CB34报告单（葛洲坝[2011]报告011号）合同名称：南水北调中线一期引江济汉工程渠道3标合同编号：HBNSBD-YJ01-2011-05说明：本表一式四份，由承包人填写，监理机构、发包人审批后，承包人2份，监理机构、发包人各1份。
关于庙湖两期围堰与一期围堰方案比较及导流明渠设计的报告一、工程概况1、工程概况引江济汉作为南水北调中线水源区工程之一，是从长江上荆江河段附近引水至汉江兴隆河段、补济汉江下游流量的一项大型输水工程。
工程的主要任务是向汉江兴隆以下河段（含东荆河）补充因南水北调中线调水而减少的水量，同时改善该河段的生态、灌溉、供水和航运用水条件。
引水干渠的引水口位于荆州市龙洲垸、出水口为潜江市高石碑，线路地跨荆州、荆门两地级市所辖的荆州区和沙洋县，以及省直管市潜江市和仙桃市，干渠全长67.23km工程区位于江汉平原的腹地，桩号为13+756～18+947，地形平坦开阔，地面高差起伏不大，渠道的两侧均为农田、鱼塘及村庄，地面高程在32～34m之间。
渠道3标长度为5.191km，沿线共布置各类建筑物4座，3座排水倒虹吸，一座分水闸。
引水干渠设计引水流量350m3/s，最大引水流量500m3/s。
本标段引水干渠按1级建筑物设计，干渠上的跨渠倒虹吸等主要建筑物按1级建筑物设计，倒虹吸的进出口连接建筑物、消能防冲设施、庙湖分水闸后的输水管、出口连接建筑物、消能防冲设施等次要建筑物按3级建筑物设计。
回旋水域建筑等级类别为三类，但水工建筑物按1级设计，其它建筑物按3级设计。
本标段主体工程主要工程量：土方开挖约213万m3，土石方填筑约98万m3，混凝土约7万m3，钢筋约0.67万t。
2、穿湖段的原招标围堰施工方案本标段穿湖段桩号为17+306～17+800，其中有两座建筑物，桩号分别是分水闸K17+400，倒虹吸K17+650，为了满足穿湖段在施工过程中湖汊上游来水能顺利泄入湖中而不致影响其施工，因此，进行分期施工，结合工程布置、进场交通条件及施工布置，一期施工桩号17+306～17+660段（含渠道、分水闸、回旋水域及倒虹吸等），纵向围堰轴线桩号17+683，由桩号17+700～17+800段湖汊过流，二期施工桩号17+660～17+800段渠道，由一期已建的倒虹吸过流，庙湖曾家湾倒虹吸设计过流标准为50年一遇，因此满足穿湖段施工20年一遇的度汛洪水要求。
一期围堰形成一个封闭的基坑，在倒虹吸进出口处围堰向外侧折转，总长约1140m，其中纵向围堰长约263m，采用土方填筑，堰底高程26.5m，堰顶高程为29.0m，顶宽10m，两侧边坡均为1∶5，一期基坑渠道填筑在4月底可达到脱险高程，但是纵向围堰不满足度汛要求，在其上采用袋装土填筑到32.0m高程，堰高3m，袋装土堰顶宽2m，两侧边坡均为1∶1。
汛期渠道内可继续施工。
二期只填筑两条横向围堰与一期横向围堰衔接，堰顶高程29.0m，顶宽10m，两侧边坡均为1∶5，二期围堰共长620m，在合龙后纵向围堰可以拆除，此时一二期基坑合为一个整体。
在二期围堰合龙前，倒虹吸进出口前围堰必须拆除，倒虹吸作为二期渠道施工导流建筑物。
一、二期土围堰填筑7.8万m3，袋装土填筑3000m3，土围堰只拆除纵向围堰和倒虹吸进出口段，土围堰拆除合计2.42万m3，袋装土围堰全部拆除，计3000m3。
我方根据现场实际的施工情况，建议不使用分段围堰方案而使用全段围堰方案，采用导流明渠进行导流。
围堰方案的选择过程和导流明渠的水力计算见下文所述。
二、施工导流明渠的设计1、渠道水力计算中有关参数的确定1.1、本工程施工导流明渠断面选用梯形断面，设计流量为11.2m3/s。
1.2、边坡系数的确定渠道边坡系数的确定以保证边坡的稳定性为原则，根据土质、水深和挖填深度等因素选定。
由水力计算手册可知当渠道挖方深度小于5米、水深小于三米时，最小边坡系数按表1确定。
表 1 土渠糙率本工程取m=1.51.3、渠道糙率由水力计算手册知土渠的糙率可参照表2表2 土渠糙率本工程选用n=0.025，n =0.02751.4、渠道岸顶超高的确定为保证行水安全，渠道岸顶应比加大流量的水位还要高出一定高度，称为岸顶超高。
由水力计算手册知渠道安全超高见表3表 3 渠顶安全超高本工程Q=11.2m3/s，渠道岸顶超高在0.6～1.0m范围内选择。
1.5、渠道的设计流速设计流速为在渠道设计时所选取的设计流量下的渠道断面平均流速，应该在渠道允许流速的范围内，同时较好地满足技术经济方面的要求。
土渠的设计流速宜控制在0.6～0.9m/s ，最小不宜小于0.3m/s 。
在多泥沙条件下应按冲、於平衡条件设计。
1.6、渠道纵向底坡的选择渠道纵向底坡的选择必须使相应的流速满足渠道的允许流速要求，应通过计算分析确定。
原则上，清水渠道的底坡应缓些，以防止冲刷，一般干渠底坡小于1/5000。
本工程初选i=1/5000。
2、施工导流明渠设计的水力计算 2.1水力最佳断面计算由水力计算手册知，在梯形断面渠道中间，边坡系数m 已确（取决于土质等条件），满足水力最佳断面条件的宽深比条件为βm=bm/hm=2（21m +- m ）由m=1.5得βm = b m /h m =0.605 b m =0.605 h m由计算手册知，梯形断面渠道，已知Q 、m 、i 、和宽深β，求正常水深h 0和底宽b 0h 0=()()854128312m m i nQ +++⎪⎪⎭⎫⎝⎛ββb 0=βh 01）当n=0.025时：h0=2.75m，b0=1.67m。
2）当n=0.0275时：h0=2.86m，b0=1.73m。
2.2实用经济断面使用经济断面，是一种宽深比β大于βm值以满足工程需要的断面。
虽然它比水力最佳断面宽浅很多，但其过水断面面积A仍然十分接近水力最佳断面的断面面积A m。
表4中所列为不同面积比A/A m时实用经济断面的宽深比β和h/h m，当A/A m=1.00时，实际上就是水力最佳断面。
表4水力最佳断面（A/A m=1）和实用经济断面（A/A m＞1）宽深比β和h/h m本工程取A/Am=1.04，则h/hm=0.683，当m=1.5时，由上表得β=3.1981）当n=0.025时：b=6.00m，h=1.88m计算出的过水断面面积A2=（6 +1.88×1.5×2+6）×1.88÷2=16.58m2计算出该过水断面的流速V=0.675m3/s2）当n=0.0275时：b=6.25m，h=1.95m计算出的过水断面面积A2=（6.25+1.95×1.5×2+6.25）×1.95÷2=17.89m2计算出该过水断面的流速V=0.626m3/s都满足土渠的设计流速宜控制在0.6～0.9m/s，最小不宜小于0.3m/s的要求。
为了安全和施工方便该导流明渠的实用过水断面选用n=0.0275，b=6.25m，h=1.95m3实际明渠断面为了安全明渠深度还要加上渠道岸顶超高（0.6～1.0m），最后取明渠深度H=3m。
为了安全和施工的方便明渠的底宽取B=8m。
该导流明渠的实际断面为H=3m，B=8m，m=1.5。
三、分段围堰和全段围堰的比较1、分段围堰1.1分段围堰时需要拆除的纵向围堰的造价由穿长湖庙湖段施工导流图可以计算出需要拆除的纵向围堰的长度L=60+8×2+（34.15-26.47）×3×2=122.08m纵向围堰的断面面积A1=（10+10+3.4×5×２）×3.4÷2=91.8m2需要拆除的纵向围堰方量Ｖ1=Ａ1Ｌ=122.08×91.8=11206.94m3袋装土的断面面积A2=（2+2+1.23×２）×1.23÷2=3.97m2需要拆除的纵向围堰方量Ｖ2=Ａ2Ｌ=3.97×122.08=484.66m3清淤工程量Ｖ3=Ａ3Ｌ=44×0.6×122.08=3222.91m3由招标文件（商务文件）知：围堰填筑单价14.40元/m3，围堰拆除单价10.82元/m3，袋装土单价14.40元/m3，围堰清淤单价9.58元/m3.原设计需要填筑和拆除的纵向围堰的总造价K1=（14.40+10.82）×（11206.94+484.66）+9.58×3222.91=325737.65元1.2全段围堰时导流明渠的造价由施工导流明渠的设计可知，该施工导流明渠的断面为H=3m，B=8m，m=1.5。
渠道断面面积为（8+8+3×1.5×2）×3÷2=37.5m2该导流明渠设计长度为L=450m渠道开挖方量V1=450×37.5=16875m3渠道填方量V2=350×37.5=13125 m3由招标文件（商务文件）知：明渠开挖单价9.86元/m3，明渠回填单价8.39元/m3，涵管埋设单价1897.62元/m(单价分析见附表)。
施工便道涵管埋设造价K2=1897.62×20×2=75904.8元导流明渠的造价K3=16875×9.86+13125×8.39=276506.25元导流明渠的总造价K4=K2+K3=72922.8+276506.25=352411.05元2、分段围堰和全段围堰的比较2.1造价方面的比较需要拆除的纵向围堰的总造价K1=325737.65元≈32.57万元全段围堰时导流明渠的造价K4=352411.05元≈35.24万元K1<K42.2工程施工方面的比较2.2.1分期围堰导流适合于宽河床，大流量，主体建筑物结构允许分段施工、分段独自挡水的工程。
1）本工程穿湖段主体建筑物虽然允许分段施工、分段独自挡水，但是流量并不大，无需使用分段围堰。
2）分段围堰得分期填筑，一期纵向围堰还得拆除，施工比较麻烦。
3）分段围堰的施工，先筑一期围堰（包括一期横向围堰和一期纵向围堰），把回旋水域和曾家湾倒虹吸围起来，由穿湖段的其它部分导流，待曾家湾倒虹吸完工后，由曾家湾倒虹吸导流，筑二期横向围堰，待二期横向围堰和一期横向围堰连接在一起时，拆除多余的一期纵向围堰，在进行穿湖段的施工。
4）分段围堰的施工只能在17+800—18+947施工，这样会造成施工作业面的断开，使整个施工场面不能有效的连接在一起，这样不利于工程的全面施工，还会影响工期，而且还会增加工程机械和施工人员的投入。
2.2.2全段围堰法导流，就是在河床主体工程的上下游各建一道断流围堰，使河水经河床以外的临时泄水道或永久泄水建筑物下泄。