重力式挡土墙护坡设计计算书

'*******护岸工程计算书**********设计院**0年**月**日 1.工程建设位置及建设的必要性×××××××引水枢纽工程位×××××县×××××××乡境内，该续建工程位于枢纽上游河道左岸，距泄洪闸约一公里左右。这段河岸自投入运行至今，只有上游109.5米圆弧段采用浆砌石护坡，以下700米左右段一直采用铅丝笼条流坝护坡，经过多年洪水的冲刷，圆弧段冲刷严重，年年在基础部位采取下四面体等临时防护措施，对该段进行防护。1999年东岸一号四面体挑流坝的修建完成，上段顶冲段（圆弧段）的水流加大，冲刷幅度加重。下段虽有铅丝笼挑坝，但河岸的冲刷依然较严重，并且铅丝笼挑坝的节节堵塞，严重影响到位于该段的水文站的施测工作。防洪期间还需投入大量人力物力，以保证该河段的正常运行，（该河段外20米处为防洪标准为7890立方米每秒的防洪坝，坝外为×××××××乡的耕地）考虑到诸因素，本次将该河岸进行续建整治。2.上游河岸整治措施（设计段）新护坡段总长度为819.5米，目前该段（圆弧段R=119.24米）109.5米为浆砌石护岸，下游601米以铅丝笼坝护岸。本设计针对710.5米河岸进行浆砌石砌护，对上游109.5米段护岸基础进行加固。因根据规范（GB50201-94）×××××××枢纽的建筑等级为大Ⅱ型，故将该护岸工程降低一个等级，防洪标准采用50年一遇洪水。3.顺河堤冲刷深度计算：冲刷坑深度采用威孜果公式：—冲刷坑深度（m）； —设计单宽流量（m3/s）；—设计水深（m）。在该河段选取一个断面进行计算：（位置在×××××××水文站，该断面相关数据由1999年实测资料得）50年一遇的洪水流量Q=6370立方米每秒（根据《××××河防洪规划》1999年版得出）；设计断面部分冲刷前平均水深H=2.889米；设计断面宽度B=474米。（m3/s）得（m）该断面为设计河岸段的顺直段，但考虑到工程整体稳定性，及该河段河床的具体情况，故将该深度加大到5米。又因，当丁坝长小于河宽的1/10，与水流方向不大于45度，坝头边坡系数大于0.5，则丁坝坝头局部冲刷坑的深度为同样条件下顺河堤冲刷深度的1.5-2倍。故顶冲段冲刷坑深度为7.155米。但考虑到流量集中和工程整体稳定性，将顶冲段冲坑深度加大到8.00米。4.方案选择：方案一：重力式挡土墙，枯水期水位既为挡土墙顶高程；护坡由该高程 开始，到50年一遇洪水水位处结束，详见下图。方案二：小重力式挡土墙，护坡由50年一遇洪水水位沿伸到原始河床，原始河床高程即为挡土墙顶高程。详见下图。由于×××××××枢纽上段河道推移质含量高，并且粒径大，如果用小重力式挡土墙作为基础，上段浆砌护坡在洪水期无法承受大粒径推移质的撞击，导致护坡破坏；而用重力式挡土墙，墙顶高程为枯水期水位（1.5米左右），在洪水期大部分推移质都撞击在挡土墙上，保护了浆砌护坡的稳定性。故而，选择重力式挡土墙的形式。4挡土墙稳定性计算挡土墙形式采用重力式，墙高（h）顺直段为5米，顶冲段墙高为8米；根据《水工钢筋混凝土结构》（下册），底宽（b）因为墙高的0.6-0.7倍；墙顶宽度（a）一般用30-50厘米；墙趾高（h’）和墙趾宽（c）的比例为2：1，墙趾宽常不小于20厘米。初定尺寸为：H1=5（m）；H2=8（m）；b1=3（m）；b2=4.8（m）； a=0.4（m）；h’=1（m）；c=0.5（m）。⑴断面一计算：（h1=5米）Ⅰ、选取施工期墙前无水压力，不考虑地下水情况：①主动土压力计算：（自DL5077–1997）Ka—主动土压力系数，为φ、ε、β、δ的函数；φ—内摩擦角，该地实验得砂卵石摩擦角为40°；ε—墙背与铅直线的夹角，ε=15.27°；β—填土表面与水平面所成坡角，β=33.69°；δ—墙摩擦角，取δ=φ/2=20°。查库仑主动土压力系数：Ka1=0.613《土力学》H—挡土墙高度H1=5米； —容重，查得干容重1.59t/m3；②挡土墙自重计算：③墙后土重计算：④抗滑稳定计算：查规范（GBJ7-89）得摩擦系数为0.5,系数取1.3。＞1.3⑤抗倾稳定计算：查规范（GBJ7-89）系数取1.5；选取垂直墙角点A为坐标原点(0,0)。a、面积b、面积 a、面积b、面积c、面积则：墙后填土形心计算： ＞1.5Ⅱ、选取墙后水压力最大，墙前无水情况：（地下水位为坝顶向下4米处）①主动土压力计算：（自DL5077–1997）Ka—主动土压力系数，为φ、ε、β、δ的函数；φ—内摩擦角，该地实验得砂卵石摩擦角为40°；ε—墙背与铅直线的夹角，ε=15.27°；β—填土表面与水平面所成坡角，β=33.69°；δ—墙摩擦角，取δ=φ/2=20°。查库仑主动土压力系数：Ka1=0.613《土力学》H—挡土墙高度H1=5米；—容重，查得饱和容重1.99t/m3；②挡土墙自重计算：③墙后土重计算： ④上部荷载计算：⑤扬压力计算：（相隔15米有一道伸缩缝）⑥抗滑稳定系数计算：查规范（GBJ7-89）得摩擦系数为0.5,系数取1.3。>1.3⑦抗倾稳定系数计算：查规范（GBJ7-89）该系数取1.5；选取垂直墙角点A为坐标原点(0,0)。墙后填土型心计算：上部荷载形心计算： 大于1.5⑵断面一计算：（h1=8米）Ⅰ、选取施工期墙前无水压力，不考虑地下水情况：①主动土压力计算：（自DL5077–1997）Ka—主动土压力系数，为φ、ε、β、δ的函数；φ—内摩擦角，该地实验得砂卵石摩擦角为40°；ε—墙背与铅直线的夹角，ε=22.79°；β—填土表面与水平面所成坡角，β=33.69°；δ—墙摩擦角，取δ=φ/2=20°。查库仑主动土压力系数：Ka1=0.717《土力学》H—挡土墙高度H1=8米；—容重，查得为饱和容重1.99t/m3，干容重1.59t/m3； ②挡土墙自重计算：③墙后土重计算：④抗滑稳定系数计算：查规范（GBJ7-89）得摩擦系数为0.5,系数取1.3。＞1.3⑤抗倾稳定系数计算：查规范（GBJ7-89）系数取1.5；选取垂直墙角点A为坐标原点(0,0)。a、面积d、面积 c、面积d、面积e、面积则：墙后填土形心计算： ＞1.5Ⅱ、选取墙后水压力最大，墙前无水情况：①主动土压力计算：（自DL5077–1997）Ka—主动土压力系数，为φ、ε、β、δ的函数；φ—内摩擦角，该地实验得砂卵石摩擦角为40°；ε—墙背与铅直线的夹角，ε=22.79°；β—填土表面与水平面所成坡角，β=33.69°；δ—墙摩擦角，取δ=φ/2=20°。查库仑主动土压力系数：Ka1=0.717《土力学》H—挡土墙高度H1=8米；—容重，查得为饱和容重1.99t/m3，干容重1.59t/m3；②挡土墙自重计算：③墙后土重计算： ④上部荷载计算：⑤扬压力计算：（相隔15米有一道伸缩缝）⑥抗滑稳定系数计算：查规范（GBJ7-89）得摩擦系数为0.5,系数取1.3。＞1.3⑦抗倾稳定系数计算：查规范（GBJ7-89）系数取1.5；选取垂直墙角点A为坐标原点(0,0)。墙后填土型心计算：上部荷载形心计算： 大于1.55施工导流施工期渠首仍然有过水要求，因此该工程应解决施工期导流问题，先初拟以下方案：在大河汛期过后，即十月份上下当流量下降至200立方米每秒时，立即组织施工，即进行导流围堰堆筑。根据实地勘测发现，靠东岸高坎处河床有一条地势较底的河槽，可沿河床做一条围堰拦住大河枯水期的主流，该围堰上端筑于距西岸裹头400米的河滩上（该河滩高程1459.00米），下端接至西岸3号浅堰坝肩，这样就可将施工场地圈在围堰内了，而将主流导向东岸。设计流量为320立方米/秒（按规范SL260-98）,频率分析见表（5-1；5-2）。河道天然纵坡为1/380，河道糙率n=0.033，设计流速v=2米/秒。设计导流渠断面为宽度100米，渠深1.6米，边坡采用1：1，复核过流能力：超高按规范（SDJ338-89）,围堰级别为Ⅳ级，超高为0.5米，截流段超高加大到1米。即堰高从现地形图水面高程（导流渠中线上游点1457.0米）向下1.6米（1456.4米）为设计导流渠渠底高程，从该高程起向上2.1米（1458.5米）为堰顶高程。（下游按纵坡向下推）围堰顶宽7米，边坡迎水面1：2，背水面1：1.5，围堰最高处为4.6米。（详见下图） 6工程量估算：根据工程量计算规定（DL/T5088-1999）；⑴土方工程：（未加大）①基础：土方开挖.87立方米；压水回填97727.70立方米；②围堰：填方15865.21立方米；③导流渠：挖方.58立方米；④垫层：（浆砌石下30厘米）2019.75立方米；⑤C15Ⅲ砼：10062.8立方米；C15Ⅰ细粒砼：2858立方米；⑥抽水台班：2.2千瓦水泵120工天；7.5千瓦水泵120工天；⑦铅丝笼拆除：6808.1立方米；⑧四面体：4399.9立方米；⑨两毡三油：899.79平方米。'