青岛即墨市窑头节制闸拆除重建工程初步设计报告(河道治理)大学毕业论文.doc

'青岛即墨市窑头节制闸拆除重建工程初步设计报告证书：水利乙级编号：A137017397青岛市水利勘测设计研究院有限公司二○一一年六月 青岛即墨市窑头节制闸拆除重建工程初步设计报告青岛市水利勘测设计研究院有限公司工程咨询资格证书：工咨甲11920070007工程设计证书：A137017397批准：于诰方核定：毛赞庆审查：潘树新校核：刘红军工程主持：佟涛参加人员：佟涛邓颖莉孙琳秦玉忠张宗刚刘延栋 目录1综合说明··································································11.1绪言······················································································11.2水文······················································································31.3工程地质················································································41.4工程任务和规模······································································51.5工程总体布置和主要建筑物·······················································61.6金属结构··············································································101.7劳动安全与工业卫生·······························································101.8消防设计··············································································111.9施工组织设计········································································111.10工程淹没及占地···································································121.11环境保护设计·······································································121.12水土保持设计······································································131.13节能设计············································································131.14工程管理············································································141.15投资概算············································································151.16经济评价············································································152水文·································································162.1流域概况··············································································162.2设计洪水计算········································································182.3设计洪水成果选定··································································34 2.4窑头节制闸处设计洪水····························································342.5分期设计洪水········································································343工程地质································································353.1工程概况··············································································353.2地质条件··············································································353.3工程区岩土层及其物理力学性质················································373.4工程地质条件评价··································································393.5结论与建议···········································································414工程任务和规模·······················································424.1工程现状··············································································424.2工程存在的主要问题·······························································424.3工程险情··············································································434.4工程建设的必要性··································································434.5工程任务··············································································444.6工程规模··············································································444.7正常蓄水位···········································································455工程总布置及主要建筑物···········································465.1设计依据··············································································465.2主要设计方案比选及确定·························································485.3工程布置及主要建筑物····························································505.4设计计算··············································································545.5观测设计··············································································71 6机电及金属结构·······················································746.1金属结构··············································································746.2电气····················································································777劳动安全与工业卫生·················································797.1设计依据··············································································797.2总体说明··············································································797.3劳动安全··············································································797.4工业卫生··············································································817.5应急措施··············································································827.6检测、检验设施·····································································837.7预期效果及评价·····································································837.8安全与卫生机构设置·······························································838消防设计···························································848.1工程消防设计原则··································································848.2工程消防设计依据··································································848.3电气设备消防设计··································································848.4管理房·················································································858.5电缆消防··············································································858.6消防工程量···········································································859施工组织设计··························································869.1施工条件··············································································869.2施工导流··············································································88 9.3主体工程施工········································································899.4施工总布置···········································································959.5施工总进度···········································································9510工程淹没及占地······················································9910.1工程淹没占地······································································9910.2工程占地············································································9910.3占地补偿标准······································································9910.4工程占地补偿投资·······························································10011环境保护设计························································10111.1设计依据及采用标准····························································10111.2主要环境影响·····································································10211.3环境保护措施·····································································10312水土保持设计·······················································10912.1编制依据···········································································10912.2工程区水土流失及水土保持现状·············································10912.3水土流失预测·····································································11012.4水土流失危害分析·······························································11012.5水土流失防治方案·······························································11112.6方案实施的保证措施····························································11213节能设计···························································11313.1节能设计依据和原则····························································11313.2工程节能设计·····································································114 14工程管理···························································11714.1管理机构···········································································11714.2管理范围和保护范围····························································11714.3管理设施···········································································11815工程量及投资概算···············································11915.1编制说明···········································································11915.2投资概算···········································································12016经济评价·····························································121附：青岛即墨市窑头节制闸拆除重建工程概算青岛即墨市窑头节制闸拆除重建工程初步设计附图 1综合说明1.1绪言1.1.1工程地理位置墨水河属山东沿海诸小河系，发源于崂山北麓，即现在的城阳区惜福镇三标山。流经即墨市辖区的龙山街道办事处、即墨市通济街道办事处、城阳区的城阳街道办事处、棘洪滩街道办事处，于棘洪滩街道办事处的前海西村南注入胶州湾。全长42.2km，流域面积392.9km2（含洪江河），平均干流坡降0.002m/m。墨水河流域多年平均年降水量为689.8mm，最大年降水量为1964年1446.3mm，最小年降水量为1981年323.0mm，相差1123.3mm，多年平均6～9月降水量占年降水量的73%。墨水河在即墨境内主要支流有4条：留村河、龙泉河、土桥头河、西流峰河。窑头节制闸位于即墨市通济街道办事处墨河公园西。现状墨水河已按照50年一遇防洪标准治理完成。窑头节制闸闸建成于1980年，主要功能为蓄水、景观和补充地下水，闸址以上控制流域面积190.0km2。1.1.2工程现况窑头节制闸于1980年9月建成投入使用。原闸总宽度124.8m，采用18孔5.8×3.5m（宽×高）的直升式平面钢闸门，设18台卷扬式启闭机。水闸分闸前铺盖、闸室、闸后消力段3部分。闸前铺盖采用C15混凝土结构，长5.0m，厚0.3m。闸室底板顺水流方向长14.0m。闸底板厚度0.5m，采用M7.5水泥砂浆砌石1 结构，底板上下游设齿坎，深1.2m；闸墩采用浆砌乱石结构，方块石镶面，厚度1.2米，中墩进、出口段采用弧形。机架桥采用C20钢筋混凝土结构，设于交通桥的上游，为双肢T型梁结构，桥面总宽3.8m，机架桥桥墩采用钢筋砼排架柱结构。闸后消力池采用挖深式消力池形式。消力池底板采用M7.5浆砌石结构，长16.0m，厚度0.5m。消力池分陡坡段及水平段。消力池下游无海漫。原闸下游交通桥为6孔双曲拱桥，桥面总宽9.0m，桥墩采用浆砌石结构，表面采用浆砌方块石镶面。现状交通桥表层为花岗岩板路面，桥两侧分别设木质人行道板及栏杆。窑头节制闸于1980年建成，水闸没有进行档案管理，目前没有设计、施工以及验收等相关资料。窑头节制闸由于施工质量较差，运行时间较长，工程安全隐患较多。每年汛前和汛中即墨市水利局进行防汛检查工作，对发现的小的安全隐患问题由镇政府负责出资维修。对于较大的安全隐患问题，因缺少经费，无法对水闸进行维修，导致水闸加剧老化，破损较重。1.1.3初设报告编制的过程对窑头节制闸存在的问题，有关部门非常重视。2009年，青岛市水利勘测设计研究院会同即墨市水利局、青岛市水利工程质量检测中心、青岛市水建建设工程有限公司等单位，在做了大量现场调查、勘探和分析、计算、论证的基础上，于2009年2月完成了窑头节制闸安全鉴定综合报告。根据《水闸安全鉴定管理办法》水建管【2008】214号、《水闸安全鉴定规2 定》（SL214-98）及相关规范，青岛市水利局组织水闸安全鉴定专家组通过现场检查和听取、审查各项报告，专家组认为该闸存在严重的安全隐患，已成为一座危闸，安全类别定为四类。安全鉴定结论是：1、闸底板纵向开裂，漏水严重，闸室稳定及抗渗不满足规范要求。2、水闸交通桥为双曲拱桥，多处拱波断裂，为危桥。3、闸下消能防冲设施不健全。4、启闭机房结构简易，锚固骨架锈蚀严重、断裂，无抗风能力。5、钢闸门配重不足，无法关严。根据窑头节制闸安全鉴定专家组的鉴定意见，青岛市水利勘测设计研究院设计人员先后多次踏勘现场，进行了大量调查、研究并征求建设单位意见，2011年5月开始进行墨水河窑头节制闸拆除重建工程初步设计报告的编制工作。1.2水文墨水河全长42.2km，流域面积392.9km（2含洪江河），平均干流坡降0.002m/m。在即墨境内主要支流有4条：留村河、龙泉河、土桥头河、西流峰河。墨水河流域多年平均年降水量为689.8mm，最大年降水量为1964年1446.3mm，最小年降水量为1981年323.0mm，相差1123.3mm，多年平均6～9月降水量占年降水量的73%。水文部门在墨水河流域内及周围，设有多处雨量站，雨量资料丰富，可由暴雨资料推求设计洪水。即墨水文站位于墨水河干流即墨城区东部的西障村。在流域内和邻近区域还设有团彪、书院、棉花、窑上、段村、挪城、山角底、石棚等3 8处雨量站。这些站的雨量及流量资料可以作为墨水河流域设计洪水的依据。根据墨水河河道现状，窑头节制闸位于文化路桥上游300m，本次计算对文化路桥以上断面进行设计洪水计算，各计算断面的情况见表1-1。表1-1计算断面基本情况表序号断面位置规划桩号集水面积（km2）干流长度（km）干流平均坡（m/m）1即墨站25+00089.018.60.0042文化路桥20+760190.024.10.003采用两种方法推求设计洪水，分别为实测流量法和实测暴雨资料法。二种方法推求的二种成果存在差别，并对成果进行合理性分析。本次窑头节制闸处设计洪水采用实测暴雨资料推求设计洪水的各频率设计洪水成果，见表1-2。表1-2窑头节制闸的各频率洪峰流量表时段P=2%P=5%P=20%洪峰流量（m3/s）9988104391.3工程地质1.3.1地形地貌依据区域地质资料，勘察区位于华北地台鲁东隆起胶莱坳断Ⅲ级构造单元上，自上元古代以来，一直处于长期、缓慢、稳定上升的隆起状态。中生代燕山晚期，构造活动强烈，伴随大规模岩浆岩侵入。新生代以来仍以继承性、间歇性整体上升为主，局部存在小幅沉降。根据区域地质资料，结合本次勘察资料综合分析，基底地质构造简单，场地内及其附近未发现活动性断裂及明显不良地质作用。4 根据《中国地震动峰值加速度区划图》和《中国地震动反应谱特征周期区划图》，该区抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第二组，设计基本地震加速度值为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.45s。1.3.2结论1、勘察区地质构造简单，各岩土层分布较为连续、清晰，无不良地质作用，工程地质条件良好。2、勘察区抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第二组，设计基本地震加速度值为0.05g。3、青岛市季节性冻土标准冻深为0.49m。4、勘察区地下水类型主要为HCO3-CL型，属中性水。综合评定地下水对混凝土结构为无腐蚀；对钢筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水条件下无腐蚀，在干湿交替条件下具弱腐蚀，对钢结构具弱腐蚀。5、勘察区地下水位随季节性变化明显，水位埋深3.5～4.5m，年变幅1.5m左右。在进行建筑物基础施工时，应注意基坑排水及边坡稳定核算1.4工程任务和规模本工程任务是：对窑头节制闸拆除后于原址新建蓄水构筑物一座以消除安全隐患，保障河道的行洪安全，同时发挥景观蓄水功能，促进当地社会、经济的发展。经方案比较，新建蓄水构筑物采用底横轴翻转门水闸（以下简称钢坝），C30钢筋混凝土结构。根据本次水文复核成果，闸址处5年一遇洪峰流量为439m3/s，20年一遇洪峰流量为810m3/s，50年一遇洪峰流量为998m3/s。由于墨水河穿过即墨及城阳5 城区，防洪标准为50年一遇，且窑头节制闸位于即墨市通济街道办事处墨河公园西，为即墨城区重要的景观地段，因此结合上述情况并根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》、《水闸设计规范》，确定本工程的等别为Ⅲ等，工程规模为中型，洪水标准采用50年一遇设计。1.5工程总体布置和主要建筑物1.5.1建筑物级别及标准根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》、《水闸设计规范》，确定本工程等别为Ⅲ等，其永久性主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级，临时性建筑物级别为5级。根据《中国地震动峰值加速度区划图》和《中国地震动反应谱特征周期区划图》，该区抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第二组，设计基本地震加速度值为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.45s。依据《水工建筑物抗震设计规范》，本工程不需进行抗震计算。1.5.2总体布置本工程对现状水闸在原位置拆除重建，重建的节制闸轴线与原水闸一致。根据景观设计，在紧靠重建节制闸闸室的上游新建观光交通桥一座，通过台阶将交通桥与水闸启闭机室有机衔接起来，让启闭机室兼做景观平台，既达到了亲水要求，又解决了启闭机室检修问题。本次工程只包括水闸的改建，不含交通桥。重建的窑头节制闸由闸室、防渗排水设施、消能防冲设施及两岸连接段等部分组成，顺水流方向总长94.5m，垂直水流方向总宽129.6m。该闸蓄水量为65.3万m3。6 管理区布置在节制闸上游左岸空地上，占地1500m2，管理房及防汛仓库建筑面积为500m2。1.5.3闸室段水闸共3孔，边孔净宽为29m，中孔净宽46m，则总净宽104m。水闸用启闭机室兼做中墩及边墩，边孔闸门的两侧启闭机室净宽2.9m，中孔闸门的两侧启闭机室净宽3.0m，启闭机室墙厚0.8m，则中墩厚8.3m，边墩厚4.5m，水闸总宽129.6m。水闸中墩顶高程17.4m，边墩顶高程17.4m。闸门采用底横轴翻转式钢闸门，上游闸底板顶高程12.8m，下游闸底板顶高程11.65m，闸门设计顶高程16.2m，设计挡水高度3.4m，设计正常蓄水位16.2mm。上游闸底板厚1.0m，下游闸底板厚0.95m，上、下游设齿坎，深0.5m，底宽1.0m。闸室段顺水流向长17.5m，闸底板及启闭机室（即中墩和边墩）均采用C30钢筋混凝土结构，抗冻标号不小于F150，抗渗标号不小于W6。1.5.4闸前段闸室段上游布置C30钢筋混凝土铺盖，厚0.4m，顺水流长10m，铺盖上、下游端均设深0.6m齿坎，底宽0.5m。铺盖两侧为C30钢筋混凝土悬臂式挡墙，墙顶高程17.40m。挡墙立板厚0.6m，底板厚0.6m，墙趾悬挑长度为0.5m，墙踵悬挑长度为3.0m，立板背水侧与底板相交处做0.8×0.8m腋角。铺盖上游两侧采用浆砌石重力式挡墙与两岸连接。挡墙顶宽0.6m，顶高程17.40m，采用C25素混凝土压顶厚0.2m。挡墙采用M10浆砌乱石砌筑，迎水面直立，背水面坡比1：0.5，迎水面采用方块石镶面。挡墙采用M10浆砌乱石基础厚1.0m，墙趾、墙踵均宽0.5m，于基础迎水侧做深0.5m齿坎，底宽1.0m。7 挡墙在距基础顶面0.5m、1.5m及2.5m处各设一排φ100PVC排水管，水平间距2.0m，相邻两排排水管交错布置。排水管设3%的坡，坡向迎水侧，其后管口绑扎200g/m2土工布一层（300×300mm）。挡墙基础下做碎石垫层厚0.2m，墙后均回填砾石及石渣。1.5.5闸出口段闸室下游接C30钢筋混凝土消力池，顺水流向长10m。消力池上游端5m底板厚0.9m，下游端4.6m底板厚0.5m，之间0.4m按1：1.0的坡比衔接，底板顶高程为11.65m，池深0.85m。消力池末端设齿墙，深0.55m，底宽0.5m。消力池下游端设Φ100PVC竖向排水管2排，纵横间距均为2.0m，相邻两排排水管交错布置。消力池下游端5.0m范围内的底板下设反滤层，做法为依次铺设砾石一层（粒径5～20mm）厚200mm，碎石一层（粒径1～5mm）厚200mm，土工布一层（200g/m2）。消力池出口设海漫，顺水流向长24m。海漫为格宾海漫，厚0.4m，海漫顶高程12.5m。格宾具有扬压力消散快，防冲刷效果好，能自动适应基础变形等优点，适宜作为河道防冲的材料。格宾采用定制格宾石笼绑扎而成，单个石笼顺水流长3.0m、宽3.0m，厚0.4m。格宾线材采用热镀锌网线，网孔尺寸为100×120mm。格宾海漫底部铺设碎石垫层厚0.4m，分两层，下层厚0.2m，粒径d＝1～5mm，上层厚0.2m，粒径d＝5～20mm。海漫末端做抛石防冲槽，深度2.0m，顺水流方向长8m，上、下游以1：2.0的坡比衔接。消力池两侧挡墙采用C30钢筋混凝土悬臂式挡墙，墙顶高程17.40m。挡墙立板厚0.6m，底板厚0.6m，墙趾悬挑长度为0.50m，墙踵悬挑长度为3.0m，立8 板背水侧与底板相交处做0.8×0.8m腋角。上游铺盖、消力池的悬臂式挡墙及闸室边墩后设2排φ100透水软管，纵向坡度0.01m/m，竖向间距1.5m。排水管于消力池边墙末端穿出，将水排入下游河道。海漫两侧做M10浆砌乱石重力式挡墙，墙顶高程17.40m。两侧挡墙均与现状护岸挡墙衔接，做法同铺盖上游两侧挡墙。1.5.6下河台阶于节制闸左岸的铺盖上游段及海漫段分别设下河台阶一处。台阶宽3.4m，台阶踏步宽0.4m，高0.2m，采用M10浆砌细料石台阶，其下做C20素混凝土垫层厚0.2m，再下为碎石垫层厚0.25m。台阶设休息平台，采用花岗岩石板面层厚0.03m，其下分别为1：3水泥砂浆找平层厚0.02m、C20素混凝土垫层厚0.2m，碎石垫层厚0.2m。1.5.7地基处理根据工程地质勘察报告，闸址底板下层为含卵砾粉质粘土及强风化砂岩，地基承载力标准值分别为160kPa、400kPa，渗透系数分别为1×10-6cm/s、5×10-6cm/s。地基承载力及防渗均满足要求，可不予处理。但窑头闸左岸地层自上而下为素填土、中粗砂、粗砾砂及强风化砂岩，中粗砂及粗砾砂层渗透系数分别为1×10-2cm/s、5×10-2cm/s，需对其进行截渗处理，拟自左岸边墩背水侧向左50m范围内采用固结灌浆进行防渗。灌浆顶高程17.4m，孔距1.0m。灌浆分两序进行，一序孔距2.0m，二序加密至1.0m，孔深至弱风化层以下0.5m，孔径108mm，浆液采用水泥浆，灌浆压力初拟为0.2MPa，施工时应根据现场情况调整。水灰比为由稀至浓，依次按5：1、2：1、1.5：1、0.8：1的比例进行调整，直至吃浆量小于0.4L/min，9 压力达0.2MPa时持续灌浆60min即可结束灌浆。1.6金属结构底横轴翻转门采用电液一体式液压启闭机进行控制，本启闭机是机、电、液、仪一体化的闸门启闭设备，采用电机正反转来控制闸门的启闭。本工程操作条件为动水启闭，29m闸门启闭机型号为QRWY-2×1000kN-5.05m液压启闭机，46m闸门启闭机型号为QRWY-2×1600kN-6.45m液压启闭机。本工程共三孔，所用工作闸门均为底横轴翻转门，非汛期闸门立门挡水以满足蓄水及景观要求，汛期来临时闸门放倒，以满足行洪要求。闸门采用平面钢闸门，门叶主体结构的钢板采用Q235B，型材和非主体结构的钢板采用Q235A，驱动支臂选用Q345（16Mn）。两个边孔的闸门尺寸为29×3.4m（宽×高），中孔闸门尺寸为46×3.4m（宽×高），设计最大启闭水头差为3.4m，设计最高挡水位为3.7m。采用电缆架空敷设方式引至水闸，架空电缆长度约为500m。在工程管理区设置变电所一座，内设变电箱一台。动力电缆可采用VV型全塑电缆，控制电缆可采用KVV型全塑电缆。双侧启闭的启闭机电缆通过两根预埋在闸门底板内的穿线钢管（管内布设拉线钢丝）将两台启闭机连接起来。1.7劳动安全与工业卫生窑头节制闸在运行过程中，易发生安全事故的部位较少，只要搞好施工和运行过程中的各项安全监督和检查，按照规范规定的要求采取防范措施，可以在运行过程中避免出现安全事故，因此本工程不专门设置独立的安全卫生管理机构，应对管理所人员进行劳动安全与工业卫生方面的宣传教育工作，保证工程运行中10 劳动安全与工业卫生。1.8消防设计为保证工程的安全，在管理区及建筑物的设计中贯彻“预防为主、防消结合”的消防工作方针，遵循国家的有关方针政策和国家现行的有关设计标准、规范，积极采用行之有效的先进防火技术，做到保障安全、使用方便、经济合理。本次消防设计分别在在低压配电室内配置2只手提式卤代烷灭火器，在中央控制室配置2只手提式卤代烷灭火器；在管理房及防汛仓库配置7只磷酸铵盐灭火器。1.9施工组织设计本次窑头节制闸改建段位于青岛即墨市区境内，对外交通方便，窑头节制闸右岸交通道路及下游300m文化路桥，施工对外交通条件较好。大量施工物资直接由汽车运输以满足工程需要。工程所需细骨料由当地市场购买。工程需混凝土粗骨料、块石料可当地市场购买。水泥由青岛水泥厂、即墨水泥厂供应。钢筋、钢材及油料可从当地建材市场采购。施工平面布置应遵循有利生产、方便生活、相互协调、少占农田、减少干扰的原则进行布置。由于窑头节制闸担负着防洪、灌溉等任务，因此要求工期合理、次序明确、进度得当。为缩短工期、节约投资可进行平行施工，穿插流水作业，初步拟定施工总工期为8个月，从2012年10月份开始，2013年5月底结束。11 1.10工程淹没及占地窑头节制闸改建工程为原位置拆除重建，新建节制闸的正常蓄水位为16.20m，虽然比原水闸正常蓄水位15.50m提高了0.7m，但水面仍被约束在河道主槽之内，因此改建后窑头节制闸不会增加新的淹没占地。1.11环境保护设计针对工程施工期所产生的不利影响，采取的环境保护措施主要有：（1）施工期污、废水处理；（2）施工期空气质量保护；（3）噪声防护；（4）固体废弃物处理；（5）生态保护措施；（6）人群健康保护。1.11.1主要保护对象表1-3主要环境保护对象环境要素水环境大气环境声环境生态环境人群健康施工人员和施工程施工人保护对象墨水河工所在地周围沿河村庄农田员和周围居居住点民1.11.2环境保护的目标1、大气环境：施工场地大气环境以不危害施工人员身体健康为目标；外环境以周边居住点为保护目标。2、声环境：施工场地噪声以不危害施工人员身体健康为目标；外环境以不危害周围村庄、企业为保护目标。3、生态环境：保证水库及下游河道水生态环境不受破坏；保护工程占地外的陆生植被不受破坏。12 1.12水土保持设计1、治理目标根据《开发建设项目水土保持方案技术规范》（SL204-98）总则中提出的水土流失防治要求，结合工程实际，以预防和治理工程建设施工导致的新增水土流失为重点，同时治理原有水土流失，改善区域生态环境。2、水土保持防治措施（1）河道防护为确保河道岸坡稳定，防止两岸土壤流失，对河道两岸进行护砌。（2）临时占地防护在施工期间，会堆置大量土石料，遇大雨冲蚀，将产生流失，可在在其周围建临时围土场，并开挖简单的排水沟引走场地上的积水等。施工结束后，要进行清理整治，拆除临时建筑物，重新疏松被碾压后密实的土壤。对于临时占用的农田进行土地平整后返还当地农民耕作。1.13节能设计本工程节能措施分三部分：1、工程勘察设计中要优化设计方案，根据勘探资料选取最优方案，降低能源的使用量。2、施工期只有一些施工机械需要使用柴油，施工中根据工程量的多少、负荷的大小分别使用功率不同的施工机械，避免空载，空负荷运转等情况，减少能源的浪费。3、工程运行期能源的利用有闸门开启、照明电器、发电机及变压器运行等。13 持久利用能源的有泵站、照明电器及变压器运行等。照明尽量利用日光，且荧光灯采用了电子镇流器以降低其功率因数，变压器及发电机设备选用的都是国家推荐使用的节能产品，合理选择其容量和太熟，减少线路损耗，提高供配电系统的功率因数等方法减少电能耗损。1.14工程管理为加强工程的建设与管理，充分发挥工程效益，工程实行项目法人责任制。由墨水河管理所统一管理。1.14.1工程管理范围根据《水利工程管理条例》的规定，工程管理范围按工程征地范围确定。水闸工程的管理范围是水闸管理单位直接管理和使用的范围，包括：1、水闸工程各组成部分的覆盖范围，包括上游铺盖、闸室、下游消能防冲工程和两岸联接建筑物。2、为保证工程安全，加固维修、美化环境等需要，在水闸工程建筑覆盖范围以外划出的一定范围，本工程确定为窑头节制闸上、下游500m和构筑物两侧堤防护脚内。3、管理和运用所必需的其他设施占地，包括管理所用地、生产、生活、综合经营用地、对外交通用地等。1.14.2工程保护范围水闸工程的保护范围是为了保证工程安全，在工程管理范围以外划定一定的宽度，在此范围内禁止挖洞、建窑、打井、爆破等危害工程安全的活动。本项目14 确定的工程保护范围为工程管理范围边界线外推200m。1.15投资概算窑头节制闸拆除重建工程概算投资3574.41万元。1.16经济评价窑头节制闸改建工程实施的效益是综合性的、社会性的。通过对节制闸的改建使窑头闸达到防洪、蓄水和景观、补充地下水的综合利用目的。15 2水文2.1流域概况墨水河为“淮涉”与“墨水”两河的通称。清同治版《即墨县志》载：“墨水河发源马蓝岭，西流转北，入淮涉河。”墨水河有两处发源地：主源出于城阳区惜福镇的标山、二标山、三标山一带，经棉花、楼山、演礼村，通过书院水库进入即墨市的团彪水库。出库后经西南贡、前北葛村、官庄至前留村。此乃清同治版《即墨县志》称为“流经天井之阳”的一源。另一源称留村河，源于即墨市石门乡莲花山西南麓一带，流经留村乡的西九六夼附近，绕过天井山至即墨县城关的前留村，此乃“流经天井之阴”的一源。两源在前留村汇流后经刁家烟霞、中障村、即墨市城关折向南经大韩村、城阳区西城汇、皂户村注入胶州湾。河道坡度较大，弯道较多且宽窄不一，大水季节水势湍急，河床变迁不定。团彪庄至官庄4.5km长的一段，坡降为1／150，河槽变迁幅度200多米；西障村至即墨城段，坡降为1／500，河槽宽150米，复绕南关长1.5km。康熙四十二年（1702年）以前，该河抵今墨水桥折而北流入横河（即墨境内），这一南北河段称“近西河”，今庄头村东的南北河叫“远西河”。1703年大水，道口堤决，洪水西行，形成今日河道雏形。历史上墨水河经常泛滥成灾，仅14世纪中叶，“水与城齐”的洪灾就发生多次，“民舍倾颓，漂流浮尸积道口”。建国后的1974～1977年的4年中，仅留村乡前北葛、即墨镇磨市、楼子疃乡张家西城3个村庄就被冲毁百余亩良田。1970～1987年，青烟国防公路即墨城段曾3次被洪水冲断。全长42.2km，流域面积392.9km2（含洪江河），平均干流坡降0.002m/m。墨水河的主要支流有横河，发源于即墨市牛齐埠乡梁家疃以北，于庄头村东16 向南入墨水河，长23km，流域面积110.8km2。近几年来，随着墨水河入海口附近养虾池的连年增多，阻碍河道行洪，致使原先单独入海的洪江河也在入海口处与墨水河汇合，从而使流域的集水面积增加57km2。流域内建有中型水库两座，分别为书院水库和石棚水库，其中书院水库总库容为1349万m3，控制面积为11km2；石棚水库总库容为1140万m3，控制面积为15km2。流域内还建有团彪、翟家、小范家、段村等五座小⑴型水库，其中团彪水库位于书院水库下游，两者为串联水库，水库总库容为106万m3，控制面积为26.6km2；翟家水库、小范家水库均位于洪江河上游，两水库为串联水库，其中翟家水库在上游，总库容为165万m3，控制面积为7.252km2，小范家水库在下游，总库容为144万m3，控制面积为10.5km2；段村水库位于墨水河最大支流横河上游，总库容为130万m3，控制面积为13.0km2。墨水河流域的详细情况见图2-1。图2-1墨水河流域图17 墨水河流域多年平均年降水量为689.8mm，最大年降水量为1964年1446.3mm，最小年降水量为1981年323.0mm，相差1123.3mm，多年平均6～9月降水量占年降水量的73%。2.2设计洪水计算2.2.1各计算断面情况根据墨水河河道现状，窑头节制闸位于文化路桥上游300m，本次计算对文化路桥以上断面进行设计洪水计算，各计算断面的情况见表2-1。表2-1计算断面基本情况表序号断面位置规划桩号集水面积（km2）干流长度（km）干流平均坡（m/m）1即墨站25+00089.018.60.0042文化路桥20+760190.024.10.0032.2.2流域内水文资料情况在墨水河上游，水文部门设有即墨水文站，具有34年实测水文资料。由于即墨水文站控制面积较少，不能做为计算全流域设计洪水的依据，但可作为全流域设计洪水在该断面处的验证。水文部门在墨水河流域内及周围，设有多处雨量站，雨量资料丰富，可由暴雨资料推求设计洪水。即墨水文站位于墨水河干流即墨城区东部的西障村。在流域内和邻近区域还设有团彪、书院、棉花、窑上、段村、挪城、山角底、石棚等8处雨量站。这些站的雨量及流量资料可以作为墨水河流域设计洪水的依据。2.2.3设计面雨量的计算采用由实测暴雨资料和由暴雨等值线图查算两种途径推求设计面雨量。18 2.2.3.1设计雨期的选定根据即墨水文站的水文实测资料分析，单峰洪水历时一般在10～20h左右，复峰洪水历时一般在30～50h左右，考虑到即墨水文站控制面积较少，故本次计算全流域的设计洪水设计雨期采用3d，以满足洪水计算的需要。按规划设计要求，计算墨水河流域3种保证率（P=2%、5%、20%）的设计洪水。2.2.3.2实测暴雨资料推求面雨量根据设计断面位置的不同，选用不同的雨量站计算实测面平均雨量。即墨站断面采用即墨、石棚、段村、窑上、团彪、书院、棉花等七站算术平均；文化路断面采用即墨、石棚、段村、窑上、团彪、书院、棉花、梛城等八站算术平均。统计各断面以上流域平均年最大24h和年最大3d面雨量，组成各断面平均年最大24h和年最大3d面雨量系列，采用矩法计算均值、Cv、Cs值，经P-Ⅲ理论频率曲线适线后，确定各种频率的各单元流域设计24h和3d面雨量。频率适线成果见图2-2～图2-5，各设计频率年最大24h和3d雨量见表2-2。表2-2设计断面年最大24h、最大3d降雨量频率分析成果表（实测暴雨）H24hH3dCv（适）H24h（mm）H3d（mm）断面名称Cs/Cv（mm）（mm）24h3dP=2%P=5%P=20P=2%P=5%P=20%%即墨站94.5117.60.560.563.5248200127308249158文化路桥91.8114.30.560.563.52411951232992421532.2.3.3暴雨等值线图查算面雨量等值线图法查算面雨，系用暴雨等值线图查得流域重心处的点雨量，再根据19 流域面积查算点面折减系数后进行面雨量计算。本次计算采用我省最新版多年平均年最大24小时降水量等值线图和最大24小时暴雨变差系数Cv等值线图，分别查出各断面以上流域重心处最大24h降雨量的多年平均值和Cv值，最大3d降雨量的多年平均值为最大24h降雨量多年平均值的1.25倍，查算成果见表2-3。表2-3设计断面点暴雨参数查算成果表（暴雨等值线图法）24h3d位置均值（mm）Cv均值（mm）Cv即墨站108.50.62135.60.62文化路桥108.20.62135.30.62点面换算系数采用《山东省大、中型水库防洪安全复核洪水计算办法》（以下简称《办法》）中的点面换算系数。经点面换算后求得相应的面雨量，从P-Ⅲ型曲线模比系数Kp值表查得50年一遇、20年一遇、5年一遇的Kp值，经计算即得各设计频率的24h、3d面雨量，成果见表2-4。表2-4墨水河各设计断面年最大24h、最大3d降雨量成果表（等值线图法）H24h（mm）H3d（mm）断面名称P=2%P=5%P=20%P=2%P=5%P=20%即墨站291.6230.8140.1371.4293.9178.5文化路桥281.8223.1135.4363.7287.9174.82.2.4产流计算及设计净雨的时程分配2.2.4.1暴雨的日程分配及产流计算暴雨日程分配采用《办法》中的降雨量日程分配：第一天：H第1d=0.35×（H3d-H24h）第二天：H第2d=0.65×（H3d-H24h）20 第三天：H第3d=H24h墨水河流域位于胶东半岛区，取设计Pa=40mm。按胶东半岛区2#线及平原所占面积修正后计算净雨量。21 图2-222 图2-323 图2-424 图2-525 2.2.4.2设计净雨量时程分配净雨时程分配按《办法》中推荐的胶东区2h雨型对设计净雨量进行时程分配，确定各设计频率下的净雨过程。净雨分配见表2-5。表2-5山东省胶东区2h雨型表各时段净雨分配系数（％）日程123456789101112第一天53.940.06.1第二天30.040.02.620.46.10.9第三天3.514.232.022.713.12.35.01.21.01.81.41.88.014.529.720.012.12.35.01.51.22.11.62.0备注：第一、二天系数通用，第三天上行为流域面积101～300km2区域的系数，下行为流域面积301～500km2区域的系数。2.2.5瞬时单位线法汇流演算采用瞬时单位线法推求设计洪水。根据《山东省水文图集》中给定的山丘平原混合地区瞬时单位线参数公式：M0.33-0.27-0.200.171=K·F·J·R·TC其中：K：根据平原面积占全面积的百分比确定；面积F：流域以上集水面积（km2）；干流坡度J：由流域资料查算；净雨量R：由胶东地区2#线P+Pa～R关系及平原所占面积修正后查得（mm）；有效净雨历时TC：根据雨型表确定（h）。求得M1后用净雨过程乘瞬时单位线即得各设计断面以上流域不同设计频率26 的设计洪水，成果见表2-6～表2-9。表2-6墨水河即墨站断面各设计频率洪水成果表（实测暴雨）单位：m3/s序号P=2%P=5%P=20%序号P=2%P=5%P=20%10.890.890.89239.298.346.0920.890.890.89243.53.412.93311.57.873.57251.581.611.58433.824.411.4266.45.183.37536.528.414.82710580.644.6621.818.511.32842432317179.438.846.482969252728183.703.793.333057344425691.701.821.8331320253158101.101.161.223213511178.3110.940.950.993396.676.047.4120.900.90.923437.030.522.1130.890.890.93525.320.413.7140.890.890.893631.724.614.31515.711.35.653731.124.314.31651.238.319.83822.918.010.81758.446.326.5396.075.354.521829.125.116.8401.861.791.841910.39.707.68411.031.041.102014.811.56.92420.910.910.932128.422.012.3430.890.890.902221.017.410.8440.890.890.89表2-7墨水河即墨站断面各设计频率洪水成果表（暴雨等值线图）单位：m3/s序号P=2%P=5%P=20%序号P=2%P=5%P=20%10.890.890.892311.09.837.0727 20.890.890.89243.583.673.14317.712.35.36251.491.621.59449.936.416.8267.505.953.68551.039.220.42712795.850.8628.523.414.128520384197711.310.17.232984662732384.073.913.363068852828891.711.761.7331378301175101.081.121.153215413284.1110.930.950.963311590.252.2120.890.900.903441.936.123.6130.890.890.893529.524.114.8140.890.890.893638.229.116.01527.216.67.903737.328.816.01683.254.427.33827.321.212.11785.762.134.7396.446.194.691836.630.820.3401.851.961.831911.110.98.58411.021.071.082023.415.78.75420.910.920.922143.730.216.3430.890.890.902228.822.313.6440.890.890.89表2-8墨水河文化路桥断面各设计频率洪水成果表（实测暴雨）单位：m3/s序号P=2%P=5%P=20%序号P=2%P=5%P=20%11.901.901.902418.616.011.721.901.901.902510.09.107.5637.375.433.202630.822.712.6430.221.29.92717312359.6550.236.417.728552399195649.437.720.22999073537628 736.029.117.430998810439822.018.912.831804638368912.411.38.6432479392241106.926.705.7433292241152114.154.193.963416513990.1122.872.942.953510184.154.5132.302.362.423683.667.141.1142.052.092.153779.462.336.51510.98.184.443870.355.732.71648.335.516.73940.033.321.41784.764.132.24017.515.611.41875.960.134.1417.246.915.791948.440.226.2423.523.543.322032.827.418.8432.342.382.382141.432.719.5442.002.022.052242.834.020.2451.901.921.932331.425.816.8表2-9墨水河文化路桥断面各设计频率洪水成果表（暴雨等值线图）单位：m3/s序号P=2%P=5%P=20%序号P=2%P=5%P=20%11.901.901.902423.219.914.021.901.901.902511.010.38.25321.88.964.422640.128.613.8475.937.116.22722815867.1596.460.028.228716504221669.357.130.1291240904427736.040.024.0301280965498816.023.616.23193973441897.0012.810.132540437273103.596.926.203332826717229 112.424.074.0234183151102122.042.782.93511492.461.7131.922.242.353698.176.546.4141.902.022.093794.972.641.21521.413.46.573882.864.336.91693.159.227.53944.336.624.11714910150.74018.016.112.61811886.749.1417.036.776.311965.553.134.0423.353.383.522045.636.123.4432.272.302.442168.048.026.8441.981.992.072267.749.128.0451.901.901.942344.534.921.82.2.6即墨站实测流量法推求河段设计洪水即墨水文站自1970年设站以来，共有34年实测流量资料。据此对即墨站的年最大实测洪峰流量系列进行频率分析，采用矩法计算均值、Cv、Cs值，经P-Ⅲ理论频率曲线适线后，确定各种频率的洪峰流量。频率适线情况见图2-6，分析成果见表2-10。表2-10即墨站实测年最大洪峰流量频率分析成果表系列均值（m3/s）CvCs/CvP=2%（m3/s）P=5%（m3/s）P=20%（m3/s）151.41.122.06564912472.2.7合理性检查及成果选用本次设计洪水推求分别采用暴雨等值线图法和实测暴雨法，同时还采用即墨水文站实测流量系列对即墨站由暴雨推求的洪水进行验证，实测暴雨法和暴雨等值线图法的比较情况见表2-11，即墨站断面几种方法比较情况见表2-12。30 表2-11墨水河流域各设计断面不同方法设计洪水成果比较表单位：m3/s断面名称计算方法备注即墨站文化路桥P=2%692998实测暴雨法P=5%527810P=20%281439P=2%8461223以实测暴雨法成暴雨等值线图法P=5%627965果为基准比较。P=20%323498P=2%22.322.5比较（%）P=5%19.019.1P=20%14.913.4表2-12即墨站断面不同计算方法比较情况表成果比较（%）方法备注P=2P=5P=20%P=2P=5P=20%%%%%实测流量656491247以实测流量法成果为实测暴雨6925272815.57.313.8基准比较。暴雨等值线图84662732329.027.730.8通过比较可以看出，即墨站断面实测暴雨推求设计洪水成果和实测径流频率分析成果非常接近，而等值线图查算暴雨推求的设计洪水成果偏大约30%。在其他断面两种方法计算的成果中，暴雨等值线图法成果比实测暴雨法成果也偏大30%左右。墨水河流域实测降雨量系列具有良好的可靠性、一致性和代表性，可信程度高，而等值线图系采用区域资料分析、点绘，在点绘、查算、点面换算等环节存在一定的误差，同时墨水河流域实际观测水文资料满足规范规定的推求设计洪水的要求。按规范要求，有水文观测资料地区，水文设计、分析计算应该利31 用实测资料作为依据，而且即墨站断面经实测流量资料验证，由实测暴雨推求的设计洪水与实测流量资料推求的设计洪水基本一致。因此，推荐采用实测暴雨推求的设计洪水的成果作为设计依据。32 图2-633 2.3设计洪水成果选定通过分析比较，采用实测暴雨资料推求设计洪水。各设计断面不同设计频率的洪峰流量成果见表2-13。表2-13设计断面不同设计频率设计洪水成果表洪峰流量（m3/s）序号断面名称规划桩号P=2%P=5%P=20%1即墨水文站25+0006925272812文化路桥20+760998810439注：河道桩号从下游向上游编排，小桩号为下游，大桩号为上游。2.4窑头节制闸处设计洪水本次窑头节制闸处设计洪水采用墨水河2号断面处的各频率设计洪水成果，见表2-14。表2-14窑头节制闸的各频率洪峰流量表时段P=2%P=5%P=20%洪峰流量9988104392.5分期设计洪水按照施工设计要求，需要计算非汛期各设计频率的洪水。根据墨水河即墨水文站1962~2002年实测流量资料，对非汛期年最大洪峰流量进行频率分析。窑头节制闸处非汛期5年一遇洪峰流量为20.9m3/s。34 3工程地质3.1工程概况墨水河全长42.2km，流域面积392.9km（2含洪江河），平均干流坡降0.002m/m。墨水河流域多年平均降水量680mm左右，雨量集中在7至9月，约占年降水量的75%。墨水河在即墨境内主要支流有4条：留村河、龙泉河、土桥头河、西流峰河。窑头节制闸位于即墨市通济街道办事处墨河公园西。该闸建成于1980年，主要功能为蓄水、景观和补充地下水。3.2地质条件3.2.1地形地貌勘察区地貌单元主要为剥蚀准平原，局部地段为冲积平原。地形低缓平坦，稍有微弱起伏，地面高程16.50～19.50m。3.2.2地质构造及地震依据区域地质资料，勘察区位于华北地台鲁东隆起胶莱坳断Ⅲ级构造单元上，自上元古代以来，一直处于长期、缓慢、稳定上升的隆起状态。中生代燕山晚期，构造活动强烈，伴随大规模岩浆岩侵入。新生代以来仍以继承性、间歇性整体上升为主，局部存在小幅沉降。根据区域地质资料，结合本次勘察资料综合分析，基底地质构造简单，场地内及其附近未发现活动性断裂及明显不良地质作用。根据《中国地震动峰值加速度区划图》和《中国地震动反应谱特征周期区划35 图》，该区抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第二组，设计基本地震加速度值为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.45s。3.2.3地层岩性工作区的地层从新到老可以分为新生界第四系地层和中生界白垩系地层。人工堆积物（Qml4）：主要为堤身土，岩性主要黄褐色或棕褐色粉质粘土，局部夹薄层粉土或粘土，含少量砂砾及姜石，厚度1.0～5.5m。冲、洪积物（Qal+pl4）：主要为棕黄色或黄白色砂层、黄褐色或棕褐色粉质粘土、含姜石粉质粘土（或姜石层）。表部多为填土或耕植土，含有植物根系及有机质，厚度0.3～0.8m。白垩系青山群（K2Q）：为黄绿色砂岩，中厚层状，主要成分为长石、石英。3.2.4地下水墨水河流域地下水总体流向为自西向东。按照含水介质及地下水埋藏条件的差别，将该区地下水划分为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。松散岩类孔隙水地下水位随季节性变化明显，水位埋深4.5～5.5m，年变幅1.5m左右。地下水主要赋存于砂层，属孔隙潜水和微承压水，水量丰富。基岩裂隙水主要附存于强风化带及断裂破碎带中，富水性极差，地下水位变化不明显。根据水质分析报告及地下水水质长期监测结果，该区地下水类型为HCO3-CL型，属中性水。综合评定地下水对混凝土结构为无腐蚀；对钢筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水条件下无腐蚀，在干湿交替条件下具弱腐蚀，对钢结构具弱腐蚀。36 3.3工程区岩土层及其物理力学性质根据钻探结果，勘察深度范围内地层由第四系松散堆积物及中生代白垩系青山群（K2Q）砂岩组成，分述如下：第①-1层：杂填土（Qr4）主要由砂土、粉质粘土组成，以黄褐色为主，稍湿，松散，混有少量建筑垃圾、生活垃圾，分布于两岸，厚度：0.50～6.50m；层底标高：11.40～18.70m；层底埋深：0.50～6.50m。为中等压缩性，局部具高压缩性。第①-2层：浆砌块石（Qr4）闸底板，厚度：0.50m；层底标高：12.15m；层底埋深：0.50m。第①-3层：含卵砾粉质粘土（Qr4）黄褐色为主，间有棕褐色，湿，可塑，局部粉粒或粘粒含量较高，混有少量卵石、圆砾。分布于闸底板下部，为人工夯实垫层，厚度：2.50～4.50m；层底标高：7.65～9.65m；层底埋深：3.00～5.00m。为中等压缩性。第②层：粉质粘土（Qal4）以黄褐色为主，局部棕褐色，稍湿～湿，可塑，混有少量砂砾及碎石，切面稍有光泽，中等干强度，中等韧性。厚度：3.00～3.20m；层底标高：15.50～15.70m；层底埋深：3.50～3.70m。为中等压缩性。该层进行标准贯入试验2次，击数7.8～8.0击。物理力学性质指标建议值见表3-1。37 表3-1物理力学性质指标建议值表含水湿密度干密度孔隙液限塑限塑性液性压缩模压缩系数凝聚力摩擦角渗透系项目比重率（%）（g/cm3）（g/cm3）比（%）（%）指数指数量（MPa）（MPa-1）（kPa）（度）数（cm/s）建议值22.52.722.001.650.6030.020.012.50.107.500.2535.020.01.0E-6第③-1层：中粗砂（Qal+pl4）棕黄色，局部米黄色，松散～稍密，饱和，分选磨圆良，含少量粘粒及砾石，主要矿物成分为石英、长石。厚度：1.30～2.30m；层底标高：10.60～14.40m；层底埋深：4.80～8.50m。为中等压缩性。该层进行标准贯入试验3次，试验成果统计列入表3-2。表3-2野外标准贯入试验成果统计表N最大N最小N平均N最小平均值变异系数状态14.910.612.311.40.19松散～稍密建议其天然重度（γ）取18.50kN/m3，饱和重度（γ3sr）取19.00kN/m，孔隙比（e）取0.55，压缩模量（E-1s）10.00MPa，压缩系数（a1-2）取0.20MPa，粘聚力（c）取0.00kPa，内摩擦角（φ）取35°。第③-2层：粗砾砂（Qal+pl4）棕黄色，局部棕褐色，稍密，饱和，分选磨圆良，含少量粘粒及碎石，主要矿物成分为石英、长石。场区内分布较广泛。厚度：1.50～3.00m；层底标高：7.60～9.90m；层底埋深：6.50～11.00m。为中等压缩性。该层进行标准贯入试验7次，击数20.2～22.1击。建议其天然重度（γ）取18.50kN/m3，饱和重度（γ3sr）取19.00kN/m，孔隙比（e）取0.55，压缩模量（E-1s）15.00MPa，压缩系数（a1-2）取0.15MPa，粘聚力（c）取0.00kPa，内摩擦角（φ）取38°。38 第④-1层：强风化砂岩（K2Q）浅黄绿色，岩体呈散体状，岩石的结构、构造已破坏，仅残留少量风化团块，主要矿物为长石、石英等。厚度：0.70～1.20m；层底标高：6.60～14.70m；层底埋深：4.50～11.80m。建议其天然重度（γ）取19.50kN/m3，饱和重度（γ3sr）取20.00kN/m，单轴饱和抗压强度取5.0MPa。第④-2层：弱风化砂岩（K2Q）黄绿色，岩体呈中厚层状，厚度：2.50～3.20m；层底标高：3.60～11.70m；层底埋深：3.00～15.00m。建议其天然重度（γ）取22.00kN/m3，饱和重度（γ3sr）取22.50kN/m，单轴饱和抗压强度取15.0MPa。第④-3层：微风化砂岩（K2Q）黄绿色，岩体呈中厚层状，该层未揭穿，最大揭露厚度4.50m。建议其天然重度（γ）取24.00kN/m3，饱和重度（γ3sr）取24.50kN/m，单轴饱和抗压强度取30.0MPa。3.4工程地质条件评价3.4.1沉降变形及抗滑稳定勘察结果表明，场区内广泛分布的粉质粘土、中粗砂及粗砾砂均为中等压缩性土，各土层厚度不等，且其岩性具有一定的不均匀性，可能产生一定的不均匀沉降。39 由于各土层岩性具有一定的不均匀性，且长期处于水下，将对其力学性质产生一定影响，故需根据工程运行工况核算抗滑稳定。表3-3岩土层物理力学及渗透性参数建议值表允许渗流临时开渗透系承载力侧阻力端承力坡降（水渗透破层号岩性挖边坡数（K）（fk）（qsu）（qpu）平段/出坏形式逸段）cm/skPa②粉质粘土1∶1.250.45/0.55流土型1.0E-616035③-2中粗砂1∶2.50.13/0.40管涌型1.0E-218065③-3粗砾砂1∶2.50.15/0.42管涌型5.0E-222090④-1强风化岩5.0E-6400601500④-2弱风化岩60003.4.2渗透稳定性根据本次勘探结果，勘察区粉质粘土层的渗透破坏形式主要为流土，砂层的渗透破坏形式为管涌，粉质粘土与中粗砂层接触部位破坏形式主要为接触流土。坝基土水平段和出溢段允许渗流坡降建议值参见表3-3。表3-4建筑物基础底面与地基之间抗剪强度参数建议值表岩性粉质粘土中粗砂粗砾砂强风化岩凝聚力c（kPa）4～6003～5摩擦系数f0.3～0.350.4～0.450.45～0.500.6～0.653.4.3振动液化坝基土体的地层岩性主要为淤泥、粉质粘土、中细砂、中粗砂和粗砾砂层。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001）资料，本区地震基本烈度为Ⅵ度，参照现场标准贯入试验，可初判为非液化土。40 3.4.4环境水腐蚀性评价依据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-1999）附录G环境水对混凝土腐蚀性的判别标准，勘察区地下水类型主要为HCO3-CL型，属中性水。综合评定地下水对混凝土结构为无腐蚀；对钢筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水条件下无腐蚀，在干湿交替条件下具弱腐蚀，对钢结构具弱腐蚀。3.5结论与建议1、勘察区地质构造简单，各岩土层分布较为连续、清晰，无不良地质作用，工程地质条件良好。2、勘察区抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第二组，设计基本地震加速度值为0.05g。3、青岛市季节性冻土标准冻深为0.49m。4、勘察区地下水类型主要为HCO3-CL型，属中性水。综合评定地下水对混凝土结构为无腐蚀；对钢筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水条件下无腐蚀，在干湿交替条件下具弱腐蚀，对钢结构具弱腐蚀。5、勘察区地下水位随季节性变化明显，水位埋深3.5～4.5m，年变幅1.5m左右。在进行建筑物基础施工时，应注意基坑排水及边坡稳定核算。41 4工程任务和规模4.1工程现状窑头节制闸等级为Ⅲ等，属中型水闸。窑头节制闸于1980年9月建成投入使用。原闸总宽度124.8m，采用18孔5.8×3.5m（宽×高）的直升式平面钢闸门，设18台卷扬式启闭机。水闸分闸前铺盖、闸室、闸后消力段3部分。原闸前铺盖采用C15混凝土结构，长5.0m，厚0.3m。闸室底板顺水流方向长14.0m。闸底板厚度0.5m，采用M7.5水泥砂浆砌石结构，底板上下游设齿坎，深1.2m；闸墩采用浆砌乱石结构，方块石镶面，厚度1.2米，中墩进、出口段采用弧形。机架桥采用C20钢筋混凝土结构，设于交通桥的上游，为双肢T型梁结构，桥面总宽3.8m，机架桥桥墩采用钢筋砼排架柱结构。闸后消力池采用挖深式消力池形式。消力池底板采用M7.5浆砌石结构，长16.0m，厚度0.5m。消力池分陡坡段及水平段。消力池下游无海漫。原闸下游交通桥为6孔双曲拱桥，桥面总宽9.0m，桥墩采用浆砌石结构，表面采用浆砌方块石镶面。现状交通桥表层为花岗岩板路面，桥两侧分别设木质人行道板及栏杆。4.2工程存在的主要问题窑头节制闸于1980年建成，水闸没有进行档案管理，目前没有设计、施工以及验收等相关资料。窑头节制闸由于施工质量较差，运行时间较长，工程安全隐患较多。每年汛42 前和汛中即墨市水利局进行防汛检查工作，对发现的小的安全隐患问题由镇政府负责出资维修。对于较大的安全隐患问题，因缺少经费，无法对水闸进行维修，导致水闸加剧老化，破损较重。目前存在主要问题如下：1、闸室为砖石结构，砂浆剥蚀、老化严重；闸底板纵向开裂，漏水严重。2、启闭机房结构简易，锚固骨架锈蚀严重、断裂，无抗风能力；启闭机老化，运转不灵。闸门变形锈蚀，无法正常使用，闸门无法关严，漏水严重。3、交通桥多处拱波断裂，为危桥，存在安全隐患。4、电力系统老化，输、配电线路已经老化淘汰，存在严重不安全因素。5、闸下游消能防冲设施不健全。4.3工程险情随着工程的长期运行，汛期发生多次漫闸过水情况，对防汛抢险工作造成了非常大的困难，几乎每年汛期，该闸都成为即墨市防汛工作的难点。最大险情的一次发生1985年9号台风期间，上游来水迅猛，河道水位急剧上涨，由于闸门只能拉起2m，阻碍河道洪水行洪，洪水自河道溢出，造成水闸上游公园、大同商业街、河南村、汽车站被淹，墨水河公园观光曲桥被冲毁。4.4工程建设的必要性墨水河流经即墨市和城阳区，流域内分布着11个乡镇（街道办事处）、297个村庄。其中即墨市内8个乡镇（街道办事处）、240个村庄，城阳区内3个街道办事处、57个村庄。流域内总人口近40万人，沿墨水河两侧分布着大量的企43 业。窑头节制闸位于墨水河中游，始建于1980年，建成至今已运行30多年，是一座集防洪、蓄水、景观于一体的综合性枢纽工程。该工程的建成投入使用，为受益乡镇及当地国民经济的快速稳定发展发挥了巨大的作用。原窑头节制闸施工质量较差，工程老化，存在较多安全隐患。2009年青岛市水利局组织安全鉴定专家组对该闸进行安全鉴定，专家组认为该闸存在严重的安全隐患，已成为一座危闸，安全类别定为四类。因此为了保护当地人民生命财产的安全，充分发挥窑头节制闸的农业灌溉、防洪排涝和改善当地水环境工程效益，对窑头节制闸进行改建是非常必要的。4.5工程任务本工程任务是：对窑头节制闸拆除后于原址新建蓄水构筑物一座以消除安全隐患，保障河道的行洪安全，同时发挥景观蓄水功能，促进当地社会、经济的发展。经方案比较，新建蓄水构筑物采用钢坝，C30钢筋混凝土结构。4.6工程规模根据本次水文复核成果，闸址处5年一遇洪峰流量为439m3/s，20年一遇洪峰流量为810m3/s，50年一遇洪峰流量为998m3/s。由于墨水河穿过即墨及城阳城区，防洪标准为50年一遇，且窑头节制闸位于即墨市通济街道办事处墨河公园西，为即墨城区重要的景观地段，因此结合上述情况并根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》、《水闸设计规范》，确定本工程的等别为Ⅲ等，工程规模为中型，洪水标准采用50年一遇设计。44 4.7正常蓄水位窑头节制闸现状正常蓄水位15.50m，按景观要求并根据不引起两岸土地渍涝、尽量增大蓄水容积的基本原则，本次改建的窑头节制闸正常蓄水位按景观设计取为16.20m，虽比原正常蓄水位提高了0.7m，但水面仍被约束在河道主槽之内，因此改建后的窑头节制闸不会增加新的淹没占地且水面低于两岸地面大于0.5m，满足要求。45 5工程总布置及主要建筑物5.1设计依据5.1.1工程等别与建筑物级别根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》、《水闸设计规范》，确定本工程等别为Ⅲ等，其永久性主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级，临时性建筑物级别为5级。根据《中国地震动峰值加速度区划图》和《中国地震动反应谱特征周期区划图》，该区抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第二组，设计基本地震加速度值为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.45s。依据《水工建筑物抗震设计规范》，本工程不需进行抗震计算。5.1.2设计依据的文件和规范5.1.2.1设计依据的文件1、《墨水河综合治理一期工程》（青岛市水利勘测设计研究院，2005年）；2、《窑头节制闸安全鉴定报告书》（青岛市水利勘测设计研究院，2009年）；3、《窑头节制闸安全鉴定综合报告书》（青岛市水利勘测设计研究院，2009年）；4、《窑头节制闸现场检查报告书》（青岛市水利质量安全检测中心，2009年）。46 5.1.2.2主要规范、规程和标准1、《水利水电工程初步设计报告编制规程》（DL5021-93）；2、《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-200）；3、《水闸设计规范》（SL265-2001）；4、《城市防洪工程设计规范》（CJJ50-92）；5、《堤防工程设计规范》（GB50286-98）；6、《水利水电钢闸门设计规范》（DL/T5039-95）；7、《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008）；8、《水利水电工程围堰设计导则》（DL/T5087-1999）；9、《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）；10、《水利水电工程设计工程量计算规定》（SL328-2005）。5.1.3设计基本资料1、风速墨水河汛期多年平均最大风速：15.0m/s。2、洪峰流量50年一遇设计洪峰流量998m3/s。3、正常蓄水位改建的窑头节制闸正常蓄水位：16.20m。4、地震烈度窑头节制闸闸址区地震基本烈度为6度。47 5、混凝土强度等级水闸各部位混凝土抗渗、抗冻和强度设计等级见表5-1。表5-1窑头节制闸各部位混凝土抗渗、抗冻和强度设计等级统计表序号闸室部位强度等级抗渗等级抗冻等级备注1闸底板C30W6F1502闸墩C30W6F1503铺盖、消力池C30W6F1504岸、翼墙C30W6F1505垫层C15//6、地形地质资料（1）青岛市水利勘测设计研究院2005年测量的墨水河1：1000地形图；（2）青岛市水利勘测设计研究院2005年编制的《墨水河治理工程地质勘查报告》；（3）青岛水建建设工程有限公司2009年编制的《青岛市窑头节制闸工程地质勘察报告》。5.2主要设计方案比选及确定5.2.1拦蓄建筑物形式比选为满足景观、补充地下水、生态湿地蓄水要求，根据以往工程经验，河道上可以采用的蓄水建筑物型式有溢流堰、橡胶坝和拦河闸等。各种蓄水建筑物型式比较见表5-2。48 表5-2蓄水建筑物型式比较表建筑物型式设计建造投资管理维护水力特性景观效果及其它结构型式不能卧倒，经装饰后景观效果良好，但由砌石堰低方便简单阻水严重于阻严重，坝高小，蓄水位低结构型式坝袋塌落难装饰，景观效果较差，坝袋橡胶坝较低复杂较复杂后阻水小易老化且容易破坏结构型式提闸后阻启闭机房经过装饰景观效果提升式高复杂复杂水小较好水力自控结构型式翻倒后阻较低方便景观效果差，可靠度略低拦河翻板式较简单水较小闸结构型式倒门后阻启闭机房布于地下，易与景观钢坝较高复杂复杂水很小相结合结构型式提闸后阻护目镜式高复杂型式新颖，景观效果很好复杂水小本工程位于即墨市通济街道办事处墨河公园西，为即墨城区重要的景观地段，因此对蓄水建筑物的景观效果要求很高且为营造良好的水面效果又要求尽可能提高蓄水位。同时，工程位于即墨城区，要求蓄水建筑物可靠度高，汛期阻水小以保证河道行洪安全。根据以上要求并结合工程投资、结构形式复杂程度、工程运行管理、施工等各方面因素经综合比选后，推荐本次窑头节制闸改建工程的蓄水建筑物形式采用钢坝。5.2.2闸底板顶高程及闸门顶高程根据《墨水河综合治理一期工程》，墨水河窑头节制闸处规划河底高程12.48m，本次选取重建后的节制闸闸底板顶高程为12.8m。闸门顶高程根据景观要求及正常蓄水位确定为16.20m。5.2.3闸孔孔径及孔数现状窑头节制闸闸孔为18孔5.8×3.5m直升式平面钢闸门，闸总净宽104.4m，49 总宽124.8m。本次重建的钢坝根据我国目前的设计和制造工艺水平和条件并结合已建工程的成熟经验，依据《水闸设计规范》并考虑闸门受力条件及其工程量、启闭机容量等，确定孔数采用3孔，两边孔净宽29m，中孔净宽46m，总净宽104m。5.3工程布置及主要建筑物5.3.1工程总布置本工程对现状水闸在原位置拆除重建，重建的节制闸轴线与原水闸一致。根据景观设计，在紧靠重建节制闸闸室的上游新建观光交通桥一座，通过台阶将交通桥与水闸启闭机室有机衔接起来，让启闭机室兼做景观平台，既达到了亲水要求，又解决了启闭机室检修问题。本次工程只包括水闸的改建，不含交通桥。重建的窑头节制闸由闸室、防渗排水设施、消能防冲设施及两岸连接段等部分组成，顺水流方向总长94.5m，垂直水流方向总宽129.6m。该闸蓄水量为65.3万m3。管理区布置在节制闸上游左岸空地上，占地1500m2，管理房及防汛仓库建筑面积为500m2。5.3.2主要建筑物5.3.2.1闸室段水闸共3孔，边孔净宽为29m，中孔净宽46m，则总净宽104m。水闸用启闭机室兼做中墩及边墩，边孔闸门的两侧启闭机室净宽2.9m，中孔闸门的两侧启闭机室净宽3.0m，启闭机室墙厚0.8m，则中墩厚8.3m，边墩厚4.5m，水闸总宽129.6m。水闸中墩顶高程17.4m，边墩顶高程17.4m。闸门采用底横轴翻转式50 钢闸门，上游闸底板顶高程12.8m，下游闸底板顶高程11.65m，闸门设计顶高程16.2m，设计挡水高度3.4m，设计正常蓄水位16.2mm。上游闸底板厚1.0m，下游闸底板厚0.95m，上、下游设齿坎，深0.5m，底宽1.0m。闸室段顺水流向长17.5m，闸底板及启闭机室（即中墩和边墩）均采用C30钢筋混凝土结构，抗冻标号不小于F150，抗渗标号不小于W6。5.3.2.2闸前段闸室段上游布置C30钢筋混凝土铺盖，厚0.4m，顺水流长10m，铺盖上、下游端均设深0.6m齿坎，底宽0.5m。铺盖两侧为C30钢筋混凝土悬臂式挡墙，墙顶高程17.40m。挡墙立板厚0.6m，底板厚0.6m，墙趾悬挑长度为0.5m，墙踵悬挑长度为3.0m，立板背水侧与底板相交处做0.8×0.8m腋角。铺盖上游两侧采用浆砌石重力式挡墙与两岸连接。挡墙顶宽0.6m，顶高程17.40m，采用C25素混凝土压顶厚0.2m。挡墙采用M10浆砌乱石砌筑，迎水面直立，背水面坡比1：0.5，迎水面采用方块石镶面。挡墙采用M10浆砌乱石基础厚1.0m，墙趾、墙踵均宽0.5m，于基础迎水侧做深0.5m齿坎，底宽1.0m。挡墙在距基础顶面0.5m、1.5m及2.5m处各设一排φ100PVC排水管，水平间距2.0m，相邻两排排水管交错布置。排水管设3%的坡，坡向迎水侧，其后管口绑扎200g/m2土工布一层（300×300mm）。挡墙基础下做碎石垫层厚0.2m，墙后均回填砾石及石渣。5.3.2.3闸出口段闸室下游接C30钢筋混凝土消力池，顺水流向长10m。消力池上游端5m底51 板厚0.9m，下游端4.6m底板厚0.5m，之间0.4m按1：1.0的坡比衔接，底板顶高程为11.65m，池深0.85m。消力池末端设齿墙，深0.55m，底宽0.5m。消力池下游端设Φ100PVC竖向排水管2排，纵横间距均为2.0m，相邻两排排水管交错布置。消力池下游端5.0m范围内的底板下设反滤层，做法为依次铺设砾石一层（粒径5～20mm）厚200mm，碎石一层（粒径1～5mm）厚200mm，土工布一层（200g/m2）。消力池出口设海漫，顺水流向长24m。海漫为格宾海漫，厚0.4m，海漫顶高程12.5m。格宾具有扬压力消散快，防冲刷效果好，能自动适应基础变形等优点，适宜作为河道防冲的材料。格宾采用定制格宾石笼绑扎而成，单个石笼顺水流长3.0m、宽3.0m，厚0.4m。格宾线材采用热镀锌网线，网孔尺寸为100×120mm。格宾海漫底部铺设碎石垫层厚0.4m，分两层，下层厚0.2m，粒径d＝1～5mm，上层厚0.2m，粒径d＝5～20mm。海漫末端做抛石防冲槽，深度2.0m，顺水流方向长8m，上、下游以1：2.0的坡比衔接。消力池两侧挡墙采用C30钢筋混凝土悬臂式挡墙，墙顶高程17.40m。挡墙立板厚0.6m，底板厚0.6m，墙趾悬挑长度为0.50m，墙踵悬挑长度为3.0m，立板背水侧与底板相交处做0.8×0.8m腋角。上游铺盖、消力池的悬臂式挡墙及闸室边墩后设2排φ100透水软管，纵向坡度0.01m/m，竖向间距1.5m。排水管于消力池边墙末端穿出，将水排入下游河道。海漫两侧做M10浆砌乱石重力式挡墙，墙顶高程17.40m。两侧挡墙均与现状护岸挡墙衔接，做法同铺盖上游两侧挡墙。52 5.3.2.4下河台阶于节制闸左岸的铺盖上游段及海漫段分别设下河台阶一处。台阶宽3.4m，台阶踏步宽0.4m，高0.2m，采用M10浆砌细料石台阶，其下做C20素混凝土垫层厚0.2m，再下为碎石垫层厚0.25m。台阶设休息平台，采用花岗岩石板面层厚0.03m，其下分别为1：3水泥砂浆找平层厚0.02m、C20素混凝土垫层厚0.2m，碎石垫层厚0.2m。5.3.2.5地基处理根据工程地质勘察报告，闸址底板下层为含卵砾粉质粘土及强风化砂岩，地基承载力标准值分别为160kPa、400kPa，渗透系数分别为1×10-6cm/s、5×10-6cm/s。地基承载力及防渗均满足要求，可不予处理。但窑头闸左岸地层自上而下为素填土、中粗砂、粗砾砂及强风化砂岩，中粗砂及粗砾砂层渗透系数分别为1×10-2cm/s、5×10-2cm/s，需对其进行截渗处理，拟自左岸边墩背水侧向左50m范围内采用固结灌浆进行防渗。灌浆顶高程17.4m，孔距1.0m。灌浆分两序进行，一序孔距2.0m，二序加密至1.0m，孔深至弱风化层以下0.5m，孔径108mm，浆液采用水泥浆，灌浆压力初拟为0.2MPa，施工时应根据现场情况调整。水灰比为由稀至浓，依次按5：1、2：1、1.5：1、0.8：1的比例进行调整，直至吃浆量小于0.4L/min，压力达0.2MPa时持续灌浆60min即可结束灌浆。53 5.4设计计算5.4.1水力计算5.4.1.1过流计算本次重建的钢坝其过流能力在闸门翻倒的情况下可按宽顶堰流量计算公式计算。根据《水闸设计规范》，其过流能力按下列公式进行计算：3QmB2gH200N1zbNbb0010.17114zbdbd0z0zbb10.171100bdz4dzb0bbb0bb220.4hhss2.311HH00式中：Q—过闸流量（m3/s）；B0—闸孔总净宽（m）；H0—计入行近流速水头的堰上水深（m）；m—堰流流量系数；ε—堰流侧收缩系数；σ—堰流淹没系数；g—重力加速度（m/s2）54 εz—中闸孔侧收缩系数；εb—边闸孔侧收缩系数；N—闸孔数；b0—闸孔净宽（m）；dz—中闸墩厚度（m）；bb—边闸墩顺水流向边缘线至上游河道水边线之间的距离（m）；hs—由堰顶算起的下游水深（m）。根据《墨水河综合治理一期工程》中规划水面线可得不同洪水标准的闸址处下游水位，将其以及其它已知条件代入上述公式中便可求得通过相应洪水标准流量时的上游水位，结果见表5-3。表5-3过流能力计算成果表计算工况闸上游水位（m）设计流量（m3/s）计算流量（m3/s）5年一遇洪水14.773439439.5250年一遇洪水16.557998998.045.4.1.2排涝影响分析由表5-3中数据可知，当通过5年一遇洪水时，闸上游水位为14.773m。现状闸址处上游左岸地面高程为17.2～17.4m，右岸地面高程为17.5～17.8m，因此，闸孔规模满足排涝要求。5.4.1.3防洪影响分析根据求得的闸上游水位向上游推算水面线并核算堤顶高程。根据《城市防洪工程设计规范》、《堤防工程设计规范》，堤顶高程按设计洪水位加堤顶超高确定。55 堤顶超高按下列进行计算：Y＝R+ARKKKRHVp00.450.0018gF0.72gHgdV20.13th0.72th0.7VVgd0.13th0.72V0.5gTgH13.9VV22gT2dLth2L式中：Y—堤顶超高（m）；R—设计波浪爬高（m）；A—安全加高（m）；KΔ—斜坡的糙率及渗透性系数，根据护面类型查表求得；KV—经验系数；Kp—爬高累积频率换算系数；——R0—无风情况下，光滑不透水护面（KΔ=1），H=1m时的爬高值（m）；——H—平均波高（m）；——T—平均波周期（s）；V—计算风速（m/s）；F—风区长度（m）；56 d—水域的平均水深（m）；g—重力加速度（m/s2）；L—按平均波周期计算的波长（m）。将数据代入公式中计算，结果见表5-4。表5-4堤顶高程核算成果表设计洪水波浪爬高安全加高堤顶超高核算堤顶规划堤顶桩号备注位（m）（m）（m）（m）高程（m）高程（m）21+070.616.5570.3320.50.83217.38917.40窑头闸21+10316.5810.3320.50.83217.41317.4221+30116.6170.3320.50.83217.44917.4621+44116.6860.3320.50.83217.51817.53由表中数据可知，本次重建的节制闸闸孔规模满足防洪要求。5.4.1.4消能设计根据本工程河道具体情况，消能方式拟采用底流式消能，消能设施拟采用下挖式消力池。1、消力池深度计算根据《水闸设计规范》，消力池深度按下列公式进行计算：dhhZ0cs0.25h8q2bhc111c23bghc2232qhTh0c0c22g22qqZ2222gh2ghsc57 式中：d—消力池深度（m）；σ0—水跃淹没系数；″hc—跃后水深（m）；′hs—出池河床水深（m）；ΔZ—出池落差（m）；hc—收缩水深（m）；α—水流动能校正系数；q—过闸单宽流量（m2/s）；g—重力加速度（m/s2）；b1—消力池首端宽度（m）；b2—消力池末端宽度（m）；T0—由消力池底板顶面算起的总势能（m）；2、消力池长度计算根据《水闸设计规范》，消力池长度按下列公式进行计算：LLLsjsjL6.9hhjcc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；58 Lj—水跃长度（m）；其余符号同前。3、消力池底板厚度计算根据《水闸设计规范》，消力池始端底板厚度按抗冲和抗浮分别计算并取其大值。抗冲：tkqH1UWPm抗浮：tk2b式中：t—消力池底板始端厚度（m）；ΔH′—泄水时的上、下游水位差（m）；q—单宽流量（m2/s）；k1—消力池底板计算系数；k2—消力池底板安全系数；U—作用在消力池底板底面的扬压力（kPa）；W—作用在消力池底板顶面的水重（kPa）；Pm—作用在消力池底板上的脉动压力（kPa）；γ2b—消力池底板的饱和重度（kN/m）。根据《水闸设计规范》，“水闸闸下游消能防冲设施必须在各种可能出现的水力条件下，都能满足消散动力与均匀扩散水流的要求”。本工程闸门顶最大溢流水深为0.3m，经计算，此时的泄量为24.5m3/s，因此，当洪峰超过此流量或是水位超过16.5m时，均应开闸泄洪以策安全。根据钢坝的特点，闸门完全开启耗时59 很短，故在此过程中泄掉的水量相应于上游蓄水量而言可忽略不计，所以在闸门开启过程中可认为上游水位维持不变。因此，在上游水位为16.5m时闸门在不同开度下相应的流量及上、下游水位组合的情况下，水闸的消能防冲设施均应满足要求。综上所述，本工程消力池计算考虑以下几种工况：1、闸门关闭，门顶最大溢流水深0.3m，上游水位16.5m；2、上游水位16.5m，闸门开启，门倾角（闸门与水平面夹角的锐角）60°；3、上游水位16.5m，闸门开启，门倾角45°；4、上游水位16.5m，闸门开启，门倾角40°；5、上游水位16.5m，闸门开启，门倾角30°；6、上游水位16.5m，闸门开启，门倾角25°。将数据代入公式中计算，结果见表5-5。表5-5水闸消能计算成果表闸上游水单宽流量计算池深计算池长底板厚度″计算工况hc（m）hc（m）位（m）q（m2/s）d（m）Lsj（m）t（m）门顶溢流水深16.5000.1910.0240.5920.2673.140.3660.3m闸门倾角60°16.5000.7660.0951.1660.3955.910.531闸门倾角45°16.5001.7340.2161.7120.4348.260.588闸门倾角40°16.5002.2030.2771.9060.4258.990.645闸门倾角30°16.5003.3810.4352.2890.36410.230.721闸门倾角25°16.5004.1040.5382.4700.30510.660.765闸门倾角20°16.5004.9220.6852.5750\由表中数据可知，本次重建的钢坝设计消力池深0.85m，池长11.0m（其中考虑闸室下游端1.0m范围的闸底板兼做消力池），上游端底板厚度0.90m，均满足要求。60 5.4.1.5防冲设计1、海漫长度计算根据《水闸设计规范》，海漫长度按下式进行计算：LKqHpss式中：Lp—海漫长度（m）；ΔH′—泄水时的上、下游水位差（m）；q2s—消力池末端单宽流量（m/s）；Ks—海漫长度计算系数。将数据代入公式中计算得各工况下的计算结果见表5-6。表5-6海漫长度计算成果表上下游水位差ΔH′消力池末端单宽流量计算工况海漫长度Lp（m）（m）qs（m2/s）门顶溢流水深0.3m3.620.1916.03闸门倾角60°3.140.76611.65闸门倾角45°2.591.73416.70闸门倾角40°2.372.20318.41闸门倾角30°1.883.38121.54闸门倾角25°1.624.10422.86本次海漫设计长度为24.0m，满足要求。2、海漫末端防冲设计根据《水闸设计规范》，海漫末端河床冲刷深度按下式进行计算：qmd1.1hmmv061 式中：dm—海漫末端河床冲刷深度（m）；q2m—海漫末端单宽流量（m/s）；[v0]—河床土质允许不冲流速（m/s）；hm—海漫末端河床水深（m）。将数据代入公式中计算得：dm=2.2m本次设计海漫末端做抛石防冲槽，深度2.0m，顺水流方向长8m，上、下游以1：2.0的坡比衔接，满足要求。5.4.2防渗排水设计5.4.2.1正常蓄水位的防渗长度计算根据《水闸设计规范》，初步拟定的闸基防渗长度可按下式计算：L=C×ΔH式中：L—闸基防渗长度，即闸基轮廓线防渗部分水平段和垂直段长度的总和，m；ΔH—上、下游水位差，m；C—允许渗径系数值。当上游为正常蓄水位16.20m，下游无水时，计算得闸基防渗长度为25.9m。根据选定的尺寸，闸底板再加上游钢筋混凝土铺盖的总防渗长度为27.5m，满足要求。62 5.4.2.2渗透稳定计算根据《水闸设计规范》，土基上的闸基渗流稳定采用改进阻力系数法。本次计算工况是上游为正常蓄水位16.20m，下游无水。1、地基有效深度计算土基上水闸的地基有效深度可按公式5-1或公式5-2计算：L0当≥5时，T0.5L-------------------------------------------------------公式5-1e0S0L5L00当＜5时，T-------------------------------------------------公式5-2eS0L01.62S0式中：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）；Te—土基上水闸的地基有效深度（m）。当计算的Te值大于地基实际深度时，Te值应按地基实际深度采用。2、分段阻力系数计算各分段阻力系数可按以下公式计算：3S2进、出口段：1.50.4410T2S内部垂直段：ylnctg14TLx0.7(S1S2)水平段：xT式中：63 ξ0—进、出口段的阻力系数；S—板桩或齿墙的入土深度（m）；T—地基透水层深度（m）；ξy—内部垂直段的阻力系数；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）。3、各分段水头损失计算各分段水头损失可按公式5-3计算：Hh-----------------------------------------------------------------------公式5-3iinii1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；4、进、出口段水头损失值修正进、出口段水头损失值计算出来以后，再按公式5-4～公式5-6修正：64 hh----------------------------------------------------------------------------公式5-400nh0hi--------------------------------------------------------------------------公式5-5i111.21----------------------------------------公式5-62TS1220.059TT式中：′h0—进、出口段修正后的水头损失值（m）；h0—进、出口段水头损失值（m）；β′—阻力修正系数；S′—底板埋深与板桩入土深度之和（m）；T′—板桩另一侧地基透水层深度（m）。5、渗流坡降值计算出口段渗流坡降值可按以下公式计算：h0J0S水平段渗流坡降值可按以下公式计算：hxJxLx式中：J0—出口段渗流坡降值；Jx—水平段渗流坡降值。经计算：水平段渗流坡降值Jx=0.092＜[J0]=0.45；65 出口段渗流坡降值J0=0.15＜[J0]=0.55。渗流稳定满足要求。5.4.2.3排水设计为降低消力池底板的扬压力，消力池下游端设Φ100PVC竖向排水管2排，纵横间距均为2.0m，相邻两排排水管交错布置。消力池下游端5.0m范围内的底板下设反滤层，做法为依次铺设砾石一层（粒径5～20mm）厚200mm，碎石一层（粒径1～5mm）厚200mm，土工布一层（200g/m2）。5.4.2.4永久缝止水构造闸室各段、闸室与上游铺盖之间、闸室与下游消力池之间、上游铺盖各段之间、下游消力池各段之间、铺盖及消力池与岸墙之间均设永久缝，内设SD15-295型橡胶止水带，止水带迎水侧采用PT胶泥填缝，背水侧采用闭孔泡沫塑料板填缝。5.4.3结构计算5.4.3.1中墩顶高程计算根据《水闸设计规范》，水闸的波浪高度可按下列公式计算：0.45gD0.70.00182ghmgHmv020.13th0.72th0.7v0v0gHm0.13th0.72v00.5gTghmm13.92vv0066 式中：hm—平均波高（m）；v0—计算风速（m/s）；D—风区长度（m）；Hm—水域内平均水深（m）；Tm—平均波周期（m）。本工程水闸级别为3级，波列累积频率p应取5%。将数据代入公式中计算可得：hm=0.229m，h5%/hm=1.894，h5%=0.435m。根据《水闸设计规范》，水闸闸顶高程不应低于水闸正常蓄水位加波浪计算高度与相应安全超高值之和；同时不应低于设计洪水位（或校核洪水位）与相应安全超高值之和。根据相关数据进行计算，结果见表5-7。表5-7中墩顶高程计算成果表计算工况波浪高（m）安全超高（m）计算闸顶（m）挡水时正常蓄水位（m）16.2000.4350.417.035泄水时设计洪水位（m）16.557.717.257由表中数据可知，本次设计中墩顶高程17.40满足要求。5.4.3.2闸室稳定计算1、计算工况本工程闸室稳定计算考虑以下几种工况：（1）完建工况（2）基本组合的正常蓄水位工况：上游正常蓄水位16.20m，下游无水。（3）基本组合的闸门顶溢流0.3m工况：上游水位16.50m，下游水位12.88m。67 2、闸室稳定计算控制标准（1）各种计算工况下，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容许承载力的1.2倍。（2）闸室基底应力的最大值与最小值之比不大于规范允许值。本工程按中等坚实地基考虑，基本组合允许值为2.0，特殊组合允许值为2.5（3）沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数不小于规范允许值。3级水闸，基本组合抗滑稳定安全系数允许值为1.25。3、闸室稳定计算根据《水闸设计规范》，土基上沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数以及基底应力按下列公式进行计算：fGKcHmaxGMPminAW式中：Kc—沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数；Pmax—闸室基底应力的最大值或最小值（kPa）；min∑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—闸室基底面与地基之间的摩擦系数；∑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）；68 A—闸室基底面的截面积（m2）；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）。将各工况下的数据代入公式中计算，结果见表5-8。表5-8闸室稳定计算成果表上游水位下游水位PmaxPmin最大最小荷载组合计算工况Kc（m）（m）（Kpa）（Kpa）应力比η完建工况无水无水32.4828.871.13基本组合正常蓄水位工况16.20无水1.87331.3216.521.90门顶上水深30cm16.5012.881.90034.2317.261.98由表中数据可知，在各设计工况下水闸闸室稳定均满足要求。5.4.3.3上下游翼墙稳定计算1、计算公式根据《水闸设计规范》，翼墙抗滑稳定安全系数及基底应力按下列公式计算：fGK1HmaxGM0PminAW式中：K1－抗滑安全系数；∑M0－作用于墙身的各力对基础底面形心轴的力矩；f－翼墙基底面与地基之间的摩擦系数；∑G－作用于结构上的全部荷载对计算滑动面的法向分量；∑H－作用于结构上的全部荷载对计算滑动面的切向分量；69 W—基础底面对其形心轴的截面矩；A－基础底面面积。2、计算工况及荷载计算工况及荷载组合见表5-9。表5-9翼墙各计算工况和荷载组合自重静水压力扬压力土压力水重土重计算工况荷载完建工况√√正常蓄水工况√√√√√√水位骤降工况√√√√√√将数据代入公式中计算，结果见表5-10。表5-10翼墙抗滑安全系数及基底应力表基底压应力不均抗滑稳定安全系数匀系数荷载组合计算工况计算值允许值σmaxσmin计算值允许值完建工况1.41.25138.580.51.72基本组合2.0上游铺盖正常运用工况1.561.25127.173.01.74翼墙特殊组合水位骤降期1.181.10150.169.52.162.5完建工况1.391.25142.777.11.85基本组合2.0消力池翼正常运用期1.521.25130.970.41.86墙特殊组合水位骤降期1.151.10152.067.32.262.5基本组合完建工况1.371.25155.386.31.82.0海漫翼墙特殊组合水位骤降期1.151.1156.970.42.232.5从上表中可以看出，在各种工况下翼墙稳定均能满足要求。70 5.5观测设计5.5.1观测的必要性为了及时掌握水闸运行变化中的情况，必须加强观测工作，及时发现问题，采取有效措施，保证建筑物的安全。根据《水闸设计规范》并结合本工程的实际情况，本工程只做一般性观测项目，不设专门性观测项目。一般性观测项目包括水位、沉降、水平位移等。水位观测通过自动水位计进行观测，测点分别设在闸墩上下游处；沉降和水平位移观测通过埋设标点利用观测仪器进行观测，测点设在闸墩的上游侧端部。5.5.2观测项目及观测设施布置5.5.2.1闸上、下游水位监测水闸的上、下游水位观测是最基本的观测项目，其水位测点必须设在水闸上、下游水流平顺、水面平稳、受风浪和泄流影响较小的地方。本闸采用两种方式对闸上、下游水位进行监测，即用振弦式孔隙水压力计进行精密监测，用水位标尺进行粗略监测。1、振弦式孔隙水压力计监测在距离闸底板上、下游100m处各布置2个振弦式孔隙水压力计用于监测闸上、下游水位。用振弦式孔隙水压力计代替自动水位计进行水位监测优点明显，它可以不做水位测井，节省土建工程量。2、水位标尺监测为便于直接在闸上进行巡查时监测闸上、下游水位，在左侧中墩上、下游及71 两侧上、下游翼墙各布置1个水位标尺，共计6个。5.5.2.2位移监测1、工作基点、水准基点在闸的下游侧左、右岸分别打桩作为左、右岸工作基点、水准基点。要求这四个基点与水平位移测点与沉降测点的综合标在同一条视准线上，且视准线通视。2、水平位移监测闸墩的水平位移通过综合标进行观测。将闸墩下游的水平位移观测与水闸的沉降观测结合起来，在每个闸墩的下游侧各设1个水平位移测点与沉降测点综合标，共计4个。水平位移测点与左右岸工作基点、校核基点设在同一视准线上。水平位移应在工程竣工前、后立即分别观测一次，以后再根据工程运行情况不定期进行观测。3、沉降监测水闸的沉降通过埋设沉降标点进行观测，共计24个。每个闸墩的上、下游侧各设1个沉降标点，共计设8个（其中4个为综合标）。左、右岸上、下游翼墙每段翼墙上均各布置2个沉降标点，共计16个。水闸的沉降观测次数一般多于水平位移观测次数。水闸的沉降观测在沉降稳定之前一般要定期进行，而水平位移观测可不定期进行。5.5.3观测设备材料表窑头节制闸改建工程观测设备材料表见表5-11。72 表5-11窑头节制闸观测设备材料表项目项目名称单位工程量备注编号1表面变形观测1.1电子经纬仪台1型号DJD2，精度2″1.2水准仪台1型号AL132-C，精度1mm1.3工作基点个4打钢筋混凝土桩12m1.4综合标个4水平位移与沉降标点共用1.5沉降标点个20已扣除综合标2上、下游水位观测量程：0.15Mpa；分辨率：0.01%F2.1振弦式孔隙水压力计支4•S；精度：±0.1%F•S2.2水位标尺个673 6机电及金属结构6.1金属结构6.1.1安装要点土建工程施工前必须与底横轴翻转门生产厂家进行沟通，闸门金属结构安装及二期混凝土预留孔定位及尺寸等应根据厂家指导进行施工和安装。由于不同厂家生产的设备可能存在差异，设计图纸中标示的预留孔可根据厂家提供的《底横轴翻转门金属结构安装图纸》进行适当调整。6.1.2启闭机6.1.2.1启闭机形式底横轴翻转门采用电液一体式液压启闭机进行控制，本启闭机是机、电、液、仪一体化的闸门启闭设备，采用电机正反转来控制闸门的启闭，由变频电机控制泵的流量实现无级调速，配置检测传感器和变送控制仪表，实现启闭机的活塞杆运动同步。电液一体式液压启闭机由油缸、双向油泵、集成控制阀组、外筒体、启闭机座、变频电机、同步检测用传感器及控制用电气仪表箱等几部分组成。本工程操作条件为动水启闭，29m闸门启闭机型号为QRWY-2×1000kN-5.05m液压启闭机，46m闸门启闭机型号为QRWY-2×1600kN-6.45m液压启闭机。6.1.2.2安装调试启闭机的安装应严格按照启闭机安装图及水利水电工程标准DL/5019-94进74 行。先将启闭机座和预埋件连接，保证水平度误差不大于1mm并紧固，然后将启闭机安装在启闭机座上并紧固。在合适位置安装上、下限位行程开关。在控制室固定控制箱和仪表柜并按接线图连接各线路。安装完毕在调试前应向两启闭机用过滤小车加满油。液压油型号L-HM-32。启闭机应分别空载试运行5～10分钟，各自动作运行正常后方可进行联动。对于两台联动的启闭机，应将启闭机活塞杆缓慢伸出至吊耳孔和中间铰轴长度为设定值时，吊耳和闸门用销轴连接好，同时启动两台启闭机进行启闭动作。启闭机操作前，应熟悉控制箱操作按钮及功能，确保操作准确。本启闭机电控柜可进行现地控制和远程控制，利用面板上转换开关进行。6.1.2.3维护保养本启闭机若条件允许应每月至少运行一次，以防密封件老化；每年应更换一次液压油并清洗内部；每年对启闭机的球座涂一次润滑脂；根据使用频率，每2~3年检查油缸密封件和管路接头密封件情况，如有损坏或老化应更换。本启闭机采用集成控制阀组，无传统泵站的电磁换向阀，用电机正反转进行换向，因此故障率较低，用户可按说明书中的故障现象进行自行排除，如仍不能解决，可与生产厂家联系解决。6.1.3闸门形式及保护6.1.3.1闸门形式本工程共三孔，所用工作闸门均为底横轴翻转门，非汛期闸门立门挡水以满足蓄水及景观要求，汛期来临时闸门放倒，以满足行洪要求。闸门采用平面钢闸75 门，门叶主体结构的钢板采用Q235B，型材和非主体结构的钢板采用Q235A，驱动支臂选用Q345（16Mn）。两个边孔的闸门尺寸为29×3.4m（宽×高），中孔闸门尺寸为46×3.4m（宽×高），设计最大启闭水头差为3.4m，设计最高挡水位为3.7m，闸门具体挡水位可根据河道具体来水量情况进行调节。底横轴翻转门结构布置：窑头节制闸闸门由门叶通过穿中墩的底横轴连接（底部设固定支铰），底轴驱动启闭拐臂，用于闸门启闭的左右两侧双吊点电液一体启闭机一套，用于控制整个闸门启闭的电控柜一只以及相应预埋件一套，底部止水装置和侧止水装置各一套等部件组成。6.1.3.2闸门防腐闸门制造所用金属材料（包括黑色金属材料和有色金属材料），必须符合施工图的规定，门叶、底轴、支座的主要材料其机械性能和化学成分必须符合《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》。闸门和埋件在制造厂交货前应对其进行防腐处理，对底横轴翻转门做喷砂除锈，其表面清洁度为Sa21/2，表面粗糙度为Ry60～100。除锈后，进行热喷镀锌，喷镀厚度≥120um。锌丝的纯度应大于99.99%，直径3mm。喷镀完，经检查合格后，涂IPN8710闸门专用防腐底漆二道，漆干膜厚度80um，涂IPN8710闸门专用防腐中间漆二道，漆干膜厚度60um，IPN8710—2C防腐面漆二道，颜色深绿（色卡代号412），漆干膜厚度80um。防腐材料的配比：防腐底漆甲：乙=9：1（重量比）；76 防腐中间漆甲：乙=4：1（重量比）；防腐面漆甲：2C=1：8（重量比）；防腐中间漆甲、乙组份配比后需静止消泡15~30分钟后，方可进行涂刷。防腐底漆在施工时，可按实际情况，适量加入稀释剂。翻转门表面涂漆颜色根据施工单位要求进行选择，漆膜的外观不得有曳尾、缩孔、缩边、起泡等弊病；干膜不得有白化、细裂龟裂、片落剥落脱皮等弊病。底横轴翻转门的制作安装要求较高，必须由具备三证的专业厂家制作并指导进行安装、调试。闸门的制作、安装严格按照《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》进行。6.2电气6.2.1变配电设备采用电缆架空敷设方式引至水闸，架空电缆长度约为500m。在工程管理区设置变电所一座，内设变电箱一台。所有低压回路选用VV型全塑电缆。6.2.2电缆接地电源进控制室前设重复接地，接地母线与进线电缆要可靠焊接。重复接地电阻小于4Ω，以实测值为准。6.2.3水闸配电6.2.3.1供电电源供电电源引自变压器低压电，为380/220伏三相四线电源，电源线采用电缆77 埋地敷设方式。6.2.3.2电气主接线节制闸为380/220伏配电系统，母线为单母线不分段，设进线自动空气开关。闸门启闭机电机均由该母线引接。6.2.3.3启闭机液压泵启动方式启闭机液压泵应采用变频（或软启动）启动方式，满足启动要求。6.2.3.4主要电气设备选择进线动力盘户外采用防雨系列，立式安装。启闭机设机旁箱根据闸门自控系统配套选用。6.2.3.5设备布置及电缆敷设方案电气控制设备、闸门高度显示仪布置在启闭机现场控制室内，从配电室低压配电屏至各启闭机的控制电缆集中沿电缆桥架敷设，其它电缆穿管或埋地敷设。6.2.4管理房配电管理房照明电源引自变压器。电源进线采用VV型全塑电缆直埋至管理房。内部照明配电按常规布置。78 7劳动安全与工业卫生7.1设计依据（1）《中华人民共和国劳动法》；（2）《建设项目（工程）劳动安全卫生监督规定》（劳动部）；（3）《水利水电工程劳动安全与工业卫生设计规范》（DL5061）7.2总体说明原窑头节制闸施工质量较差，工程老化，存在较多安全隐患。为了保护当地人民生命财产的安全，充分发挥窑头节制闸的农业灌溉、防洪排涝和改善当地水环境工程效益，对窑头节制闸进行改建工程。工程完成后，各建筑物是安全稳定的，但在运行过程中应加强观测，发现异常现象及时分析并采取相应的处理措施。施工过程中注意施工人员的安全，严格按照环境保护措施中提出的要求进行场区卫生及人群健康的保护，建立市、镇、村三级医疗防疫网络，发现疫情及时上报。7.3劳动安全1、防火、防爆（1）按照《水利水电工程设计防火规范》中的规定，对各建筑物和主要电气设备处配备防火设施，动力电缆及控制电缆均采用不燃电缆和阻燃电缆。对电缆孔洞、电缆沟采用防火涂料、防火墙、防火堵料等防火措施。（2）防止雷电造成的危害。（3）所有工作场所，严禁采用明火取暖。2、防电气伤害79 （1）所有可能发生电气伤害的电气设备可靠接地，工程接地网的设计满足相关规程规范的要求。（2）对于可能遭遇雷击的建筑物屋顶、设备等采取避雷带或避雷针保护。（3）电气设备的外壳采取可靠的接地方式，使其外壳及构架的最大感应电压小于50V。（4）干式变压器设防护围栏或防护等级不低于IP2X的防护外罩。3、防机械伤害、防坠落伤害（1）采用的机械设备符合国家安全卫生有关标准的要求。（2）凡坠落高度在2m以上的工作平台、人行通道（部位），在坠落面侧设置固定式防护栏杆，以保证通行时的安全。（3）水工建筑物的闸门的门槽，吊物孔等处，在坠落面侧设固定（或活动）式防护栏杆。当防护栏杆影响工作时，则在孔口上设盖板。盖板能承受2000N/m2均布荷载。（4）凡检修时可能形成的坠落高度在2m以上的孔、坑，设置固定临时防护栏杆用的槽孔等措施。（5）楼梯、平台均采取防锈、防滑措施。4、防洪、防淹（1）建立水情自动测报系统。（2）整个坝区设施地面水应有排水设施。（3）各种孔洞、管沟、通道、电缆廊道的出口，其位置要求高于建筑物下游洪水位，否则采取防洪措施。80 （4）机械排水系统的水泵管道出水口高程低于下游洪水位的，均在排水管道上装设逆止阀。（5）防洪、防淹设施应有两个独立电源供电，互为备用，任一电源均能满足工作负荷的要求。5、安全标志在水闸危险地段设置安全标志，起到警示作用。7.4工业卫生1、防噪声及防振动（1）工作场所的噪音宜符合《水利水电工程劳动安全与工业卫生设计规范》表5.1.1所列噪声限制值的要求。（2）工作场所的噪声测量满足《工业企业噪声测量规范》的有关规定，设备本身的噪声测量符合相应设备有关标准的规定。（3）选用噪声和振动水平符合国家有关标准规定的设备，必要时，对设备提出允许的限制值，或采取相应的防护措施如在建筑上采用降噪材料等。（4）自备柴油发电机组应布置在单独房间内，必要时应设有减振、消声设施。（5）中央控制室和主要办公场所的室内空调装置应采取消声、减振措施。（4）噪声水平超过85dB，而运行中只需短时巡视的场所，可为运行人员配备临时隔声的防护用具。2、采光与照明（1）采光设计应充分利用自然光，应以天然采光为主，人工照明为辅。81 （2）工作场所室内天然采光照度宜符合《水利水电工程劳动安全与工业卫生设计规范》表5.3.2的规定。3、温度与湿度控制工程各类工作的室内空气参数按相关标准的规定设计。4、防尘、防污、防腐蚀、防毒（1）屋内配电装置室地面采用坚硬的、不起尘埃的材料。（2）对枢纽范围内的环境采取绿化措施。（3）生活污水，经过处理后排入地面水体。（4）金属结构、设备支撑构件等应根据不同的环境采取经济合理的防腐蚀措施。除锈、涂漆、镀锌、喷塑等防腐处理工艺按国家的有关标准的规定进行。电缆桥架采用热镀锌处理。（5）储存CO2、卤化物灭火材料的房间应采用机械通风方式。（6）易发生火灾的部位均设置事故排烟设施并配备部分火灾防毒面具。7.5应急措施在发生意外情况下，根据意外事故的种类采取如下措施：1、本工程需要考虑事故疏散的场所，工程的主要对外通道，各功能室进出通道。2、人身事故为最大限度地减少人身伤亡事故，所有运行值班人员均需进行急救培训。对人身事故的抢救采用如下措施：（1）在施工营地配备一些急救用具及药物。82 （2）配备交通工具，必要时送较近的医疗单位急救。7.6检测、检验设施窑头节制闸改建工程应配置如下的防范设备及教育宣传设备：（1）配置声级计、温度计、照度计、振动测量仪等监测设备。按国家有关规定，定期校验检测设备。（2）配备电视机、录放机、音响、VCD等安全宣传设备。7.7预期效果及评价（1）对于水闸施工范围内，影响建筑物本身的危险因素，通过本次加固工程均可以保证主体建筑物的安全运行。（2）在主体建筑物附近不存在外界的易燃易爆有害物质，因此，对本工程的安全与卫生没有影响。（3）劳动安全与工业卫生的设计，符合DL5061《水利水电工程劳动安全与工业卫生设计规范》中的规定和标准。因此，可以取得较好的效果。7.8安全与卫生机构设置窑头节制闸在运行过程中，易发生安全事故的部位较少，只要搞好施工和运行过程中的各项安全监督和检查，按照规范规定的要求采取防范措施，可以在运行过程中避免出现安全事故，因此本工程不专门设置独立的安全卫生管理机构，应对管理所人员进行劳动安全与工业卫生方面的宣传教育工作，保证工程运行中劳动安全与工业卫生。83 8消防设计8.1工程消防设计原则为保证工程的安全，在管理区及建筑物的设计中贯彻“预防为主、防消结合”的消防工作方针，遵循国家的有关方针政策和国家现行的有关设计标准、规范，积极采用行之有效的先进防火技术，做到保障安全、使用方便、经济合理。8.2工程消防设计依据本工程消防设计依据的规范有：（1）《水利水电工程设计防火规范》SDJ278-90（2）《建筑设计防火规范》GBJ16-87（3）《建筑灭火器配置规范》GBJ140-90（4）《水利水电工程可行性研究报告编制规程》DL5021-938.3电气设备消防设计8.3.1低压配电室根据建筑物、构筑物生产的火灾危险性类别和耐火等级划分，低压配电室火灾危险性类别为丁类，火灾危险性等级为中级，耐火等级为二级。在低压配电室内配置2只手提式卤代烷灭火器。8.3.2中央控制室本工程中央控制室位于新建的管理房内，装有计算机监控系统、电视监视系统、防汛洽商系统、通信系统等。为泄洪挡潮闸正常运行的控制中心，设备造价84 高，而且一旦发生火灾对上游区域城市防洪影响严重。根据建筑物、构筑物生产的火灾危险性类别和耐火等级划分，中央控制室火灾危险性类别为丙类，火灾危险性等级为严重危险级，耐火等级为二级。在中央控制室配置2只手提式卤代烷灭火器。8.4管理房及防汛仓库根据《建筑设计防火规范》（GBJ16－87）的规定，管理房、防汛仓库火灾危险性类别为丙类，火灾危险性等级为中级，耐火等级为二级。根据建筑设计及规范要求，每个磷酸铵盐灭火器最大保护面积75m2，经计算得出管理房及防汛仓库共需7只磷酸铵盐灭火器。8.5电缆消防工程所采用的动力电缆及控制电缆均采用不燃电缆和阻燃电缆。动力电缆和控制电缆分开敷设。对电缆孔洞、电缆沟采用防火涂料、防火墙、防火堵料等防火措施。8.6消防工程量消防工程量见表8-1。表8-1消防设计工程量统计表序号项目名称规格型号单位数量1灭火器卤代烷只42灭火器磷酸铵盐只73槽钢50×50×5kg5085 9施工组织设计9.1施工条件9.1.1地形、地貌条件墨水河河道坡度较大，弯道较多且宽窄不一，大水季节水势湍急，河床变迁不定。地质构造简单，各岩土层分布较为连续、清晰，无不良地质作用，工程地质条件良好。9.1.2水文气象墨水河流域属暖温带季风气候，四季分明。由于濒临黄海，又兼有海洋性气候特点，冬无严寒，夏无酷暑。流域内年平均气温13℃，最高气温40.4℃，最低气温-18.6℃，平均冻土深度0.65m。流域内多年平均降水量689.8mm，年内最大降水量1446.3mm，最小降水量323.0mm。9.1.3水源条件工程施工供水主要为混凝土和砌筑用水，可利用清水泵直接由上游围堰拦水中抽取。大型混凝土构件预制、混凝土拌合、养护用水可由上游河道主河槽内抽取。生活用水可在附近村庄内取用。9.1.4供电条件本工程施工供电与永久性供电相结合。施工期间用电可从附近系统电中“T”接，并配备柴油发电机作为备用电源。86 9.1.5对外交通条件本次窑头节制闸改建段位于青岛市即墨市区境内，对外交通方便，窑头节制闸右岸交通道路及下游300m文化路桥，施工对外交通条件较好。大量施工物资直接由汽车运输以满足工程需要。9.1.6通信系统各施工区通信可利用沿线的地方电话系统，施工区配1部程控电话，以方便对外联系。9.1.7建筑材料供应工程所需天然建筑材料主要有：块石、反滤料、混凝土砂石骨料、水泥、钢筋、钢材及油料等。9.1.7.1细骨料、粗骨料工程所需细骨料由当地市场购买。工程需混凝土粗骨料、块石料可当地市场购买。9.1.7.2水泥、钢材及油料供应水泥由青岛水泥厂、即墨水泥厂供应，标号和数量均能满足工程需要。钢筋、钢材及油料可从当地建材市场采购。87 9.2施工导流9.2.1导流方式本工程拟采用修筑分期围堰的导流方式。先修筑一期围堰进行左半侧节制闸的施工，利用右侧主槽导流非汛期设计洪水。待左半侧节制闸土建工程施工完毕达到要求后拆除部分一期围堰并修筑二期围堰进行右半侧节制闸的施工，利用左侧闸孔导流非汛期设计洪水。9.2.2导流流量窑头节制闸改建工程主体工程安排在非汛期施工，非汛期5年一遇洪峰流量为20.9m3/s。9.2.3围堰顶高程计算5级围堰安全超高取0.5m，围堰的高度为水深与波浪高度及安全加高值之和，等于1.42m，本次取1.50m。9.2.4导流建筑物型式与布置采用草袋土围堰，总长467m，围堰高度1.5m，围堰顶宽2.0m，迎、背水侧坡比1：1.5，围堰迎水侧铺设复合土工膜防渗，型式为两布一膜（700g/m2）。9.2.5导流工程施工草袋土围堰采用人工装填，人工码放。围堰拆除，利用1.0m3挖掘机配合8t自卸汽车运弃。88 9.2.6施工期排水（1）初期排水在上、下游围堰基本形成之后，即进行基坑初期排水。初期排水量按基坑积水的2倍估算，每个建筑物约1.2～1.5万m3，为防水中填土的围堰滑坡，基坑降水深度为每天约0.5m，考虑6天排完。根据计算，需在上、下游围堰背水坡布置IS80－65－160型离心泵（配带功率7.5kw）3台，其中1台备用。（2）经常性排水经常性排水主要是降雨汇水、围堰渗水，施工弃水可采用明排方案，即在下游围堰坡脚内侧开挖排水明沟，排水明沟内设集水井，用电动潜水泵将基坑渗水排至围堰下游河道内。选用IS80－65－160型离心泵（配带功率7.5kw）2台，其中1台备用。9.3主体工程施工9.3.1拆除本次改建工程共拆除砌石、混凝土及钢筋混凝土共7595m3，主要包括闸墩、桥墩、桥板、铺装层、闸墩上砼检修桥、机架桥、启闭机房以及原桥墩表面砌石勾缝剔除。拆除方法采用人工配电动、风动工具施工，交通桥预制构件的拆除采用30t起重机吊装拆除。拆除或凿除的砼及砌石采用1m3挖掘机配8t自卸车外运弃置。9.3.1土方清基、开挖与回填清基主要指闸址处的开挖，清基范围及高程要达到设计要求和施工技术要求，89 主要用挖掘机及人工开挖，推土机运输等办法实施。土方开挖时，要切实掌握好范围，避免对非开挖区造成不必要的扰动，并将开挖土方用于围堰填筑土方回填，必须在建筑物强度达到设计强度50%～70%的情况下施工，用推土机平铺，并按要求压实，压实采用进退错距法进行，要求轨轨相套，彼此重叠大于10cm，不留空白。填筑所用土料应符合设计及规范要求，未经风化的干淤土块不准使用，土料的含水量应根据试验确定。施工中严格控制铺料厚度和压实效果，并要注意接缝处的施工质量，应采用梯形交错搭接。清基用铲运机开挖铲运，建筑物基坑开挖采用1m3挖掘机开挖，铲运机铲运。土方回填采取铲运机铲运，履带拖拉机压实，或打夯机分层夯实。围堰拆除用挖掘机装，自卸汽车运输。9.3.2护砌护砌工程施工前应先平整工作面，低洼处回填土料夯实；土工合成材料要严格按照设计和施工规范施工，做到铺设平顺、焊缝牢固不漏水，并在施工注意防晒、防损害；砌筑石料应选择材质均匀﹑无风化裂痕，块重及厚度应满足设计要求，砌筑时必须平整、稳固、密实、错缝合理，勾缝严密饱满，水平缝顺直。9.3.3混凝土及钢筋混凝土工程9.3.3.1模板工程1、模板材料本次工程采用组合钢模板，组合钢模板是一种工具式模板由钢模板和配件组90 成，组合钢模板具有：通用性强、组装灵活、拆卸方便、节省用工、浇筑的构件尺寸准确、棱角整齐、表面光滑、模板周转次数多等优点。细部零星不规则模板选用镶贴铁皮的木模板。2、模板配板设计为了保证模板架设工程质量，做好组合钢模板施工准备工作，在施工前应进行配板设计，首先划出各构件的展开图，根据模板展开图选用最适当的各种规格钢模布置在模板开图上。根据结构形式、空间位置、荷载及施工条件等确定支模方案。3、模板安装模板在立模安装前涂刷好脱模剂。基础模板安装前先复查地基垫层标高及中心线位置，弹出基础边线。模板加固支撑采用顶拉相结合的办法。墙体用对拉螺栓加固，园木斜撑支撑稳定。模板之间接缝必须平整严密，模板安装完毕检验合格后，必须对其平面布置，顶部标高、止水埋设及纵横向稳定性等条件进行核查，经检验合格后进行下道工序。9.3.3.2钢筋工程1、钢筋的进场时应按批号直径验收。验收的内容包括查对标牌及厂家出厂质量说明书，外观检查并安规范规定抽取度样作力学性能试验，其机械性能应符合《钢筋混凝土用热轨钢筋》（GB1499）的要求，检测合格后方可使用。钢筋在加工过程中，发现脆断、焊接性能不良或力学性能显著不正常等现象时，则必须进行化学成分检验或其它专项检验。钢筋存储在钢筋场高于地面的平台或垫木上并妥善保管，钢筋必须按不同钢种、等级、牌号、规格及生产厂家分批验收、分91 别堆存，不得混杂、且应设立足够标志，以有利于检查和使用。绑扎时应严格控制钢筋的保护层厚度。2、钢筋加工钢筋下料切断采用钢筋切断机，下料前做钢筋清污处理，钢筋应按计算的下料长度下料，力求准确。钢筋的弯曲成型采用钢筋弯曲机，对于直径较小的箍筋采用手摇扳手弯制。钢筋加工成型其允许偏差值应符合设计及规范要求。3、钢筋接头在加工厂中，钢筋的接头采用手工电弧搭接焊，搭接长度、焊接工艺和质量必须符合《水工混凝土施工规范》SDJ207—82的要求。4、钢筋绑扎与安装钢筋现场绑扎之前要核对钢筋的直径、形状、尺寸及数量是否与配料单及设计图纸相符，核查无误后方可开始现场绑扎。绑扎采用20—22号铁丝，绑扎点应符合设计或规范要求。受力钢筋的接头位置应相互错开，在同一截面内受拉区，其接头的截面面积占受力钢筋总截面面积的百分率应符合下列规定：焊接接头不超过50%，绑扎接头不超过25%。另绑扎接头在受压区也不得超过50%。为了保证混凝土保护层的必要的厚度，在钢筋与模板之间（钢筋与垫层之间）设置强度大于设计混凝土强度的混凝土（或砂浆）垫块，垫块中埋设的铁丝与钢筋绑扎牢固，钢筋绑扎安装好后要进行检测，合格后方可浇筑混凝土。9.3.3.3水泥、骨料水泥应按设计要求选用，运至工地的水泥，应有制造厂的品质实验报告，实验室必须进行复验，必要时还应进行化学分析，不同品种的水泥在未经试验论证92 之前不得混用。骨料应按级配要求配制，并按《普通混凝土用碎石或卵石质量标准检验方法》（JGJ53—79）的规定执行。9.3.3.4混凝土施工1、混凝土配合比应根据工程设计要求的强度、抗渗、抗冻等技术指标以及原材料的质量、施工和易性的要求，通过试验室计算及试配后确定混凝土配合比，施工使用时，还应根据施工现场的砂、石含水率对试验室配合比进行修正。2、混凝土的拌制使用拌合机拌合混凝土的原材料要进行计量投料，搅拌时加料顺序采用一次投料法。混凝土的搅拌时间是影响混凝土的质量和搅拌机生产率的一个重要因素。搅拌时间短，混凝土搅拌不均匀，且影响混凝土的强度；搅拌时间长，混凝土的均质性并不能显著增加，反而使混凝土的和易性降低且影响混凝土搅拌机的生产率，要根据混凝土坍落度的大小，合理控制混凝土纯搅拌时间。要经常检查校核称量（计量）设备准确性，使其称量误差满足施工规范有关要求。3、混凝土运输混凝土的运输要求道路平坦，运距短，避免发生离析现象，若有出现，应立即进行二次拌和。预制混凝土可由施工单位布置的混凝土预制厂集中预制，自卸汽车运输。4、混凝土的浇筑浇筑前要仔细检查模板和支架、钢筋和预埋件、止水件、仓面清理的是否符合设计要求。建筑物底部结构单次浇筑的仓面面积较大时应采用分段分层法或余93 面分层法浇筑，确保浇筑质量。混凝土垫层、消力池、底板、基础浇注时要严格控制止水位置及沥清油毛毡的铺设。当混凝土自高处倾落的自由高度超过2米时，应使用串筒或其他设备，以防混凝土产生离析。在浇筑仓内，无法使用振捣器的部位，应辅以人工捣固，使其密实。混凝土浇筑应保持连续性，避免出现"冷缝"，并经常观察模板、支架、钢筋、预埋件和预留孔洞的情况，当发现有变形、移位时，应立即停止浇筑，采取措施在已浇筑的混凝土凝结前修整完好。浇筑过程中应及时填写施工记录。5、混凝土养护混凝土浇筑完成后12～18小时内即开始对混凝土表面养护，但在炎热、干燥的情况提前进行养护（浇筑完成2～3小时内），对于新浇筑的混凝土表面应避免阳光直接曝晒。底部混凝土使用草帘覆盖洒水养护，竖间结构混凝土表面可喷涂养护液养护。养护时间不少于SDJ207～82规定的时间。9.3.4止水、构造缝止水、构造缝的质量要达到设计要求。止水橡皮要平整、有弹性，严禁使用变形、撕裂的止水片。止水橡皮热结合部位要切实粘好，谨防开裂。9.3.5电气及自动化施工由专业队伍施工，并请厂家技术人员现场指导。94 9.4施工总布置9.4.1布置原则施工平面布置应遵循有利生产、方便生活、相互协调、少占农田、减少干扰的原则进行布置。9.4.2临时施工道路窑头闸改建工程位于青岛市即墨市境内，窑头节制闸右岸为交通道路及下游300m文化路桥，施工对外交通条件较好。场地内设临时施工道路，作为物料和施工机械运输临时道路，顶宽6.0m，长200m，路面压实。9.5施工总进度施工总进度的安排主要依据是：工程自然条件、水工枢纽布置和主体及临时工程量，采用的主体工程施工工艺、导流方式等；同时应参照国家颁布的有关现行规范、定额，如《水利水电工程施工组织设计规范》、《水利水电工程项目建设工期定额》、《水利水电建筑工程概算定额》等。由于窑头节制闸担负着防洪、灌溉等任务，因此要求工期合理、次序明确、进度得当。为缩短工期、节约投资可进行平行施工，穿插流水作业，初步拟定施工总工期为8个月，从2012年10月份开始，2013年5月底结束。9.5.1施工准备及临时施工期施工准备期及临时工程1个月。2012年10月1日至2012年10月31日，主要完成场地平整、施工场内外交通、供电线路架设、施工围堰填筑。95 9.5.2主体工程施工期主体工程施工期6个半月，2012年11月1日至2013年5月20日。原节制闸拆除、土方开挖按设计要求达到设计高程、防渗工程，30天完成，工期为2012年11月1日至30日。主体工程包括混凝土底板、闸墩、铺盖、消力池、海漫、边墙等安排工期为2012年12月1日至2013年3月31日。安装工程包括工作闸门、观测设施及自动化控制系统及调试，计划工期2个月，安排工期2013年3月20日至5月20日。管理房及防汛仓库工程工期2个月，安排工期2013年3月1日至2013年4月31日。竣工清理验收阶段包括施工现场清理和竣工资料整理等，安排工期为2012年5月21日至5月31日。施工进度表见表9-1。96 表9-1窑头节制闸改建工程施工总进度表2012年10月2012年11月2012年12月2013年1月2013年2月2013年3月2013年4月2013年5月序工程项目名称上中下上中下上中下上中下上中下上中下上中下上中下号旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬1施工准备和临时工程2拆除及土方开挖工程3闸室及上下游连接工程4交通桥工程5管理房及防汛仓库工程97 2012年10月2012年11月2012年12月2013年1月2013年2月2013年3月2013年4月2013年5月序工程项目名称上中下上中下上中下上中下上中下上中下上中下上中下号旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬旬6安装工程7竣工清理验收98 10工程淹没及占地10.1工程淹没占地窑头节制闸改建工程为原位置拆除重建，新建节制闸的正常蓄水位为16.20m，虽然比原水闸正常蓄水位15.50m提高了0.7m，但水面仍被约束在河道主槽之内，因此改建后窑头节制闸不会增加新的淹没占地。10.2工程占地工程占地不涉及永久占地，只涉及临时占地问题。临时占地包括料场占地、生产生活占地。根据管理需要，拟建窑头节制闸管理区，占地1500m2，管理房及防汛仓库建筑面积500m2，此部分用地不牵扯占地补偿。工程施工期间的临时占地主要为临时道路及设备、生活区临时占压，临时占地2.0亩。10.3占地补偿标准10.3.1土地年产值确定根据《青岛市人民政府办公厅调整征地年产值和补偿标准的通知》（青政办发［2005］38号文），即墨市城市规划区内每亩1600元。10.3.2土地补偿费和安置补助费倍数的确定征地补偿费包括土地补偿费、安置补助费及地上附着物和青苗补偿费。农用地的土地补偿费和安置补助费，合计亩产值的16倍。99 10.3.3土地补偿单价及各类地上附着物补偿费根据以上标准，计算各类土地补偿单价为：1、地面附着物补偿标准根据《青岛市人民政府办公厅调整征地年产值和补偿标准的通知》（青政办发［2005］38号文），各类地面附着物补偿标准如下：青苗：1600元/亩柳树：90元/株围墙：100元/m10.4工程占地补偿投资经计算本工程占地补偿投资为1.69万元。100 11环境保护设计11.1设计依据及采用标准11.1.1设计依据1、法律法规（1）《中华人民共和国环境保护法》；（2）《中华人民共和国水法》；（3）《中华人民共和国水土保持法》；（4）国家环保总局《建设项目环境保护管理条例》。2、技术规范、规程、规定（1）《水利水电工程环境影响评价规范》（SDJ302-88）；（2）《水利水电工程初步设计报告编制规程》（DL5021-93）；（3）《水利水电环境保护设计概（估）算编制规定》11.1.2环境保护设计原则以减免或改善工程兴建对环境带来的不利影响为主要目标，进行逐一复核、研究，提出可行方案；环境保护工程设计应因地制宜地采用行之有效的治理和综合利用技术；环境保护工程设计必须在各设计专业间协调产生，从实际出发，使之针对性强、可操作性好、经济合理、技术先进。101 11.1.3采用标准1、《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）；2、《地下水环境质量标准》（GB/T14843-93）；3、《污水综合排放标准》（GB8978-1996）；4、《环境空气质量标准》（GB3095-1996）；5、《城市区域环境噪声标准》（GB3096-93）；6、《建筑施工场界噪声限值》（GB12523-90）。11.2主要环境影响11.2.1施工期（1）对水环境的影响施工期对水环境可能造成的不利影响主要是生产废水和生活污水。生产废水的影响源主要为砂石料冲洗废水、混凝土拌和和混凝土养护的碱性废水、施工机械冲洗含油废水等。生活废水的影响源主要为食堂、个人洗涤污水和粪便等。（2）对大气环境的影响工程主要处于乡镇地区，空气流动条件好，施工机械废气排放量较小并且污染源分散，因此，施工机械废气排放对当地大气环境基本无影响；另外，施工区局部粉尘会对现场施工人员的健康造成一定的不利影响。（3）对声环境的影响工程沿线有村庄，施工期噪声对其会造成一定影响。高噪声机械设备噪声对施工人员也有一定的影响。102 （4）固体废弃物对环境的影响固体废弃物主要来源为工程弃土，设备拆除和施工临时建筑的建筑垃圾，施工人员产生的生活垃圾。工程弃土遇雨水冲刷易造成水土流失；废旧设备、建筑垃圾和生活垃圾可能对堆放地周边环境造成污染。（5）水土流失由于工程建设大面积开挖和大量的弃土，破坏了原地貌，地面裸露；工程弃土，若不采取防治措施，在雨水冲刷下易产生水土流失。（6）对生态环境的影响工程区主要植被为农业植被，无国家珍稀保护动植物；工程区无国家珍稀保护水生生物。工程施工对当地生态环境影响较小。（7）对人群健康的影响施工期施工人员集中，生活环境相对较差，人员流动性大，外来人员可能带来新的疫情，易造成施工人员中传染性疾病的爆发和流行。11.2.2运行期工程运行期，工程施工对水环境、大气和声环境的暂时影响都将会得到恢复，植被破坏通过水土保持工作的开展也将得到恢复。11.3环境保护措施11.3.1环境保护设计主要内容针对工程施工期所产生的不利影响，采取的环境保护措施主要有：（1）施工期污、废水处理；（2）施工期空气质量保护；（3）噪声防护；（4）固体废弃物处103 理；（5）生态保护措施；（6）人群健康保护。11.3.1.1主要保护对象表11-1主要环境保护对象环境要素水环境大气环境声环境生态环境人群健康施工人员和施工程施工人保护对象墨水河工所在地周围沿河村庄农田员和周围居居住点民11.3.1.2环境保护的目标1、大气环境施工场地大气环境以不危害施工人员身体健康为目标；外环境以周边居住点为保护目标。2、声环境施工场地噪声以不危害施工人员身体健康为目标；外环境以不危害周围村庄、企业为保护目标。3、生态环境保证水库及下游河道水生态环境不受破坏；保护工程占地外的陆生植被不受破坏。11.3.2水环境保护措施1、生产废水工程施工中，生产废水对水质产生影响的主要污染物是悬浮物。由于本工程生产废水量较大，因此应根据施工情况设置沉淀池。对生产废水进行沉淀处理，104 控制施工生产费用及油料等其它污染物超标排放造成项目区水质污染。本工程设置沉淀池1处。2、生活污水为避免生活污水，特别是粪便污水中的细菌等病原体污染水源，在各生活福利设施区分别修建化粪池，生活污水经化粪池的沤渍、沉淀后，可用于农田灌溉，剩余部分经石灰消毒、杀菌处理后排放。设置化粪池1处。11.3.3空气质量保护措施（1）保护标准主要施工区位于乡镇，环境空气质量执行《环境空气质量标准》（GB3095-1996）中二级标准。（2）污染源工程施工期间，对环境空气产生影响的污染源主要有：土方工程中产生的扬尘，燃油机械设备、运输车辆产生的废气，水泥泄漏产生的粉尘等。（3）保护措施1）扬尘防护车辆扬尘源于路面尘土，可采取如下措施：加强施工道路管理和养护，及时清理场地路面渣土；晴天和大风天气及时洒水。混凝土拌和系统等产尘浓度高的施工点要及时洒水降尘。2）机械设备排气净化措施加强对燃油机械设备的维护保养，定期检查维修，发动机应在正常、良好状态下工作；及时更新耗油多、效率低、尾气排放严重超标的设备和车辆。105 3）水泥泄漏的防护水泥运输应有遮盖；水泥类建筑材料，应设专门库房堆放；撒落于地面的水泥应及时进行清扫；为作业人员发放防尘面罩。4）混凝土拌和系统除尘措施对于采用拌和机拌和的工程，人员施工时必须配戴口罩等个人防护用具，防止粉尘对施工人员健康带来危害。11.3.4噪声保护措施（1）保护标准工程主要施工区位于乡镇。城镇居住和工程临时生活区声环境质量标准执行《城市区域环境噪声标准》（GB3096-93）2类标准，昼间为60dB（A），夜间50dB（A）。（2）污染源施工机械、混凝土拌和系统、自卸汽车等。噪声源强见表11-2。表11-2施工期噪声源强表声源施工机械噪声值（距声源1m，dB（A））挖掘机109推土机109自卸汽车109搅拌机88铲运机109（3）防治措施1）噪声源控制106 施工机械噪声应符合噪声控制标准要求；改进施工技术，选用低噪声设备和工艺；加强设备的维修和保养，使施工机械保持良好的工作状态；拌和站尽可能利用砖木板等密实材料建立隔声屏障；振动大的设备可在机器基础与其他结构之间铺设具有一定弹性的软材料，减少振动。2）个人防护措施在噪声源集中的施工点，施工人员可佩戴噪声防护用具，以减少噪声对人体的危害。几种常用防护用品见表11-3。本工程推荐冬季施工时使用耳罩，夏季施工时使用柱形耳塞。表11-3几种防噪声用具种类重量（g）衰减（dB（A））说明棉花1～55～10塞在耳内棉花涂腊1～510～20塞在耳内伞形耳塞1～515～30塑料或人造棉胶柱形耳塞3～520～30乙烯套充胶耳罩250～30020～40罩壳内塞海绵11.3.5水土流失防治措施工程项目对项目区的环境有一定的影响，按照水土保持设计，采用植物措施与工程措施相结合的方式进行防治。施工期，对施工人员和管理人员普及和讲解生态环境保护的相关知识，增强生态保护意识；在施工中，严格按设计图进行施工；弃土按指定地点堆放，及时种上树草，避免松散的弃土产生新的水土流失；工程竣工后，及时清理施工现场，对施工中占用的耕地，尽量复耕还田。107 11.3.6固体废弃物防治措施对工程产生的建筑垃圾可按照弃土（石、渣）场规划进行定点堆放，生活垃圾按照规定，存放在生活区的垃圾箱内，每天清运一次，清运至胶州市垃圾处理场。11.3.7场区卫生及人体健康场区卫生：工程范围内的厕所掏尽运出，池坑用生石灰消毒，用净土覆盖；工区内原有的垃圾堆、房屋等地，用石炭酸喷雾消毒；施工人员进入工区后，在生活区定期杀虫、灭鼠。人体健康防护：对新进入工区的施工人员进行卫生检疫，检疫项目为：病毒性肝炎、疟疾等虫媒传染性疾病；对施工人员做定期健康观察，对工地炊事人员进行全面体检和卫生防疫知识培训；保护水源，消除污染，定期对饮用水质和民工食品进行卫生检查，切断污染饮用水的任何途径；按卫生要求及时清运生活垃圾送往指定地点堆放或掩埋，不得在周边任意倾倒。108 12水土保持设计12.1编制依据1、《中华人民共和国水土保持法》；2、《中华人民共和国水土保持法实施条例》；3、山东省实施《中华人民共和国水土保持法方法》办法；4、青岛市实施《中华人民共和国水土保持法》的若干规定；5、《开发建设项目水土保持方案编报审批管理规定》（1995-05-30）；6、《开发建设项目水土保持方案技术规范》（SL204-98）；7、《土壤侵蚀分类分级标准》（SL190-96）；8、《水土保持综合治理技术规范》（GB/T16453-1996）；9、《水土保持综合治理规划通则》（GB/T15772-1995）；10、《水土保持综合治理验收规范》（GB/T15772-1995）。12.2工程区水土流失及水土保持现状墨水河流域多年平均年降水量为689.8mm，多年平均6～9月降水量占年降水量的73%。而汛期降水量又往往集中在几次暴雨中，受台风影响，短时暴雨强度较大，容易造成水土流失。铺集镇政府对生态环境的保护非常重视，当地水土保持工作有了较大进展。结合区域内实际情况，以生物措施和工程措施、治沟与治坡、治理与开发相结合，开展了水土流失治理工作，在堤坡、河滩地和堤脚上种植草皮、水土保持林和经济林木，修建了拦、截、蓄等小型水保工程，提高植被覆盖率，建立起完善的水109 土保持防护体系。同时，水土保持监督执法工作也得到了较快发展，初步控制了人为水土流失，保护了已治理成果。水土保持综合防护体系的建立，不仅提高了抗御自然灾害的能力，也为区域蓄水保土，改善生态环境起到了积极作用。12.3水土流失预测工程建设中损失和损坏的水土保持设施主要为工程永久占地和临时占地范围的植被及排洪排涝设施。工程临时用地（修筑堤防、河道清淤、护险、新开挖段河道、弃土弃渣等）损失和损坏的水土保持设施，待工程结束后治理恢复。12.4水土流失危害分析施工建设过程中，现状植被遭破坏，并形成大范围的裸露地表，使区域内的水土保持功能降低；由于工程建设开挖损坏地表、破坏植被为水土流失的发生、发展创造了条件，不仅直接影响工程施工，而且由于洪水对弃（土、渣）的冲刷将给周边群众的生产、生活带来较大影响；工程施工期截断了部分河流、排水沟道，影响正常的排灌系统，遭汛期集中降雨或强度较大的暴雨，地表径流的改变，有可能加大土壤侵蚀，造成河道淤积和行洪能力降低，加剧水土流失，不仅直接影响河渠防洪和灌溉功能，而且将进一步恶化周边地区的生态环境。水土流失危害主要表现在以下几个方面：1、堵塞河道，加剧流失工程建设期间，不可避免地影响到当地汛期正常的田间排水。大量土石料在运输、堆放过程中，一旦遭遇暴雨洪水，部分被带入河道，淤高河床，加剧水土110 流失。2、降低土壤肥力在施工建设期间，由于地表土体遭到扰动、植被遭到破坏，在水力、风力作用下，土壤中的营养元素随水流、风吹而流失，土壤有机质含量、物理粘粒减少，造成土壤肥力减弱，土壤有沙化的趋势。12.5水土流失防治方案1、治理目标根据《开发建设项目水土保持方案技术规范》（SL204-98）总则中提出的水土流失防治要求，结合工程实际，以预防和治理工程建设施工导致的新增水土流失为重点，同时治理原有水土流失，改善区域生态环境。2、项目建设区项目建设区是指本项目的征地范围，或项目建设者的土地管辖和租地范围，包括工程永久占地及工程临时占地。直接影响区指开发建设项目对周边造成水土流失及危害的区域。本工程主要指工程建成后可能产生冲刷、淤积的滩地区域。3、水土保持防治措施A、河道防护为确保河道岸坡稳定，防止两岸土壤流失，对河道两岸进行护砌。B、临时占地防护在施工期间，会堆置大量土石料，遇大雨冲蚀，将产生流失，可在在其周围建临时围土场，并开挖简单的排水沟引走场地上的积水等。111 施工结束后，要进行清理整治，拆除临时建筑物，重新疏松被碾压后密实的土壤。对于临时占用的农田进行土地平整后返还当地农民耕作。12.64、方案实施进度安排根据水土保持方案与主体工程同步实施的原则，各项水土保持措施的实施进度与相应的工程进度相衔接。各防治范围内的水土保持措施配合主体工程同时实施，总体要求工程措施与主体工程同步完成，植物工程可比主体工程略为滞后。12.6方案实施的保证措施1、组织领导措施工作小组由建设单位与施工单位组建，主要工作任务是担任本方案的具体实施，落实青岛市水行政主管部门在水土保持工作中的要求，协调与青岛市水行政主管部门的关系。2、技术保证措施为保证方案的顺利实施，应配备各专业技术人员，现场指导施工，解决技术问题，并提供必要的经费用于技术培训、水土保持措施质量监测。3、资金来源及管理使用办法本工程水土保持资金依照“谁开发，谁保护，谁造成水土流失，谁治理”的原则，全部经费纳入工程投资估算中解决。按照本方案实施计划安排落实，经费及时到位，使开发建设与水土保持工程同步进行，达到保护资源，合理开发，实现生态环境的良性循环。112 13节能设计13.1节能设计依据和原则13.1.1设计依据（1）《中华人民共和国节约能源法》（中华人民共和国主席令（第90号）；（2）《建设工程勘察设计管理条例》（中华人民共和国主席令（第293号）；（3）《中国节能技术政策大纲》（2006年修订征求意见稿）；（4）《工程设计节能技术暂行规定》GBJ6-85；（5）《电工行业节能设计技术规定》JBJ15－88。13.1.2设计原则节能是我国发展经济的一项长远战略方针，根据法律法规的要求，依据国家和行业有关节能的标准和规范合理设计，起到节约提高能源利用效率，促进国民经济向节能型发展的作用。节能方案应符合相关建设标准、技术标准和《中国节能技术政策大纲》中的节能要求。工艺和设备的合理用能、主要产品能源单耗指标要以国内先进能耗水平或参照国际先进水平作为设计依据。本工程节能措施分三部分：（1）工程勘察设计中要优化设计方案，根据勘探资料选取最优方案，降低能源的使用量。（2）施工期只有一些施工机械需要使用柴油，施工中根据工程量的多少、负荷的大小分别使用功率不同的施工机械，避免空载，空负荷运转等情况，减少113 能源的浪费。（3）工程运行期能源的利用有闸门开启、照明电器、发电机及变压器运行等。持久利用能源的有泵站、照明电器及变压器运行等。照明尽量利用日光，且荧光灯采用了电子镇流器以降低其功率因数，变压器及发电机设备选用的都是国家推荐使用的节能产品，合理选择其容量和太熟，减少线路损耗，提高供配电系统的功率因数等方法减少电能耗损。13.2工程节能设计13.2.1供配电系统的节能设计根据负荷容量、供电距离及分布、用电设备特点等因素合理设计供配电系统，做到系统尽量简单可靠、操作方便。变配电站应尽量靠近负荷中心，以缩短配电半径，减少线路损耗。合理选择变压器的容量和台数，实现经济运行，减少由于轻载运行造成不必要的电能损耗。13.2.2减少线路损耗由于配电线路有电阻，电流通过时就会产生功率损耗，线路电阻在通过电流不变时，线路长度越长则电阻值越大，造成的电能损耗就越多。因此，设计中从减小电阻值做了以下几个方面考虑：（1）尽量选用电阻率ρ较小的导线，如铜芯导线。（2）尽可能减少导线长度，设计中线路尽量走直线，少走弯路。变电站尽可能地靠近负荷中心，以减少供电半径。（3）增大导线截面积，对于较长的线路，在满足载流量、热稳定、保护配114 合及电压降要求的前提下，在选定线截面时加大一级线截面。这样增加的线路费用，由于节约能耗而减少了年运行费用，综合考虑节能经济时还是合算的。13.2.3提高供配电系统的功率因数功率因数的提高可以减少线路无功功率的损耗，从而达到节能目的。配电线路损耗中包含了线路传输有功功率和无功功率时引起的线损。传输有功功率是为了满足建筑物功能所必须的，是不变的。而在供配电系统中的某些用电设备如电动机、变压器、灯具的镇流器等都具有电感性，会产生滞后的无功电流，它要从系统中经过高低压线路传输到用电设备末端，无形中又增加了线路的功率损耗。这部分损耗在设计中是可以避免的，在设计中采用功率因数高的用电设备如同步电动机等，电感性用电设备选用有补偿电容器的用电设备（如配有电容补偿的荧光灯）等。13.2.4照明的节能设计照明节能设计就是在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下，力求减少照明系统中光能的损失，从而最大限度的利用光能，设计中节能措施有以下几种：充分利用自然光，这是照明节能的重要途径之一，在设计中电气设计与建筑专业配合，做到充分合理地利用自然光，使之与室内人工照明有机地结合，从而大大节约了人工照明电能。照明设计规范规定了各种场所的照度标准、视觉要求、照明功率密度等。照度标准是不可随意降低的，也不宜随便提高，要有效地控制单位面积115 灯具安装功率，在满足照明质量的前提下，一般房间（场所）优先采用高效发光的荧光灯（如T5、T8管）或紧凑型荧光灯等高效气体放电光源。（3）使用低能耗性能的光源用电附件，如电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器以及电子变压器等，荧光灯选用带有无功补偿的灯具，紧凑型荧光灯选用电子镇流器，气体放电灯采用电子触发器。（4）改进灯具控制方式，采用各种节能型开关或装置也是一种行之有效的节电方法。根据照明使用特点采取分区控制灯光或适当增加照明开关点。公共场所及室外照明可采用程序控制或光电、声控开关，走道、楼梯等人员短暂停留的公共场所可采用节能自熄开关。116 14工程管理14.1管理机构为加强工程的建设与管理，充分发挥工程效益，工程实行项目法人责任制。由墨水河管理所统一管理。14.2管理范围和保护范围14.2.1工程管理范围根据《水利工程管理条例》的规定，工程管理范围按工程征地范围确定。水闸工程的管理范围是水闸管理单位直接管理和使用的范围，包括：1、水闸工程各组成部分的覆盖范围，包括上游铺盖、闸室、下游消能防冲工程和两岸联接建筑物。2、为保证工程安全，加固维修、美化环境等需要，在水闸工程建筑覆盖范围以外划出的一定范围，本工程确定为窑头节制闸上、下游500m和构筑物两侧堤防护脚内。3、管理和运用所必需的其他设施占地，包括管理所用地、生产、生活、综合经营用地、对外交通用地等。14.2.2工程保护范围水闸工程的保护范围是为了保证工程安全，在工程管理范围以外划定一定的宽度，在此范围内禁止挖洞、建窑、打井、爆破等危害工程安全的活动。本项目确定的工程保护范围为工程管理范围边界线外推200m。117 14.3管理设施根据《水闸设计规范》（SL265-2001）和水利部《水闸工程管理设计规范》SL170—96规定，考虑到工程实际需要，设置管理设施。本次设计管理区占地1500m2，新建管理房及防汛仓库500m2。14.3.1工程观测节制闸工程只做一般性观测项目，不设专门性观测项目。具体包括水位、流量、沉降、水平位移等。水位观测通过自动水位计进行观测，测点分别设在闸墩上下游处；过闸流量可根据水位观测资料和水位～流量关系曲线推求；沉降和水平位移观测通过埋设标点利用观测仪器进行观测，测点设在闸墩的上游侧端部；测压断面沿闸室中心线及两侧布置。14.3.2通信设施水闸管理单位应建立为水闸工程维修管理、控制调度运用的对内、对外通信系统，配备相应的通信设施，并应与所属上级主管单位和防汛指挥中心的通信网联接。水闸管理单位的通信用房，一般包括以下部分：电话交换机房（包括机房和值班室），无线通信机房，通信电源设备室，夜班休息室。为及时、准确地执行上级指令，配置收发、通报汛情所需的通讯电话二门、传真机一台、防汛电台及配套设施一套。118 15工程量及投资概算15.1编制说明15.1.1编制依据1、山东省水利厅鲁水定字[2000]1号文颁发的《山东省水利水电工程设计概（估）算费用构成及计算标准》（试行）和《山东省水利水电工程设计概（估）算编制办法》（试行）；2、山东省工程咨询协会文件鲁工咨协（2000）第1号转发山东省物价局、山东省计委《转发国家计委关于建设项目前期工作咨询收费暂行规定的通知》的通知；3、各主管部门颁发的有关法令、规程。4、初步设计报告提供的图纸及工程量。15.1.2定额采用1、采用山东省水利厅颁发的《山东省水利水电建筑工程预算定额》上、下册（2000年），并按规定乘以1.05的估算扩大系数。2、施工机械台班费定额采用山东省水利厅颁发的《山东省水利水电工程施工机械台班费定额》（2000年）；3、部分缺项定额参照有关专业定额参考执行。15.1.3基础单价1、人工工资：119 按照鲁水定[2008]1号文的规定，人工工资单价为每定额工日44.10元。2、材料价格：采用青岛市最新材料价格。15.1.4现场经费、间接费、计划利润等有关费率现场经费：土石方工程按6.5%计取，混凝土及其它工程按7.0％计取。间接费：土石方工程按6.0％计取，混凝土及其它工程按4.5％计取。企业利润按三级企业费率5％计取。税金：建设项目在市区，按3.41％计取。15.2投资概算窑头节制闸拆除重建工程概算投资3574.74万元。序号项目投资（万元）1建筑工程1190.52机电设备及安装工程56.59金属结构设备及安装工程1730.602临时工程87.053其他费用339.444一至五部分合计3404.205预备费170.216总投资3574.41120 16经济评价窑头节制闸改建工程实施的效益是综合性的、社会性的。通过对节制闸的改建使窑头闸达到防洪、蓄水和景观、补充地下水的综合利用目的。本工程的实施使窑头节制闸处墨水河两岸堤防达到50年一遇防洪标准，保证墨水河沿岸群众生命财产、国家财产的安全，改善河道内地表水水质及沿河两岸地下水水质，为工业、农业生产提供安全的水源保障，带动该流域经济的可持续发展。该工程的实施能够美化城市环境，改善人民的居住环境。该工程建成后，使河道及两岸风景优美，为居民游览、休息提供了良好的公共园地，同时还能改善空气质量，净化空气，减少污染，加强水土保持能力，改善水生态环境，建设“水清、岸绿、流畅、人水和谐”的生态河道，进一步提升了即墨的城市形象。总之，窑头节制闸改建工程的社会效益巨大的。在政府的正确引导、合理组织、妥善实施下也将带来巨大的经济效益。121'