水库除险加固毕业设计

华北水利水电大学继续教育学院毕业设计目录1工程概况12水文112.1流域概况112.1.1自然地理概况112.1.2流域及河流特性112.2气象112.2.1气候112.2.2降水122.2.3蒸发122.3径流122.4洪水132.5施工期设计洪水143工程地质163.1概述163.2地层岩性163.2.1概述163.2.2地层163.3水文地质条件183.4地质构造与地震193.4.1地质构造193.4.2地震193.4.3地震液化193.5天然建筑材料203.6工程地质条件评价203.6.1地质结构及特征203.6.2地基土层物理力学性质203.6.3主要工程地质问题213.7结论224工程布置及建筑物设计254.1年度工程内容254.2设计依据254.2.1工程等别及建筑物级别254.2.2设计基本资料264.3工程布置304.3.1南泄洪闸扩建工程304.3.2朱刘沟闸布置324.4南泄洪闸扩建工程设计324.4.1水力计算32n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计4.4.2防渗排水设计354.4.3结构设计374.4.4启闭机房和桥头堡484.4.5安全监测设计484.5朱刘沟闸设计494.5.1基本资料494.5.2水力计算494.5.3结构设计535电气及金属结构设计565.1电气设计565.1.1供电电源565.1.2电气主接线565.1.3主要电气设备选择565.1.4电气设备布置575.1.5照明及防雷接地575.1.6主要电气设备材料表575.2金属结构设计585.2.1设计依据595.2.2闸门设计596消防设计636.1消防范围636.1.1启闭机房636.1.2变压器636.2消防设计636.2.1闸门启闭机房消防636.2.2变压器处消防646.2.3配电线路及照明器的保护措施656.2.4消防设备667施工组织设计677.1施工条件677.1.1工程概况677.1.2对外交通条件677.1.3自然条件677.1.4建筑材料687.2施工导流及施工排水687.2.1施工导流687.2.2施工排水707.3南泄洪闸施工717.3.1.施工顺序717.3.2施工特点和技术要求71n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计7.3.3机电设备及金属结构安装737.4施工交通运输757.4.1对外交通757.4.2场内交通757.5施工附属企业757.5.1混凝土拌和系统757.5.2综合加工厂767.5.3风、水、电777.6施工总布置787.6.1场地规划787.6.2场地布置787.6.3施工占地787.7施工总进度797.7.1施工总进度797.7.2南泄洪闸施工进度797.7.3朱刘沟闸施工进度798工程占地及补偿818.1工程占地及实物指标818.1.1新增永久占地818.1.2工程临时占地818.2补偿标准818.3补偿任务829投资预算839.1编制说明839.1.1工程概况839.1.2编制原则及依据849.1.3基础单价859.1.4建筑工程概算编制869.1.5机电设备、金属结构设备及安装工程概算编制889.1.6临时工程概算编制889.1.7独立费用889.2投资预算表89附件一：河南省发展和改革委员会《关于民权县林七水库除险加固工程初步设计的批复》(豫发改设计[2006]173号)附件二：河南省水利厅《关于下达2006年病险水库除险加固工程中央预算内投资计划的通知》(豫水计[2006]123号)附件三：河南省民权县林七水库除险加固工程第一批施工设计方案预算附件四：河南省民权县林七水库除险加固工程第一批施工设计方案图册华北水利水电大学继续教育学院毕业设计n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计1工程概况林七水库位于河南省商丘市民权县林七村南约1km的黄河故道子河上，地理位置在东经115°03′~115°19′，北纬34°38′~34°45′之间，是黄河故道上五座串联梯级水库中最上游一座，该水库是一座以城市供水为主，兼有防洪、灌溉和养殖等多种功能的中型水库。水库于1959年建成蓄水，控制流域面积387km2（见图1-1、图1-2），多年平均径流量2710万m3，库区面积23.5km2，涉及民权县城关、胡集、王桥、孙六和林七五个乡镇，设计灌溉面积19万亩。目前水库的主要作用是引黄调蓄，以保证商丘城市生活及工业用水，被誉为商丘经济发展的生命工程。林七水库为大跃进的产物，开工于1958年的大跃进高潮之中，竣工于次年严重的自然灾害时期。受建库时期历史条件所限，工程标准低、质量差，存在问题多：副坝西端未封闭，坝脚无排水设施，坝后渗水严重；泄洪闸设计标准较低(现北泄洪闸)，设计过流量仅为10年一遇洪水，校核过流量仅为20年一遇洪水，远不能满足防洪要求。因此，1961年大水时，大坝被迫扒口放水，水库同时停止运用。1974年随着农业生产的发展，农业灌溉需求增加，大坝缺口堵复，水库恢复运用。为解决泄洪标准低的问题，1979年在北泄洪闸南115m处又建一座深孔泄洪闸，即南泄洪闸。林七水库主要建筑物有主坝一座、副坝两座、溢洪道一个、泄洪闸两座。主坝坝长920m，为均质土坝，坝顶高程66.80~67.20m（56黄海高程，下同），坝顶宽12m，上游坝坡1:8，下游坝坡1:10；第一座副坝与主坝右坝肩相接，为均质土坝，呈东西向分布，坝顶高程为67.30m~67.63m，坝长约210m，坝顶宽1.0~10m；第二座副坝在水库的上游，任庄附近，也为均质土坝，呈东西向分布，坝顶高程为69.00m，坝长约1915m，坝顶宽4.0m；溢洪道在主坝以北150m处，底高程61.70m，底宽25m，边坡1:3；北泄洪闸在溢洪道上，6孔，每孔净宽3m，闸底板高程61.70m，南泄洪闸在主坝左肩上，2孔，每孔净宽5m，闸底板高程60.50m，两泄洪闸均为开敞式闸室结构，主要建筑物位置见库区平面图(图1-3)。林七水库死水位61.70m，死库容300万m3，兴利水位64.00m，相应库容3489万m3，设计最高洪水位65.00m，相应库容5916.00万m3，校核最高洪水位65.51m，总库容7632.00万m3。林七水库保护区有民权、宁陵及睢县县城，有国家主要铁路干线陇海铁路、京九铁路，有连霍高速公路、310国道、省级04公路，涉及71.38万亩耕地及66.34万人，水库防洪安全非常重要。由于林七水库建在黄河故道上，黄河故道又为地上悬河，致使林七水库成为悬库，库水位高于两岸保护区地面6~8m22n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计，加之主要挡水、泄水建筑物存在较多安全隐患，严重威胁着下游保护区的安全，因此水库多年来一直低标准运行，很少达到正常蓄水位。林七水库多年来实际灌溉面积仅9万亩左右，不及设计灌溉面积的50%，严重影响了水库效益的发挥，制约了商丘经济的发展。为此，受商丘市水利局委托，商丘市水利建筑勘测设计院于2003年12月编制了《河南省民权县林七水库大坝工程安全鉴定报告》（以下简称《鉴定报告》）。2003年12月31日由商丘市水利局组织，河南省水利厅专家组对《鉴定报告》进行了审定，并于当日下达了《林七水库安全鉴定报告书》（以下简称《报告书》）。《报告书》认为:《鉴定报告》确定的林七水库为三类库是合适的，同时规划的建筑物是必要的，同意所确定的工程等别和设计标准；对大坝本身的论证是符合规范要求的；泄水建筑物的论证也比较充分；提出的安全加固措施是可行的；并同意上报南京水利部大坝安全管理中心（以下简称管理中心）做最终核查。2004年1月10日，商丘市水利局把省水利厅对《鉴定报告》的审定意见以及《鉴定报告》同时上报到管理中心，14日管理中心以坝函［2004］86号文对林七水库大坝的安全鉴定进行了核查，核查意见认为:该水库大坝现有防洪能力虽已满足《防洪标准》（GB50201-94）要求，但主坝坝脚无反滤排水设施，坝后渗漏较为严重，存在渗流安全隐患；南泄洪闸闸身及下游段损坏较严重，闸室两侧绕渗破坏；南、北泄洪闸闸门及启闭设施陈旧老化；主坝上游坡破损，副坝坝体单薄，坝坡雨水冲蚀；主坝安全监测与管理设施不完善等。同意三类坝鉴定结论意见。根据省厅、管理中心对《鉴定报告》的核定意见，2004年1月16日，商丘市水利局再次委托我院负责编制《河南省民权县林七水库除险加固工程初步设计报告》（以下简称初设报告）。初设报告于2004年3月份编制完成后，分别于2004年6月4日、9月22日经河南省水利厅专家组、淮河水利委员会专家组两级评审，同时河南省水利工程质量检测中心对南、北泄洪闸进行了质量检测，勘测队对新筑副坝区、土料场、朱刘沟闸进行了补充勘探，我院根据专家组提出的意见和质量检测报告、勘探补充报告，对初设报告进行了补充完善。2006年2月21日河南省发展和改革委员会以豫发改设计【2006】173号文作出《关于民权县林七水库除险加固工程初步设计的批复》（以下简称批复），主要批复内容如下：一、同意对民权县林七水库进行除险加固，防洪标准按照50年一遇设计、200年一遇校核。二、原则同意商丘市水利建筑勘测设计院编制的工程初步设计。核定主要建设内容为：22n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计(一)主坝水泥土防渗墙防渗处理，长900m，上游坝坡拆除重建，下游坝坡采用干砌块石护坡，填平主坝下游老截渗沟，维修坝顶路面。(二)1＃副坝，接长250m，顶高程66.5m，顶宽7m，坝顶设5m宽泥结碎石路面。(三)泄洪闸：南泄洪闸由2孔扩建为4孔，单孔净宽5m，墩厚0.8m，底高程60.5m。(四)朱刘沟闸，进出口用砌石扭坡与钢筋混凝土箱式涵洞连接，箱涵高2m，宽1.5m，底高程62.15m。(五)购置必要的设备；完善安全监控设施、整修管理用房等。2006年12月河南省发改委、水利厅分别以豫发改投资【2006】1805号文和豫水计【2006】123号文下达《2006年病险水库除险加固工程中央预算内投资计划的通知》，本次年度投资计划共下达林七水库投资600万元，其中中央预算内专项资金300万元，地方配套300万元，主要建设内容为主副坝维修加固，泄洪闸加固，机电设备及金属结构改造。根据此次下达的投资计划，权衡除险工程的轻重缓急，决定林七水库除险加固第一批实施以下工程：(1)扩建南泄洪闸，(2)新建朱刘沟闸。工程布置见图1-4。工程特性表见表1-1。22n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计表1-1林七水库第一批实施工程特性表序号名称单位数量或型式备注一水文　　　1流域面积km2387.00　2多年平均年径流量万m32710.00　3洪水标准　　　　设计洪水重现期年50　　核核洪水重现期年200　4代表性流量　　　　设计洪水流量m3/s610　　核核洪水流量m3/s817　5洪量　　　　设计洪水洪量万m39019　　校核洪水洪量万m312074　二水库　　　1水库水位　　　　校核水位m65.51　　设计水位m65.00　　正常蓄水位(兴利水位)m64.00　　死水位m61.70　　防洪限制水位m64.00　2正常蓄水位水库面积km217.70　3水库容积　　　　总库容万m37632.00　　兴利库容万m33489.00　　死库容万m3300.00　三下泄流量　　　22n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计1校核洪水时下泄流量m3/s348.00　2设计洪水时控制流量m3/s296.00　四工程效益指标　　　1防洪效益　　　　保护面积km2475.87　　保护人口万人66.34　2灌溉效益　　　　面积万亩19　22n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计续表1-1林七水库第一批实施工程特性表序号名称单位数量或型式备注　保证率%75　　灌溉定额m3/亩280　　平均年用水量万m33800　3生活及工业用水　　　　　平均年用水量万m32212　　　供水效益万元442　五淹没损失及工程永久占地　　　工程永久占地亩53　六第一批实施工程　　　1南泄洪闸　　　　闸底板高程m60.5　　长度m131.7　　总孔数孔4　　闸孔净宽m5　　墩顶高程m66.00　　工作闸门　　　　型式　平板定轮焊接钢闸门　　尺寸m5×4.0　　数量扇4　　工作闸门启闭机　　　　型式　卷扬式启闭机　　容量kN2×80　　数量台4　检修闸门　　22n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计型式　浮箱式叠梁钢闸门尺寸m5×1.0数量节4检修闸门启闭机　　型式　电动葫芦容量kN2×30数量台1设计最大泄洪流量m3/s296.00校核最大泄洪流量m3/s348.002朱刘沟闸　　　　最大泄量m3/s5.5　22n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计续表1-1林七水库第一批实施工程特性表序号名称单位数量或型式备注　地基特性　低液限粉土　　　长度m51.7　　工作闸门　　　　型式　平面铸铁闸门　　尺寸m1.5×2.2　　　数量扇1　　启闭机　　　　型号　螺杆式启闭机　　容量kN50　　数量台1　七年度工程施工　　　1主体工程　　　　土石方万m35.74　　砌体万m30.12　　砼及钢筋砼万m30.21　　金属结构安装t50.28　2年度工程主要建筑材料　　　　水泥t771　　钢筋t61　　块石m31316　　碎石m31847　　砂m31722　3劳动力　　　　总工时万个11.55　4施工临时房屋m2300　22n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计5年度工程施工占地亩43.5　6年度工程总工期月10　八年度工程经济指标　　　1总投资万元603.68　建筑工程万元267.71　机电设备及安装工程万元36.51　　金属结构设备及安装工程万元64.05　　临时工程万元92.27　　独立费用万元143.14　22n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计2水文2.1流域概况2.1.1自然地理概况林七水库位于河南省商丘市民权县林七村南约1km的黄河故道子河上，其所在区域属废黄河高滩地。废黄河高滩地在商丘市北部，基本呈东西走向，沿河南、山东边界经过民权、宁陵、梁园、虞城四县区，呈条带状，最窄处仅2km，最宽处达30km。由于历史上黄河携带大量泥沙经历年沉积的结果，地势较高，一般高出两侧地面6~8m。滩地内受河流的切割影响，微地形起伏较大，具有明显的岗、坡、平、洼地貌，西高东低，自西而东高程70~52m，平均坡降1/8300，土壤以沙质、沙壤质褐土化潮土和潮土为主。2.1.2流域及河流特性黄河故道本干及其支流属淮河流域的南四湖水系，由于地处暖温带半湿润半干旱季风型气候区，多为季节性河流，平时流量很小，旱时干涸无水。因商丘市严重缺水，制约了经济的发展，1958年开始利用黄河故道引黄济商，并在故道上节节筑坝蓄水，形成现在的林七、吴屯、郑阁、石庄、王安庄五座中型水库，林七水库是梯级水库的最上游一座。由于流域内年内雨量分布不均，常形成滩区旱涝交替灾害型的气候特点，为此黄河故道先后进行了十余次清淤，目前除涝、防洪标准分别为五年一遇和二十年一遇洪水流量，河道坡降1/8300。2.2气象2.2.1气候林七水库流域地处暖温带半湿润大陆性季风气候区，春、夏、秋、冬四季分明。春季温暖干燥，夏季炎热多雨，秋季晴朗凉爽，冬季严寒少雪。多年平均气温14℃左右，极端最低气温－16℃，出现在元月份；极端最高气温43.6℃，出现在七月份，日平均气温大于10℃的日照天数为216d。无霜期213d，最长年份达220d，最短年份为206d，初霜期一般在10月30日前后，终霜期在3月30日前后。该区夏季多偏南风，冬季多偏北风，春秋两季为过渡期，风向多变，年平均风速3.3m/s22n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计，最大风速24m/s。2.2.2降水根据区内雨量站统计资料，多年平均降水量为676.6mm，最大年降水量为1224.8mm（1957年），最小年降水量为324.8mm（1966年），降水量在年内分配极不均匀，一般7~8月份的雨量占全年降水量的50%左右，6~9月份的雨量占全年降水量的70%左右，且常以暴雨形式出现，而冬季至次年2月雨量较小，仅占全年降水量的5.8%左右。2.2.3蒸发该区多年平均水面蒸发量为1268.5mm，多年平均陆面蒸发量为622.2mm，水面蒸发量年内分配极不均匀，夏季蒸发量最大为478.5mm，占全年总蒸发量的37.8%，其次是春季为364mm，占28.7%，秋季蒸发量为297.7mm，占23.5%，冬季蒸发量最小为128.3mm，仅占全年总蒸发量的10%。干旱指数为1.87。2.3径流林七水库控制流域范围内无实测径流资料，查《河南省地表水资源》（1984年12月编制），得该地区多年平均径流深R=70mm，多年平均径流量W=2710万m3，离差系数Cv=1.0，偏态系数Cs=2.0Cv。设计频率年径流深、年径流量由下式计算:Rp=Kp×R；Wp=0.1×Rp×F式中:Kp—模比系数，可由P-Ⅲ曲线查得；Wp—设计年径流总量(万m3)；F—流域面积(km2)；Rp—设计年径流深(mm)；R—多年平均径流深(mm)。各种频率下径流总量计算成果见表2.3-1。表2.3-1林七水库各频率下径流总量计算表　频率5%10%20%50%75%90%R（mm）707070707070Kp32.31.610.690.290.1122n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计Rp（mm）210161112.748.320.37.7F（km2）387387387387387387Wp（万m3）81276230.74361.491869.21785.61297.99根据水库兴利调节计算，50%频率年在保证城市供水和农业灌溉的情况下，水量有富余，可不必引用过多的黄河水；75%频率年在满负荷引用黄河水时，刚好能保证城市供水和农业灌溉，这与《三义寨灌区86规划》所确定的灌区的设计灌溉保证率为75%是相适应的，因此确定兴利水位为64.00mm是合理的，相应库容3489万m3，兴利库容3189万m3。2.4洪水本次年度工程设计对原初设阶段采用的暴雨成果和计算的净雨量进一步进行了复核，与原初设成果一致，见表2.4-1、2.4-2。22n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计表2.4-1林七水库设计暴雨采用成果表时段均值（mm）CvCs/Cv设计暴雨量（mm）2％0.5％1日860.553.52222873日1150.553.5297384表2.4-2林七水库设计净雨量表单位:mm方法2％0.5％P3PaRP3PaR豫东涡、惠河线297100233384100312万南新河线297100233384100312设计洪峰流量计算采用排涝模数公式:式中:—峰量关系综合系数，（与淮委院1982年计算采用值相同）；—3日净雨深（mm）；—流域面积，。计算的50年和200年一遇设计洪峰流量分别为610m3/s和817m3/s。由于黄河故道子河没有堤防，两侧大堤为洪水的天然屏障，在超标准洪水下不存在分流的问题，因此计算出的洪峰流量不再打折，可直接采用。2.5施工期设计洪水根据施工分期要求，除跨汛期施工的采用已计算的年最大设计洪水外，还需要计算非汛期的分期设计洪水。非汛期分为10～次年4月，3～5月，4～5月三种分期，分别计算5年一遇设计洪水，供施工设计选用。由于林七水库流域内无实测流量资料，采用与林七水库紧邻的惠济河上游大王庙水文站资料。根据大王庙站历年非汛期实测流量资料，分别统计10～次年4月、3～5月、4～5月三个施工期最大洪峰、1日、3日洪量，统计系列从1964～2001年，共计38年。经过频率分析计算，求得大王庙站各施工期设计洪峰流量和时段洪量，按面积比缩放为林七水库施工期设计洪水。林七水库非汛期各施工期设计洪水成果见表2.5-1。22n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计表2.5-1林七水库5年一遇施工期设计洪水成果表施工期洪峰流量（m3/s）1日洪量（万m3）3日洪量（万m3）10～次年4月261252953～5月281503464～5月2714934422n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计3工程地质3.1概述勘察区为黄淮冲积平原，微地貌单元为平原悬河河谷，水库库区为黄河故道河床，呈开阔浅槽状，库面宽800-1000m，水库两侧库岸为黄河故道高漫滩，地势平缓，呈缓坡状向库内倾斜，除局部产生坡流冲刷外，据踏勘与调查，坝址区无大的不良地质现象发育。黄河故道南北两堤保存基本完好，堤内滩地高于堤外地面6~8m，堤外为开阔的黄淮冲积平原，地势较低，地形平坦。3.2地层岩性3.2.1概述在勘察范围内地层全部为第四系全新统文化期洪积相沉积物，据有关资料判定，本区堆积层厚度大于30m。1855年黄河故道改道前，区内黄河水反复的冲荡淤决，形成了现在故道滩区的地貌轮廓及沉积土层的复杂紊乱状况。在勘探深度范围内，地层主要为洪积相沉积地层，土类一般为砂壤土、粉砂、粉质粘土。3.2.2地层a.泄洪闸段根据各层土的沉积年代、岩性、性状及工程地质条件，闸址区勘探深度范围内，钻孔揭示地层共划分为五个工程地质单元，自上而下分别描述如下:①低液限粉土（alQ545轻砂壤土）:浅灰—灰色，稍密—中密状，饱和，层状结构，层理清晰，振摇反映迅速，韧性低，夹薄层粘土透镜体，含腐植质，含水量大于流限，钻进中缩径，塌孔现象严重，标贯击数3—19击，平均6.7击，最小平均值4.9击，属中等（偏高）压缩性土层，水库大坝、副坝大部分座落于该层之上。②低液限粉土（alQ544轻砂壤土）:褐黄—灰黄色，稍密—中密状，湿—饱和，层状结构，土质不均匀，夹薄层软可塑状棕红色粘土，地下水位以下，其含水量大于流限，振摇反映迅速，韧性低，标贯击数2—7击，平均5.4击，最小平均值4.2击，属较松软土层，该层厚0.5—7.6m，底面高程59.30—65.97m22n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计，分布于水库两岸坝肩。水库北泄洪闸溢洪道，南泄洪闸溢洪道北侧边坡均由该层构成，两泄洪闸闸基表层均为该层。③粘土层（alQ543）:棕灰色，软塑状，层理不清晰，含腐植质，夹微薄层状低液限粉土，较细腻，切面光滑，韧性高，标贯击数3—5击，平均值4.0击，最小平均值3.5击，厚0.5—2.9m，底面高程57.82—57.33m，分布于桩号0-153—0+047之间。④低液限粉土（alQ542轻粉质壤土）:灰黄—浅灰色，稍密—中密状，层状结构，层理清晰，振摇反映迅速，韧性低，夹薄层及中厚层透镜体状低液限粘土，粘土呈棕灰色，软塑状，单层厚0.1—0.4m；该层标贯击数2—11击，平均6.1击，最小平均值4.8击，该层分布于整个坝段，厚1.9—7.0m，底面高程56.00—52.40m，属较松软土层。⑤低液限粉土（alQ541砂壤土）:褐黄色，中密状，层状结构，饱和含水，振摇反映迅速，韧性低，振动析水，含水量大于流限，标贯击数6—18击，平均11.1击，最小平均值9.2击，属中密—密实土层，该层未钻穿，钻孔揭示最大厚度2.5m。b朱刘沟闸段朱刘沟位于副坝西端，南北方向延伸，沟形窄浅，沟口宽约3～5m，沟底宽约1～2m，沟底高程63.16～63.27m，地面高程64.4～65.3m。闸址区地基持力层为第②单元低液限粉土（轻砂壤土），灰黄色，可塑～流塑状，夹薄层棕灰色软塑状低液限粘土。土质松软不均匀，标贯击数范围值1～6击，平均3.3击，比贯入阻力范围值1.3～3.8MPa，平均2.6MPa，压缩系数a1-2为0.27MPa-1，地基承载力特征值105kPa，属中压缩性土层，地基受力层为第④单元低液限粉土（轻粉质壤土），该层土质较均匀，比贯入阻力平均值3.4MPa，标贯击数平均值6.4击，相应地基承载力130kPa，属中压缩性的中硬土层。c土料场坝址区附近周边半径5km以内，土质主要为粘粒含量较低的低液限粉土（砂壤土），副坝南侧为村落，库区范围内，除淹没区外，坝前安全取土范围内，没有能满足副坝延长段要求的土源区。根据查勘选区的土料场位于朱刘沟西侧（详见图3-1），取土边线距朱刘沟约50m，料场地形平坦开阔，土料场东西长300m，南北宽200m22n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计，清除地表土层后可开采平均深度1.5m，可采土方量约9.5万m3，土质为低液限粉土（砂壤土），土质较均匀，含水量偏高（W=17%～29%）。据击实试验资料，料场土料最优含水量为W=18%～20%，而料场土料天然含水量大部分超过塑限，接近液限，无法直接碾压，需晾晒后方可上坝。3.3水文地质条件工程区地下水为第四系松散覆盖层孔隙潜水，含水层为低液限粉土，其厚度大于15m（本次勘探深度未见隔水层），坝基土渗透系数为3.51~9.18×10-4cm/s，属中等透水层。据库区两岸地下水调查，地下水一般受库水及大气降水补给，地下径流排泄，一般年份，两岸井水位深3.0～4.0m，高程约60.00～61.00m，地下水类型为重碳酸钙型水，矿化度240.14mg/L，属淡水，总硬度11.78德国度，属硬水，侵蚀性CO2为0，PH值6.8，为中性水，对混凝土无侵蚀性，可作为施工用水。3.4地质构造与地震3.4.1地质构造工程区位于豫皖断块与冀鲁断块的分界线上，华北坳陷区的济源—开封凹陷与鲁西台隆菏泽凸起在库区内相接；据《河南省地质志》济源、开封凹陷第三纪以来连续缓慢的沉降，第三纪、第四纪堆积物最大厚度达千余米，而菏泽凸起接近正在进行着缓慢的上升运动，历次黄河改道，均绕菏泽凸起边缘而过。据《河南省构造地质图》华北坳陷与鲁西台隆的分界线，济源—新乡—商丘深大断裂带沿黄河故道在坝址区内通过，兰考—菏泽断层（活动性断层）和睢县—成武断裂带在库区附近通过，由于第四系巨厚层松散堆积物覆盖，库区内及附近地表无地质构造痕迹出露。3.4.2地震据国家地震局发布资料，勘察区位于河淮（许昌—淮南）地震带内，该带地震活动强度较弱，频度较低，勘察区附近（半径30km），历史上无破坏地震活动记载，1937年，菏泽地震（七级）对坝址区有较强影响。据国家地震局《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)坝址区地震动峰值加速度a为0.1g(22n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计相当于地震基本烈度为Ⅶ度)。3.4.3地震液化据《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073—2000）有关条款判定:由于坝址区及附近深大断裂带（新乡—商丘断裂带）和活动断裂带（兰考—菏泽、成武—睢县断层），坝址区场地为对建筑物不利地段，建筑物场地土类型为中软场地土，场地类别为Ⅲ类。通过用标贯击数法和相对密度法进行计算，在Ⅶ度地震条件下，坝体基本不液化，坝基部分液化，但液化程度轻微，且大坝高度较低（7.6m），坝坡很缓（上游坡1:8，下游坡1:10），因此在Ⅶ度地震条件下，不会对水库大坝产生严重破坏，根据有关规范，本次除险加固不需采取处理措施。但朱刘沟闸地基持力层为第②单元低液限粉土，地基土液化等级为中等——严重液化等级，应采取处理措施，消除地震液化影响。3.5天然建筑材料工程区附近无天然砂石料，其供应由附近各县采购，所需钢材、木材均由当地市场供应，水泥由附近水泥厂供应或从外地采购。3.6工程地质条件评价3.6.1地质结构及特征a.南泄洪闸段：具有粉土、粘土多层结构。地表分布的第②单元低液限粉土（alQ544轻砂壤土）构成主坝坝肩上部土层，以及泄洪闸边墩外土层，其下分布的第（3）单元粘土层（alQ543）为泄洪闸及部分附属设施的地基持力层，该层顶面高程60.60—60.10m，底面高程57.70—57.30m，厚约3.0m，闸基受力层为第（4）单元、第（5）单元低液限粉土（轻粉质壤土alQ542）（砂壤土alQ541）。b.朱刘沟闸段：地基持力层为第（2）单元低液限粉土（轻砂壤土），地基受力层为第（4）单元低液限粉土（轻粉质壤土）由于土层沉积年代较短，且没承受过附加荷载，相对于坝基而言，地基土较松软。3.6.2地基土层物理力学性质22n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计根据现场原位测试和采取土样即作室内试验成果，经综合分析、取舍、整理、计算求取各地质单元的物理力学指标。将各地质单元的物理力学性质分别综述如下:第（1）单元低液限粉土（alQ545轻壤土）分布于河床表层，为坝基持力层，标贯击数3—19击，平均6.7击，最小平均值4.9击，含水量大于流限，比贯入阻力平均值3.06MPa，容许承载力110kPa，属中压缩性的稍软土层，渗透系数3.64—7.62×10-4cm/s，属中等透水层。第（2）单元低液限粉土（alQ544轻砂壤土）分布于河床两岸坝肩及副坝坝基，标贯击数2—7击，平均值5.4击，最小平均值4.2击，含水量大于流限，比贯入阻力平均值3.47Mpa，压缩系数a1-2平均为0.20MPa-1，容许承载力115kPa，属中压缩性的稍软土层，渗透系数2.72—5.17×10-4cm/s，平均3.47×10-4cm/s，属中等透水层。第（3）单元粘土（alQ543）分布于左岸坝肩及泄洪闸地基，标贯击数3—5击，平均值4.0击，最小平均值3.5击，软塑状，比贯入阻力平均值1.01MPa，压缩系数a1-2平均为0.37MPa-1，大均值0.39MPa-1，容许地基承载力100kPa，属中（偏高）压缩性较软土层，渗透系数平均值7.11×10-6cm/s，属微透水层。第（4）单元低液限粉土（alQ542轻粉质壤土）分布于整个勘察区之内，为坝、闸基地基受力层，标贯击数2—11击，平均6.1击，最小平均值4.8击，含水量大于流限，比贯入阻力平均值3.61MPa，压缩系数a1-2最大平均值0.17MPa-1，容许承载力130kPa，属中压缩性中硬土层，渗透系数平均值3.51—9.18×10-4cm/s，平均6.54×10-4cm/s，属中等透水层。第（5）单元低液限粉土(alQ541砂壤土)地基受力层下卧层，标贯击数6—18击，平均11.1击，最小平均值9.2击，比贯入阻力平均8.53MPa，压缩系数a1-2最大平均值0.14MPa-1，容许承载力150kPa，属中（低）压缩性中硬土层。3.6.3主要工程地质问题根据运行观察、调查及各项勘测试验资料综合分析，主要存在以下工程地质问题。a、闸基不均匀沉降问题南泄洪闸均座落于第（3）单元粘土层，该层为压缩性较高的较软土层，作为闸室本身而言，由于闸基础为筏板基础，对不均匀沉降有较好的适应性，但对于闸室上下游的挡土墙（翼墙），在墙后土压力及自重荷载作用下，易产生不均匀沉降，此次勘察中发现南泄洪闸上游右岸翼墙上部外倾约50mm22n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计，与闸室连接的止水缝被拉开，形成绕闸渗流通道。b、坝体渗流稳定问题1986年以来，经多次维修加固，主坝下游坝脚处的渗水现象一直没有得到根本解决，并且多年来水库一直在低水位运行，水位低于63.00m时尚有渗流、管涌现象；一旦引黄供水正常，水库长期高水位运行，坝前水位高达设计水位时，坝体内水力坡降增大，坝后坡脚处将会加速管涌类渗流破坏；南泄洪闸上游右岸翼墙变形，止水缝拉裂失效，形成绕闸渗流通道，均是目前威胁主坝及泄洪闸安全的最大隐患。c、基坑的边坡稳定问题由于坝体下部及坝基均为饱和含水的低液限粉土，其含水量大于土的流限，基坑开挖时，若不采取有效的防护措施，基坑边坡及坑底势必产生渗流破坏。3.7结论a、坝基土层岩性较简单，为低液限粉土，虽然沉积年代短，强度低、弱透水，工程地质条件较差，但大坝高度较低，坝底宽度大，边坡平缓，附加荷载小、渗径长，坝基地层的强度可以满足大坝的要求，经水库多年运用证明，坝基稳定性良好。b、南泄洪闸闸基直接座落于第（3）单元粘土层上，第（3）单元粘土压缩性大、强度低，易产生不均匀沉降。c、南泄洪闸上游右侧翼墙轻度倾斜，闸室边墩与翼墙止水缝裂失效，形成绕闸渗透通道，致使下游护坡处产生渗透破坏，成为目前影响主坝与泄洪闸安全的最大隐患。d、库区地貌简单，库岸平缓，不存在塌岸及库岸冲刷问题，近坝区水库右岸地势较低，库边民—颜公路之间局部有浸没，黄河故道大堤外侧背河洼地，民菏公路两侧，有长约3km，宽约0.3km的浸没区。据地质测绘资料，库区周边存在浸没影响，区域很小，一般不需特殊保护处理，部分民居可能需搬迁。e、朱刘沟闸基土层为中等～严重液化土层，需采取处理措施消除地震液化影响。f、坝体、坝基土层设计参数建议值见“物理、力学指标计算参数建议值表”（表3.7-1）。g、坝址区地震基本裂度为Ⅶ度。h、林七水库大坝地基土为轻微液化土层，且大坝高度较低（7.6m22n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计），坝坡很缓（上游坡1:8，下游坡1:10），在Ⅶ度地震条件下，不会对水库大坝产生严重破坏，不需采取处理措施。22n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计表3.7-1林七水库大坝各层土壤物理、力学指标计算参数建议值　项　　GeWrdφCa1-2EsN63.5K　地　部层层目　名　（%）g/cm3（度）kPaMPa-1kPa击cm/s位次　称　坝体低液限粉土2.680.74718.11.541830.209.67.27.87×10-4　1低液限粉土2.680.82027.31.471850.228.34.96.56×10-4坝2低液限粉土2.680.84022.91.461850.209.44.25.16×10-4　3粘土2.751.05836.41.348200.395.03.58.53×10-4基4低液限粉土2.680.82028.11.482150.1710.84.89.00×10-4　5低液限粉土2.680.74926.81.532350.1412.99.222n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计4工程布置及建筑物设计4.1年度工程内容根据省发改委、水利厅下达的2006年度林七水库除险加固工程年度投资计划，综合考虑除险工程的轻重缓急，确定林七水库第一批工程的建设任务和规模如下：a)扩建南泄洪闸：保留北侧2孔底部工程，拆除两侧翼墙、护坡，在其南侧扩建同结构同尺寸的两孔新闸，扩建后泄洪闸为4孔，单孔净宽5.0m，总净宽20m，墩厚0.8m，总宽22.4m，底板高程60.5m。设计标准为50年一遇，校核标准为200年一遇，设计与校核流量分别为296.0m3/s和348m3/s，开敞式钢筋混凝土结构，闸北增设桥头堡。更换原2孔闸门和启闭机，4孔闸门均采用露顶式平面定轮钢闸门，启闭设备选用卷扬式启闭机。增设检修闸门。b)新建朱刘沟闸：由于副坝接长后截断朱刘沟排水出路，应新建朱刘沟闸，作为副坝接长封闭工程组成部分，排涝面积6.8km2，排涝标准为5年一遇，排涝流量5.5m3/s，灌溉面积1.8万亩，设计灌溉流量1.18m3/s。采用钢筋混凝土箱式涵洞，进出口用砌石扭面与洞身连接。铸铁闸门，手电两用螺杆启闭机。4.2设计依据4.2.1工程等别及建筑物级别林七水库控制流域面积387km2，水库正常蓄水位64.00m，对应库容3489万m3，最高洪水位65.51m，总库容7632.00万m3，设计灌溉面积19万亩，根据《防洪标准》及《水利水电工程等级划分及洪水标准》的规定，林七水库的工程等级为Ⅲ等，相应主要建筑物级别为3级。鉴于水库防洪安全的重要性，而且是商丘市供水的生命工程，本次除险加固，林七水库的主要建筑物洪水标准重现期，设计为50年，校核为200年。4.2.2设计基本资料4.2.2.1文件a、河南省水利设计院1986年编《三义寨引黄供水工程规划》；b、2003年12月，商丘市水利建筑勘测设计院编写的《河南省民权县林七水库大坝安全鉴定报告》；58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计c、河南省水利厅2003年12月31日安全鉴定审查意见；d、水利部大坝安全管理中心坝函[2004]86号林七水库三类坝安全鉴定核查意见；e、2004年10月商丘市水利建筑勘测设计院勘测队提供的《林七水库坝址区岩土工程勘察报告》；f、商丘市水利建筑勘测设计院2005年8月《河南省民权县林七水库除险加固工程初步设计报告(修改稿)》及图集；g、淮河水利委员会2005年12月29日淮委规计[2005]594号文《关于发送河南省民权县林七水库除险加固工程初步设计审查意见的函》；h、河南省发展和改革委员会2006年2月21日豫发改设计[2006]173号文《关于民权县林七水库除险加固工程初步设计的批复》；i、河南省水利厅2006年12月19日豫水计[2006]123号文《河南省水利厅关于下达2006年病险水库除险加固工程中央预算内投资计划的通知》；j、商丘市发改委2007年1月4日商发改投资[2006]90号文《关于转发下达2006年病险水库除险加固工程中央预算内专项资金(国债)投资计划的通知》。4.2.2.2规程、规范a、中华人民共和国水利部《水闸工程管理设计规范SL170-96》；b、中华人民共和国水利部《水工混凝土结构设计规范SL/T191-96》；c、中华人民共和国水利部《水闸设计规范SL265-2001》；d、中华人民共和国水利部、能源部《水利水电工程设计洪水计算规范SL44-93》；e、《水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000》；f、中华人民共和国交通部标准《公路钢筋混凝土及予应力混凝土桥涵设计规范》；g、《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004；h、中华人民共和国水利部、能源部《水利水电工程施工组织设计规范》SL303-2004；i、《碾压式土石坝设计规范》SL274-2001；j、《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》SL/T225-98；k、《水利工程水利计算规范》SL104-95；58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计l、《防洪标准（GB50201-1994）》；m、《水工建筑物抗震设计规范》SL203-97；n、《水利水电工程设计防火规范》SDJ278-90；o、《建筑灭火器配置设计规范》GBJ140-90；p、《水利水电工程设计工程量计算规定）》SL328-2005。4.2.2.3基本资料(一)河南省水利厅2003年12月31日《林七水库大坝安全鉴定报告书》安全鉴定结论:a、林七水库建在黄河故道上，下游有四座梯级水库，库水位高于两侧地面6～8m，保护区内有民权、宁陵、睢县县城及陇海、京九铁路、连霍高速公路、310国道等重要交通设施，地理位置非常重要。b、经分析，水库现状防洪标准可满足《防洪标准》（GB50201-94）的要求。c、主、副坝填筑质量差，坝体干密度合格率仅为28%；坝体填筑材料为低液限粉土，局部有粉细砂，不符合规范要求；副坝坝体单薄；两泄洪闸施工质量也很差，闸室及上下游结构损坏严重。工程质量评定为不合格。d、坝基、坝体均为低液限粉土，渗透性大，渗透系数3.15~9.42×10-4cm/s，坝前无防渗、坝后无反滤排水设施，运行中下游坝坡普遍渗水，坝后有砂沸、管涌现象。主坝渗流安全性为C级。e、主坝抗滑稳定满足规范要求。f、南泄洪闸上、下游翼墙倾斜失稳；北泄洪闸闸墩及上下游翼墙裂缝严重，且有发展。结构安全性为C级。g、泄洪闸钢筋混凝土闸门严重碳化、钢筋外露，启闭设备陈旧落后，螺杆弯曲变形，不能正常运用。金属结构安全性为C级。h、根据《中国地震动参数区划图》，工程场区地震动峰值加速度为0.1g，地震基本烈度为Ⅶ度，经复核，坝基土液化指数4.24，为轻微液化等级，抗滑稳定、坝体应力均满足要求。i、主坝无监测设施，管理设施简陋。j、综上所述，林七水库大坝病险严重，属三类坝。(二)水利部大坝安全管理中心核查意见:58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计该水库大坝现有防洪能力虽已满足《防洪标准》（GB50201-94）要求，但主坝坝脚无反滤排水设施，坝后渗漏较为严重，存在渗流安全隐患:南泄洪闸闸身及下游段损坏较严重，闸室两侧绕渗破坏，南、北泄洪闸闸门及启闭设施陈旧老化；主坝上游护坡破损，副坝坝体单薄，坝坡雨水冲蚀，主坝安全监测与管理设施不完善等。同意三类坝鉴定结论意见。加固设计中应加强技术工作，进一步复核防洪安全等，全面加深对工程存在问题的认识，切实做好除险加固工作。(三)淮委水利水电工程技术研究中心《河南省民权县林七水库除险加固工程初步设计审查意见》主要内容：a、原则同意50年一遇洪峰流量为610m3/s，洪量9019万m3，200年一遇洪峰流量为817m3/s，洪量12074万m3。b、基本同意调洪计算的原则、方法及成果。c、基本同意坝址区及坝体的工程地质评价意见，基本同意对南、北泄洪闸、朱刘沟闸工程地质的评价意见，同意取土方案。d、该工程等别为Ⅲ等，主要建筑物级别为3级。同意防洪标准为50年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。e、基本同意除险加固工程任务为坝体、坝基防渗工程，整修坝上、下游护坡及坝顶路面、下游坡纵横排水设施，整修和延伸副坝，建朱刘沟节制闸封闭库区；泄洪闸工程加固处理，完善观测及管理设施。(四)省发改委豫发改设计[2006]173号文核定的主要建设内容为：a、主坝水泥土防渗墙防渗处理，长900m，上游坝坡拆除重建，下游坝坡采用干砌块石护坡，填平主坝下游老截渗沟，维修坝顶路面。b、1＃副坝，接长250m，顶高程66.5m，顶宽7m，坝顶设5m宽泥结碎石路面。c、泄洪闸：南泄洪闸由2孔扩建为4孔，单孔净宽5m，墩厚0.8m，底高程60.5m。d、朱刘沟闸，进出口用砌石扭坡与钢筋混凝土箱式涵洞连接，箱涵高2m，宽1.5m，底高程62.05m。e、购置必要的设备；完善安全监控设施、整修管理用房等。58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计4.3工程布置4.3.1南泄洪闸扩建工程(一)存在问题：a、闸门闸门碳化严重，止水橡皮老化，漏水严重，关闭不严，支撑滚轮锈蚀严重，需更换。b、机架桥及启闭机房工作桥排架及联系梁严重开裂破坏；启闭机房漏水，内外墙粉刷层40%剥落，窗户四角均有八字或倒八字裂缝开展，最大裂缝长度1500mm，需重建。启闭设备俱已老化，机组水箱漏水，锈蚀较严重。动力线路、室内通电线路、照明线路等各种线路均已老化，隐患重重，需更换。c、上下游翼墙上游钢筋混凝土圆弧翼墙与边墩连接分缝张开，分缝处翼墙严重内倾。左、右翼墙混凝土修正后回弹评定强度分别为15.7MPa、17.3MPa，应力不足，需重建。下游钢筋混凝土八字翼墙左、右翼墙混凝土修正后回弹评定强度分别为15.7MPa、17.3MPa，与边墩连接分缝张开，分缝处翼墙内倾，最大水平位移25mm，应力不足，需重建。d、下游扭曲面下游混凝土扭曲面墙体在墙顶下55、135、290cm高程处水平贯通开裂，在裂缝处有上部结构对下部结构下挫的趋势；扭曲面下游端口在墙下185-290cm高程范围内，可以检测到墙体背部塌空，塌高100mm，应力不足，需重建。e、下游护坡下游右岸护坡与扭曲面墙连接处，在水面线附近塌陷，面积200×200cm。护坡混凝土强度评定值小于10MPa，渗水造成砌体塌陷，加之强度较低，需重建。f、桥头堡原闸无桥头堡，上下启闭机房困难，应修建。(二)扩建方案和布置a.闸室段：南泄洪闸原为2孔，每孔净宽5.0m，闸门高度4.0m，闸底板高程58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计60.50m，开敞式钢筋混凝土结构，这种结构形式受力条件好，施工简单，易于管理，造价低，扩建方案仍采用这种形式。将原闸室段的底板和闸墩、左岸岸墙预以保留，拆除右岸岸墙，在右岸南侧新扩建2孔，每孔净宽仍为5.0m。新扩建的两孔闸仍采用分离式底板，底板为C20钢筋混凝土，闸墩下底板设四根灌注桩。在墩顶从上游向下游依次布置检修插板桥、启闭机排架、交通桥，布置详见设计图。b.上游连接段：底部紧靠闸室底板的上游设C15混凝土铺盖，铺盖上接长15m混凝土护底。上游翼墙采用悬臂式圆弧翼墙，C20钢筋砼结构，前端与C15现浇砼护坡相连。北岸护坡长15m，南岸护坡到库底与大坝护坡连接。c.下游连接段：闸室底板下游接消力池，材料为C20混凝土，后部设排水孔，梅花型布置，排水孔下设反滤层以导渗。消力池下接干砌石海漫段，海漫段末端设抛石防冲槽。下游消力池两岸采用C20钢筋砼悬臂式八字翼墙，八字墙后接M7.5浆砌块石扭曲面，扭曲面基础、台帽为C15砼，扭曲面后面接0.3m厚浆砌块石护坡。d.重建启闭机房、新建桥头堡在闸室上部重建机架桥和启闭机房:机架桥排架为C20钢筋砼结构，启闭机房为砖混结构，新建桥头堡布置在北岸上游，距闸室边墙5.7m，砖混结构，桥头堡开间3.0m，进深4.8m，共2层。4.3.2朱刘沟闸布置朱刘沟位于林七水库南岸，集水面积为6.8km2，排涝标准为五年一遇洪水，排涝流量5.5m3/s，灌溉面积1.8万亩，设计灌溉流量1.18m3/s。朱刘沟闸址处沟底宽5.5m，沟底高程62.15m，边坡1:2，设计水深2.0m。由于副坝接长后将截断朱刘沟的排水出路，故在副坝接长后的末端新建朱刘沟节制闸，既可与副坝一起对库区形成封闭，也可起到引水灌溉、兴利除涝的作用。朱刘沟闸采用抗震性能较好的箱型涵洞式结构，设计洪水位64.15m，上游连接段为混凝土护坡、护底，浆砌块石扭曲面，洞身为钢筋混凝土结构，进口底板高程62.15m。涵洞进口设置闸室段，闸底板高程62.15m，闸墩墩顶高程64.70m。上游方向采用1:4、下游采用1:3的坡度与原地面线64.50m连接，使之与副坝融为一体。闸门采用平面铸铁闸门，门顶高程64.35m，配以50kN启闭机使用。下游连接段为混凝土挖深式消力池，后连接浆砌块石海漫，末端设防冲槽。58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计根据朱刘沟闸址处地质勘探资料（见3.6节），朱刘沟闸基土层为中等～严重液化土层，需采取处理措施消除地震液化影响，在闸底板及两岸翼墙下布设喷粉桩，矩形布置。4.4南泄洪闸扩建工程设计4.4.1水力计算4.4.1.1孔径计算采用《水闸设计规范》（SL265-2001）中平底板堰流闸孔总净宽计算公式：式中:B0—闸孔总净宽（m）；Q—50年一遇设计过闸流量，296m3/s；H0—计入行近流速水头的堰上水深，4.50m；g—重力加速度，采用9.81（m/s2）；m—堰流流量系数，可采用0.385；ε—堰流侧收缩系数，对于水库ε=0.909；σ—堰流淹没系数，由于水库下游水位较低，按自由出流，σ=1.00。由第四章调洪演算成果可知，当林七水库50年一遇设计洪水位为65.00m，时，相应下游吴屯水库水位为63.77m，即hs为3.27m，hs/H0=0.726，淹没系数σ取1.0。经计算，B0=20m。采用4孔，每孔净宽5.0m。在保留原有2孔的情况下，向南扩建2孔。4.4.1.2消能计算a、消力池深度d计算公式如下:式中:σ0—水跃淹没系数；hc″—跃后水深，m；hs′—出池河床水深，m；hs′—出池河床水深，m；58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计△Z—出池落差，m。经计算，最大消力池深度d=0.34m，取d为0.50m。b、消力池长度Lsj计算公式如下:式中:Ls—消力池斜坡段水平投影长度，m；Lj—水跃长度，m；β—水跃长度校正系数，取0.8；hc—收缩水深，m。消力池斜坡段长为6.0m，坡度为1:4，计算得最大自由水跃长度Lj为12.85m，消力池长度Lsj取为19m。c、消力池底板厚度t满足抗冲要求，消力池末端厚度可取t/2，但不得小于0.5m，计算公式如下:式中:k—消力池底板计算系数，取0.20；q—过闸单宽流量(m2/s);△H′—闸孔泄水时上下游水位差。经试算，消力池底板首端满足抗冲最小厚度为0.7m。4.4.1.3海漫长度计算计算公式如下:式中:Lp—海漫长度(m)；Ks—海漫长度计算系数，粉质壤土河床土质取为11；qs—消力池末端单宽流量(m2/s)；△H′—闸孔泄水时上下游水位差。经计算，海漫段长度Lp=37.8m，取Lp为41.45m，上段25m为浆砌块石，下段16.45m为干砌块石。58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计4.4.1.4防冲槽设计海漫末端的河床冲刷深度dm计算公式如下:式中:dm—海漫末端的河床冲刷深度(m)；qm—海漫末端单宽流量(m2/s)；；[v0]—河床土质允许不冲流速(m2/s)；△H′—闸孔泄水时上下游水位差。经计算，海漫末段河床冲刷深度dm为0.96m，取防冲槽深度为1.0m，底宽1.0m，上口长5.8m，抛石护底。4.4.2防渗排水设计a)初拟闸基防渗长度按渗径系数法，公式如下：式中:L—闸基防渗长度，m；C—允许渗径系数值，轻砂壤土土质，取8.5；ΔH—上、下游最大水位差，4.5m。经计算:L=38.25m。取闸基防渗长度为40.00，上游15m长厚0.3m的C15混凝土防渗护底，接15m长厚0.5m的C15混凝土铺盖，闸底板顺水流方向长10m，厚1.0m。b)渗流计算采用改进阻力系数法。因地下轮廓线的水平投影与垂直投影之比远大于5，且下部无不透水层，故地基土的有效深度为地下轮廓线水平投影的一半，即20m。进出口段阻力系数按下式计算：内部垂直段落阻力系数按下式计算：内部水平段阻力系数按下式计算：58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计式中:ξ0、ξy、ξx—分别为进出口段、内部垂直段、水平段阻力系数；S—齿墙的入土深度；T—地基透水层深度(m);Lx—水平段长度(m);S1、S2—进出口段齿墙的入土深度(m);经计算，进口段、闸室底板段、出口段的渗压水头损失值分别为0.303m、1.109m和0.324m(修正后值)。c)抗渗稳定性验算出口段渗流平均坡降按下式计算：式中:J0—出口段平均渗流坡降；—修正后的出口段渗压水头损失值(m)；—地下轮廓线不透水部分渗流出口段的垂直长度(m)。经计算J0=0.46<[J0]=0.5，故不会产生流土。底板水平段平均渗透坡降按下式计算：式中:Jx—底板水平段平均渗流坡降；hx’—修正后的底板水平段渗压水头损失值(m)；Lx—底板水平段长度(m)。经计算Jx=0.139<[Jx]=0.2，故地基土在其与底板的接触面上不会产生冲刷。由于地基土层为轻砂壤土，为防止发生管涌，在下游消力池底板下铺设一层土工布作为反滤层，消力池内设排水孔，选用φ50PVC管，梅花型布置，间距1.5m。58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计4.4.3结构设计4.4.3.1荷载数据钢筋混凝土：25.0kN/m3，混凝土：24.0kN/m3，浆砌石：23.0kN/m3，水：10.0kN/m3，汽车荷载：公路Ⅱ级。4.4.3.2荷载组合本工程为三级建筑物，根据《规范》规定，结合本工程的具体情况确定南泄洪闸的计算工况和荷载组合如下：(1)基本组合：基本组合Ⅰ：完建期(基本组合、上下游均无水)：结构自重、土压力、土重及其它(闸门重量、启闭机重量等)。基本组合Ⅱ：正常运用期(正常蓄水位)：结构自重、扬压力、土压力、波浪压力、水重及其它(闸门重量、启闭机重量等)。(2)特殊组合：特殊组合Ⅰ：检修期：结构自重、静水压力、扬压力、土压力、波浪压力、水重及其它(闸门重量、启闭机重量等)。特殊组合Ⅱ：地震情况：结构自重、扬压力、土压力、波浪压力、水重及地震荷载。4.4.3.3钻孔灌注桩基础底板计算本工程闸室底板坐落于第③单元粘土层上，比贯入阻力平均值1.01MPa，压缩系数a1-2平均为0.37MPa-1，大均值0.39MPa-1，容许地基承载力100kPa，属中（偏高）压缩性较软土层，这种土层对闸基防渗是有利的，但承载力相对较低。经计算，如地基土层不加以处理，各计算工况下地基应力和抗滑稳定均不能满足要求(见表5.3-1)。为尽量减小新老闸闸体的不均匀沉降，新扩建的两孔结构型式和尺寸应尽可能与老闸相同。因此，仍采用老闸的钻孔灌注桩基础底板，大小底板分离式，上部荷载全部由墩下底板承担，小底板仅承受自重、水重、浮托力、渗透压力和抗滑作用力。a)地基反力为了桩的排列，首先需要确定墩下底板的地基反力(这时假定桩不受力)，根据结构布置情况，中墩和边墩下大底板基底应力分别按下式计算：58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计式中:—闸室基底应力的最大值或最小值；∑G—作用在闸室上的全部竖向荷载(包括闸室基础底面上的扬压力在内，kN)；A—闸室基底面的面积(m2)；∑M—作用在闸室上的全部竖向和水平向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水流方向的形心轴的截面矩(m3)；∑Mx、∑My—作用在闸室上的全部竖向和水平向荷载对于基础底面形心轴x、y的力矩(kN·m)；Wx、Wy—闸室基底面对于该底面形心轴x、y的截面矩(m3)。计算结果见表4.4-1。58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计表4.4-1闸室稳定计算成果表序号计算工况计算部位基底应力（kN/m2）不均匀系数抗滑稳定安全系数σmaxσminση［η］Kc［Kc］1完建期中孔145.6473.76109.71.971.5　　边孔130.66105.96118.311.231.5　　2正常蓄水期中孔128.4267.26118.311.911.50.981.2边孔135.5799.23117.41.371.51.141.23检修期（一孔检修，邻孔关闭）中孔152.7254.46103.592.81.51.021.2边孔137.4196.21116.811.431.51.031.24检修期（一孔检修，邻孔开启）中孔135.7746.1990.982.941.511.071.2边孔135.61121.29128.451.121.52.021.25地震情况中孔133.1963.6398.412.091.50.951.2边孔161.51113.69137.601.421.51.091.2b)各桩承受的竖向荷载每个闸墩底板下布置4根桩，桩径0.8m，各桩上下游对称于底板中心布置，单桩承担的竖向荷载按下式计算：式中:ΣG—底板底面以上全部竖向荷载(kN)；n—桩数；yi—第i根桩离桩重心的距离(m)；M’—底板底面以上全部竖向荷载对桩重心的力矩(kN·m)；58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计计算得单桩的最大竖向荷载为693.33kN。c)桩长计算根据计算出的桩的最大竖向荷载及单桩竖向允许承载力可以计算确定桩长，单桩的竖向允许承载力按下式计算：式中:Nd—单桩允许竖向承载力(kN)；K—安全系数，取2.0；Up—桩身截面周长(m)；fi—桩周第i层土的极限摩阻力(kPa)；li—第i层土的厚度(m)；fp—桩端处的极限端阻力(kPa)；Ap—桩端截面面积(m2)。计算得桩长为12m。d)横向水平力计算检修期中墩最大横向水平力H=422.47kN，由4根桩承担，每根桩承担水平力：e)桩的弯矩计算用K法计算桩在土中的变形系数α1按下式计算：式中:D—桩的直径(cm)；I—桩的截面惯性矩；E—桩的混凝土弹性模量；K—土的弹性抗力系数。经计算α1=0.591.地面至第一弹性零点的距离t按下式求解：58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计计算得t=6.67m。因桩长h=12m＞t+π/α1，为弹性地基的无限长梁，计算系数m=n=1。桩顶截面弯矩按下式计算：第一弹性零点截面弯矩按下式计算：经计算，桩顶截面弯矩为M0=-238.8kN·m；第一弹性零点截面弯矩为Mt=44.2kN·m。最大弯矩Mmax=7.57kN·m，第一弹性零点至最大弯矩处的距离为2.015m。按偏心受压构件计算灌注桩的纵向受力钢筋，经计算，纵向受力钢筋选用1218。e)桩顶水平位移△0计算桩顶水平位移△0按下式计算：式中:t—地面至第一弹性零点的距离；I—桩的截面惯性矩；E—桩的混凝土弹性模量；a1—桩在土中的变形系数；Mt—第一弹性零点截面弯矩。计算得△0=0.36cm＜0.5m，满足要求。4.4.3.4结构应力分析a)墩下底板应力分析58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计顺水流方向墩下底板与闸墩整体工作，按支承在桩顶的形截面梁计算，由于闸墩高度很大，即形截面很高，经计算仅需配置构造钢筋。在悬臂部分，顺水流方向底板是以桩为支承的连续梁，由于桩间距较小，即板的跨度不大，内力较小，经计算也只需配置构造钢筋。因此，顺水流方向板顶及板底均配置φ10@200的构造钢筋。垂直于水流方向，墩下底板的外伸部分按悬臂板计算，所受荷载为板自重、水重、浮托力、渗透压力和桩的集中力。经计算，垂直水流方向板底配置钢筋14@200，板顶配置构造钢筋φ12@200。b)小底板抗浮稳定计算小底板按水流方向的弹性基础梁计算，承受的荷载为板自重、水重、浮托力和渗透压力，无论是顺水流还是垂直水流方向，其内力都不大，所需受力钢筋不多，故适当选配构造钢筋。采用下式进行抗浮稳定计算：式中:Kt—闸室抗浮稳定安全系数；ΣV—作用在闸室上全部向下的铅直力之和(kN)；ΣU—作用在闸室基底面上的扬压力(kN)。经计算，当利用工作闸门与检修闸门进行检修时，小底板的抗浮稳定在各工况下均能满足要求。c)闸墩计算闸墩的结构计算，分以下几种工况：(1)正常或非常挡水时期闸门全关的情况，闸墩承受最大的上下游水位差的水压力、闸墩及其上部结构重力，验算闸墩底部正应力和门槽应力；(2)当一孔检修，邻孔关闭或正常泄流，闸墩两侧产生水位差，闸墩承受侧向水压力、闸墩和上部结构的重力，验算闸墩底部的垂直水流向的应力；(3)正常挡水时期闸门全关加上地震荷载，核算垂直水流方向的应力分布。闸墩底面正应力计算时，将闸墩作为固结于闸底板的悬臂梁，按偏心受压构件计算的配筋量为φ12@200(计算钢筋截面积为446.57mm2)，故按《水工混凝土结构设计规范》规定的墩墙的最小配筋率选配φ14@200。58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计d)门槽计算门槽计算采用以下近似方法：在沿闸墩高度为1m的门槽上，左右闸门传来的水压力为P,闸墩上下水平面将产生剪力Q上和Q下，剪力差（Q下-Q上）等于P。近似地假设剪应力在上下水平截面上为均匀分布，并取门槽前的闸墩为脱离体，由力的平衡条件可得此1m高的门槽颈部所受的拉力为：式中:A1——门槽颈部以前闸墩水平面积，m2；A——闸墩的水平总面积，m2；P——沿闸墩高度为1m的水平水压力，kN。计算得P=111.86kN。按轴心受拉构件计算正截面配筋量，经计算钢筋截面积为699mm2，选配12@200。e)工作桥及交通桥工作桥下部结构由两圆柱和一根盖梁组成排架，上部结构由两根“Π”形梁和两根“T”形梁组成，机房为砖混结构，其上为钢筋混凝土预制空心板。结构计算中，排架的内力计算分纵向和横向两个方向进行。纵向(顺水流方向)按固定在闸墩上的刚架计算，横向(垂直水流方向)按承受轴向力和水平力的悬臂梁计算。交通桥为公路Ⅱ级，采用交通部定型设计钢筋混凝土预制空心板。f)翼墙设计上游翼墙采用扶臂式圆弧翼墙，半径R=15m，圆心角=90°，C20钢筋砼结构。底板最大断面处长5.0m，厚0.6m，前臂长0.75m，后臂长3.75m。立墙最大高度为6.1m，厚0.5m；扶臂厚0.5m，间距3.0m。上游翼墙前端与C15现浇砼护坡相连，护坡厚度为0.12m，以2.0m×2.0m分缝，缝内填沥青麻丝。北岸护坡长15m，南岸护坡下至库底，外到大坝护坡。下游消力池两岸仍采用C20钢筋砼扶臂式八字翼墙，扩散角为10°。底板最大断面处长6.0m，厚0.6m，前臂长0.90m，后臂长4.60m。立墙最大高度为6.9m，厚0.5m；扶臂厚0.5m，间距3.0m。八字墙后接M7.5浆砌块石扭曲面，扭曲面基础、台帽为C15砼，最大断面底板总宽4.0m，厚0.5m。扭曲面顶宽0.5m58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计，扭曲面后面接0.3m厚浆砌块石护坡。地基应力计算公式同闸室底板，上游圆弧翼墙和下游八字墙稳定及内力计算见下表4.4-2。表4.4-2泄洪闸的挡土墙计算部位工况安全系数地基应力扶臂底内力抗滑抗倾前趾后趾弯矩剪力(kN/m2)(kN/m2)(kN·m)(kN)上游翼墙完建期1.527.28118.7387.271052.21573.84正常蓄水位2.482.9578.6284.631044.68764.87校核水位5.092.9466.82110.191573.771001.62下游八字墙完建期1.507.33130.5899.551581.13752.92正常蓄水位1.843.1199.7689.211573.771001.62水位突降1.394.04128.3685.511573.771001.62前后趾地基应力均有大于地基承载力的工况，采用深层搅拌桩(喷粉桩)加固地基，喷粉桩桩径0.5m，桩长8m，梅花形布置，上游翼墙底板下共布置136根，下游八字翼墙底板下共布置216根。。单桩竖向承载力标准值按下式计算：式中:Rk——单桩竖向承载力标准值(kN)；up、l——桩的截面周长和有效桩长(m)；Ap——桩的横截面积(m2)；qp、qs——桩端下地基土承载力和桩间土平均摩阻力(kPa)；α——桩端下地基土承载力折减系数。计算得Rk=135kN。复合地基承载力按下式确定：式中:fs·pk——复合地基承载力标准值(kN)；Rk——单桩竖向承载力标准值(kN)；58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计Ap——桩的横截面积(m2)；β——桩间土承载力折减系数，取0.5；m——面积置换率，设计取18%；fsk——桩间土承载力标准值，(kPa)。经计算fs·pk=167kPa。挡土墙立板按以扶臂为支座的单向连续板计算，承受的主要荷载为水平向土压力和水压力。底板的内底板与外底板均按以立板底部为固定端的悬臂板计算，承受的荷载有底板自重、填土重、地下水重、地下水浮托力和渗透压力、地基反力等垂直向外力。扶臂在水平土压力及水压力作用下受弯，与底板形成一共同作用的整体结构，按T形截面的悬臂梁计算。挡土墙设计断面及配筋详见设计图册。4.4.4启闭机房和桥头堡启闭机房为砖混结构，沿闸室通长布置，长23.20m，宽3.3m、高2.8m，建筑面积115.34m2。新建桥头堡布置在北岸上游，距闸室边墙5.7m，砖混结构，桥头堡开间3.0m、2.4m，进深4.8m，共2层，面积56.85m2。4.4.5安全监测设计水闸应设置必要的安全监测设备，进行施工期及运行状态的系统监测，及时整理和分析观测资料，指导施工、改善设计，为水库运行管理提供可靠的依据。在新扩建的南泄洪闸设置部分监测设施：a.渗压观测在水闸上、下游翼墙段布设渗压观测管，以便了解两岸绕渗情况，监视、判别泄洪闸的渗流安全，在上下游翼墙两边布置一排4个测压管，以观测渗压变化。b.上下游水位观测为观察过闸水面线变化，在闸前渐变段两岸、闸墩上、下游及闸后渐变段末端两岸各设立一水尺（共6个），用于人工观测水位变化；并在上游布置一套水位计，用于自动观测。58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计4.5朱刘沟闸设计4.5.1基本资料为保证水库在设计正常蓄水位和防汛期间水库不发生外泄，在水库副坝的末端，朱刘沟支渠始端0+000处新建朱刘沟节制闸一座，和副坝一起拦蓄洪水，同时也可以起到兴利除涝的作用。朱刘沟位于林七水库南岸，集水面积为6.8km2，排涝标准为五年一遇洪水，排涝流量5.5m3/s，灌溉面积1.8万亩，设计灌溉流量1.18m3/s。朱刘沟闸址处沟底宽5.5m，沟底高程62.15m，边坡1:2，设计水深2.0m。4.5.2水力计算根据已批复的初步设计方案，朱刘闸结构型式为箱涵式水闸。4.5.2.1闸孔总净宽度计算a、基本参数闸前最大水深H0=2.03m，闸底板高程62.15m，下游水位64.00m（水库兴利水位），最大泄量Q=5.5m3/s。b、闸孔总净宽计算箱涵式水闸结构型式，根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）附录P，涵洞式水闸闸孔尺寸通过以下步骤试算确定。①涵洞水流流态判别根据排水涵的设计流量，初步拟定孔径如下:孔宽1.5m，孔高2m，孔数1孔。过洞水流根据洞前水深h1与洞身高度D的比值可分为无压流、不稳定流、（应尽量避免）和有压流，可按下式判别。h1/D<1.2，无压流；1.2

1.5，有压流。h1/D=2.03/2=1.02<1.2，所以此涵闸流态为无压流。②、淹没流与非淹没流的判别根据工程布置，涵洞底坡降i≈0，涵洞出口水深h2≤（0.75～0.77）H058n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计（计及流速水头的涵洞进口水头）时，为非淹没出流，反之，则为淹没出流。H0=2.03m，h2=1.85m，h2/H0=1.85/2.03=0.91由计算结果知此涵闸为淹没出流。③、长短洞的判别缓坡涵洞按以下列公式判断长短洞:i≈0时L=(52～64)h1L——缓坡短洞长度，m；h1——涵洞进口水深，m。L=(52～64)×2.03=106~130m取定的洞身长度为23.7m，所以此涵洞为短洞。④、涵洞式水闸过水能力验算此涵闸为无压短洞且为淹没出流，孔径按下式计算:式中:B─过流断面计算宽度（m）；Q─涵洞设计流量（m3/s）；σn─淹没系数；m─无压流时的流量系数；m0─进口轮廓形状系数；g─重力加速度（m/s2）；H0─计入行近流速水头的涵洞进口水头（m）；Ah─相应于涵洞进口水深的过水断面面积(m2)；Aj─进洞水流的过水断面面积(m2)。计算结果见下表:表4.5-1无压流涵洞过流验算成果表涵洞名称设计流量(m3/s)H0(m)B(m)H(m)涵洞进口水深h1(m)Ah(m2)Aj(m2)m过流能力(m3/s)朱刘沟5.52.031.522330.3855.658n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计拟定孔径满足要求4.5.2.2消能工程设计a、消力池深度d计算公式如为:式中:σ0—水跃淹没系数；hc″—跃后水深，m；hs′—出池河床水深，m；hs′—出池河床水深，m；△Z—出池落差，m。b、消力池长度Lsj计算公式如下:式中:Ls—消力池斜坡段水平投影长度，m；Lj—水跃长度，m；β—水跃长度校正系数，取0.75；hc—收缩水深，m。c、消力池底板厚度t满足抗冲要求，消力池末端厚度可取t/2，但不得小于0.5m，计算公式如下:式中:k1—消力池底板计算系数，取0.20；q—过闸单宽流量，m2/s;ΔH′—闸孔泄水时上下游水位差，取0.15m。4.5.2.3防渗工程设计闸基防渗长度计算公式为:式中:L—闸基防渗长度，m；58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计C—允许渗径系数值；ΔH—上、下游最大水位差，m。经计算:L=20m。根据总体布置情况，取L=23.7m。渗流计算仍采用改进阻力系数法，公式见5.3.2节。经计算，进口段、闸室底板段、出口段的渗压水头损失值分别为0.154m、0.245m、0.116m(修正后值)。出口段平均渗流坡降为0.23，底板水平段的平均渗流坡除为0.126，均满足要求。4.5.2.4海漫工程设计海漫长度计算公式如为:式中:Lp—海漫长度，m；Ks—海漫长度计算系数；qs—消力池末端单宽流量，m2/s;ΔH′—闸孔泄水时上下游水位差，m。计算结果见下表。表4.5-2水闸防渗消能防冲计算成果表建筑物名过闸流量(m3/s)防渗长度(m)消力池深(m)消力池底板厚(m)消力池长度(m)海漫长(m)防冲槽深(m)朱刘沟闸5.521.700.50.57111.04.5.3结构设计4.5.3.1闸室稳定设计本闸闸室位于土基上，其计算结果应满足以下要求:a、闸室平均基底应力不大于地基允许承载力，最大基底应力不大于地基允许承载力的1.2倍。b、闸室基底应力最大值与最小值之比，在荷载基本组合时不大于1.5，在荷载特殊组合时不大于2.0。c、沿闸室基底面的抗滑稳定系数，在荷载基本组合时不小于1.25，在荷载特殊组合时不小于1.10。58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计基底应力计算公式如下:式中:—闸室基底最大、最小压应力，kPa;∑G—作用在闸室上的全部竖向荷载，kN；A—闸室基底面积，m2；e—竖向荷载合力对闸底板中心点的偏心距，m；B—闸底板沿水流方向的长度，m。抗滑稳定安全系数计算公式如下:式中:Kc—抗滑稳定安全系数；∑H—作用在闸室上的全部水平荷载，kN；f—闸室基底面与底基之间的摩擦系数，取f=0.35。表4.5-3闸室稳定计算成果表计算结果计算条件抗滑KCPmaxPmin(Pmax+Pmin)/2Pmax/PminkPakPakPa1、完建期　98.8371.5483.691.342、正常蓄水期12.661.7850.3556.031.233、最高蓄水期6.9852.3345.5448.941.154.5.3.2翼墙稳定设计进出口翼墙墙身采用重力式浆砌块石结构，底板采用C15混凝土结构。墙后回填土湿容重为18.1kN/m3，内摩擦角φ=25.5°，粘聚力C=8.2kPa。其计算结果应满足以下要求:a、翼墙沿其基底面的抗滑稳定安全系数，在荷载基本组合时不小于1.25，在荷载特殊组合时不小于1.10。b、翼墙抗倾覆稳定安全系数，在荷载基本组合时不小于1.5058n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计，荷载特殊组合时不小于1.30。c、基底应力不均匀系数不大于规定的允许值(同闸室底板)。表4.5-4挡土墙稳定计算成果表计算结果计算条件抗滑KC抗倾Kp1、完建期1.936.952、最高蓄水期3.434.694.5.3.3地震抗液化处理根据朱刘沟闸址处地基勘探资料（见3.8节），朱刘沟闸基土层为中等～严重液化土层，需采取处理措施消除地震液化影响。在闸底板及两岸翼墙下布设喷粉桩，桩径500mm，桩净距25cm，矩形布置，桩长6m（详见设计图）。58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计5电气及金属结构设计5.1电气设计5.1.1供电电源林七水库除险加固工程供电对象主要为南泄洪闸以及闸管所。根据民权县电业局意见，为保证电压质量及安全用电，电源由林七变电所林王10kv线路（导线型号为LGJ-50，线路长1.0km）“T”接供新泄洪闸。本工程用电负荷为一级负荷，故另设应急备用柴油发电机组一套。5.1.2电气主接线南泄洪闸扩建后为4孔装设4套工作闸门启闭机组，电机容量为4×7.5kW。除此之外，另有负荷:闸室及桥头堡照明、大坝路灯、管理所办公生活区及其它用电负荷等。根据以上负荷，鉴于此闸单机容量较小，且为季节性运行。为使接线简单可靠、操作检修方便、节约投资，电气主接线高压电源侧采用单回路进线，10kV电源进线经跌落式熔断器与降压变压器相连，降压至0.4kV后，引至配电室的低压配电柜；变压器低压侧采用典型的“π”型双电源供电结线。5.1.3主要电气设备选择变压器：闸门在一定运行方式下，变压器容量按稳定计算负荷选择，并以闸门电机启动进行校验，经计算选用1台S9-100/10±5%/0.4kV节能型油浸式电力变压器；发电机：选择条件同变压器，经计算，选择一台80kW柴油发电机作应急电源；低压配电柜:选用MSG型低压抽出式开关柜3块；高压电能计量箱1只:安装在变压器高压侧，供测量计费之用；5.1.4电气设备布置变压器采用柱上布置方式；在配电房分别布置有备用柴油发电机、总配电盘；桥头堡底层布置有低压配电室，低压配电室各有3台低压配电柜；桥头堡二层的中控室布置集中控制台。各启闭机控制箱安装在启闭机室内启闭机旁，在启闭机室内设有电缆沟，用以敷设至启闭机的动力和控制信号电缆。动力配电箱、照明配电箱分别布置在桥头堡内。58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计5.1.5照明及防雷接地柴油发电机室选防爆型工矿灯，启闭机室选吸顶工矿灯及壁灯，低压配电室、中控室等均选用链吊式双管荧光灯。室外道路、交通桥及闸两头等选用庭院灯。在启闭机室、中控室、低压配电室及柴油发电机室装设一些应急灯，作为事故照明。为防止雷电波沿10kV配电线路侵袭变压器，变压器高压侧装设避雷器，为防止直击雷侵害，启闭机室顶四周敷设环型避雷带利用四角构造柱钢筋作为引下线与接地网可靠连接，接地网干线均采用-40×4镀锌扁钢，并利用排架柱主钢筋作为自然接地体，由自然和人工接地体组成本闸的总接地网。闸上所有电气设备的金属外壳及金属构架都应与接地网可靠连接。整个接地网的接地电阻值应不大于4W。5.1.6主要电气设备材料表主要电气设备材料见表5.1-1。58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计表5.1－1新泄洪闸主要电气设备材料清单序号名称规格型号单位数量备注1跌落式熔断器RW10-10F/50只22金属氧化物避雷器HY5W-12.7/50只23电力变压器S9-100/10、100kVA、10±5%/0.4-0.23kV、Yyno台14高压电能计量柜10/0.1kV、15/5A只15低压配电屏MSG块46电机控制箱块47动力配电箱XLR-20-3-1块58照明配电箱XMR-7-6/0块49集控台块110电力电缆VV22-0.6/1-3×120+1×70米18011电力电缆VV22-0.6/1-3×35+1×16米8012电力电缆VV22-0.6/1-3×16+1×10米18013电力电缆VV22-0.6/1-3×10米15014控制电缆KVV22-450/750V-8×1.5米5001510kV线路LGJ-50km116柴油发电机VP151，80KW、400/230V台117照明设施灯具、电线等项218防雷及接地40×4扁钢等项219电缆终端及附件项220其他基础型钢、电缆保护管、通讯设备等项15.2金属结构设计林七水库除险加固工程涉及的金属结构为新泄洪闸（4孔）和新建朱刘沟闸的闸门和启闭设备。58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计5.2.1设计依据《河南省民权县林七水库除险加固工程初步设计报告》(商丘市水利建筑勘测设计院2005年8月)；《关于发送河南省民权县林七水库除险加固工程初步设计审查意见的函》(淮委2005年12月)；《水利水电工程钢闸门设计规范》(SL74-95)；《水利水电工程启闭机设计规范》(SL41—93)；《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》(DL／T5018—94)；《水利水电工程启闭机制造安装及验收规范》(DL／T5019—94)；《水工金属结构防腐蚀规范》(SLl05—95)。部水利水电。5.2.2闸门设计5.2.2.1金属结构现状原南泄洪闸建于70年代，是一座具有蓄水和泄洪功能的Ⅲ等中型水闸。闸室为开敞式混凝土结构，泄洪闸2孔，每孔净宽5m，工作闸门为露顶式钢筋砼平板闸门，配15t螺杆启闭机2台，建闸至今闸门、启闭机未作更换。5.2.2.2金属结构安检及结论河南省水利水电工程质量检测中心于2004年10月对南泄洪闸进行了安全鉴定，发现金属结构存在的主要问题有:a.闸门下部铁件，由于长期在水中浸泡，锈蚀、脱落严重；b.止水橡皮损坏严重，特别是底止水，基本损坏完，需更换侧止水、底止水、角钢及橡皮；c.钢筋混凝土闸门碳化，严重者混凝土脱落，钢筋外露，闸门龟裂，少数闸门出现漏水空洞；d.启闭机运行不灵活，有相当一部分基本无法启闭，启闭机无标牌、产地，均为“文革”期间的产品；e.启闭机丝杆弯曲，制动系统不灵活，锈蚀、损坏严重，须全部更换；金属结构鉴定结论为:闸门及启闭机全部更换。淮委专家组最终审查意见为：同意更换原南泄洪闸两孔闸门及启闭机。58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计5.2.2.3金属结构设计a.新泄洪闸工作闸门该闸闸门采用露顶式平板定轮焊接钢闸门，闸门数量为4扇，闸门孔口尺寸(宽×高)5.0×4.0m，闸门底槛高程60.50m，操作室平台高程72.20m。闸门设计水头3.5m。门叶采用多主横梁，等荷载同层布置，双吊点。闸门行走支承采用悬臂式滑动轴承滚轮，轴承采用无油润滑滑动轴承。止水型式为前止水、侧止水采用P型止水橡皮，底止水选用刃型止水橡皮。闸门选用定型设计产品，每扇闸门自重10t，埋件重2.5t。闸门具有局部开启的要求，操作运用方式为动水启闭。根据运用要求、孔口布置、闸门孔数、工作级别，并结合经济指标选定4台QPQ－2´80kN固定卷扬式启闭机，启闭机钢丝绳采用镀锌钢丝绳，扬程8m，启闭机安装高程72.20m。同时每台启闭机配置一套开度控制仪，随时监控工作闸门运行状况，满足管理运用要求。b.新泄洪闸检修闸门检修门槽宽38cm位于工作门槽的上游，检修便桥的下方。检修水位为闸上侧64.0m，闸下侧无水，底槛高程为60.5m。检修闸门采用浮箱式叠梁钢闸门，4孔共用1套检修闸门，分为4节，每节闸门高度为1.0m。检修闸门平时存放在管理所仓库里门槽的埋件、正反轨及底槛均采用Q235钢材焊接构件，并采用二期砼预埋，二期砼强度为C25。根据运用要求、闸门工作级别，并从水工结构布置紧凑考虑，选定一台SGCD-2×30kN移动式双钩同步电动葫芦启动，多孔共用，操作运用方式为静水启闭。在工作门槽上方的排架柱中间联系梁位置向检修门槽上方伸出一悬臂梁，作为安装吊轨的支承，电动葫芦安装在悬挂式轨道上。轨道长26.4m，重6.9t。c.朱刘沟闸闸门该闸闸门采用平面铸铁闸门，闸门数量为1扇，闸门孔口尺寸(宽×高)1.5×2.2m，设计闸底板高程62.15m，设计水深2.0m，闸门形式选用为PZM系列平面铸铁闸门。止水采用双向止水，顶、底止水采用P型止水橡皮。闸门具有局部开启的要求，操作运用方式为动水启闭。根据运用要求、孔口布置、闸门孔数、工作级别，并结合经济指标选定1台50kN58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计的手电两用式螺杆启闭机，启闭机安装高程70.90m。新泄洪闸及朱刘沟闸金属结构技术特性详见表5.2-1。58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计表5.2-1河南省民权县林七水库金属结构技术特性表序号基本资料闸门启闭机闸门名称门体型式孔口尺寸（m)设计水头操作方式支承材料闸门数量闸门单重埋件数量埋件单重型式容量单机重数量（宽×高）（m）型式材料（扇）（t）（个）（t）（kN)(t)（个）1南泄洪闸工作闸门露顶式平板钢闸门5.0×4.03.5动水启闭悬臂轮ZG45#Q235B45.542.5固定卷扬机2×802.142南泄洪闸检修闸门浮箱叠梁钢闸门5.0×(4×1)3.5静水启闭滑块Q235-CMGBQ235B4节1.242.5电动葫芦2×30212朱刘沟闸平面铸铁闸门1.5×2.22.0动水启闭　HT25-47HT25-4714.861　螺杆启闭机1×50　158n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计6消防设计6.1消防范围本次年度工程设计有消防要求的建筑物主要是规模较大的扩建后的南泄洪闸，消防的范围有闸室和配套变压器。6.1.1启闭机房启闭机房面积120m2左右，按耐火等级三级，火灾危险类别为戊类设计，门净宽1.5m，门、窗均采用防火门窗。启闭机房内配置手提式灭火器6具，分三个点设置，点间距不大于10m。6.1.2变压器变压器采用户外油浸式变压器，根据《水利水电工程设计防火规范》SDJ278-90，耐火等级为一级，火灾危险等级为中危险级，使用占地面积20m2，设置位置距建筑物距离不小于15m，采用配置2只4B卤代烷型手提式灭火器的消防方案。6.2消防设计6.2.1闸门启闭机房消防泄洪闸的启闭机房可燃物为电动机、配电箱、电缆导线、门窗及防锈、防腐、润滑油用的固态油脂及半固态油脂等。因此，启闭机的耐火等级为三级，火灾危险类别为戊类，灭火器配置场所的危险等级按轻危险级计算，火灾种类为A类。a、灭火器的配置启闭机房内配置手提式灭火器，灭火器配置数量依据《建筑灭火器配置设计规范》GBJ140-90规定进行计算。灭火器配置场所所需的灭火级别按下式计算:式中:Q——灭火器配置场所的灭火级别，A或B；S——灭火器配置场所的保护面积，m2，泄洪闸S=120m2；U——A类火灾或B类火灾的灭火器配置场所相应危险等级的灭火器配置基准，m2/A或m2/B，A或B——火灾种类，按A类火灾，轻危险级灭火器配置基准58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计U=20m2/A；K——修正系数，按无消火栓和灭火系统的K=1。依上式计算出闸的启闭机房所需的灭火级别为Q=120/20=6A。启闭机房每个设置点的灭火等级按下式计算:式中:Qe——灭火器配置场所每个设置点的灭火级别，A或B；N——灭火器配置场所中设置点的数量，一个启闭机房三个灭火器设置点，即N=3，则Qe=6/3=2A。每个设置点配2只灭火器。b、手提式灭火器的设置要求灭火器应设置在明显和便于取用的地点，且不得影响安全疏散；灭火器应设置稳固，其铭牌必须朝外；灭火器宜设置在挂钩、托架上或灭火器箱内，其顶部离地面高度应小于1.5m，底部离地面高度不宜小于0.15m；灭火器不应设置在潮湿或强腐蚀性的地点，当必须设置时，应有相应的保护措施。灭火器不得设置在超出其使用温度范围的地点，卤代烷灭火器使用温度范围为-220C~+550C。c、启闭机房对外的电缆沟、孔洞，应采用非燃烧材料封堵。所有电缆宜采用阻燃或不燃电缆。6.2.2变压器处消防a)采用户外油浸式变压器，耐火等级为一级，火灾危险等级为中危险级；防火间距，依据《水利水电工程设计防火规范》（SDJ278—90）第3.2.2条之规定，室外变压器、与建筑物、堆场、储罐之间的防火间距，耐火等级为一、二级时不应小于15m；耐火等级为三级和四级时不应小于20m和25m。当厂房外墙与屋外油浸式变压器外缘的距离小于上述规定时，该外墙应采用防火墙，且该墙与变压器外缘的距离不应小于0.8m。b)灭火器配置水闸外的变压器选用手提式灭火器。火灾危险等级按中危险级，因变压器油为液体燃烧的火灾，故火灾种类按B类。58n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计设变压器的使用占地面积为20m2，查《建筑灭火器配置设计规范》表4.0.2，B类火灾配置场所灭火器的配置基准，中危险级别最大保护面积U=7.5m2/B，则灭火器配置场所所需级别为:上式中符号意义同上。规范第6.0.6条规定:灭火器配置场所和设置点实际配置的所有灭火器的灭火级别均不得小于计算值。变压器处只设一个灭火器设置点。查表4.0.2知，每具灭火器最小配置灭火级别为4B，第4.0.7条规定，一个灭火器配置场所内的灭火器不应少于2具，每个设置点的灭火器不宜多于5只。故该工程每个变压器处的灭火器选用2只4B级卤代烷型手提式灭火器。设置在室外的灭火器，应有保护措施。6.2.3配电线路及照明器的保护措施a、电气设备的配电线路应穿管保护，当暗敷时，应铺设在非燃烧体结构内，其保护层厚度不应小于30mm，明敷时必须穿金属管，并采取防火保护措施。采用绝缘和护套为非燃烧性材料的电缆时，可不采取穿金属管保护，但应敷设在电缆井沟内。b、照明器表面的高温部位靠近可燃物时，应采取隔热，散热防火保护措施。c、卤钨灯和装有额定功率为100W以上的白炽灯泡的吸顶灯、槽灯、嵌入式灯的引入线应采取瓷管、石棉、玻璃棉等非燃烧材料作隔热保护。d、超过60W的白炽灯、卤钨灯、荧光高压汞灯（包括镇流器）等不应直接安装在装修或易燃构件上。6.2.4消防设备林七水库除险加固工程消防设备见表6.2-1。表6.2-1消防设备统计表部位卤代烷型手提式灭火器事故照明灯疏散标志对讲电话机（只）（支）（个）（台）启闭机房6222变压器房211258n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计合计833458n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计7施工组织设计7.1施工条件7.1.1工程概况林七水库除险加固工程，位于河南省商丘市民权县林七村南约1km的黄河故道子河上，该区属淮河流域南四湖水系。第一批工程建设内容主要包括:南泄洪闸扩建；新建朱刘沟闸。工程共需完成挖、填土方5.74万m3，混凝土及钢筋混凝土0.21万m3，砌石0.12万m3，总工期为10个月，即2007年9月至2008年6月。7.1.2对外交通条件该工程靠近陇海铁路和310国道，对外交通十分便利。近年来，随着农村经济迅猛发展，工程区内县与县、县与乡、乡与村、村与村的道路密如蛛网，其路面级别都有较大的提高。林七至柳河三级公路从大坝坝顶通过直达310国道，外来建筑材料、设备，可直接运至施工现场。7.1.3自然条件该工程地处废黄河高滩区，地势高亢，一般高出两侧地面6~8m。滩地内受河流的切割影响，微地形起伏较大，具有明显的岗、坡、平、洼地貌，西高东低，自西而东高程70~52m，平均坡降1/8300。据地质勘测揭露，工程区范围为第四系松散堆积物覆盖，其地层岩性特征主要划分为5个土体单元，自上而下依次为:①低液限粉土:浅灰—灰色，稍密—中密状，饱和含水，层状结构，层理清晰，属中等（偏高）压缩性土层，水库大坝、副坝大部分座落于该层之上；②低液限粉土:褐黄—灰黄色，稍密—中密状，湿—饱和，层状结构，夹薄层软可塑状棕红色粘土，属较松软土层，分布于水库两岸坝肩；③粘土层:棕灰色，软塑状，层理不清晰，含腐朽植物屑，夹微薄层状低液限粉土，分布于桩号0-153—0+047之间；④低液限粉土:灰黄—浅灰色，稍密—中密状，层状结构，层理清晰，该层分布于整个坝段，属较松软土层；⑤低液限粉土:褐黄色，中密状，层状结构，饱和含水，韧性低，属中密—较密实土层。工程区地下水为第四系松散覆盖层孔隙潜水，含水层为低液限粉土，其厚度大于15m，据库区两岸地下水调查，地下水一般受库水及大气降水补给，地下径流排泄。地下水类型为重碳酸钙型水，矿化度240.14mg/L，属淡水，总硬度11.7870n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计德国度，属硬水，侵蚀性CO2为0，PH值6.8，为中性水，对混凝土无侵蚀性，可作为施工用水。该地区属暖温带半湿润大陆性季风气候，春、夏、秋、冬四季分明。多年平均气温14℃左右，极端最低气温－16℃；极端最高气温43.6℃。无霜期213d。该区多年平均降水量为676.6mm，由于受季风气候的影响，一般6~9月份的雨量占全年降水量的70%左右，夏季多偏南风，冬季多偏北风，风向多变，年平均风速3.3m/s，最大风速24m/s。7.1.4建筑材料林七水库地处平原，除土料外，其余天然建筑材料贫乏，天然建筑材料需由其他地区供应。据调查，该区砂、石料来源于山东一带的料场。工程离民权县、商丘市均不远，需用的三材、汽、柴油可从市场购买。7.2施工导流及施工排水7.2.1施工导流7.2.1.1导流标准根据《水利水电施工组织设计规范》（SDJ338-89）规定，根据其保护对象、失事后果、使用年限和围堰工程规模，本工程导流建筑物的级别应为Ⅴ级，导流洪水标准为非汛期5年一遇。7.2.1.2导流方案根据年度实施工程的位置及施工特点，拟定施工导流方案。根据实施方案，先扩建南泄洪闸，后进行北泄洪闸封堵，故可利用北泄洪闸作为南泄洪闸的施工导流，在闸上下游堆筑编织袋护坡土围堰。朱刘沟闸施工不需导流，施工时在闸上游堆筑土围堰即可。7.2.1.3围堰设计根据导流方案的布置，围堰分为两种设计，即南泄洪闸围堰和朱刘沟闸围堰，并分别计算出各自施工期的非汛期5年一遇洪水流量及洪水量，以导流闸底板高程为起调水位，根据各施工期的洪水过程线通过调节计算得出南泄洪闸施工期最高水位为62.00m，朱刘沟闸施工期最高水位为61.10m。a、南泄洪闸围堰70n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计南泄洪闸施工期为2007年9月至次年6月完成，跨汛期施工，但闸室及上下游连接段等下部工程在汛期以前就可全部完成，汛期后进行的工作桥、启闭机房和桥头堡不需筑堰。非汛期水库在5年一遇洪水标准下的最高水位为62.00m，根据施工规范的规定，安全加高为0.5m，围堰顶高程应为62.50m。闸上的柳林公路是连接河南和山东两省的交通要道，在施工期必须考虑两岸的交通问题。南泄洪闸两侧地面高程为63.50~65.50m，因此上游围堰顶（兼作交通便道）设计高程取63.50m，顶宽5m；下游围堰堰顶设计高程取62.50m，顶宽2m。上下游围堰均距建筑物外边缘5m外布置，迎水面边坡1:3，背水面边坡1:2。堰体为均质压实土围堰，迎水面边坡采用编织袋装土护坡，护坡厚1m。根据围堰设计断面、堰顶高程和布置长度计算得围堰土方填筑量见表7.2-1。表7.2-1泄洪闸围堰填筑土方计算表围堰长度顶宽堰顶高程堰底高程堰高临水面边坡系数背水面边坡系数筑堰土方编织袋填土护坡mmmmm　　m3m3上游200563.560.533275001897.4下游150262.560.52322100948.7合计35096002846围堰土方来源应优先考虑利用泄洪闸扩建开挖的弃土，不足部分从新征料场取土(运距2km)。由于原泄洪闸向南扩建2孔(10m)，相应向南挖除原坝体长均18m，根据坝体断面，计算得开挖土方量约为15137m3，泄洪闸闸室及连接段回填用土为6865m3，剩余8252m3全部用于围堰填筑，平均运距100m。施工方法挖掘机挖土、自卸汽车运输、拖拉机压实；编织袋装土护坡采用人工装土、运输、堆放。围堰拆除要求在汛前完成，以免影响水库行洪，施工采用挖掘机拆除。拆除的土方可用作北泄洪闸封堵，或用于新筑副坝填筑。b、朱刘沟闸围堰朱刘沟闸上下游围堰均距建筑物以外5m布置，上游围堰根据施工期朱刘沟来水计算堰顶高程应为64.00m，下游围堰根据施工期水库最高水位确定堰顶高程应为61.60m，实测现河底高程63.00m，因此朱刘沟闸不再设下游围堰，上游围堰顶宽70n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计2m，迎水面边坡1:3，背水面边坡1:2。围堰为均质土围堰，土源仍为新征料场(运距1km)，施工方法同上。7.2.2施工排水施工场地明水较多，可在围堰填筑完成后，在基坑边缘设集水井抽排；在下部结构施工期间使用轻型井点排水，保证基坑在干地施工，使开挖及混凝土浇筑正常进行。7.3南泄洪闸施工7.3.1.施工顺序南泄洪闸工程包括上下游围堰、老闸上下游连接段拆除，闸室和上下游连接段浇筑和砌筑、机架桥浇筑及金属结构和机电设备安装等工程。施工顺序:上下游围堰填筑→老闸上下游连接段拆除→两孔闸室段浇筑→上游挡土墙砌筑及下游挡土墙砌筑→上游护坦、下游消力池浇筑→下游海漫、防冲槽砌筑→上下游护坡浇筑→上下游围堰拆除→机架桥浇筑→闸门安装→启闭机房及桥头堡砌筑→启闭机安装及调试。7.3.2施工特点和技术要求a、施工特点①施工围堰除满足施工挡水功能外，还兼有临时交通的任务，且滞留时间较长，因此围堰施工质量要求较高，故采用编织袋护坡土围堰。②基坑开挖过程中，除注意排水问题外，还应注意开挖边坡的稳定性。③原两孔闸上下游连接段及右岸岸墙须拆除重建，其中包括927m3老混凝土的拆除工作，在施工中要采用稳妥的拆除方法，避免对原闸室产生较大的施工震动。b、施工技术要求①混凝土应按设计要求配合比严格控制材料配比量。采用机械拌制和运输，混凝土的拌和时间应根据塌落度试验确定，一般不宜少于1.5min。②根据经验，从拌成到开始浇筑，以不超过45min为宜，超过者作为废料处理。混凝土的入仓温度25℃以下，如气温太高时可避开高温时段再行浇筑。冬季施工当气温低于-10℃时应停止浇筑，必须浇筑时要有保温防冻措施，以防混凝土出现裂缝。混凝土浇筑时如遇降雨，当雨量超过5mm/h又无防雨措施时要立即停止浇筑。③70n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计在混凝土浇筑施工时，应严格按操作规程进行，以防出现麻面、蜂窝、空洞、裂缝等，造成返工。④混凝土的养护工作是保证其质量和强度达到设计要求的重要保证措施。混凝土浇筑完一般12~18h内即开始洒水养护，平面混凝土养护可用水覆盖或用草袋、湿沙覆盖，垂直方向养护可人工或带孔水管定时洒水养护，保持混凝土表面经常湿润。养护期不少于14d。冬季为了防止混凝土发生冻裂，应采取保温措施，减少洒水次数，0℃以下停止洒水。⑤浆砌石采用坐浆砌筑的方法，要求块石粒径不小于300mm，块石表面干净无杂物。对于土质土基，砌筑前应先将地基夯实，并在地基面上铺一层3~50mm厚的稠砂浆，然后再安放石块；对于岩石地基，铺筑前应先洒水湿润，表面冲洗干净。砌筑时应保证坐浆饱满，填捣密实，表面平整。工程完工后，须经常洒水养护，在砌体未达到设计强度的70%时，砌体前后不得回填土料等。⑥为避免对原闸地基土产生较大的施工震动，老混凝土的拆除建议采用静裂法。根据商丘市水利科学研究所的试验研究和其它工程的施工经验，该法不仅施工震动小，而且施工成本与人工凿除相比较为经济。c、施工方法围堰采用1m3挖掘机辅以74kw推土机挖推土、8t自卸汽车运土至水闸处，再人工装土、封包、堆筑编织袋土围堰；混凝土护坡采用现浇方法，由0.4m3搅拌机集中拌和，机动翻斗车水平运输直接入仓浇筑，当入仓高度大于2m时，应采用溜槽入仓，浇筑时采用1.1kw插入式振捣器或2.2kw平面振捣器进行振捣，要求振捣均匀密实，并应根据气候温度条件，做好降温、保温、洒水等养护工作；浆砌石施工，块石用机动翻斗车，从堆料场运至现场，砂浆采用灰浆搅拌机拌制，砌筑时用坐浆法，砌筑前先把建基面清除干净，砌筑中应确保浆满面平。7.3.3机电设备及金属结构安装7.3.3.1电气设备安装根据《电气装置安装工程施工规范》有关规定，结合本工程具体情况，对电气设备安装提出如下要求:a．电力变压器安装按照《电气装置安装工程电力变压器、油浸电位器、互感器施工及验收规范》（GBJ148-90）有关规定进行。70n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计b．盘、柜及二次结线安装按照《电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范》（GB50171-92）规定，适用于各类配电盘、控制盘、保护盘、屏台箱和面套柜等及其二次回路线安装工程的施工及验收。主要有:1)设备达到现场后，按规范要求外观检查合格；2)设备安装前建筑工程应具备设备安装的条件；3)盘柜上模拟母线的标志颜色应符合规范规定:交流35kV-浅黄；交流6kV-深兰；交流0.4kV-黄褐;交流0.23kV-深灰;直流220V-褐;4)基础型安装后，其顶部高程宜高出抹平地面10mm；手车式面套柜按产品技术要求执行，基础型钢应有明显的可靠接地，盘柜安装均在基础型钢上钻孔攻深，以螺栓固定之；5)盘、柜安装，其垂直度、水平偏差以及盘、柜面偏差和盘柜间接缝的允许偏差应符合规范要求；6)手车柜和抽屉柜的手车、抽屉推拉应灵活轻便，无卡阻、碰撞现象，相同型号的手车及抽屉应能互换。c．其他应按照有关规范进行安装。7.3.3.2金属结构设备安装本工程金属结构件包括:平板钢闸门、平板门卷扬机、电动葫芦等。a．平板闸门金属结构安装平板闸门的埋设件包括底槛、主轨、反轨、侧轨及门楣、一般均采用二期混凝土埋设。闸门门叶分节运至工地后，一般要进行组装，组装后根据工地运输和吊装能力，分节或整扇吊入门槽安装。门页的组装，一般都在安装地点附近搭设拼装平台，利用移动式起重机吊装组合，待门页调整测量合格后，便进行节间焊接，并进行止水件安装，最后进行油漆。门叶的安装有三种情况:①为整扇吊入；②为节间螺接或轴接，有中间止水，其行走机构为滚轮或胶木滑道；③为节间焊接的分节吊入，其行走机构为滑轮或胶木滑道。闸门可采用移动式起重设备或其他简易设备进行组装或吊入门槽内。b．启闭机的安装70n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计固定卷扬式启闭机的安装，应在其承载塔架完工并达到设计强度后进行。其安装时间应和闸门安装一同考虑，如条件允许，应先装启闭机后装闸门，这样可以省去一套吊装闸门的临时起吊设备。闸门、启闭设备的制造安装按照金属结构制造安装及验收规范执行。平板闸门在工厂拼装合格后分节运输，分节处配有定位锁紧装置，到工地后焊接成整体，止水装置、滚轮等部件工地组装。启闭设备运到工地后放在室内保存，防止受潮和损坏，结构件防止在运输、安装中损坏油漆。7.3.3.3安装进度机电设备与金属结构安装与各部位土建工程紧密结合，所有设备安装位置在混凝土施工时预留孔洞或按设计要求安装埋件，待混凝土达到设计强度后开始安装，机电设备全部安装完成后进行设备调试。在相关部位达到安装要求后，开始安装。监测、监控、消防等设备的安装，严格按有关专业的规程规范施工，一些需埋设、或固定在永久建筑物上的设备或埋件与土建施工同步进行，并用人工或小功率的振捣器仔细将周围的混凝土捣实，以便进行及时检测，同时建筑物施工时采取有效的措施防止观测设备的破坏、破损、位移等。7.4施工交通运输7.4.1对外交通对外交通的任务有施工设备进场、建筑材料及生产生活物质运输等。本工程可利用坝顶公路，南接310公路，运输比较便利。由于溢洪道上交通桥损坏严重，部分桥板断裂，该桥又是砂石料进场的必经之路，因此必须对部分桥板进行更换，作为施工临时便桥进行整修。7.4.2场内交通场内运输道路主要为土石方及混凝土运输的临时道路。即施工附属企业与基坑的连接，场内道路与进场公路的连接。场内采用泥结碎石路面，路面宽5m，厚100mm，场内道路共1km。7.5施工附属企业7.5.1混凝土拌和系统本工程混凝土方量较大，主要控制混凝土施工进度的为混凝土拌和系统，采用0.4m3的卧式混凝土搅拌机，其生产效率为26m3/台班，二班制日生产率每台70n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计52m3/d，为保证混凝土施工进度的要求，修建混凝土拌和站，并配用4台搅拌机，日最大生产能力208m3，满足混凝土浇筑要求。混凝土拌和系统的混凝土骨料应有相当的储备量，细骨料料场按500m2计，粗骨料料场面积为800m2，水泥仓库的容量按最高使用6天储备，按300t容量建散装水泥库，采用装配式圆管形钢制水泥储罐，罐高10m，罐内径6.5m，占地面积105m2。另考虑施工准备期及其他需要水泥，需要另建袋装水泥仓库一座，容量按100t计，则仓库需建筑面积100m2。水泥供应由附近县、市产品质量和产量可靠的厂家供应，水泥运输采用HC—10型自带容压机的散装水泥车，需用水泥车4辆。混凝土拌和站需建水泥池及洗车台，以冲洗混凝土运输车及混凝土吊罐。建混凝土吊罐仓库及外加剂储备仓库等。7.5.2综合加工厂7.5.2.1机械修配站机械修配站承担施工机械的维修，保养及小部件的修理加工任务，机械及车辆的大修任务可送商丘市专业部门修理。本站设置锻工、铆焊、金工、机械检修及保养车间。设备为一般的中、小型机械和车床及起重运输设备等。各车间及车辆调度室；另外包括油库及停车场等占地面积约1500m2。7.5.2.2钢筋及钢模板加工车间钢筋加工车间的任务是钢筋的除锈、清洁、调直、焊接及各种形式的加工。本车间的设备有钢筋矫正台、钢筋加工棚，钢筋仓库及其起重设备以便钢筋加工后运往工地施工。钢筋加工机械设备按具体情况设置。本工程混凝土浇筑主要采用钢模板，包括模板、连接件、支撑件三部分。支撑件采用圆钢管单管伸缩支撑。模板及连接件、支撑等按组装规范组装支撑。各部分需分部存放，库存量便于周转，保证连续施工。模板在工地现场组装，组装前应除锈并涂刷隔离脱膜剂等。钢筋及模板仓库按100m2计，钢筋加工车间设50m2的钢筋加工棚，并设工具间50m2，模板的起重运输工具应和钢筋加工车间共同使用。7.5.2.3木材加工及工地试验室70n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计木材加工的任务主要是承担补充木模板的加工及临建工程及其它木制品的加工任务，设备机械视具体情况设置并应有起重运输工具及原材料和成品储存仓库。工地试验室的任务是建筑材料的质量检验及物理性能试验，砂、石骨料含水量测定，混凝土配合比设计实验，混凝土质量检验，包括试件取样及水质分析等工作。试验室占地按200m2计。7.5.3风、水、电7.5.3.1供风系统空气压缩系统的主要任务是向水泥输送供风，另外选用散装水泥仓库配备4台W-917-L型移动式柴油空气压缩机，每台排气量9m3/min，排气压力400kPa，该机型移动方便，可缩短管路。7.5.3.2供水系统供水的任务是供给全工地的生活、生产及消防用水。主要用户有工程施工、工程机械、辅助施工部门、生活及消防用水等。应满足不同水压、水量及质量的各种要求。施工用水水源可由水库直接取水，采用2台100-80-160C型离心泵，配套电机11KW。流量80m3/h，扬程25米。生活用水选用2台65-50-125型离心泵，流量15m3/h，扬程21m，配套电机3.0KW。其它施工用水包括施工机械、土、石方及混凝土工程施工用水，发配电用水及消防用水选用2台80-50-200型离心泵，流量60m2/h，扬程47m，配套电机15KW。7.5.3.3供电系统本工程场区附近有高压线路经过，供电使用电网供电，并配备备用发电机组，以供施工用电、生活及照明用电。选用500KVA变压器一台，另配备50KW柴油发电机一台备用。7.6施工总布置7.6.1场地规划施工布置遵循有利于生产、方便生活，易于管理，少占耕地等原则，尽可能就近布置生产、生活区。本工程施工基地布置在南、北泄洪闸之间，公路西侧的半岛上。70n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计7.6.2场地布置施工基地内布置一条主干道，南连南泄洪闸上游围堰，北端连接现有公路，干道长约500m，干道上分数条支道连接生活区、工作区及加工区仓库，干支道宽5m，均采用砂砾石路面。施工区布置详见施工总平面布置图7-1、图7-2。7.6.3施工占地施工占地均为临时占地，包括临时设施占地、施工交通占地等。施工基地占地面积分别为:①生活区:简易宿舍一座，建筑面积600m2，民工工棚及生活福利设施，共计生活区占地2000m2；②机修站包括停车场等占地1500m2；③钢筋模板加工车间及其仓库占地300m2；④混凝土拌和台、洗车台、砂、石料场仓库等占地约2000m2；⑤工地试验室及木材加工车间，包括料场及仓库占地约700m2；⑥办公可临时租用闸管所房间。以上临时设施加上临时道路占地，施工基地总占地约7100m2，合11亩。7.7施工总进度7.7.1施工总进度年度工程施工进度安排按月工作日22个，一般以两班制安排施工，需连续作业的施工项目按三班制作业。施工计划2007年8月底前完成施工招标、临时房屋搭建、场地三通一平等前期筹备工作，9月份泄洪闸、朱刘沟闸分标段同时开工，汛期前完成朱刘沟闸和泄洪闸的下部、交通桥工程，汛期后进行上部结构和安装工作，并进行年度工程验收，历时10个月。其中南泄洪闸施工是关键工程，对工程总进度起决定作用，应精心安排，合理组织施工人员和施工机械，以保证工期的按时完工。7.7.2南泄洪闸施工进度2007年8月底完成施工临时设施建设工作，9月份完成上下游围堰、老闸拆除和基坝开挖工作，10月份完成闸室段浇筑，11月份完成上下游翼墙和上游铺盖、下游消力池、海漫段施工，12月底前完成交通桥板铺装。2008年2月份完成上部排架、工作桥浇筑，3、4月份完成启闭机房、桥头堡的施工，5月份进行机电设备和金属结构的安装工作并调试完毕，6月份进行年度工程验收。70n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计7.7.3朱刘沟闸施工进度朱刘沟闸规模较小，施工历时较短。计划工期安排3个月，2007年底以前完成全部工作。施工进度见施工进度计划表。70n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计70n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计8工程占地及补偿8.1工程占地及实物指标8.1.1新增永久占地林七水库库区管理范围包括主副坝坝基面占地、闸管所占地、两泄洪闸占地、溢洪道占地以及高程64.00m以下水库库面。南泄洪闸为老闸扩建，扩建闸址位于主坝上，不新增永久占地，因此本次新增永久占地主要是新建的朱刘沟闸占地，按闸外轮廓向外20m为工程占地，此项永久占地为1.5亩。8.1.2工程临时占地临时占地主要包括新征土料场占地、泄洪闸和朱刘沟闸施工占地：a）土料场征地：根据泄洪闸、朱刘沟闸施工围堰所需土方工程量计算，共需新征土料场30亩，由于开挖后进行了回填，且表层土回填为耕作层，因此土料场征地按临时占地考虑。b）施工基地占地：根据年度工程施工需要，共需11亩临时占地，包括临时宿舍、机修车间、临时仓库、搅拌站、加工区、料场等。c）朱刘沟闸施工占地按临时占地考虑，为1亩。8.2补偿标准①永久占地：根据中华人民共和国国务院令第471号《大中型水利水电工程建设征地补偿和移民安置条例》（2006年9月1日实施）永久占地应按占用前三年平均产值的16倍计算补偿费用，本工程补偿标准为16000元/亩。②临时占地:临时占用一年的耕地按占用前三年平均产值计算补偿费用，亩产值按一年二季收成计算，费用为1500元/亩。③青苗补偿费:按一季计算为临时占地的1/3，合500元/亩。8.3补偿任务a)永久占地：需补偿1.5亩，每亩16000元，计2.4万元。b)临时占地：需补偿42亩，每亩1500元，计6.3万元。c)青苗补偿：需补偿43.5亩，每亩500元，计2.18万元。82n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计以上补偿投资共计10.88万元。82n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计9投资预算9.1编制说明9.1.1工程概况林七水库位于河南省商丘市民权县林七村南约1km的黄河故道子河上，是黄河故道上五座串联梯级水库中最上游一座，是一座以城市供水为主，兼有防洪灌溉和养殖等多种功能的中型水库。水库于1959年建成蓄水，控制流域面积387km2，正常蓄水位64.00m，相应库容3489万m3，设计灌溉面积19万亩，是商丘市城市供水的主要水源。由于设计和建成年代较早，设计标准低，经过四十多年的使用运行，坝体已经严重损坏破残不堪，存在极大的安全隐患，一旦溃坝将引起连锁反应，后果不堪设想，为此，在商丘市水利局组织下，商丘市水利建筑勘测设计院先后于2003年12月和2004年9月编制完成了河南省民权县林七水库大坝工程《安全鉴定报告》和《初步设计》，并分别通过河南省水利厅专家组、淮河水利委员会专家组两级评审。2006年2月21日河南省发展和改革委员会以豫发改设计【2006】173号文作出《关于民权县林七水库除险加固工程初步设计的批复》。2006年12月河南省发改委、水利厅分别以豫发改投资【2006】1805号文和豫水计【2006】123号文下达《2006年病险水库除险加固工程中央预算内投资计划的通知》，本次年度投资计划共下达林七水库投资600万元，其中中央预算内专项资金300万元，地方配套300万元。根据此次下达的投资计划，权衡除险工程的轻重缓急，决定林七水库除险加固第一批实施以下工程：(1)扩建南泄洪闸，(2)新建朱刘沟闸。本年度工程预算总投资603.68万元，其中建安工程费377.51万元，设备购置费83.03万元，独立费用143.14万元。本工程主要工程量为:土方开挖:33287m3土方填筑:24132m3砼及钢筋砼:2075m3模板工程:3114m2砌体:1218m3本工程主要材料用量为;水泥:771t钢筋:61t中砂:1722m3碎石:1847m382n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计块石:1316m3本工程共需11.55万个工时。9.1.2编制原则及依据9.1.2.1编制原则a、水利部水总[2002]116号文:“关于发布《水利建筑工程预算定额》《水利建筑工程概算定额》《水利工程施工机械台时费定额》及《水利工程设计概（估）算编制规定》的通知”。b、中华人民共和国水利部《水利工程设计概（估）算编制规定》。c、中华人民共和国水利部水总（2003）67号“关于颁发《水土保持工程概（估）算编制规定和定额》的通知”。9.1.2.2编制依椐a、中华人民共和国水利部《水利建筑工程预算定额》2002年版上、下册；b、中华人民共和国水利部《水利水电设备安装工程预算定额》（2002年版）；c、中华人民共和国水利部《水利工程施工机械台时费定额》；d、中华人民共和国水利部《（中小型）水利水电设备安装工程预算定额》（1992）。e、国家物价局建设部[1992]价费字479号“关于发布《工程建设监理费有关规定》的通知”；f、国家计委、财政部计价费[1997]2500号“关于第一批降低22项费用标准的通知”；g、国家计委收费管理司、财政部综合与改革司计司收费函[1996]2号“关于水利建设工程质量监督收费标准及有关问题的复函”；h、财政部、国土资源部财综字[1999]117号“关于印发《新增建设用地土地有偿使用费收缴使用管理办法》的通知”；i、中华人民共和国国务院令第471号《大中型水利水电工程建设征地补偿和移民安置条例》（2006年9月1日实施）。9.1.3基础单价a、人工预算单价按水总[2002]116号文规定计算，本工程为枢纽工程，其中施工津贴5.3元/82n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计天，夜班津贴4.5元/天，中班津贴3.5元/天。年工作日为251天，日工作时间8工时/工日。计算结果如下:工长:56.84元／工日高级工:52.89元／工日中级工:44.99元／工日初级工:24.34元／工日b、材料预算价格原价依据为《商丘建设工程造价信息（2007年第2期）》，采用民权县价格，综合运距20km。主要材料预算价格如下:钢筋:3274.89元／t水泥（32.5#）:276.56元／t水泥（42.5#）:286.86元／t板方材:1125.35元／m3砂子:111.60元／m3碎石:106.54元／m3块石:145.16元／m3其中砂石料预算价格按70元/m3进入工程单价，超过部分计取税金后列入相应部分之后。c、施工用风、水、电单价①、施工用电:以城市电网供电为主并辅以柴油发电机发电，其中自发电占5%，电网占95%，城市电网供电价格为0.70元/kwh，自发电采用50KW柴油发电机，综合电价为0.78元/kwh。②、施工用风:按9m3移动空压机计算，风价为0.16元/m3;③、施工用水:库区水源丰富，水质良好，可以满足工程需要，按11kw离心水泵直接从水库取水计算，水价为0.41元/m3；d、施工机械台时费按水总[2002]116号文发布的《水利工程施工机械台时费定额》计算。9.1.4建筑工程概算编制a、主体工程①工程量按设计工程量计算。②工程单价按施工组织设计确定的施工方法套用水总[2002]116号文发布《水利建筑工程概算定额》计算。③其他直接费费率2.5%。④现场经费及间接费:按水总[2002]11682n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计号文枢纽工程计取。现场经费、间接费费率见下表。82n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计现场经费费率表编号工程类别计算基础现场经费费率（%）一枢纽工程1土石方工程直接费92砂石备料工程（自采）直接费23模板工程直接费84混凝土浇筑工程直接费85钻孔灌浆及锚固工程直接费76其他工程直接费7二机电、金结设备安装工程人工费45间接费费率表编号工程类别计算基础现场经费费率（%）一枢纽工程1土石方工程直接工程费92砂石备料工程（自采）直接工程费63模板工程直接工程费64混凝土浇筑工程直接工程费55钻孔灌浆及锚固工程直接费76其他工程直接工程费5二机电、金结设备安装工程人工费50⑤企业利润率为7%，税金为3.22%。b、交通工程按设计工程量乘以工程单价计算。c、永久房屋建筑工程生产和管理办公用房按设计提供工程量乘单位造价指标（桥头堡700元/m2；启闭机房600元/m2）计算。d、其他建筑工程按设计工程量乘以工程单价计算。82n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计9.1.5机电设备、金属结构设备及安装工程概算编制主要机电设备及金属结构设备价格按向厂家询价计算；安装工程投资按设备数量乘以安装单价进行计算。机电、金属结构设备价格表编号设备名称单位设备原价(元)运杂综和费率设备费(元)自重(kg)1启闭机(QL-5t)台56217.242%6028.075202平面铸铁闸门（1.5×2.2）扇137287.242%14722.1813003平板定轮焊接闸门（5.0×4.0）扇50400　7.242%　54049.97　55004检修闸门节120007.242%12869.0412005卷扬式启闭机（QPQ2×80KN）台　26000　7.242%　27882.9221006电动葫芦2×30KN套15000150007测压管根1000　1000.00　8变压器(100KVA)台20000　20000.00　9柴油发电机组组80000　80000.00　9.1.6临时工程概算编制a、导流围堰及交通工程计算同建筑工程概算编制。b、临时房屋建筑工程①施工仓库工程量按施工组织设计确定，单位造价指标按200元/m2计算。②办公、生活及文化福利建筑:按一至四部分建安工作量1.5%计算；c、其他临时工程按工程第一至第四部分建安工作量的4%计算。9.1.7独立费用a、建设管理费按水总[2002]116号文规定计算。（1）、建设单位开办费按10万元计列（2）、建设单位人员经常费：管理单位定员人数为16人，费用标准3.939万元，计算期11个月。（3）、工程管理经常费按建设单位人员经常费的20%计列。（4）、工程监理费按一至四部分工作量的2.5%计列。82n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计b、生产及管理单位准备费:①管理用具购置费:按一至四部分建安工作量的0.08%。②备品备件购置费:按设备费的0.6%计算。③工器具及生产家具购置费:按设备费的0.1%计算。c、科研勘测设计费:①工程科学研究试验费:按一至四部分建安工作量的0.5%计算。②工程勘测设计费:按国家计委、建设部计价格[2002]10号文规定计算。d、建设及施工场地征用费按9.2节有关标准计算g、其它费用①定额编制管理费:按一至四部分建安工作量的0.1%计算。②工程质量监督费:按一至四部分建安工作量的0.1%计算。h、未详项目按水总[2002]116号文的规定计算。9.2投资预算表林七水库除险加固第一批实施工程投资预算总表见9.2-1，工程量汇总见表9.2-2，材料及工时量汇总见表9.2-3。82n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计表9.2-1河南省民权县林七水库除险加固工程2006年度工程总预算表编号单项工程名称建安工程费（万元）设备购置费（万元）独立费用（万元）合计（万元）占一至五部分投资（%）Ⅰ工程部分投资　　　　　壹第一部分建筑工程267.71　　267.7144.3贰第二部分机电设备及安装工程4.7231.79　36.516.0叁第三部分金属结构设备及安装工程12.8151.24　64.0510.6肆第四部分临时工程92.27　　92.2715.3伍第五部分独立费用　　143.14143.1423.7　一至五部分投资合计377.5183.03143.14603.68100.0　静态总投资　　　603.68　　价差预备费　　　　　　建设期融资利息　　　　　陆工程部分总投资　　　603.68　　　　　　　　82n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计表9.2-2河南省民权县林七水库除险加固2006年度工程主要工程量汇总表编号项目土方开挖（m3）土方回填（m3）混凝土工程（m3）模板工程（m2）钢筋工程（t）砌石工程（m3）壹第一部分建筑工程156721157820753114601218一南泄洪闸15137688518542926561093二朱刘沟闸53546932111884125贰第二部分机电设备及安装工程　　　　　　叁第三部分金属结构设备及安装工程　　　　　　肆第四部分临时工程1761512554　　　　　　　　　　　　　合计：33287241322075311460121882n华北水利水电大学继续教育学院毕业设计表9.2-3河南省民权县林七水库除险加固2006年度工程主要材料及工时量汇总表编号项目水泥（t）钢筋（t）中砂（m3）碎石（m3）块石（m3）工时（个）壹第一部分建筑工程77161.217221847131670587一南泄洪闸69156.715531650118859223二朱刘沟闸804.516919712811364贰第二部分机电设备及安装工程　　　　　768叁第三部分金属结构设备及安装工程　　　　　7049肆第四部分临时工程37120　合计：7716117221847131611552482