量8.5×17总宽度m197.7139孔五主要工程量1砼m3145502钢筋t7323土方开挖m3117154抛石体开挖m3599295土方回填m312986抛石m31597高压摆喷墙m23708消能工基础灌浆m322009土工布m2657510碎石反滤m3287111止水分缝m290012Φ50PVC排水孔m304513植草砖m289214浆砌石挡土墙m3420六经济指标总投资万元3919.3421 2水文及气象2.1流域概况流溪河地处广州市北部，是我市境内一条雨量充沛的重要河流，它发源于从化市吕田桂峰山，流经从化市、花都区和白云区，在江村的南岗口与白坭河相汇后入珠江，流域形状呈东北至西南的狭长形，南北长约116km，东西宽约20km。流溪河干流广州段长156km，全流域集雨面积2300km2，占我市国土面积的31%。流溪河开发利用较早，从五十年代后期开始，先后建成了以流溪河水库为龙头，一批中型水库为骨干，一大批小型水库为补充，干流梯级引水灌溉与发电相配套，蓄、引、提互为调节，可灌溉50多万亩的大型灌溉网，实现了灌溉、防洪、发电等综合利用，改变了本区域洪、涝、旱灾频繁发生的局面，促进了农业生产和地方经济的发展。大坳拦河坝是以上灌溉系统的重要组成部分，建于1958年，当时的设计标准为20年一遇，校核为100年一遇，至今大坳拦河坝运行近50年，发挥了巨大的灌溉效益。流溪河大坳拦河坝以上的流域面积为1392km2，河长55.82km。近年由于流溪河采砂，致使河床下切严重，严重危害两岸的堤防及沿途的水利设施。从河道大断面测量成果来看，流溪河大坳拦河坝以下段河床下切约2m，致使大坳拦河坝在2006年6月的洪水中出现了较严重的安全隐患。2.2气象2.2.1气象站分布和观测情况流溪河流域主要的气象站为从化和广州站，1908年开始有观测资料，但资料比较完备且精度较高的是从1951年开始的观测系列。水文、气象站的设立，大致有两种情况：一是五十年代按流域规划和水资源开发的需要而设立的测站；二是建库建坝后为工程调度和管理而设立的坝址测站。流域内各主要测站的观测项目及年限见表2-1。21 表2-1主要水文、气象站基本情况表站名流域面积(km2)观测项目及年限备注水位流量雨量东村1191956.6～1958.81956.6～1957.12流溪乡5391953.3～1958.71953.4～1957.121953.3～至今1959年起为水库资料分田水口5491955.4～1958.121955.4～1955.12温泉5291951.4～1958.121951～1952.41952.1～至今1959年建坝后，观测水位至今（闸上水位）大坳坝14291977～至今1977～至今1960～至今闸上水位牛心岭15511952.4～1975.121952.4～1964.41953～1976从1976年迁太平场，停止水位观测太平场15741975.1～至今1975～至今李溪坝19301971～至今1971～至今人和坝21001989～至今1989～至今1989～至今花县1951～至今气象站从化1951～至今气象站2.2.2气象特征流溪河流域位于广东省中部，地处东亚大陆边缘，属华南亚热带湿润地区，受季风环流影响以及临近南海的海洋调节，气候温和，雨量充沛，冬季，蒙古高压势力强盛，极地大陆气团笼罩华南，气候以干冷、晴天为主，春季（2～4月）副热带太平洋高压西伸，温湿水汽，常出现梅雨天气，夏初南北气团锋面游移，5～6月份有连续暴雨发生。7～8月份副热高压北移，则受热带季风影响，以热带气旋和热带低压形成的暴雨常伴有台风发生。9～11月，北方冷空气开始南下入侵，天气晴朗少云，时有秋旱出现。流域多年平均气温约21.2℃，最高月平均气温29℃，最低月平均气温10.3℃，极端最高温度38.7℃，出现在白云区，极端最低温度-7.0℃，出现在从化吕田。流溪河流域多年平均降水量1823.6mm，最高为流域东北部南侧的天堂顶为2885mm，最低为李溪1157mm，每年4～9月为雨季，受热雷雨影响的前汛期(4～6月)占年降雨量的49.8%，受热带风暴影响的后汛期(7～9月)占年雨量的29.4%。汛期降雨量占全年的79.2%，形成丰、枯季节雨量不均的状况。21 流域多年平均蒸发量1100mm，多年平均相对湿度75～85%，月平均相对湿度变化在62%～93%之间。从化地区多年平均年最大风速17m/s。2.3水文基本资料由于大坳拦河坝从1977年至今，均有水位、流量、雨量的观测资料，系列完整，较准确可靠，具有一定的代表性。本次水文分析主要采用水位、流量观测成果，新测地形图和河道大断面成果，以及参考2002年广东省水文局广州分局编制的《流溪河中、下游设计洪水水面线复核成果》中的相关成果。2.4径流根据大坳拦河坝近30年的观测资料，统计出大坳拦河坝坝址以上日多年平均流量为49.7m3/s，多年平均日最大流量为68.7m3/s。表2-2大坳拦河坝日平均流量各频率成果表频率项目0.05%0.1%0.5%1%2%5%10%20%50%多年平均流量(m3/s)82070645935726315489.245.727.949.7表2-3大坳拦河坝日最大流量各频率成果表频率项目0.05%0.1%0.5%1%2%5%10%20%50%多年平均流量(m3/s)125010807095584172491446930.668.72.5洪水2.5.1暴雨特性21 流溪河流域东北为山区，西南为平原，由于特定的自然环境和地形条件，水源充沛，形成暴雨的热力、动力条件较强，由冷锋、台风及高空切变形成的暴雨频次多，强度大，具有明显的季节性，全年降雨量主要集中在4～9月，其中5、6两月雨量占全年40%，一般年份都超过900mm，半年为少雨季，有些年份连续数月少雨或无雨，按多年平均值分析，4～6月占全年雨量49.8%，7～9月占29.4%。据实测暴雨资料分析：年最大24小时点雨量均值从化市以上160mm，太平场至从化152mm，太平场以下145mm。最大日雨量345.3mm（1971年流溪乡），最大三日雨量480mm（1959年，街口）。大暴雨多数是全流域性，且自东北向西南减小，中小暴雨有时为局部性，流域内分布不均，暴雨历时一般为1～2天或间隔一天。洪水由暴雨产生，流溪河洪水出现的频次、时间和时程分布等均与暴雨相应。大洪水多出现在5～6月份，个别年份也出现在4月或7月份以后，但7月以后的洪水往往显示涨洪历时加长和洪峰平缓的特点。由于大至特大暴雨都是全流域性的降雨，24小时降雨量50～99.9mm或12小时30～69.9mm均属于大暴雨，大于这种暴雨都是流域内同时发生洪水；而小洪水则显示区间性，上、中、下游峰量、洪量大小不一，时程与历时不一，单、双峰变化不一等。从化以下干流洪峰一般只持续1～2小时，洪水过程为1～2天。一般年份流溪河出现暴雨到大暴雨较多。流溪河水库及一批中、小型水库的建成运行，对流域洪水起了拦洪、滞洪和削峰、错峰的作用，尤其是流溪河、黄龙带两座水库的调度使中、下游洪峰减少30%以上。2.5.2历史洪水流溪河流域暴雨频繁，且集中，一遇暴雨，山洪暴发，洪水沿流溪河迅速下泄，中下游沿岸地区易形成洪涝威胁，长期以来均受洪灾之苦。据历史资料统计：民国前主要洪灾有6次，其中：康熙二十八年农历四月初三暴雨成灾，洪水冲入从化县城东门，民舍、店铺全部受淹，部分倒塌，死13人。花都会龙、石角、李溪一带水淹庄稼。民国期间，较大洪水灾害有记载的有14次，其中民国4年农历5月普降暴雨，石角、李溪水淹，花都、从化受淹农田共24.7万亩。受灾人口20多万，饥民遍地，死尸枕藉。建国后流溪河流域共有16年出现洪涝灾害，其中重灾的有1959年、1966年、1983年、1987年、1997年。21 1997年5月8日凌晨骤降特大暴雨，邻近流溪河的从化龙潭镇降雨量达434mm，鳌头镇424mm，暴雨引来洪水，白云区有1000多米堤漫顶出险，部分村庄受浸，受浸农田83亩，民房倒塌许多，经济损失4885万元。从化市河段30.45km堤围被冲崩，受灾堤围211.66km、损坏护岸106处、渠堤决口523处、涵闸38座、水陂67座，万亩良田被淹，灾情严重。2.5.3设计洪水2002年广东省水文局广州分局编制了《流溪河中、下游设计洪水水面线复核成果》，对流溪河水库、牛心岭站及中下游河道中各控制断面的设计洪水作了复核分析计算，广州市水利局颁布使用该成果，本次设计洪水直接采用该成果，查得大坳拦河坝各频率的设计洪水见下表2-4。表2-4大坳拦河坝各频率的设计洪水成果表频率项目1%2%3.33%5%10%20%50%75%90%多年平均流量(m3/s)22652010180616721180962739550435822注：表中的数据为考虑流溪河水库泄洪的成果。2.6施工洪水根据施工工期的要求，本次计算施工期为10～12月、1～3月、10月～次年3月三个时段，频率为20%和10%的施工期洪水流量，采用1977年10月～2006年4月29年大坳拦河坝的坝上实测流量系列进行频率计算，分别统计各施工时段的经验频率和理论频率流量，经分析经验频率较理论频率值更符合实际，因此推荐经验频率流量作为施工期设计洪水的依据，具体见表2-5。表2-5大坳拦河坝施工期设计洪水月份10月～12月1月～3月10月～次年3月备注施工流量(m3/s)P=20%190267316经验频率P=10%242392392P=20%190268318理论频率P=10%23945848021 2.7泥沙流溪河没有实测输沙量的资料，洪水过后河道局部出现淤积，但每年的河道采砂量大于淤积量，因此输沙量不作为工程设计依据。2.8水位流量关系大坳拦河坝下游16.3km处兴建牛心岭拦河闸坝枢纽工程，拦河闸正常蓄水位18.0m，当来水小于340m3/s时，部分闸门开启，控制闸上水位在18.0m，当来水大于340m3/s时，把闸门多开或全开。闸门在不同工况运行中，闸上回水最远达11.0km至神岗桥，离大坳拦河坝下仍有5.3km，因此牛心岭拦河闸坝的兴建对大坳拦河坝下游水位没有影响。大坳拦河坝自有观测资料以来，1983年6月17日曾经出现过的最大流量为2011m3/s，因此大于2011m3/s的水位记录没有，只能通过水力学公式计算。本次闸上、下游水位流量采用2006年7月实测河道断面资料，闸下游2km、闸上游1km共3km长的河道，断面间距25~50m，进行水文分析计算，由下游2km处往上游推算水面线至坝下，相应得到坝下的水位流量关系曲线。由于小流量对水闸下游防冲影响大，在小流量时的水位流量关系曲线采用实测水位流量资料进行拟合，再经过近30年实测资料进行合理性检查，尤其是近年河道下切后对下游的水位影响较大。根据大坳拦河坝2006年5～6月份自记的下游水位、流量资料，拟合出大坳拦河坝坝下水位流量关系曲线，同时采用2005年6月洪水的坝下水位流量关系曲线进行对比，两年洪水拟合的水位流量关系曲线整体趋势是一致的，同一流量下，2006年拟合的曲线比2005年拟合的曲线低1～2m，与大坳拦河坝下近年河道采砂，河床下切造成实际情况相符。从最近测量观测大坳拦河坝下300m、800m处的水位来看，与2006年拟合的曲线基本一致。经分析得出当流量小于900m3/s时，采用2006年洪水拟合的坝下水位流量关系较合理，经修正后得出坝下水位流量关系见表2-6。根据大坳拦河坝坝下游水位流量关系反求闸上的水位，大坳拦河坝上、下游水位流量关系见表2-6及附图1。以分析确定的施工期洪水推求施工期水位见表2-7。21 表2-6大坳闸坝水位～流量关系表编号流量(m3/s)下游水位(m)上游水位(m)备注15018.7323.91电站4孔开度0.54m，另外3孔开度0.45m221020.0423.9115孔全开337020.8623.9326孔全开453021.4623.9337孔全开569021.9924.18全开685022.4824.44全开7101022.9324.68全开8117023.3424.91全开9133023.7025.12全开10149024.0525.33全开11165024.3725.53全开12180624.6825.72全开13201025.0625.96全开14213025.2726.10全开15226525.5126.31全开16229025.5526.35全开17245025.8226.57全开表2-7大坳拦河坝的施工期上下洪水位月份10月～12月1月～3月10月～次年3月备注流量(m3/s)190267316经验频率（P=20%）上游水位（m）23.9123.9223.92下游水位（m）19.8820.3320.58流量(m3/s)242392392经验频率（P=10%）上游水位（m）23.9123.9323.93下游水位（m）20.2020.9420.942.9潮汐珠江流域属感潮水道，潮汐性质属不规则半日潮，即一个太阳日内有两次高潮和低潮，而且两个相临的高潮或低潮的潮位和潮流历时均不相等。潮区界枯水期可上溯至官窑涌的官窑至金溪之间，流溪河可达江村至蚌湖之间；汛期退至老鸦岗附近。潮流界枯水期可达江村至老鸦岗之间，洪水期在黄埔附近。大坳拦河坝在蚌湖上游，因此不受潮汐影响。21 90 3工程地质3.1概述3.1.1　工程概况广州市流溪河大坳拦河坝位于从化市大坳村，距广州市区52km。建成于1959年，总宽度237.4m，现状39孔（含已封堵的船闸孔），是广东省三大灌区之一—流溪河灌区的渠首枢纽工程。由于近年来拦河坝下游非法采砂活动屡禁不止，造成河床下切。今年5月以来上游连续出现较强降雨，上游来水剧增，导致拦河坝海漫冲毁，护坦底部掏空，严重威胁水闸安全。经过抢险，水闸险情已得到控制。3.1.2　工程勘察内容受业主委托对广州市大坳拦河坝加固工程进行勘察，主要勘察内容如下：1）查明拦河坝所在河道地段内的地层结构、分布深度、厚度及垂直、水平方向的变化规律；2）查明相对隔水层和透水层的埋深、厚度和特性；3）查明软土层、粉细砂层的特性，堤基持力土（岩）层的物理力学性质，对砂土的震动液化、软土的稳定性进行评价；4）查明不良地质单元，如：淤泥、砂层、特殊类土分布范围及厚度；5）查明岩土层的类型、深度、分布、工程特性、变化规律分析和评价地基的稳定性、均匀性和承载力。3.1.3　工程勘察工作量由于本次工程的特殊性及紧迫性，要求一次性满足初步设计阶段所需要的勘察工作。共布置钻孔19个钻孔。于2006年6月30日开始进行野外地质勘察工作，采用了工程地质测绘、地质钻探、野外原位测试和室内试验等综合地质勘察方法，由于受场地条件限制，实际完成钻孔18个，总进尺538.35m，于7月22日完成全部野外工作，实际完成工作量见表3-1。90 本工程采用坐标为广州城建坐标系统，高程为珠基高程系统。表3-1实际完成工作量表序号项目名称单位工作量1钻探m／孔538.35/18孔2取样土样组15砂样组9岩样组11水样组23室内试验土样组15砂样组9岩样组11水样组24原位测试标准贯入试验次515钻孔测量测放孔点196相片岩芯张723.1.4　工程勘察执行标准本次勘察主要执行下列国家和行业标准：1）工程建设标准强制性条文（水利工程部分）；2）国家行业标准《水利水电工程地质勘察规范》（GJB50287—99）；3）国家标准《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)；4）国家标准《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999)；5）国家行业标准《土工实验规程》(SL/T237-1999)；6）国家行业标准《水利水电工程制图标准》（SL73-94）；7）国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)；8）广东省标准《建筑地基基础设计规范》(DBJ15-31-2003)；9）国家标准《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)；10）国家行业标准《建筑桩基技术规范》(JGJ94—94)；11）国家行业标准《水工建筑物抗震设计规范》(SL203—97)；12）国家标准《中国地震参数区划图》(GB18306—2001)；90 13）其它相关规范、规程及法规等。3.2区域地质概况3.2.1　地形地貌工程区位于从化市大坳村，区内地势较为平坦，地面标高为21～25m，属广花盆地河谷冲积平原地貌。植被中等发育。3.2.2地层岩性根据地质测绘和区域地质资料，工程区内主要出露以下地层：1）燕山期早白垩系枫园下单元侵入岩（K1bF）由枫园下侵入体构成，位于莲塘单元北东侧，区内不完整，岩性为肉红色中细-细中粒斑状黑云母花岗岩。具似斑状结构，基质具花岗-细晶结构。2）下第三系宝月组（E2by2）主要为灰褐色砾岩、含砾不等粒砂岩、灰棕色含钙砂岩、泥质粉砂岩及泥红色泥岩，厚度＞103m。3）第四系万顷沙组冲积相（Q42-2al）工程区广泛分布，冲积相自下而上为黄褐色粉质粘土、灰黄色中粗砂、灰白色砾砂、圆砾、卵石等。3.2.3地质构造及地震工程区位于华南褶皱系粤中拗陷（三级构造单元）的花县凹褶断束与增城-台山隆断束的交接部位。广从断层是上述构造分区的界线，南东侧的增城凸起，构造形迹相对简单；北西侧的广花凹陷、北北东-北东向褶皱、断层发育，北部为佛岗隆起，北西向断层发育。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），工程区地震动峰值加速度为0.05g，参照地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表，相应的地震基本烈度为6度。3.2.4水文地质90 工程区地下水类型以第四系孔隙潜水为主，其次为基岩风化裂隙水。第四系孔隙潜水主要赋存于砂土层中，由大气降水或地表水补给，水量丰富。基岩风化裂隙水主要分布在强风化岩带。由大气降水补给，水量不丰富。地下水位受季节和地表水影响，雨季水位上升，旱季水位下降。3.3工程地质条件评价3.3.1工程地质条件根据钻孔揭露，地层大致可划分为以下几层：砼（①）：主要分布在现闸上游底板范围内，坚硬，厚度0.1m～0.5m。人工抛石：主要由坚硬花岗岩组成，密实，现闸上游底板靠近左岸处有分布，厚度约1.4m，现闸下游护坦、消力池、海漫处均有分布，厚度3.3m～6.8m。人工填砂：灰褐色，湿，含少时卵石，稍密，只在个别钻孔有揭露，厚度2.3m～4m。人工填土：灰褐色，湿，呈粉质粘土状，土质不均一，含少量砂，少量卵石，可塑，只在个别钻孔有揭露，厚度0.7m～1.0m。砾砂（②-1）：饱和，稍密，级配一般，磨圆度较差，颗粒呈次棱角状，含约5～20%卵石及10～30%圆砾，少量泥质。下游护坦、消力池、海漫处均有分布，现闸轴线处局部缺失。层顶标高15.00～22.28m，层底标高9.50m～20.30m，层厚1.60～11.10m。共做标贯试验6次，击数8～23击，平均击数15击。取砂样5组，主要物理力学指标平均值如下：含水量10.08%，湿密度1.86g/cm3，干密度1.68g/cm3，比重2.66，孔隙比0.447～0.720，相对密度0.17，水上坡角40.33度，水下坡角32.17度，渗透系数（垂直）4.43×10-3cm/s，变形模量参考值E0=5～7MPa。圆砾（②-2）：饱和，稍密，级配一般，主要成分为石英、砂岩、石英砂岩，含约5～10%卵石，少量泥质。下游护坦、消力池、海漫处除靠近左岸缺失外，均有分布，现闸轴线处缺失。层顶标高9.70m～17.80m，层底标高6.90m～14.00m，层厚0.90～10.80m。共做标贯试验1次，击数15击。本层未取样，类比同类工程岩土性质，水上坡角42度，水下坡角33度，渗透系数（垂直）6.0×10-2cm/s。变形模量参考值E0=5～7MPa。90 卵石（②-3）：饱和，稍密～中密，级配一般，磨圆度较好，主要成分为砂岩、石英砂岩，粒径一般为1cm～5cm，最大粒径8cm，含约20～30%砾砂或圆砾，底部多为泥质胶结。层顶标高8.40m～20.65m，层底标高2.10m～18.05m，层厚0.80～13.20m。本层未取样，类比同类工程岩土性质，水上坡角45度，水下坡角35度，渗透系数（垂直）1.0×10-2cm/s。变形模量参考值E0=5～7MPa。砾砂（②-4）：黄褐色，饱和，级配一般，磨圆度较差，颗粒呈次棱角状，含少量卵石，约占5%，泥质胶结，中密。层顶标高6.40m～15.70m，层底标高-2.30m～11.80m，层厚0.80～18.00m。共做标贯试验1次，击数28击。取砂样3组，主要物理力学指标平均值如下：含水量10.6%，湿密度1.95g/cm3，干密度1.76g/cm3，比重2.65，孔隙比0.464～0.550，渗透系数（垂直）2.39×10-4cm/s。砂岩全风化土（Ⅴ）：棕红色，呈粉质粘土状，湿，风化均匀透彻，，局部较多砂岩质小角砾和石英质砂粒，粘性较好，硬塑状。层顶标高-3.00m～11.18m，层底标高-20.30m～9.48m，层厚1.60m～17.30m。共做标贯试验31次，一般击数8～33击，平均击数18击。取土样11组，主要物理力学指标平均值如下：含水量17.57%，湿密度2.07g/cm3，干密度1.76g/cm3，比重2.68，孔隙比0.375～0.673，压缩系数0.21MPa-1，压缩模量7.89MPa，属中压缩性土，饱和快剪：c=22.25KPa，φ=13.80度，固结快剪：c=27.98KPa，φ=23.68度。砾岩风化土：黄褐色，呈砂土状，泥质胶结，含少量砾石，约占10～20%，中密。分布不均匀，只在钻孔ZK6中有揭露。花岗岩全风化土：棕红色，呈砂土状，稍密～中密，泥质胶结，沿见原岩结构。分布不均匀，只在左岸侧有揭露。层顶标高6.40m～11.81m，层底标高-7.60m～1.40m，层厚5.00m～17.20m。共做标贯试验11次，一般击数18～29击，平均击数24击。取土样4组，主要物理力学指标平均值如下：含水量11.90%，湿密度1.99g/cm3，干密度1.78g/cm3，比重2.71，孔隙比0.383～0.607，压缩系数0.20MPa-190 ，压缩模量8.76MPa，属中压缩性土，饱和快剪：c=28.40KPa，φ=18.50度，固结快剪：c=51.27KPa，φ=25.87度。强风化砂岩（Ⅳ）：棕红色，岩芯呈圆柱状，岩质稍硬，RQD约为90%。只在钻孔ZK5、ZK15、ZK16、ZK19有揭露。本层岩石主要物理力学指标平均值如下：天然密度2.47g/cm3，，单轴天然抗压强度9.08MPa，单轴饱和抗压强度1.71MPa，弹性模量1.28×103MPa，泊松比0.30。强风化花岗岩：红褐色，岩芯呈圆柱状，局部破碎，岩质稍硬，RQD=40～50%。只在钻孔ZK5有揭露。弱风化砾岩（Ⅲ）：灰白色，岩芯呈圆柱状，岩质较硬，裂隙不发育，局部破碎，见石英岩脉，RQD=40～50%。个别钻孔有夹层，为棕红色粉质粘土，呈软塑状。本层岩石主要物理力学指标平均值如下：天然密度2.58g/cm3，，单轴天然抗压强度26.43MPa，单轴饱和抗压强度24.40MPa，弹性模量4.7×103MPa，泊松比0.28。3.3.2工程地质条件评价人工填土层、人工抛石层（①），普遍分布，建议开挖掉。砾砂层（②-1），下游护坦、消力池、海漫处均有分布，属强透水层，基坑开挖过程中，极易产生地下水的突涌和基坑管涌等不良现象，同时也会产生基础渗漏及渗透稳定问题。根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）附录M.0.2-1和M.0.3-2公式计算，Pc≈29.5～30.0%，此层砂属管涌破坏类型，其临界坡降Jcr≈0.20。圆砾层（②-2），下游护坦、消力池、海漫处除靠近左岸缺失外，均有分布，强透水层，基坑开挖过程中，极易产生地下水的突涌和基坑管涌等不良现象，同时也会产生基础渗漏及渗透稳定问题。类比同类工程岩土性质，此层砂属管涌破坏类型，其临界坡降Jcr≈0.20。卵石层（②-3），闸基普遍有分布，只是厚度不一，局部呈透镜体形式，是较好的持力层，但厚度不一，且含砂量不同，会造成力学特征的不均匀，因此要注意该层的不均匀沉降问题。90 砾砂层（②-4），本层多为泥质胶结，会产生基础渗漏及渗透稳定问题。根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）附录M.0.2-1和M.0.3-2公式计算，Pc≈26～26.5%，此层砂属管涌破坏类型，其临界坡降Jcr≈0.22。砂岩全风化土层、砾岩风化土、花岗岩全风化土（Ⅴ），均为较好的基础持力层，但花岗岩全风化土遇水易崩解的特性应当注意。强风化砂岩（Ⅳ）、强风化花岗岩、弱风化砾岩（Ⅲ），由于其强度较高，均可做桩基础持力层。砂的允许比降建议值详见表3-2，翼墙边坡建议值详见表3-3，岩土参数建议值详见表3-4。表3-2砂的允许比降计算表层号岩性破坏类型土粒比重GS孔隙率nD5(mm)D20(mm)临界比降Jcr允许比降Jo允许比降建议值②-1砾砂管涌2.6637.0%0.0110.0780.200.180.10②-2圆砾管涌0.200.180.10②-4砾砂管涌2.6534.0%0.0150.110.220.200.15表3-3翼墙边坡建议值层号永久边坡建议值临时边坡建议值水上水下水上水下②-11:1.751:2.01:1.51:1.75②-21:1.751:2.01:1.51:1.75②-31:1.51:1.751:1.251:1.5②-41:1.751:2.01:1.51:1.753.4天然建筑材料90 本地区各种天然建筑材料分布广泛，储量丰富，其中石料可选择花岗岩、石英砂岩等坚硬岩石，开采地段在工程区北东方向的花岗岩地区，运距为10～20km。砂料在流溪河河床中比较丰富，颗粒以中粗砂、粗砾砂为主，运距为5～10km。土料可选择花岗岩地区和砂岩地区的风化残积土，土质以粘性土为主，主要分布在工程区北东方向的花岗岩地区，主要分布在白云区太和镇附近，运距约为10km。3.5结论与建议1）本工程区地处珠江三角洲中心，属珠江冲积平原区，地形平坦。2）根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），工程区地震动峰值加速度为0.05g，地震基本烈度为Ⅵ度。3）本工程区的砂层属中等～强透水层，基坑开挖过程中，极易产生地下水的突涌和基坑管涌等不良现象，将对施工造成很大的困难。4）由于本阶段勘察精度只能满足初步设计阶段的设计要求，对施工阶段出现工程地质问题，应进行针对性工程地质勘察工作并加强施工期工程地质监测工作。90 表3-4岩土参数建议值地层代号岩土名称天然含水量天然密度干密度比重孔隙比压缩系数压缩模量饱和快剪固结快剪泊松比土的静止侧压力系数承载力特征值水上坡角水下坡角单轴极限抗压强度桩周土摩擦力特征值水下钻孔桩端阻力特征值地基岩土摩擦系数渗透系数粘聚力内摩擦角粘聚力内摩擦角天然饱和wρρdGsea0.1-0.2Es0.1-0.2cΦcΦνξfak(°)(°)fcfrqsaqpa(kPa)μk(%)(g/cm3)(g/cm3)(Mpa-1)(Mpa)(kPa)(°)(kPa)(°)kPa（MPa)　（kPa)≤15m＞15m(cm/s)②-1砾砂10.081.861.682.660.5870.250.3016040.3332.17　　46　　0.40　4.43×10-3②-2圆砾11.001.871.632.670.665　　0.200.3018042.033.0　　50　　0.45　6.0×10-2②-3卵石10.551.901.572.690.7200.150.2024045.0　35.0　　　60120016000.501.0×10-2②-4砾砂10.601.951.762.650.5070.250.30200　　5080014000.452.39×10-4Ⅴ砂岩风化土17.572.071.762.680.5260.217.8922.5013.8027.9823.680.350.35220　　　　406008000.30花岗岩风化土11.901.991.782.710.5260.208.7628.4018.5051.2725.870.350.35220406008000.30Ⅳ强风化砂岩2.470.250.33300　　9.08　1.71　608001000Ⅲ弱风化砾岩2.58　　　　　　　　　　　　　26.4324.40　12001600　90 4工程任务和规模4.1地区社会经济概况4.1.1河流规划成果及结论2000年《广州市流溪河综合整治规划报告》批复，从2000年开始，对流溪河堤防进行了分段分期的整治。2002年批复《流溪河中、下游设计洪水水面线复核成果》，水面线有所下降，坝址处50年一遇洪水位26.76m。4.1.2地区社会经济概况1）工程地理位置大坳拦河坝位于广州从化市的大坳村附近，离从化街口约5km，距离广州市约52km，对外交通有广从公路、京珠高速公路等。2）地区社会经济概况从化市位于广州市的东北部，是广州市的县级市，全市面积2009km2，根据2005年广州年鉴统计，2004年末从化市户籍人口535756人，其中农业人口410800人；从化市2004年顺利完成了行政区划调整，镇级区划由原来的15个镇调整为5镇3街，分别为街口、城郊、江浦3个街道办事处和太平、温泉、良口、吕田、鳌头5个镇，共有222个村委会和39个居委会。大坳拦河坝所在的大坳村由原来的神岗镇管辖划归街口办事处管辖。2004年从化市完成农业总产值17.85亿元，全市粮食播种面积2.43万公顷；工业总产值257.61亿元。农业种植以蔬菜、水稻、水果为主，水果以荔枝最著名，其次为柑桔。水产养殖以塘鱼为主。3）从化市社会经济近远期发展规划90 从化市发展格局为建设三个基地：以加工工业为支柱和高新技术产业为导向的新兴工业基地，以优质水果、蔬菜、珍禽饲养为重点的农产品生产基地，以休闲度假和大自然观光为特色的旅游胜地；重点发展五大支柱产业：高科技轻工业、“三高”农业、旅游业、建筑房地产业、商品流通业，使从化市在全省山区县（市）中位居前茅，到2010年，把从化市建设成为经济繁荣、环境优美的现代化的中等城市和广州市国际大都市的“后花园”。4.1.3原设计施工及历次加固改造情况1）原设计、施工情况流溪河灌区建于五十年代大跃进时期，1958年8月份着手兴建，因受大跃进形势的推动，花钱少，建设快，见效大。于59年四月渠首枢纽完成主要工程建设，建成浆砌石结构拦河闸坝，水平旋运闸门（水力翻板），简易木交通桥，其中大坳渠首枢纽完成土方30万方，石方0.8万方，砼0.1万方。由于受当时兴建条件所限，工程标准低，“所有墩台闸墙等重力圬工结构，基本采用50＃水泥渗合料沙浆砌石，至于水上结构部分，如桥墩闸墙则用30＃代水泥沙浆浆砌石”（引自1958年《流溪河灌溉工程扩大初步设计书》），运行多年后，发现存在以下问题：（1）当时施工材料比较欠缺，许多地方用代用材料代替原材料，如用烧粘土代替水泥、竹筋代替钢筋，这些对建筑物的使用寿命有所影响。（2）建筑物设计标准低，如闸墩是浆砌石结构，砂浆标号采用30#砂浆作骑缝材料，石质也是微风化的石料砌筑。（3）灌区是大搞群众运动的成果，人为因素影响较大，灌区质量较难保证。（4）工程运行期，本应按一定比例提成大修、折旧经费，以保证灌区的正常运行，但一直以来所征收的水费仅维持行政管理的基本支出，无法解决工程的维修、更新改造的经费，工程维修费用要靠国家投资来解决，但每年国家安排的维修经费也有限，造成“先天不足，后天失调”，小病不及时治理就会酿成大病，加速了工程的老化。2）历次加固改造情况（1）1959年至1989年间改建、维修情况：1962年末交通桥改为预制钢筋砼结构；90 1964年至1966年木板旋倒闸门改为钢旋倒门，1969年加设移动式卷扬机；1964年闸基、闸墩固结灌浆；1977年至1979年1＃～17＃包墩、改油压启闭；1＃～6＃闸墩钢丝网批挡包墩，改为油压旋倒钢闸门；7＃～17＃砼包墩，改为垂直升降平板钢闸门；1979年至1980年1＃～17＃搞自动控制试验（后因技术与管理问题失用）；1974年至1975年左右干进水闸上部结构改建。（2）近年工程整治情况根据1958年广东省水利厅工程局编“流溪河灌溉工程扩大初步设计书”定工程为IV等，查“水利水电枢纽工程等级划分及设计标准”SDJ12－78，灌溉面积在5至50万亩以内的应为III等，从1990年至1996年，广州市水利局流溪河灌区工程整治指挥部和总管理处按3级建筑物标准对渠首枢纽工程进行全面加固整治，完成的主要改造项目有：①建筑物等别从Ⅳ等提高到Ⅲ等，建筑物级别从5级提高到3级；②粘土铺盖改造：闸前6m改为砼，闸前6～11m改为浆砌石；③闸室底板凿低50cm，在其上浇筑C20钢筋砼，厚30cm，现闸底板顶面高程为22.41m；④1＃～38＃闸墩用C20钢筋砼重新包裹，左21孔闸门改为油压启闭垂直升降平板钢闸门；对油压操作系统作全面改造，在中控室集中控制；⑤消力池加深加长并改为钢筋砼结构；海漫改为砼与干砌石刚柔结合的结构；⑥交通桥扩宽至3.7m，并加设1.2m宽人行道，升高工作桥1.0m，增大了过水断面，提高了泄洪能力；⑦1993年市水科所、清华大学水电系和管理处共同研制渠首枢纽工程自动量水系统，实现自动完成采集—传输—处理—显示—表报的全过程，并能定时将水情传递到市“三防办”；在此基础上，1996年完成渠首枢纽工程计算机监控系统的研建，快捷、准确、安全地实现了闸群的自动化调洪和调水；⑧中央控制室扩建装修，把闸门启闭、自动量水和监控系统都集中在中控室控制；90 4.2项目建设的必要性4.2.1流溪河灌区的重要性流溪河灌区始建于1958年秋，次年4月投入运行。灌区由大坳渠首枢纽工程、李溪拦河坝引水枢纽工程和灌溉渠系组成，是以引水为主，蓄、引、提相结合的灌溉系统。原设计灌溉从化市、花都区和白云区21个镇的41.4万亩农田，有效灌溉面积32.65万亩，现状实灌耕地22.8万亩，其中6万亩是广州市“菜篮子”蔬菜基地。流溪河灌区是广州市首屈一指的灌溉水利工程，也是广东省三宗大型灌区之一。大坳渠首枢纽工程建成以来，为广州市工、农业的发展发挥了巨大的作用，它彻底改变了沿河两岸几十万亩农田旱年、旱季缺水的面貌，不但在抗旱保收、提高农作物产量方面发挥了巨大的作用，而且还为沿渠群众及花都区提供生活用水。充足的水源满足了广州市郊不断扩大的蔬菜区的用水需要，灌区是广州市粮食、蔬菜、水果和禽畜的重要生产基地，真正起到国民经济基础产业的作用。4.2.2出险情况及安全评估结论2006年6月中上旬，大坳拦河坝出现险情。浆砌石海漫消能防冲设施被冲坏，严重影响拦河坝闸室主体安全。经过向海漫、护坦塌方处持续回填石料、以钢筋石笼构建临时防冲笼等抢险措施，险情得到有效控制。2006年7月《广州市流溪河灌区大坳拦河闸坝安全评估报告》的结论。1）闸坝下游河床不断下切，原工程设计运行的前提条件发生了很大的变化，致使工程现在的消能设施，起不到应有的功效，这是工程出险的主要原因。2）本闸坝已运行近50年，虽经多次加固，但土建工程“先天不足”的问题依然存在；加上闸基为强透水的中粗砂层，分选性差，具备发生管涌和渗透破坏的条件，当在长期不断增大的地下渗流作用下，地基中细颗粒被潜移或带走，导致上部建筑物（闸前的铺盖和闸后的海漫）的下沉或开裂，是造成险情的内在原因。所有这些都说明本工程存在较严重的安全隐患。3）工程设计标准低不符合现行规范规定90 该工程1958年设计时，工程等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为5级；1994年对闸坝改造时，工程等别提高到Ⅲ等，主要建筑物级别提高到3级；根据《水闸设计规范》（SL265-2001），该水闸最大过闸流量在5000～1000m3/s之间，工程等别Ⅱ等，规模为大（2）型，主要建筑物级别为2级，次要建筑物为3级。因此，原设计及其后更新改造的设计标准不符合现行规范规定。4）工程质量不满足现行规范要求该工程1958年施工时，浆砌石建筑物水上部分采用30＃代水泥砂浆，水下部分采用50＃水泥渗合料沙浆；钢筋砼标号为110＃。根据《水闸设计规范》（SL256-2001）第7.1.2和7.1.3条规定；处于三类环境条件（水位变动区）下的砼强度等级不宜低于C20；砌筑砂浆强度等级不应低于M7.5。因此，原主要建筑物质量不满足现行规范要求。在今年的6月份只发生中等洪水大坳拦河坝的护坦多处被洪水冲毁，严重危害大坳拦河坝的安全，经过水利、武警等部门近10天的抢险，捍卫了大坳拦河坝的安全。鉴于本工程目前运用指标无法达到设计标准，工程又存在较多问题和安全隐患，应立即开展除险加固的各项工作。确保流溪河灌区灌溉及沿岸供水安全。4.3工程任务和规模4.3.1工程任务目前大坳拦河坝以灌溉、引水（水环境）为主，兼顾发电等功能，拦河坝左、右岸分别是流溪河灌区的左、右干渠，左干渠引水灌溉约11m3/s，灌溉面积的80%为蔬菜、20%为水稻；右干渠引水灌溉约22m3/s，灌溉面积的80%为水稻、20%为蔬菜。根据2005年《广州市中心城区河涌水系规划报告》，规划左干渠给广州市部分河涌补水，营造河涌水环境。根据前述，本工程任务是对大坳拦河坝进行除险加固，包括对消能防冲设施的重建、交通桥的改造、液压启闭系统的改造，管理中心（含中控室）的搬迁重建、监测及自动化控制系统的重建。90 4.3.2设计标准根据《水闸设计规范》（SL265-2001）的规定，大坳拦河坝最大过闸流量在1000～5000m3/s之间，工程等别属于Ⅱ等，因此大坳拦河坝的防洪标准设计采用50年一遇，校核采用100年一遇。4.3.3工程规模大坳拦河坝属于平原地区的拦河闸，拦河闸坝现状为38孔，其中37孔净宽5m，筏道宽4.21m。一船闸孔（封堵）宽8.5m。本次加固工程保留现有37孔5m宽水闸，改造筏道并打开封堵的船闸，筏道泄水孔仍为4.21m，船闸改造为8.5m宽的泄水孔，总净宽197.71m，总宽度237.4m。闸底板高程仍为22.41m。根据闸坝的坝底高程、坝长等参数，采用有坎宽顶堰的堰流公式复核闸坝的过流能力，闸门全开时，当Q设计=2010m3/s和Q校核=2265m3/s两种情况下，均可满足过流要求，上游最高水位25.96～26.31m。4.4工程运行原则以满足上游灌溉水位（23.91m）为原则。洪水期开闸泄洪历时长，以开闸为主；枯水期由于上游来水少，水闸挡水时间长，以关闸和局部开启为主。90 5工程布置及建筑物5.1设计依据5.1.1工程等别及建筑物级别大坳拦河坝最大过闸流量为2265m3/s，根据《防洪标准》及《水闸设计规范》，本工程等别为Ⅱ等，主要建筑物级别2级，次要建筑物级别3级，临时建筑物级别4级。工程按50年一遇洪水设计，100年一遇洪水校核。5.1.2设计依据的标准、规范及文件1）《水利水电工程初步设计报告编制规程》（DL5021-93）；2）《防洪标准》（GB50286-94）；3）《水闸设计规范》（SL265-2001）；4）《堤防工程设计规范》（GB50286-98）；5）《水工钢筋混凝土结构设计规范》（SL/T191-96）；6）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；7）《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）；8）《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）；9）《堤防工程管理设计规范》（SL171-96）；10）《水利水电工程量计算规定》（DL/T5088-99）；11）《民用建筑设计通则》；12）《建筑设计防火规范》；13）《中华人民共和国环境保护法》；14）《工程测量规范》（GB50026-93）；15）《水工建筑物抗震设计规范》（SL203-97）；16）《广州市流溪河整治规划》；17）《流溪河中、下游设计洪水水面线复核成果》；90 18）“广州市水利局办公会议纪要”。5.1.3设计基本资料1）地震基本烈度根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），工程区地震动峰值加速度为0.05g，地震基本烈度为Ⅵ度。根据《水工建筑物抗震设计规范》，设计烈度为6度时，可不进行抗震设计。2）水位及流量根据前述水文分析，大坳拦河坝水位～流量关系见表5-1。3）主要地质参数见岩土参数建议值表5-2。4）规范安全系数根据《水闸设计规范》的有关规定，抗滑稳定安全系数和地基不均匀系数见表5-3。表5-1大坳拦河坝水位～流量关系表编号流量(m3/s)下游水位(m)上游水位(m)备注15018.7323.91电站4孔开度0.54m，另外3孔开度0.45m221020.0423.9115孔全开337020.8623.9326孔全开453021.4623.9337孔全开569021.9924.18全开685022.4824.44全开7101022.9324.68全开8117023.3424.91全开9133023.7025.12全开10149024.0525.33全开11165024.3725.53全开12180624.6825.72全开13201025.0625.96全开14213025.2726.10全开15226525.5126.31全开16229025.5526.35全开17245025.8226.57全开90 表5-2岩土参数建议值地层代号岩土名称天然密度干密度压缩模量饱和快剪固结快剪承载力特征值地基岩土摩擦系数粘聚力内摩擦角ρρdEs0.1-0.2cΦcΦfakμ(g/cm3)(g/cm3)(Mpa)(kPa)(°)(kPa)(°)kPa1.861.681600.40②-2圆砾1.871.631800.45②-3卵石1.901.572400.50②-4砾砂1.951.762000.45Ⅴ砂岩风化土2.071.767.8922.5013.8027.9823.682200.30花岗岩风化土1.991.788.7628.4018.5051.2725.872200.30Ⅳ强风化砂岩2.47300Ⅲ弱风化砾岩2.58表5-3水闸抗滑稳定安全系数荷载组合抗滑安全系数地基不均匀系数基本组合1.30≤2.0特殊组合1.15≤2.505.2除险加固原则除险加固工程初步设计应遵循原则：1）按50年一遇洪水设计、100年一遇洪水校核，原设计功能不变，继续发挥水闸以灌溉为主，兼顾发电和供水的作用。2）本次除险加固设计应将大坳拦河坝运行中存在的问题一并查清，给予解决，使得大坳拦河坝枢纽工程达到正常设计运用标准要求。3）除险加固设计方案达到安全可靠、经济节省、技术进步、方便施工和管理方便。90 5.3加固改造项目5.3.1工程现状大坳拦河坝是广州市流溪河灌区的渠首枢纽工程，始建于1958年8月。拦河坝总宽237.4m，闸上设有交通桥和工作桥；设有37孔泄洪闸和船闸、筏道各一孔；除船闸改为溢流堰外，其余37孔及筏道均为液压启闭垂直升降平板钢闸门。现状工程等别为Ⅲ等，主要建筑物级别为3级标准。拦河坝上游浆砌石铺盖长5m，闸室地板长5m，原消力池长11m，原海漫与防冲槽已经被破坏，现被抛石体覆盖。左岸翼墙为荔湖电站的导水墙，右岸为流溪河大堤的挡土墙。5.3.2现状安全稳定分析1）闸室安全稳定分析（1）抗滑稳定计算：（2）基底压应力计算：根据正常挡水、设计、校核三种工况组合进行计算，基底最大应力Pmax=72.6Kpa，Kc=1.7，闸室抗滑稳定均满足要求，地基应力均小于天然地基承载能力，不需要对闸基进行处理。2）消能设施的复核计算根据前述分析的拦河坝上下游水位流量关系，重新对消力池、海漫、下游防冲槽进行复核计算。选取7种上下游水位流量的组合复核消力池的深度和长度，消力池的深度d=0.92m，Lj＝14.63m；海漫长度Lp=32.65m；防冲槽深度dm=1.32m。由以上结果可知，消能防冲设施不满足要求，需要重建。3）水闸渗透压力复核90 对现结构进行渗透压力计算，出口段（现消力池末端）的渗透坡降J=0.42，基本满足要求，但接近允许渗流坡降的临界值（0.45），因此上游需要做垂直防渗处理。5.3.3加固内容1）根据上述复核成果，闸室的稳定满足要求，但是由于闸坝下游河床不断下切，原工程设计运行的前提条件发生了很大的变化，致使工程现在的消能设施起不到应有的功效，本次出险下游消能工被冲坏，需要重建其下游消能防冲设施，提高整个水闸的消能防冲能力。2）本闸坝已运行近47年，虽经多次加固，但土建工程“先天不足”的问题依然存在；加上闸基为强透水的中粗砂层，分选性差，具备发生管涌和渗透破坏的条件，当在长期不断增大的地下渗流作用下，地基中细颗粒被潜移或带走，导致上部建筑物（闸前盖和闸后的海漫）的下沉或开裂，是造成险情的内在原因。需要提高水闸的抗渗能力。3）闸门启闭系统存在一定的隐患，需要改造。详见第六章6.1节内容。4）大坳拦河闸主要水工建筑物投入运行近47年，坝体及其基础的材料与防渗设施逐渐老化。因此有必要建立闸顶位移观测系统，以便及时发现可能出现的不均匀沉降和错动等不安全先兆，防患于未然。同时通过观测资料的积累和分析，掌握水工建筑物及其基础的运行规律，制定安全监控指标。5）交通桥桥面砼破损，需要拆除表面砼重新浇筑。6）管理中心需要移址重建。5.4改造方案设计5.4.1改造方案的总体布置闸室位置不变，闸底板高程22.41m，闸门高度维持在1.6m，水闸总宽237.4m。水闸交通桥宽度2.4m，人行道宽度1.2m，工作桥宽度1.1m。闸室下游消能防冲设施总长87m，包括消力池、护坦、海漫、抛石防冲槽设施。右岸新建翼墙长59m，导水墙长71m90 。对原中控室拆除并进行迁移，为方便管理，新建的管理调度中心（含中控室）和液压泵房统一布置在左岸。管理调度中心建在上游左岸三防仓库前的芒果园，设备房建在左岸与坝轴线同一位置处，最大限度减小管、线路的长度。详见总体布置图。5.4.2防渗帷幕设计保留上游原有浆砌石铺盖，长5m。由于闸室基础为中粗砂，虽然本次险情未对其基础造成大的影响，但为加强工程的抗渗稳定，在上游采用高压摆喷形成防渗帷幕。采用高压摆喷水泥灌浆，防渗帷幕设计参数孔距为1.5m，板墙夹角为120°，帷幕厚约0.25m，高压水压力28～32Mpa，每延米需要水泥500kg。根据渗透压力计算，上游防渗帷幕深度需要12m，满足要求。而根据闸室位置地质剖面显示，砂岩风化土层顶高程在8.3m左右，因此防渗帷幕的底高程确定在砂岩风化土层顶，为8.3m，深度14.11m。钻孔数共159个。由于防渗帷幕的施工对铺盖有一定的破坏，因此在其表面浇筑一层C25砼，可达到保护铺盖以及使其与底板连成整体，不致在连接处发生破坏而影响防渗效果。5.4.3闸室改造闸室主体不作大的改动，仅对交通桥进行改造。闸底板高程22.41m，原浆砌石底板长5m。保留交通桥、人行道原有的简支梁，拆除上部的钢筋砼板，重新浇筑厚20cm的交通桥面板，人行道板厚12cm，并重建栏杆。水闸交通桥宽度2.4m，人行道宽度1.2m，保留的工作桥宽度1.1m。闸墩长4.6m，厚1m。现船闸已废弃使用，采用驼峰堰封堵。为提高水闸的过流能力，把驼峰堰拆除，已封堵的船闸孔重新打开，作为闸室过水断面的一部分。根据探地雷达探测显示，闸室地基情况正常，未见明显影响闸室安全的淘蚀脱空现象，本次险情对闸室主体结构未造成损伤。而且经过对闸室的稳定计算分析，闸室抗滑稳定均满足要求，地基应力均小于天然地基承载能力，不需对闸室基础进行处理。5.4.4消能防冲改造1）方案比较拟定两个消能防冲方案进行比选。90 方案一：建造一级消力池，底高程18.41m，池深1.0m，池长32m，下游C25钢筋砼护坦长10m，C25钢筋砼海漫长25m，以1:25坡度与抛石防冲槽相接。方案二：建造两级跌水，其中第一级跌水池深2m，长17m，第二级跌水池深2m，长15m。其余护坦、海漫结构与方案一相同。两个方案的主要工程量、投资比较见表5-4。表5-4投资比较表主要工程量项目单位方案一方案二砼m354907252抛石体开挖m32413629802钢筋t275363钢筋砼支护桩m330155钢板桩t2663总费用万元416.5505.7方案一具有工程量小、造价低、消能效果好、整体性强的优点，因此本工程消力池型式采用方案一。2）下游消能防冲设施结构布置由于原有的消能防冲设施已经毁坏，因此必须对其重建。原消力池改造成下游连接段，具体如下：在原消力池位置打Φ18锚筋，浇筑C25钢筋；而由于6～9#、28～33#孔的消力池部分被冲毁，抢险时塌方处用石头抛填，基础松散，因此对基础面碾压平整，埋设导管进行水泥灌浆使其密实。新建C25钢筋砼消力池底高程18.41m，深1.0m，厚0.7m，总长32m，其中水平段长17m，斜坡段长15m，以1:4的坡度与闸后水平段连接。消力池宽度214.74m。消力池下接C25钢筋砼护坦，长10m，宽217.24m，厚0.5m。C25钢筋砼海漫长25m，宽217.24m，以1:25坡度与抛石防冲槽相接，厚0.5m。消力池、护坦、海漫下设厚0.1m的C10砼垫层。同时为增强排水功能，减小扬压力，均设Φ50PVC排水管，管口设碎石反滤及无纺布。90 由于流溪河采砂的情况比较严重，为了避免日后河床继续下切以至影响水闸的消能防冲设施，因此海漫末端设C25钢筋砼齿墙（地下连续墙），考虑日后河床继续下切深度（根据近年流溪河河床受挖砂影响的下切速度，按3m考虑），支护结构的入土深度为4.5m，总深度7.5m，底高程9.91m。地下连续墙厚度为0.8m，单元槽段6m。海漫下游按18.41m高程开挖至现河床底作为抛石防冲槽，但由于现防冲槽位置的抛石深浅不一，为避免开挖后防冲槽抛石过薄，因此现阶段仍设置抛石防冲槽，宽9m，深1.41m，底高程17.0m。由于本次大坳拦河坝抢险抛填了大量的石头，对剩余抛石体需进行灌浆。具体措施为：在开挖至设计高程后，对基础面碾压平整，埋设灌浆导管，待下游消能设施施工后进行水泥灌浆使其基础密实。导管间距为2×2m，导管直径Φ91mm，灌浆压力0.1～0.2Mpa，需要灌注水泥浆2200m3。5.4.5右岸翼墙设计1）方案比较由于消力池、海漫的重建，其开挖高程从16.91～18.41m，而右岸流溪河大堤的挡土墙底高程在20.97m左右，因此单纯的放坡开挖会破坏流溪河大堤。现阶段考虑两个方案进行必选：方案一：采取1:2的坡度开挖，挖除部分流溪河大堤，工程费用约20万元；方案二：采取支护措施（灌注桩、钢板桩）保护流溪河大堤，工程费用约56万元。虽然方案一比方案二造价低，但开挖部分流溪河大堤将影响堤身防渗及易使堤身产生纵向裂缝，对流溪河大堤造成影响，同时破坏堤上道路，影响施工，而重新修建临时道路会拆迁堤后的房屋。因此为保证施工进度，保护流溪河大堤，保证堤上道路的畅通，采取方案二较为合理。2）右岸翼墙结构布置自新建消力池起点往下游24m段，由于开挖较深（底高程在16.91～17.71m），支护高度最大5.5m，因此采取C30钢筋砼灌注桩支护，桩径1.1m，桩距1.1m，桩长15m，共22根。同时此支护桩作为消力池翼墙的一部分，表面挂C25钢筋砼面板，厚0.25m，高4m。护坦位置开挖深度最大为4m，采取12m90 长拉森Ⅳ钢板桩支护，支护范围11.2m，共需28根，合计24.86t。其余段由于距离流溪河大堤挡土墙较远，普通开挖不影响大堤挡土墙的安全，仅需按1:1边坡开挖即可。为保护下游滩地，右岸修建M10的浆砌石导水墙，以利洪水的宣泄，共长71m，挡土墙高4m，顶宽0.4m，底宽3.2m，设厚0.1m的C10砼垫层，挡土墙前设散抛石护脚。5.4.6左岸荔湖电站前池导水墙的恢复由于本次抢险时填电站前池作为临时通道，自左岸向塌方处回填石料，因此对前池导水墙有一定的破坏。本次亦考虑对开挖、破坏的部分进行重建，具体原则是破坏多少恢复多少。5.5设计计算5.5.1水闸过流能力的验算根据《水闸设计规范》（SL265-2001）的规定，分别对设计、校核工况进行计算，校核水闸过流能力是否满足。计算公式采用《水闸设计规范》（SL265-2001）给定公式，当为堰流时，闸孔总净宽计算公式如下：式中：σ——堰流淹没系数；ε——堰流侧收缩系数；m——堰流流量系数；H0——计入行近流速水头的堰上水深（m）。Q——过闸流量（m3/s）。根据上述公式计算，水闸过流能力计算成果见表5-5。表5-5水闸过流能力计算成果见表90 工况上游水位(m)下游水位(m)流量Q(m3/s)所需闸孔宽(m)设计（P=2%）25.9625.062010183.8校核(P=1%)26.3125.512265183.6从上表可以看出，两种工况情况下，现有闸孔宽度（189.21m，电站4孔参与泄洪）均大于上述两种闸孔宽度，故满足水闸过流能力要求。5.5.2消能计算根据《水闸设计规范》，并结合水闸运行情况，拟定以下几种工况。式中：d——消力池深度（m）；σ0——水跃淹没系数，采用1.10；hc″——跃后水深（m）；hc——收缩水深（m）；α——水流动能校正系数，采用1.0；q——过坝单宽流量（m3/s.m）；b1——消力池首端宽度（m）；b2——消力池末端宽度（m）；T0——由消力池底板顶算起的总势能（m）；△Z——出池落差（m）；hs′——出池河床水深（m）。90 消力池长度计算下列公式计算：Lsj＝Ls＋βLjLj＝6.9×(hc"－hc)式中：Lsj——消力池长度（m）；Ls——消力池斜坡段水平投影长度（m）；β——水跃长度校正系数，取β=0.8；Lj——水跃长度（m）。此时的消能计算结果见表5-6。表5-6消力池计算成果表流量(m3/s)上游水位(m)下游水位(m)上下游水位差(m)消力池长度(m)消力池深度(m)海墁长度(m)防冲槽深度(m)闸门开孔情况21023.9120.043.8710.660.7423.470.3015孔全开37023.9320.863.0710.160.6422.310.0026孔全开53023.9321.462.479.630.8521.200.0037孔全开69024.1821.992.1912.280.9223.180.0038孔全开133025.1223.701.4213.30淹没出流29.270.0038孔全开201025.9625.060.9014.04淹没出流31.680.8238孔全开226526.3125.510.8014.63淹没出流32.651.3238孔全开根据计算结果，消力池深度取1.0m，长度取15.0m。5.5.3海漫长度计算根据《水闸设计规范》要求，海漫长度采用下式计算。式中：Lp——海漫长度（m）；90 qs——消力池末端单宽流量（m3/s.m）；△H——上下游水位差（m）；Ks——海漫长度计算系数，取10。Lp=32.65m，根据计算结果，海漫实际长度取35m（含护坦）。5.5.4河床冲刷深度计算海漫末端河床冲刷深度采用下式计算：式中：dm——海漫末端河床冲刷深度（m）；qs——海漫末端单宽流量（m3/s）；[v0]——河床土质允许不冲流速（m/s）；hm——海漫末端河床水深（m）。由于下游采用抛石防冲，本次计算不冲流速取1.1m/s。实际下游设置1.41m深的抛石防冲槽。5.5.5防渗计算根据《水闸设计规范》，采用阻力系数法对水闸进行抗渗稳定复核计算。1）地基有效深度地基有效深度计算公式如下：式中：Te——土基上水闸的地基有效深度(m)；L0——地下轮廓的水平投影长度m；S0——地下轮廓的垂直投影长度m。2）进﹑出口段阻力系数90 进﹑出口段阻力系数采用下式计算。式中：ξ0——进、出口段的阻力系数；S——板桩或齿墙的入土深度；T——地基透水层深度。3）内部垂直段阻力系数内部垂直段阻力系数采用下式计算。式中：ξy——内部垂直段阻力系数。4）水平段阻力系数水平段阻力系数采用下式计算。式中：ξx——水平段的阻力系数；Lx——水平段长度(m)；S1﹑S2——进﹑出口段板桩或齿墙的入土深度(m)。5）各段水头损失值各段水头损失值采用下式计算，成果见表5-7。式中：hi——各分段水头损失值(m)；ξi——各分段的阻力系数；n——总分段数。6）出口段渗透坡降值90 根据计算结果，如果考虑新旧消力池之间的止水连接失效情况，该位置处J=0.06<0.30，满足要求。因此水闸的防渗设施设置有效，抗渗稳定满足要求。5.5.6抗滑及基底应力计算本工程为2级建筑物，计算工况见表5-7，基底应力及抗滑稳定安全系数表5-8。抗滑稳定计算：式中：Kc——抗滑稳定安全系数；∑G——作用于闸室上的全部竖向荷载（kN）；　　　∑H——作用于闸室上的全部水平向荷载（kN）；f——底板与堤基之间的摩擦系数取f=0.4。基底压应力计算：式中：——闸室基底的最大和最小压应力（kPa）；A——闸室底板面积（m2）；　　　∑M——作用在闸室上的全部竖向和水平荷载对于基础底面垂直水流方向的形心轴的力矩（kN·m）；W——闸室基底面对于该底面垂直于水流方向的形心轴的截面矩（m3）。表5-7　　　　　　　计　算　工　况　表工况水位组合上游下游正常挡水23.91无水设计工况25.9625.06校核工况26.3125.5190 表5-8抗滑稳定安全系数表计算工况基底应力（kPa）应力比抗滑稳定安全系数ΣmaxΣmin容许值计算值容许值计算值容许值172.666.61601.112.504.931.30235.134.21601.032.502.141.30329.927.31601.102.01.701.15从上述计算可知，闸室抗滑稳定均满足要求，地基应力均小于天然地基承载能力，不需对地基进行处理。5.5.7右岸翼墙支护计算本设计采用Φ1100mm间距1100mm单排灌注桩结构支护。桩长15m，支护结构计算采用启明星软件计算，桩顶水平位移23mm，桩身最大弯矩824KN·m。对以上数据分析，可知，在这些地段采用灌注桩支护方案是可行的。5.6主要工程量表主要工程量见表5-9。表5-9主要工程量表序号项目单位数量1砼m3145502钢筋t7323土方开挖m3117154抛石体开挖m3599295土方回填m312986抛石m31597高压摆喷墙m23708消能工基础灌浆m322009土工布m2657510碎石反滤m3287111止水分缝m290012Φ50PVC排水孔m304513植草砖m289214浆砌石挡土墙m342090 5.7建筑设计建筑及环境设计包括调度管理中心建筑设计，调度管理中心办公区景观环境设计，设备房建筑设计。5.7.1调度管理中心建筑设计调度管理中心共四层，总建筑面积为1365m2，首层面积550m2，设置会议大厅、展示厅、办公室、卫生间等功能用房；二层面积415m2，设置阅览室、综合室、信息中心等功能用房；三层面积320m2，设置会议室、主任办公室等功能用房；四层面积80m2，设置中央控制室。调度管理中心各功能用房具体建筑面积见表5-10。表5-10调度管理中心功能用房建筑面积表类别房间名称房间数量（间）面积（m2）主要用房会议大厅1130展示厅190接待室、阅览室2100综合室190信息中心、管理室、资料室3180会议室140中控室180办公室4230其他用房楼梯间、过道、门厅、走廊、洗手间425合计1365建筑设计首先考虑满足使用功能的要求,为使用者提供一个实用、方便、舒适的使用空间，并在外型和管理区场地景观设计上考虑与周边环境相融合。调度管理中心外型设计为现代型的设计风格，通过建筑平面采用椭圆、园、矩形等造型的变化、体量的对比、入口提示、外墙饰面的材质肌理、光影的效果等来营造简洁明快的现代型管理建筑。90 5.7.2调度管理中心办公区景观环境设计管理办公区内总用地面积为9681m2，设置道路、停车位、铺地、路灯、园林小径、、围墙、景观绿化等。场地内各项功能具体面积见表5-11：表5-11场地内各项功能面积表序号功能名称面积（m2）1调度管理中心5502广场132237米宽车道112641.2米宽园路2535绿地64306围墙420m合计9681m2由于受投资影响，厂区绿化先按近期考虑，对场地内的绿地仅作草皮铺装，乔、灌木采用就地取材的原则，利用原地块上的果林品种进行乔、灌木的移植。远期的厂区绿化采用疏林地被和规则绿化相结合的种植方式，绿化布置与调度管理中心建筑及拦河坝相互衬托、相互辉映，并布置少量的休闲设施，营造出亲雅宜人的滨水环境。尽量选择易种易活、成长快、树型优美、遮荫效果好的乡土树种适当增加部分适应良好的引进树种。绿化树种以常绿阔叶乡土树为基调树种，配搭部分景观花木和部分香花植物，地被以马尼拉草坪为主，配以部分花卉和有色灌木。绿化给水方面，考虑到绿地建成后的成活养护需要，沿绿地周边直埋de100UPVC给水管，给水管上每15m设一个接水栓（用de40横管和de20立管连接）。5.7.3设备房建筑设计设备房共一层，总建筑面积为135m2。其内设置有液压设备房45m2，低压控制室43m2，柴油发电机室30m2，楼梯17m2。建筑设计采用简洁的手法，外墙为高级仿石面砖，以女儿墙上的装饰线作为点缀，设一室外楼梯上屋顶平台，以便从堤顶可直接下达设备房。90 5.7.4绿化植物选择绿化植被须与水土保持相结合，并注重其生态、景观效应；采用抗性好、低维护的植被，减少日后管理养护的费用；尽量选择易种易活、成长快、树型优美、遮荫效果好的乡土树种适当增加部分适应良好的引进树种。1)．乔木：a.常绿阔叶乡土树种：细叶榕、水石榕、尖叶杜英等；b.景观树种：垂柳、串钱柳、大叶紫薇、红花紫荆等；2)．棕榈科:华南苏铁、圆叶蒲葵等；3)．灌木：黄榕球、灰莉球、红继木球、金边龙舌兰、红刺林投等；4)．花草地被：马尼拉草、蟛蜞菊、花生藤、马缨丹、铺地木蓝、大叶红草、花叶良姜、文殊兰等；5.8观测设计5.8.1建立闸顶位移观测系统基本要求确保大坳拦河闸坝安全运行，是充分发挥工程效益的基本前提，是关系到工程本身和本地区人民生命财产与经济建设安全的大事。大坳拦河闸自1959年建成后，未曾对水工建筑物及其基础进行有效的安全监测，至今未能对其运行状态和实际安全度作出评估，工程运行缺少安全监控指标，这不利于工程的安全管理，与水利工程现代化管理的要求很不适应。大坳拦河闸主要水工建筑物投入运行近47年，坝体及其基础的材料与防渗设施逐渐老化。因此有必要建立闸顶位移观测系统，以便及时发现可能出现的不均匀沉降和错动等不安全先兆，防患于未然。同时通过观测资料的积累和分析，掌握水工建筑物及其基础的运行规律，制定安全监控指标。根据工程实际和现有条件，大坳水工建筑物及其基础位移观测设计包括闸顶水平位移和闸顶垂直位移监测项目。90 5.8.2测点布置限于目前条件，位移观测拟采用传统人工观测方法或位移自动化观测系统两套方案进行比较。传统人工观测方法水平位移用2秒级精密经纬仪以视准线小角法观测；垂直位移（沉陷）用0.5mm级（每公里观测高差中误差±0.5mm）自动安平精密水准仪，配铟钢水准尺观测。所设计的仪器墩考虑今后易于改装用于遥测引张线或大气激光准直装置。在闸顶工作桥面一侧布设一条位移测线。测线两端为工作基准点。东端基点和西端基点均建设倒垂孔，倒垂孔与位移测线在同一线上。中间每隔1个闸孔于闸墩顶设位移测点，测点编号为wy-x1/wy-z1……wy-x38/wy-z38见图。基点和位移测点各埋设观测墩，墩面嵌埋不锈钢专用底座，用以安置仪器或照准标志。各观测墩脚旁嵌埋半球形不锈钢水准测量标志。基点的高程须从附近永久水准点（最好是国家水准点）以二等水准测量引测。每半年校测一次。证实基点稳定后可改为每1～2年校测一次。位移观测频度和观测要求：系统建立后一年内每月2次，以后可改为每月1次或两月1次。测量方法参照国家测量规范中的三等测角和二等精密水准测量的要求，拟定专门的测量规程。限于现场条件，视准线观测的照准视线紧靠启闭间墙柱。为减少因此而产生的折光影响，要求每次观测尽量在无阳光照射的相似大气条件与观测时间下进行。如果增加大坳闸顶位移自动监测系统，计划采用新型自动化监测技术与设施，将闸顶水平位移和垂直位移改造为自动监测与实时安全评判系统。具体内容如下：1）在闸顶安装静力水准仪，实施对闸顶的沉降自动监测；2）安装引张线仪，对由于水压力等原因而产生水平形变位移实施自动监测；在闸顶工作桥面一侧布设一条位移测线。测线两端为工作基准点。中间每隔1个闸孔于闸墩顶设位移测点，测点编号为wy-x1/wy-z1……wy-x38/wy-z38。基点和位移测点各埋设位移自动观测设备。经过比较，推荐自动化观测系统方案，主要设备见表5-12。90 表5-12安全检测设备表序号名称单位数量备注1弦式渗压传感器台18备份3个2差动电阻式裂缝计台123数据采集设备套14RS232转RJ45转换器套15传感器专用电缆米30006五芯水工电缆米24007镀锌钢管米3000812芯光缆米3009光纤跳线条3010现场接线保护箱个2711数据采集保护箱个112现场接线箱个31324VDC电源设备套114辅助材料批115光纤熔接费批116便携式振弦读数仪台117SBQ-5水工电桥台118垂线座标仪套3919引张线仪套3890 6金属结构、电气及计算机监控6.1金属结构6.1.1概况大坳拦河坝设有37孔拦河闸及船闸、筏道各一孔，共39孔全长237.4m，左干渠进水闸为3孔，右总干渠进水闸为6孔。由于船闸已废弃使用，现采用驼峰堰封堵。筏道功能同时废弃，现作为一孔泄水孔。拦河坝闸门、左右干渠进水闸门均为液压垂直直升闸门，采用单一供油管路供油，利用电磁阀控制闸门的升降。拦河坝37孔泄水闸闸门孔口尺寸为5×1.6m，底坎高程22.41m（珠基高程系下同），采用2×50kN顶升式液压启闭机启闭。液压缸行程3m。闸门的挡水高度1.5m，为露顶式平面定轮钢闸门。在液压启闭机顶部设有滑轮。闸门吊耳连接有钢丝绳，钢丝绳的另一端固定于闸墩上（启闭机安装高程30.05m），钢丝绳通过液压启闭机顶部滑轮导向。闸门开启时，液压启闭机的活塞杆伸出，顶起钢丝绳，带动闸门开启。闸门依靠自重及加重闭门。拦河坝筏道现已作为一孔泄水孔，孔口尺寸为4.21×1.6m。筏道泄水孔的其它参数及启闭机参数与泄水闸相同。左干进水闸3孔孔口尺寸为2.7×1.1m，底坎高程23.03m，为潜孔式闸门。采用2×20kN液压启闭机启闭。液压缸行程1.4m。闸门与启闭机采用一节拉杆联接。右干进水闸6孔孔口尺寸为2.7×1.1m，底坎高程23.03m，为潜孔式闸门。采用2×30/2×15kN液压启闭机启闭，行程1.52m。右干进水闸正处于改造工程中。6.1.2主要存在的问题1）钢丝绳锈蚀严重。由于钢丝绳长期外露，保护油脂严重缺失，致使钢丝绳产生严重锈蚀。90 2）供油管路单一。供油管路只有一条供油管和一条回油管，所有闸门的升降依靠各自对应电磁阀控制，若有某一电磁阀故障(如漏油)或供油管路暴裂，就会影响到整个液压系统的工作，甚至令整个系统瘫痪。3）电磁阀标准不统一。现大坝液压系统是1992年安装，并经多次改造而成。由于当时改造由不同公司承建，所以闸门电磁阀有四种型号之多，且其中两种电磁阀型号不是国家标准．在日常维修时无法购卖配件进行更换，维修困难。同时某些电磁阀由于老化而无法修复，致使电磁阀经常出现漏油现象。4）部分油缸漏油现象严重。底端口存在设计缺陷。大坝19#～38#闸门油缸为78年制造安装的。由于存在设计缺陷，其底部接口螺丝为直角形，难以固紧，经常出现渗油现象而无法修复。5）油箱无副油箱。现液压系统只有一只油箱，如因液压油漏致油量损失过量时，而无法及时补充油量。此时既使有备用油库存，但要把备用油泵回油箱也需1～2小时的时间。在防洪抢险的十万火急之际，如果是因液压系统出现故障无法运行而耽误了泄洪的时间，后果将不堪设想。6）闸门采用两只油缸顶升无双缸同步控制功能，致使闸门在启闭过程中经常出现卡阻、斜吊现象。7）左干进水闸由于操作条件的变化在高水位关闭闸门时存在闸门关闭不到位情况，闸门需增加压载。6.1.3本次除险加固改造工程的工作内容1）更换所有启闭机钢丝绳。2）左干进水闸闸门增加压载，每扇闸门增加压载400kg。3）将原船闸的封堵拆除，增设闸门及启闭设备，船闸改为泄水孔。孔口尺寸为5×1.6m，底坎高程22.41m，采用2×50kN顶升式液压启闭机启闭。液压缸行程3m。与泄水闸闸门一致。4）更换大坝19#～38#闸门油缸。油缸为2×50kN顶升式液压启闭机，液压缸行程3m。5）增设双缸同步行程检测装置。6）更新改造液压泵站系统90 将单一泵站供油管改为双泵站双供油路。将原系统的单一泵站控制左右干渠和拦河坝改为由两只泵站分别控制。并采用双供油回油管路系统。其中一个泵控制右干渠6孔和拦河坝39孔闸门中双号孔，另一泵站控制左干渠3孔和拦河坝39孔闸门中的单数孔。每个泵站内设置两个互为备用的油泵电机组，当一台油泵电机组出现故障不能正常工作时，系统自动切换另一台油泵电机组投入运行，保证泵站系统的控制的一侧油缸能正常工作。若出现一个泵站因故障不能运行(溢流阀漏油或不能建压)的情况，另一泵站通过打开常闭球阀来控制这一侧油缸启闭的功能。本液压系统在每一个现在控制阀的进出口端均设有高压球阀，若出现阀组漏油或油缸管路漏油而不能正常工作，关闭球阀使它与主系统割离，对它进行处理。在液压缸压力油进油管线上设有顺序阀，保证主油管内压力稳定，使一扇闸门动作同时不影响其它闸门正常启闭。在液压系统中设有双缸同步回路。6.1.4本次除险加固改造工程金属结构工程量本次除险加固改造工程金属结构工程量见下表6-1。表6-1金属结构工程量表序号名称规格及型号单位数量单重(t)总重(t)备注1启闭机钢丝绳18ZAA6×19S+1WR1670ZS192.6131.4GB8918-88M10001.42左干进水闸闸门增加压载HT150-300扇30.41.23船闸改为泄水闸闸门5.0×1.6-1.5m扇11.51.54船闸改为泄水闸埋件孔10.90.95泄水闸油缸更换50kN-3.0m支426大坝液压系统改造项1含两台液压泵站，现地PLC控制，所有闸门控制阀、管路系统改造，双缸同步行程检测装置等90 6.2电气结构6.2.1电气接入系统方式广州市流溪河大坳拦河坝除险加固工程主要是以灌溉为主，兼顾防洪、发电和供水的大型水利枢纽工程。拦河坝原有液压启闭闸门39孔（含已封堵的船闸孔），左干渠液压启闭闸门3孔，右干渠螺杆式闸门6孔，液压启闭闸门的装机容量为17KW、15KW、5kW的三相电动机各一台，螺杆式闸门的装机容量为3KW的三相电动机6台。在本次拦河坝的除险加固工程中，液压启闭闸门共有48孔（其中拦河坝闸门39孔，左干渠3孔，右干渠6孔），装机容量为30KW的三相电动机4台，两用两备；其他用电包括大坝照明、办公管理楼、职工宿舍以及检修回路。原有拦河坝闸门的操作运行方式未改变，不影响拦河坝的总供电负荷。在启闭设备房设低压配电室，电源从现有160KVA变压器低压侧用ZRYJV22－4x185mm2电缆引来，向拦河坝的闸门、大坝照明、办公管理楼、职工宿舍以及检修等回路供电。拦河坝原有备用柴油发电机（75KW）一台，该柴油发电机因运行年限已久，出现油耗高、输出功率小、油温过高、漏机油等问题，多次维修都无法解决，已经不能满足原来的供电要求，根据大坳坝的用电量及日后的发展需要，在低压配电室旁设置一台120KW柴油发电机作备用电源向大坝供电。6.2.2电气主结线低压侧配电均采用单母线结线，一回电源从变压器引入，另一回电源从备用柴油发电机引入。当380V主电源失压时，通过转换开关，柴油发电机电源投入运行，保证水闸电气设备的正常运行。根据现行规范，在低压母线上装设补偿屏一块，经计算补偿容量为45KVar，补偿后功率因数将达到0.9以上。详见电气主结线图。6.2.3电气设备选择及布置90 低压配电柜采用抽屉式低压配电柜，其结构简单、分隔性好、安全可靠、易操作。低压电力电缆采用铜芯交联聚氯乙烯绝缘护套电力电缆，这类电缆具有性能优良，重量轻，载流量大，敷设方便等优点。电缆的截面根据载流量和满足电压损失、热稳定及机械强度等要求确定。电气设备布置考虑了电气设备运行、检修和维护的安全、方便，启闭机设备房设置了低压配电室及柴油发电机室。低压配电室布置低压抽出式配电柜；柴油发电机室布置柴油发电机组及油箱装置。6.2.4防雷接地全站采用集中接地，接地网要求充分利用厂房基础结构钢筋等自然接地体。接地电阻要求小于4欧。工作接地、保护接地和雷电保护接地共用一套接地系统。监控系统采用“一点接地”方式与接地系统相连接。如接地电阻不满足要求，则补设人工接地体，直至满足要求。6.2.5电气设备表表6-2主要电气设备表序号名称规格及型号单位数量备注1柴油发电机组（含仪表及显示装置成套设备）120KW台12低压配电柜GCDS台53低压电缆（0.6/1KV）ZRYJV22－4x185百米24低压电缆（0.6/1KV）ZRYJV－4x185百米0.55低压电缆（0.6/1KV）ZRYJV22－3x70＋1x35百米1.86低压电缆（0.6/1KV）ZRYJV22－3x35＋1x25百米27低压电缆（0.6/1KV）ZRYJV22－3x25＋1x16百米2.18低压电缆（0.6/1KV）ZRYJV22－5x10百米1.89低压电缆（0.6/1KV）ZRYJV－5x10百米3.210控制电缆批111配电箱批112防雷接地批113照明灯具（含管线）批16.3计算机监控6.3.1控制系统结构90 根据建设目的，要求系统具备水情监测、安全监控、闸门控制以及现代化管理功能。可通过网络连接在线监控系统、离线管理系统和远程查询与决策支持系统。系统设置1个监控中心和4个RTU站，1＃RTU负责闸门自动化子系统的监控，2＃RTU负责大坝安全监测子系统的数据的采集、存储，3＃RTU和4＃RTU负责采集上下游水位，闭路监控子系统的视频图像通过光纤传输到中心控制室，由硬盘录像机负责采集、存储、传输。大坳拦河坝计算机监控系统的在线监控子系统完成水情监测、分析和显示，实时预报和安全监测，灌溉、发电供水的实时优化调度与闸门自动监控，故障诊断，水情工情实时数据库动态管理以及临时调度监控等任务。大坳拦河坝计算机监控系统的离线管理系统执行数据处理，数据库管理，资料管理，统计报表、图形曲线、建立解释模型和安全监控模型，水情工情、灌溉、发电、安全等信息查询分析以及工程运行调度决策支持等任务。这些任务在离线管理计算机上实现。通过局域网和服务器把离线管理机与在线监控系统上位机、闭路电视监控系统计算机连接，实现信息、图像的交换传送和数据共享。市水利局工程管理中心、市三防信息管理中心、以及其它管理区等远程用户通过远程拨号网络可与大坳拦河坝计算机监控管理系统远程联网；远程用户用浏览器可运行大坳局域网上服务器或离线管理机上的远程查询服务软件系统，提供远程查询和多层次决策支持服务。监控中心监控层位于计算机监控室，采用10Mbps快速以太网技术，TCP/IP网络协议，组成开放的计算机网络系统。主要设备包括一台数据服务器、一台操作员工作站、一台工程师/培训工作站(与操作员工作站互为热备用)，一台图像监视工作站、一台网络交换机，一台网络汉字打印机，一套UPS电源。现场监控层监控现场各分散的设备，按控制对象和分布位置设置了一套现场监控单元。6.3.2系统功能1）监控系统基本控制功能90 （1）自动控制功能：根据优化调度要求，自动启闭大坝直升闸门或左右干闸门，以及发出电站发电开机或停机指示。（2）临时调度功能：通过系统人工单独控制单个或者一组闸门的启闭2）监控系统设备检测功能（1）系统自动检测设备运行状况，自动定位设备故障位置，提供故障联机帮助。（2）系统提供人工检测设备功能，可以单独检测某一设备，并可返回设备运行状况参数，且提供故障联机帮助。3）监控系统数据采集功能（1）监控系统数据：①大坝数据（实时）包括时间、上下游水位（水深）、降雨量、左右干流量、过坝流量（包括发电流量）、48孔闸门开度。②大坝安全监测数据（实时）包括时间、上下游水位、渗流、位移（水平和垂直）。③电站数据（1条/小时）包括时间、上下游水位、机组号、有功功率、电压（取一相）、电流（取一相）、功率因素、励磁电流、引水流量、发电量。④水质数据（2条/天）包括时间、水温、PH值、浊度、溶解氧、电导率、氨氮、硝酸盐、磷酸盐。⑤视频数据（实时）包括时间、上游水位的实时图片（图片入库）和实时录像（按时间命名文件名）。（2）大屏显示：监控系统数据实时显示。4）优化调度要求（1）利用上游水位变化率，结合大坝用水量需求，分析估计上游来水量，科学分配灌区用水和电站发电用水。（2）分析上游水位变化情况，预计洪水形成时间和洪水到达时间，有预见地实行防洪调度。90 5）安全监测（1）具有定时与临时采集数据的功能。（2）具有数据分析功能，包括时间序列一致性检验、空间分布检验、相关分析、趋势分析等，便于管理员异常数据。处理后的数据用于安全监控与分析。（3）具有安全分析功能。计算出大坝的抗滑安全系数，并分析渗流安全必一、位移安全性。（4）具有安全管理咨询与记录功能。综合分析各种影响大坝安全的因素，为管理者提供防洪调度咨询和决策支持。6）监控软件界面（1）显示水雨情实时状况（上游水位有近24小时过程线）、47孔闸门运行工总况、设备运行状况。（2）显示当前电站运行状况，大坝安全情况，水质质量情况。（3）自动或手动启闭闸门时，有形像的图像显示。7）数据库管理功能（1）数据库管理数据范围：包括对监控系统所有数据的管理。（2）查询：时段查询，条件查询。（3）编辑：数据修改，数据录入，数据删除，数据验证，数据导入、导出。（4）数据分析：数据图象分析，数据过程曲线。（5）报表：日报表，旬报表，月报表，年报表，多年报表，时段统计报表，历年最高洪水报表、近5年同期水情报表，降雨量超50mm年水情报表。（6）数据发送：打印、电子邮件、传真。（7）备份：自动备份，手动备份。8）数据库与Web（1）在我处办公室Web服务器上发布数据，具有上面的第七点的2、4、5、6所要求的功能。90 （2）预留数据库对外接口。6.3.3控制系统内容1）监控对象及内容大坳水利枢纽计算机监控系统闸门自动化子系统主要是完成对2台油泵组、48孔闸门及启闭机、、高低压配电装置、变压器、大坝上下游水位、灌区内外水位的自动监测与控制，可以实现现场的操作，并能与监控中心通信，实现设备的远程控制和监测。在形成闸门优化调度规则的情况下实现全自动控制，实现“少人值班”控制。监控内容描述如下。2）潜水泵组本闸站共装设2台油泵组，泵组的运行方式为：2台互为备用。2台油泵电机组均设置了过载、缺相、泄漏、超温、湿度、浸水、轴温保护，保护动作的故障和事故信号纳入监控系统，并联动相应设备。3）闸门及启闭机计算机监控管理系统应能实现如下功能：①自动采集闸门的开度、设备运行状态；②向上位机发送实时信息；③接收上位机操作指令，自动完成操作任务；④具有闸门运行卡滞、失速等故障判断和保护功能；⑤具有过调拒动功能；⑥接收控制箱、限位等保护信息，构成硬件、软件互锁，提供设备安全保护；⑦具有故障告警功能；⑧具有自检功能。4）高低压配电装置计算机监控管理系统应能实现以下功能：①能对高压负荷开关柜实现远程跳/合闸控制，并对主要电气量进行实时监测；②能对低压开关柜实现远程跳/合闸控制，并对主要电气量进行实时监测。5）水位90 计算机监控管理系统应能采集大坝上下游水位、灌区内外水位数据，并能根据水位差对闸组实现自动控制。上下游水位的测量采用无线遥测方式，灌区水位的测量采用有线方式，信号接入闸门自动化系统。6）视频监控系统在大坝的上下游、灌渠的内外、高、低压房和起闭机工作区域、中心控制室各架设1套云台和摄像枪，在生活区架设3套云台和摄像枪（共设置13套摄像枪），对现场场景进行实时监视并录像，通过摄像枪和视频采集卡把视频信号传输到监控中心带硬盘录像的视频监控计算机。视频监控计算机通过监控软件，对现场云台、镜头进行控制，其他在局域网上的客户可以通过IE浏览器对现场云台、镜头进行控制（功能需要授权）和图象监视。闸门自动控制系统设备见表6-3。表6-3闸门自动控制系统设备表序号名称单位数量备注1PLC系统套12水位计套63智能电力监控仪台44电流互感器个125电气控制柜（不锈钢）个16触摸屏套1724口光纤以太网交换机套1812芯光缆米2009光纤跳线条610光纤耦合器个2411光纤盒个212SIEMENS电源设备套113光纤熔接费批114信号电缆批115镀锌钢管米250016辅助设备批190 7施工组织设计7.1施工条件7.1.1工程条件7.1.1.1工程位置及对外交通大坳拦河闸坝枢纽工程位于流溪河中下游的从化市神岗境内大坳村附近，是广州市流溪河灌区的渠首枢纽工程，是灌区的重要组成部分，始建于1958年8月。工程所在地有地方公路直达从化街口，相距约5km；从化市有广从公路和京珠高速公路通达广州市，公路里程约67km；距闸坝上游约500m处的流溪河大桥可沟通左、右岸，对外形成了十分便利的交通网络，主要设备和建筑材料的运输可采用公路方式。7.1.1.2工程特点及施工场地条件大坳拦河闸坝枢纽工程以灌溉为主，兼顾防洪、发电和供水。枢纽由拦河闸坝，左、右干渠进水闸以及闸坝后电站组成。拦河闸坝现状为39孔（含已封堵的船闸孔），闸孔净宽5m。根据安全评估，工程目前运用指标无法达到设计标准，存在较多问题和安全隐患，因此，本次工程任务是对大坳拦河坝进行除险加固，包括对消能防冲设施的重建、交通桥的改造等项目。本工程主体工程量具体见表7-1。工程施工特点：为了满足来年汛期过水要求，本工程必须在一个枯水期内施工完毕，工期较短；施工期间必需保证灌区正常供水，又要兼顾施工的连续性；本工程采用分期导流方式进行施工，利用闸坝现有闸门拦挡基坑上游来水。大坳拦河坝左岸附近的空地属大坳灌区管理处管理范围，可做为施工布置场地。7.1.1.3施工期间通航、供水要求闸坝加固工程施工期间，不影响灌区供水的正常要求；该区间没有通航要求，故可不考虑施工期间通航问题。7.1.1.4建筑材料来源、水、电供应90 1）建筑材料表7-1主体工程量表序号工程项目单位数量备注1土方开挖m3117152抛石体开挖m3599293砂料回填m312984砼浇筑m3145505浆砌石砌筑m34206抛石m31597碎石反滤层m328718高压摆喷防渗墙m23709砼连续墙m3130210砼灌注桩根22单根长15m，直径1.1m11钢板桩t25.54单根长12m12砼拆除m317113土工布m2657514钢筋、钢筋笼t732（1）当地建筑材料本工程仅施工导流围堰需用粘土料填筑，拟采用就近购买方式供料；砼粗、细骨料以及其它碎石料、回填砂料等均就近按市场价购买；其余块石料可利用清基开挖块石。（2）主要外来建筑材料工程所需钢材、水泥、木材等建筑材料可在从化市或广州市购买。2）施工供水、供电（1）施工供水生活用水利用当地居民用水系统；生产用水可抽取流溪河水供施工用水。（2）施工供电90 工程施工可利用当地系统电网供电，另在工地配设发电机组作备用电源。7.1.2自然条件1）水文流溪河地处广州市北部，是广州市境内一条雨量充沛的重要河流，它发源于从化市吕田桂峰山，流经从化市、花都区和白云区，在江村的南岗口与白坭河相汇后入珠江，流域形状呈东北至西南的狭长形，南北长约116km，东西宽约20km，其广州范围内干流长156km，全流域集雨面积2300km2。流溪河大坳拦河坝以上河长55.82km，流域面积为1392km2。2）气象流溪河流域位于广东省中部，地处东亚大陆边缘，属华南亚热带湿润地区，气候温和，雨量充沛，多年平均气温约21.2℃，最高月平均气温29℃，最低月平均气温10.3℃，极端最高温度38.7℃，极端最低温度-7.0℃；多年平均降水量1823.6mm，最高为2885mm，最低为1157mm，汛期降雨量占全年的79.2%，形成丰、枯季节雨量不均的状况；多年平均蒸发量1100mm，多年平均相对湿度75～85%。7.2施工导流7.2.1导流标准本工程属Ⅱ等工程，主要建筑物级别为2级，加固的主要项目为闸下游消力池、海漫等。根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）第3.2.1条的规定,本工程导流建筑物的级别为4级，土石导流建筑物的设计洪水标准在20～10年范围内选择。若选择10年一遇洪水作为本工程导流标准，1～3月的流量为392m3/s，二期导流时闸前水位高于闸门设计水位，将不能利用现有闸门挡水，必须增加上游围堰，提高工程造价。考虑到各期围堰使用期短(约2个月)围堰高度低(1～3m)，即使冲毁也可很快修复，根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）第3.2.5条的规定，可将围堰级别从4级降为5级，选择5年一遇洪水作为本工程导流建筑物的设计洪水标准。大坳拦河施工期洪水情况见表7-2。90 表7-2大坳拦河坝施工期设计洪水月份10月～12月1月～3月10月～次年3月备注施工分期洪水流量(m3/s)P=20%190267316经验频率P=10%242392392P=20%190268318理论频率P=10%239458480推荐经验频率流量作为施工期设计洪水的依据。7.2.2导流方式根据本工程枢纽布置特点和现场地形条件,可供选择的导流方式有明渠导流和分期导流两种，考虑到闸上游附近左、右岸为引水渠进水口，与导流明渠布置有干扰；由于上游闸门挡水水头较低，采用明渠导流则明渠底宽较大，开挖工程量大，工期长，并牵涉到征地问题，增加工程投资；本工程围堰高度较低，占据河床范围小，而河床较为宽阔，适合采用分期导流，故本阶段选定分期导流方式。7.2.3导流时段及流量根据上级主管部门要求，本工程必须在今冬明春完成，在明年汛期来临前具备过水条件。由于施工导流采用两期导流，考虑一期导流时段为10～12月，相应导流流量为Q=155.84m3/s；二期导流时段为1～3月，相应导流流量为Q=232.84m3/s。各期导流流量为上游来流量减去左、右岸干渠引水流量Q=34.16m3/s。7.2.4围堰轴线布置本工程施工上游围堰利用现有水闸闸门挡水，其挡水水头为1.5m，各期围堰布置均按泄流时上游水头1.5m控制。经计算，可设一期围堰围护左岸20孔水闸，右岸12孔水闸过流；设二期围堰围护左岸14孔水闸，右岸18孔水闸过流，以上计算按围堰占两孔宽度考虑。7.2.5围堰设计90 考虑到二期纵向围堰座落在已施工完毕的消力池和海漫上，而消力池和海漫上设有众多排水孔，若采用砂土填筑围堰，虽可采用土工膜防渗，但需在已浇砼上预埋钢板和螺杆固定压紧土工膜，施工较麻烦，且拆除困难，同时还需对土工膜采取保护措施，以免行洪时被损坏。故本工程围堰填筑料考虑采用粘土填筑，二期围堰可部分利用一期围堰拆除料。消力池和海漫下地层为深厚砂卵砾石层，堰基防渗采用高压摆喷防渗墙，钻孔孔距1.6m,插入砂卵砾石层深度按1～1.5倍水头控制。围堰堰顶高程按设计水位加0.5m超高确定，一期围堰总长229.1m,堰顶高程为24.21～20.38,二期围堰总长212.1m,堰顶高程为24.21～20.83。围堰顶宽采用3m，上、下游边坡采用1：1.5,迎水面先铺设30cm厚石渣垫层,再抛投30cm～65cm厚块石护坡。施工围堰工程量见表7-3。表7-3围堰工程量表项目单位数量备注一．一期围堰粘土填筑m24100石渣护坡m3195抛石护坡m3390.1利用清基石料高喷防渗墙m22141孔距1.6m回填砂m31408拆除砂m31408二．二期围堰粘土填筑m37650石渣护坡m3308.9抛石护坡m3617.9利用清基石料高喷防渗墙m21288孔距1.6m齿槽砼C20m378.9齿槽粘土m3887.3料场的选择与开采本工程主体工程和临时工程共需天然建筑材料如下：粘土料约1.38万m390 （自然方，围堰填筑料）；砂料约0.91万m3（砼细骨料、砂浆、回填砂料）；石料约1.85万m3，其中砼粗骨料约1.49万m3，碎石反滤料0.29万m3，块石655m3（浆砌石、抛石）。鉴于本工程工程量不大、工期紧张，若自行开采则前期准备工作较为繁琐，故天然建筑材料均采用外购方式或利用开挖料。7.4主体工程施工1）土石方开挖本工程土石方开挖主要是基坑清基，包括现闸下游护坦、消力池、海漫处的人工抛石(厚度3.3m～6.8m)以及下部土层。2m3反铲挖、装10～12t自卸汽车运输到弃渣场或临时堆场（用于抛石、石笼填石和浆砌石用料）或需要填筑的部位(围堰护坡抛石)。2）交通桥砼拆除仅拆除交通桥面砼，工程量较小，为尽量减少对周围结构的破坏，故采用风镐配合，人工拆除，拆除渣料装10～12t自卸汽车运输到弃渣场。3）高喷墙防渗帷幕主要为上游防渗帷幕高喷墙，由于是水上施工，故施工前先搭设水上施工平台。采用XY－2型钻机进行钻孔，钻孔孔径为150mm，泥浆护壁成孔，高喷台车三重管法摆喷喷射注浆成墙。4）砼连续墙砼连续墙的工程量为1981m3，墙厚为0.8m，墙深约9.5m，为下游防冲结构。采用两钻一抓法分槽段施工，即在一槽段先用钻机钻导孔2～3个，挖槽抓斗抓去导孔间的土体形成槽段，泥浆固壁，自卸汽车运输砼熟料至槽口，通过卸料漏斗、导管水下浇筑砼。5）钻孔灌注桩钻孔灌注桩直径为1.1m，桩长15m，共有22根。采用GPS-15型反循环钻孔，泥浆护壁，泵吸法排渣，自卸汽车运输砼熟料至桩孔口，通过卸料漏斗、导管水下浇筑砼。6）钢板桩90 钢板桩单根长12m，采用DZ60型振动沉拔桩机逐块、逐组插打钢板桩，插打时钢板桩紧贴固定的导向架，使其满足垂直精度要求。7）砼浇筑主要为铺盖、消力池、护坦和海漫砼浇筑，以及挡土墙和交通桥面板、铺装层少量砼。砼浇筑均由0.8m3砼搅拌机供应砼熟料。铺盖、消力池、护坦和海漫砼由3.5t自卸汽车运输熟料至施工现场，转1.5m3砼吊罐，30t履带式起重机吊装入仓，砼振捣器振捣密实；挡土墙砼由3.5t自卸汽车运输再转胶轮车推运入仓，振捣器振捣密实；交通桥砼直接由胶轮车推运熟料运至工作面入仓，平板振捣器振捣密实。其中上游铺盖在水下施工，砼的浇筑采用添加外加剂。8）砂料回填主要为挡土墙施工开挖回填，共1298m3，就近购买砂料进行填筑，10～12t自卸汽车运输到施工现场，推土机铺料，振动碾碾压密实。7.5施工交通运输本工程对外交通十分便利，目前已有地方公路从从化市直达工程闸址处，从化市有高速公路和105国道通达广州，因此本工程主要外来材料、设备和生活物资等对外运输主要采用公路运输的方式。由于本工程施工营地和弃渣场位于闸坝左岸，闸坝两岸均有约7m宽河堤可做为施工道路，闸址上游约500处流溪河大桥可沟通两岸，故本工程仅需修建营地内和下基坑施工道路，共长约600m，泥结石路面，路面宽6.5m。7.6施工工厂设施7.6.1施工工厂设施1）砼拌和系统本工程现浇砼约1.49万m3，拟在闸坝左岸的空地设一座2×0.8m3砼拌和站，供应砼熟料。90 2）机械汽车维修保养系统由于本工程临近从化市，从化市有一定的机械修配、汽车维修能力，故仅在左岸设置机械汽车维修保养站一座，承担施工机械设备及汽车的小型维修和保养任务。3）钢、木加工系统在拌和站附近各设置一座小型加工厂承担工程模板及钢筋加工任务，木材加工能力为5m3/班，钢筋加工能力为10t/班，均为二班制。上述施工工厂设施建筑面积350m2，施工所需各类生产仓库420m2。具体见表7-4。7.6.2水、电供应1）施工供水本工程生活用水利用当地居民用水系统。生产用水从围堰上游抽取，高峰用水量115m3/h，由2台100BJ15A型单级单吸离心水泵（单机Q=72m3/h，扬程11m，单机功率4kW）抽取流溪河水供施工用水。2）施工供电施工期间高峰用电负荷220kw，主要利用系统电网供电，可直接从现有电站变压器接线至用电点，另外设柴油发电机组作为自备电源。7.7施工总布置7.7.1施工总布置的规划原则施工规划本着既要方便施工、方便管理，又要节约用地的原则。闸坝左岸附近的土地为大坳灌区管理处管理范围，较为开阔，便于施工营造布置。7.7.2营造布置工程施工共需临时生产、生活房屋建筑2250m2，其中生活福利建筑1480m2、各类生产仓库420m2、辅助企业350m2。施工营地布置在闸坝左岸的空地。临时堆场亦利用两岸空地，不需另外再征地。90 工程的施工布置具体见图《施工导流布置及施工总布置图》(图号DACXZG-CS-SZ-01)。施工临建工程量及占地面积见表7-3。7.7.3土石方平衡及弃渣场规划本工程土石方开挖、旧砼等拆除约6.70万m3，土方、砂料填筑约1.46万m3，抛石、砌石用料约655m3。土方平衡如下：1）砂料回填约0.13万m3全部外购。2）抛石（包括导流围堰护岸抛石）、砌石用石共计0.17万m3均利用清基开挖块石。3）施工导流围堰土方填筑粘土料共约1.38万m3全部外购，工程施工结束后拆除弃渣。经土方平衡后，土石方开挖利用量约0.17万m3（均为石方），弃渣量约8.54万m3（包括围堰拆除料）。弃渣料主要为块石，弃渣料弃于河道下游下切河床，并保证下游河道不被淤堵、电站尾水位不被抬高。表7-4施工临建工程量及占地面积汇总表项目单位数量备注一．临建房屋1．生活福利房屋m214802．生产仓库m24203．辅助企业m2350二．施工营造布置临时占地亩11.37.8施工总进度根据上级主管部门要求，本工程必须在今冬明春完成，在明年汛期来临前具备过水条件。根据以上要求，本工程计划于2006年9月中旬开工，总工期为7.5个月.施工总工期由施工准备期、主体工程施工期和完建期三部分组成，各施工期交叉进行，具体安排如下：90 7.8.1施工准备期本工程自2006年9月15日正式开工，至10月下旬为施工准备期。主要完成场内交通、场地平整、施工用电、用水、临时生活区、施工工厂、施工仓库、一期围堰上游防渗帷幕、一期围堰填筑及堰基高喷防渗墙、基坑初期排水等项目。围堰填筑从2006年10月1日开始到10月10日完成，围堰防渗墙至10月20完成，等强时间按5天考虑，基坑初期排水时间为10月26日～28日。石方清基工作也从准备期内开始进行。7.8.2主体工程施工期主体工程分两期进行，一期先进行左岸20孔闸的消力池、海漫、连续墙等项目，二期进行右岸14孔闸的消力池、海漫、连续墙及右岸引堤工程。一期工程：2006年10月中旬进行石方清基，11月上旬开始铺设碎石反滤，随后进行土工布铺设、砼垫层施工；消力池、铺盖及海漫砼于11月中旬至12月下旬完成；连续墙砼于11月1日至30日完成；上游锚筋及铺盖砼基本不受洪水影响，可于11月完成；至12月下旬一期基坑内全部工程项目完成；二期工程：2007年1月中旬进行石方清基，右岸砼灌注桩及钢板桩于1月底完成，2月上旬开始铺设碎石反滤，随后进行土工布铺设、砼垫层施工；消力池、铺盖及海漫砼于2月中旬至3月中旬完成；连续墙砼于2月1日至20日完成；上游锚筋及铺盖砼基本不受洪水影响，可于2月中旬完成；至3月下旬二期基坑内全部工程项目完成。人行桥及交通桥改造安排在2006年12月至2007年1月完成。7.8.3工程完建期2007年4月为工程完建期，主要进行场地清理、工程结算等工作。7.8.4施工强度、劳动力7.8.4.1施工强度石方清理月平均高峰强度：4.1万m3/月砼浇筑月平均高峰强度：0.62万m3/月90 浆砌石施工月平均高峰强度：840m3/月7.8.4.2劳动力强度施工高峰人数：210人；平均人数：150人；7.9主要技术供应7.9.1三材数量本工程共需要钢筋848t，水泥8832t，木材43m3。7.9.2主要施工机械设备主要施工机械设备见表7-5。表7-5主要施工机械设备表序号名称及规格型号单位数量备注12.0m3反铲挖掘机台321m3反铲挖掘机台532m3装载机台2459kW推土机台3512t振动碾台26履带起重机30t台2710t/3.5t自卸汽车辆5/108XY-2型钻机台39高喷台车台310GPS-15型钻机台211砼搅拌机0.8m3台212空压机2m3/min台2136B20型离心水泵台214100BJ15A型离心水泵台290 8工程永久占地8.1设计依据1）广东省实施《中华人民共和国土地管理法》办法；2）地方有关政策、法规文件；3）本工程有关设计文件、图纸。8.2工程征地范围及主要实物指标本工程为除险加固工程，拦河坝部分无永久占地，新建调度管理中心永久占地面积15.19亩。工程占地均在大坳灌区管理处范围内，无征地拆迁问题。90 9环境保护设计9.1设计依据9.1.1规程规范1）《水利水电工程初步设计报告编制规程》（DL5021-93）2）《开发建设项目水土保持方案技术规范》（SL204-98）3）《水利水电工程制图标准水土保持图》（SL73.6-2001）4）《水土保持监测技术技术规程》（SL277-2002）5）《土壤侵蚀分类分级标准》（SL190-96）9.1.2采用标准1）《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）的Ⅱ类标准。2）《环境空气质量标准》（GB3095-1996）。3）《污水综合排放标准》（GB8978-1996）。4）《广东省水污染物排放限值》（DB44/26-2001）。5）《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）。6）《建筑施工场界噪声限值》（GB12523-90）。9.1.3工程环境影响综合评价大坳拦河坝是流溪河灌区工程的一个重要组成部分，是流溪河上的挡水建筑物，不会产生污染源。工程以灌溉为主，兼顾防洪、排涝于一体。大坳拦河坝加固工程建设期间工程建设将对其范围内的水环境、大气、声环境等产生一定的影响，并造成一定程度的水土流失。工程建设对环境的影响是小范围的、短暂的，可以通过采取一定的防治措施减少不利影响，达到环境保护的目的。9.1.4环境保护目标1）水环境90 流溪河干流水质不受工程施工的明显影响，水质目标为Ⅱ类水标准。2）生态环境施工期工程土料场及施工沿线的生态环境质量所受到的影响能得到有效控制，对环境的生态破坏在工程完工后得到恢复。3）大气及声环境工程附近主要环境敏感点的空气和噪声质量不会受施工的明显影响，不致出现严重的扰民问题。9.2环境保护设计9.2.1施工期污水处理措施工程产生的水污染物主要有施工人员产生的生活污水，施工中砼搅拌系统、砂石料冲洗等过程产生的浊度较高的废水及施工机械设备清洗的含油废水等。施工人员产生的生活污水可通过排污管引入灌区管理处的排污管网，不需考虑其处理。由于工程施工砼量较少，施工期共产生含泥沙的生产废水须经过处理后排放。在基坑内排水处设沉淀池，处理排放出的泥浆废水。将施工工区内的砼系统冲洗废水、施工场地内专用机械设备冲洗区及维修站排放的含油废水等收集后统一进行处理，在排水口附近设处理系统，净化达标后排放到流溪河。生产废水处理设施具体位置由施工单位在施工场地内选定。排放标准：为《广东省水污染物排放限值（DB44/26-2001）》二级标准（BOD5≤30mg/L，SS≤100mg/L，石油类≤10mg/L）。9.2.2噪声保护措施为消减工程施工产生的噪声对周边居民的影响，应加强施工管理，采取以下防噪措施：1）车辆途经居民区需适当减速，车速控制在40km/h以下，并遵守禁鸣喇叭的交通规定，施工公路应定时维护保持平坦顺畅，减少因汽车震动引起的噪声。90 2）个人卫生防护：在噪声较强的作业点，施工人员可戴个人防噪声用具，如耳塞等，高噪音岗位应严格控制每岗的工作时间。9.2.3大气保护措施本项目施工地段执行《环境空气质量标准（GB3095-1996）》二级标准，其取值见表9-1。表9-1本评价执行的环境空气质量标准（部分）参数日平均浓度（mg/m3）年平均浓度（mg/m3）TSP0.30.2本工程施工期应采取的防尘措施有：1）施工运输道路在无雨天气应每天定期洒水两次，保持工地有一定的湿度，使粉尘对居民区基本无影响。2）施工场地设洗车场，定期清洗进出施工场地的车辆；3）运输车辆在经过居民区时应控制速度，以控制扬尘的影响；4）运输散状物料应使用专用运输散体材料的车辆。5）施工场地和居住区不容许随意焚烧废物和垃圾。9.2.4人群健康保护措施施工期间应做好工地卫生及垃圾处理，生活垃圾应及时清理并进行填埋处理，定期灭鼠、灭蚊、灭虫，开工前及施工中应安排施工人员服食防疫药或打防疫针；施工人员不得超时、超负荷工作，受噪声及粉尘影响较大的部分施工人员应做好劳动保护措施，如戴耳塞及口罩等。由于施工人群集中，卫生条件相对较差，尤其要密切注意防止传染病，并应在当地卫生部门的指导和监督下做好卫生防疫工作。9.3水土保持措施工程进出料场、渣场道路均为现有道路，不需采取防护措施。需要采取防护措施的分区有：1）管理区90 大坳拦河坝加固工程完成后，在其两岸管理处范围内的空地上进行园林绿化，保持水土及美化环境，工程量及布置图见建筑部分。2）施工临时布置区工程施工临时生产设施都布置在堤后，共占地面积625m2；施工结束后对场地进行清理，并播种草种，以恢复植被。9.4环境监测站网1）水环境监测本工程对水环境影响相对较小，且流溪河有常年水质监测断面，每年丰、平、枯水期均有监测，可满足工程施工期监测要求，故不再设立监测断面。2）大气及声环境监测为防止施工对居民区的影响，在施工场界设一个监测点，对环境空气和噪声实行监测。监测项目：TSP和噪声级leq。3）水土流失监测在土料场设一个监测点进行监测水土流失情况。监测项目：土水保设施实施情况及其效果、下游或周边农田的泥沙淤积情况。监测频率：开工前一次，施工期每两个月一次。9.5环境管理计划为落实工程环境保护措施，对环保工作进行监督和管理，工程建设指挥部需建立一套环境管理制度，保证环境保护及水土保持的专项资金投入本项目的环境保护和水土保持建设。在工程指挥部应有专人负责管理环境保护及水土保持的有关工作，主要任务有：制定工区环保规章制度和环保工作计划，检查落实和实施情况；组织环境监测及水土保持监测工作，对本工程环保设施运行实施管理，向管理局及时汇报工程的环境保护和水土保持工作情况，配合各级环保和水土保持主管部门开展监督检查工作。90 10工程管理设计10.1管理机构设置及人员编制1）管理机构设置大坳拦河坝由广州市流溪河灌区管理处负责拦河坝日常运行、维修养护和监测。2）人员编制维持原广州市流溪河灌区管理处人员编制不变。10.2主要管理设施1）管理与保护区范围参照水利部《水闸工程管理设计规范》SL170-96，结合大坳实际情况，拦河坝的管理范围为坝区以内各建筑物覆盖范围。大坳拦河坝覆盖范围以外的管理范围：水闸上游300m，水闸抛石防冲槽下游300m，该范围内不得进行采砂活动。2）交通与通讯工具由于该工程为除险加固工程，交通、通讯工具可继续使用，对内、对外通讯均纳入广州市流溪河总灌区管理处通讯网络统一设置。10.3工程管理运用1）运行调度原则以满足上游灌溉水位（23.91m）为原则。洪水期开闸泄洪历时长，以开闸为主；枯水期由于上游来水少，水闸挡水时间长，以关闸和局部开启为主。由于该工程为除险加固工程，具体的调度运行方式管理单位可在已有丰富经验的基础上进一步完善。2）建筑物管理建筑物包括进水渠（含翼墙）、消力池和海漫（含翼墙）等。进、出水渠应当定期清淤，水泵和相关机电设备每年汛期前必须进行检查维护，以确保汛期调度正常。3）工程观测90 原来的观测设备以满足要求，不增加另外的设备。10.4生产、生活房屋设施根据水利部《水闸工程管理设计规范》SL170-96，生产、生活区建筑设计标准按照建设项目和使用功能确定。目前的生活用房基本满足要求，现有的中控管理室不满足管理需要，需另地新建。重建的管理调度中心主要功能用房配置见表10-1。表10-1管理调度中心主要功能用房配置表类别房间名称房间数量（间）面积（m2）主要用房会议大厅1130展示厅190接待室、阅览室2100综合室190信息中心、管理室、资料室3180会议室140中控室180办公室423090 11设计概算11.1工程概况1）大坳拦河坝是广州市流溪河灌区的渠首枢纽工程，工程位于流溪河中下游的从化市神岗境内，本次工程任务是对大坳拦河坝进行除险加固，包括对消能防冲设施的重建、交通桥的改造、液压启闭系统的改造，管理中心（含中控室）的搬迁重建、监测及自动化控制系统的重建。工程等别为Ⅱ等，主要建筑物级别2级；工程占地均在大坳灌区管理处范围内，无征地拆迁问题；本概算造价不包水土保持费用。2）主要工程量主要工程量：土方开挖12301m3；石方4829m3；土方回填13022m3；开挖石方64475m3;混凝土15945m3；模板683m2；灌浆4756m。3）主要材料用量钢筋848t；水泥8832t；碎石17789m3；砂10115m3；柴油132t，木材43m3。11.2投资主要指标工程造价3,919.34万元。其中建安费2690.52万元（包临时工程费264.24万元）；设备购置费356.06万元；独立费用633.54万元；预备费239.21万元。11.3编制原则及依据1）工程量计算根据初步设计阶段图纸、水利水电工程设计工程量计算规则进行计算。2）工程概算编制执行广东省水利厅二OO六年一月粤水基[2006]2号文《广东省水利水电工程设计概（估）算、编制规定（试行）》及《广东省水利水电建筑工程概算定额》、《广东省水利水电设备安装工程概算定额》，缺项参考其它定额。90 3）工程单价：主材价格根据从化市建设和市政管理局颁布从建市政字[2006]21号文《从化市建设工程二OO六年第一季度地方材料工地结算指导价格表》，并结合广州市建设委员会穗建价[2000]356号文精神按《广州地区建设工程材料指导价格（2006年2季度）》执行。次要材料价格按广东省水利厅粤水基[2005]30号文年“关于公布广东省地方水利水电工程次要材料预算价格及设备安装工程调整系数（2005）的通知”计算。人工预算单价按七类工资区按29.48元/工日计。11.4其他说明1）根据穗水计发字[1999]第129号文精神，本工程应不考虑“价差预备费”。2）施工机械、方法等具体问题按施工组织设计确定,其中弃土运距1km计。3）设计费根据广东省水利厅颁发粤水价[2002]2号文精神，执行计价格[2002]10号关于发布《工程勘察设计收费管理规定》的通知并结合水利部水利水电规划设计总院《水利水电工程勘察收费标准释义》而确定；招标代理费按穗水建[2003]5号文计算；建设单位管理费按穗财建[2002]1754号执行。90 12经济评价12.1概述流溪河灌区建成以来，为广州市工农业的发展发挥了巨大的作用，它彻底改变了沿河两岸几十万亩农田的苦旱面貌。灌区已成为广州市粮食、蔬菜、水果和畜禽的重要生产基地。本次大坳拦河闸坝改造工程只是流溪河灌区的一部分，包括消力池、海幔、护坦等部分的改造。本项目国民经济评价依据国家计委、建设部1993年4月颁发的《建设项目经济评价方法与参数》（第二版），水利部颁发的《水利建设项目经济评价规范》（SL72-94），《节水灌溉技术规范》（SL207-98）和参考我院2000年5月《广州市流溪河综合整治规划报告》中流溪河灌区受益田亩等资料的调查成果。12.2国民经济评价灌溉工程与防洪工程一样，都是属于社会公益性的建设项目，本次只作国民经济评价。国民经济评价是从国民经济整体利益的角度出发，计算项目的效益费用，衡量项目建设在经济上的合理性、可行性。由于电站等其他工程之前已经有投入资金，且已进行经济评价，因此本次只做改造工程的经济评价。12.2.1大坳拦河坝加固效益大坳拦河坝是流溪河灌区配套工程的渠首工程，是整个灌区取得效益的重要组成部分，具有不可替代的作用。大坳拦河坝运行几十年，经历次加固改造才维持灌区目前的效益，在今年的洪水中，海幔、消力池受到不同程度的破坏，严重威胁着拦河坝的安全，同时影响着灌区效益的正常发挥。大坳拦河坝加固完成以后，灌区效益基本维持目前的灌溉效益，对设备的更新有利于降低年运行费中的大修理费、维护费。因此大坳拦河坝加固工程的效益体现在维持目前的灌溉效益和改造后维护费用的减少。90 参考流溪河灌区收灌溉水费的标准来计算整个灌区的效益，目前流溪河灌区收取水费的标准为25元/亩•年，现状实际灌溉耕地面积为22.8万亩，每年的水费为570万元，另荔湖电站每年发电约300万kwh，上网电价为0.38元/kwh，电站的年发电收入114万元。根据2005年《广州市中心城区河涌水系规划报告》，规划左干渠给广州市部分河涌补水，营造河涌水环境，因此还有供水、水环境效益，按200万元/年估算。按照以上计算流溪河整个灌区的效益为884万元/年，由于大坳拦河坝为渠首工程，因此大坳拦河坝的效益应占整个灌区效益的30%，即每年265.2万元。大坳拦河坝蓄水在坝上形成湖面景观，对街口、逸泉山庄等沿河房地产的地价升值产升推动作用，初步估算沿河房地产地价升值效益约300万元/年。综上所述，大坳拦河坝加固工程的效益为565.2万元/年。12.2.2经济费用经济费用包括固定资产投资及年运行费，固定资产投资应包括主体工程和配套工程所需要的投资，大坳拦河坝加固改造总投资3919.34万元；年运行费为保证拦河坝正常运行每年所需支付的经费，其中包括定期大修理费、维修费、燃料动力费、工资及福利、其他费用等。大坳拦河坝加固改造完成后基本沿用原有的工程管理机构，不增加新的人员编制，因此职工工资及福利费维持现状；参考大坳拦河坝目前的运行管理经费，同时考虑设备的更新改造，年运行费可以比目前节省约50万元/年，最终确定本次加固改造的工程年运行费为152万元。12.2.3社会折现率，计算期及基准年社会折现率按国家规定为12%，工程运行期为40年，施工期0.5年，计算期为40.5年，计算基准年为工程开工第一年年初。12.2.4国民经济评价的指标1）经济内部收益率EIRR计算公式：式中：B------灌区工程年效益；90 C------灌区工程年费用，包括投资与年运行费；n------灌区工程的经济寿命，n=40年。2）经济净现值ENPV计算公式：式中：ⅰ-------社会折现率，取12%。国民经济评价的指标详见表12-1。12.2.5敏感性分析敏感性分析主要研究投资与效益因素发生变化时，对经济评价指标的影响程度，敏感性分析结果见表12-1。表12-1国民经济评价指标及敏感性分析表序号项目方案经济净现值（万元）经济内部收益率（%）效益费用比1基本方案1239.015.411.372投资增加10%889.014.261.273效益减少10%656.313.841.2312.3国民经济评价结论通过项目经济评价，国民经济内部收益率EIRR=15.41%>12%。净现值ENPV=1239.0万元，表明项目建设经济指标优越。从敏感度分析表明，内部回收率EIRR=13.84～15.41%，说明大坳拦河坝加固工程具有较强的抗风险能力，工程投资可行，宜及早开工建设。90'