河南省中原拦河水闸施工组织设计书第一章施工条件分析1.1基本资料中原拦河闸位于河南省某县境内，闸址位于淮河某支流上。

流域面积2234平方公里，流域内耕地面积288万亩。

农作物以种植小麦、棉花和其他经济作物为主，河流平均纵坡1/6200。

本工程属二级建筑物。

本工程投入使用后，在正常高水位时，可蓄水2230万立方米，灌溉45万亩农田。

上游5个县25个乡已建成提灌站42处，有效灌溉面积25万亩。

闸上游开南北两干渠，配支干23条，修建各种建筑物1230座，可自流灌溉下游三县21万亩农田。

该闸拦蓄水源充沛可靠，效益巨大。

1、地质资料⑴根据地质钻探资料，闸址附近地层为中粉质壤土，厚度约25m，其下为不透水层，其物理力学性质如下：=20.2KN/m3土壤湿重度r湿土壤湿重度r干=16.0KN/m3=22.2KN/m3土壤饱和重度r饱=12.2KN/m3土壤浮重度r浮自然含水量状态下土壤内摩檫角Φ=23°饱和含水量状态下土壤内摩檫角Φ=20°土壤的凝聚力C=0.1KN/m3地基允许承载力[σ]=150Kpa混凝土、砌石与土基摩檫系数f=0.36地基应力的不均匀系数[η]=1.5～2.0渗透系数K=9.29×103 cm/s⑵本地区地震设防烈度为Ⅵ度。

3.水文气象⑴气温:本地区年最高气温42O C,最底气温为-18O C。

⑵风速:最大风速V=20m/s,吹程D=0.6Km。

⑶降雨量：非汛期（1～6月及10～12月）九个月份颖河平均最大流量Q=10m3/s；汛期（7～9月）三个月最大流量为130 m3/s；年平均最大流量Q=36.1 m3/s，最大年径流总量为9.25亿m3。

年平均最小流量Q=15.6 m3/s，最小年径流总量为0.42亿m3。

⑷冰冻：颖河流域冰冻时间短，冻土很薄，不影响施工。

4.建筑材料本工程位于平原地区，山丘少，石料需从外地供给、距京广线很近，交通条件较好；经调查，本地区附近有较丰富的粘土材料；闸址处有足够多的砂料。

5.批准的规划成果⑴灌溉用水季节，拦河闸的正常挡水位为58.72m，下游无水。

⑵洪水标准①设计洪水为50年一遇，相应的洪峰流量1144.45 m3/s，闸上游的洪水位59.5m，相应的下游水位59.35m。

②校核洪水位为200年一遇，相应的洪峰流量1642.89 m3/s，闸上游的洪水位61m，相应的下游水位60.82m。

③施工导流采用20年一遇洪水，相应的洪峰为169 m3/s。

⑶河道断面。

河道横断面为梯形，边坡为1:2，马道宽取6.00m,横断面形状如图所示。

6.施工条件⑴工期：要求两年内完成⑵电源：由电网供电、工地距电网10Km。

⑶材料供应：三材统一安排，本地区无石料及水泥，主要从外地用铁路运至工程所属城市，共350Km，再用汽车转运到工地，运距40Km。

第二章施工导流2.1 导流方法2.1.1施工导流方法及适用条件总结：方法分类适用条件全段围堰法明渠导流坝址河床较窄，或河床覆盖层较深，分期导流困难；河床周围有较宽的台地、垭口或古河道；导流流量大，地质条件不适于开挖导隧洞；施工期有通航、排冰、过木要求；总工期紧，不具备挖洞经验和设备。

隧洞导流导流流量不大，坝址河床狭窄，两岸地形陡峻，如一岸或两岸地形条件良好，可以考虑隧洞导流。

涵管导流一般在修建土坝、堆石坝工程中采用。

分段围堰法底孔优点：挡水建筑物上部的施工可以不受水流的干扰，有利于均衡连续施工，对修建高坝特别有利。

缺点：由于坝体内设置了底孔，是钢材用量增加，如果封堵不好，会削弱坝体的整体性，还有可能漏水，在导流过程中底孔有被漂浮物堵塞的危险，封堵时由于水头较高，安防闸门及止水等较困难。

缺口在修建混凝土坝特别是大体积混凝土坝时，这种导流方法比较简单，常被采用。

2.1.2本工程导流方法分析选择：本工程修建在平原河道上，其岸坡平缓，有宽广滩地，故采用全段面围堰法明渠导流较为经济。

①水文条件根据水文资料可知，全年径流变化不大，可采用围堰截流。

②地形条件两岸平坦，地形开阔，属于平原河道，可采用明渠导流。

③地质及水文地质河床为中粉质壤土，若采用分段围堰法截流，会造成河床冲刷，故采用全段围堰法截流，明渠导流，施工方便，利于掌握，明渠开挖量用以填筑围堰，降低工程造价。

综上所述：本工程采用全段围堰，明渠导流。

2.2 导流设计流量确定本工程属Ⅱ级枢纽工程，永久建筑物为2级，其导流建筑物失事后将淹没一般城镇、工矿企业，影响工程总工期及第一台（批）机组发电，造成较大经济损失，使用年限2年，围堰高度15~50m，查《水利水电工程施工组织设计规范》（SL —303—2004）可知，导流建筑物为4级，若采用土石围堰，则洪水重现期为20~10=169m3/s，即年，为了安全，施工导流采用20年一遇洪水，相应的洪峰为Q洪水=169m3/s。

导流设计流量Q导2.3 导流建筑设计2.3.1导流明渠1、导流明渠设计=169m3/s，查Q—H曲线得下游水面高程为54.42米。

水①基本资料。

由Q导深为：54.42-51.92=2.5m，边坡系数有土质确定，查《水利学》采用m=2.0，糙率N=0.03，渠底比降I=1/3000—1/3500。

按明渠均匀流公式列表计算。

②明渠设计采用经济断面进行设计，在渠道设计中，一旦设计流量确定下来，我们总希望设计出来的渠道断面最小，即开挖的工程量最少，而过水断面面积，底坡及糙率确定下来以后，我们希望渠道所能通过的流量最大，以这个设计思想出发，设计出来的渠道断面叫水力最佳断面，但在实际施工过程中，这种断面不易做到，同时也可能提高工程造价，故采用经济断面进行设计。

h mh b A ⨯+=)(iR C A Q R AR m h b ⨯⨯⨯===++=6/1n 12C 12χχ③确定明渠底宽明渠过水断面尺寸取决于导流设计流量大小及其容许不冲流速，明渠断面尺寸与上游围堰高度的确定应通过技术经济比较确定，比较时拟定几个明渠断面计算相应的明渠与上游围堰的造价，两者相加，造价较小的断面既为经济断面。

第一种方案：按I=1/3000，n=0.03，m=2.0，h=2.5m ，Q=169m 3/s ，求底宽b ，计算结果见表3—1。

表3—1 第一种明渠底宽试算结果第二种方案：按I=1/3000，n=0.03，m=2.0，h=3m ，Q=169 m 3/s ，求底宽b ，计算结果见表3—2。

表3—2 第二种明渠底宽试算结果第三种方案：按I=1/3500，n=0.03，m=2.0，h=4m ，Q=169 m 3/s ，求底宽b ，计算结果见表3—3。

表3—3第三种明渠底宽试算结果由表3—1可知明渠深为2.5m 时，b=60m,由表3—2可知明渠深为2.5m 时，b=60m,由表3—3可知渠中水深为4m 时b=27m ，设明渠长400米，则开挖方量分别为6.5万m 3、5.88万m 3、5.76万m 3，第三种明显比第一、二种小，但第三种方案明渠内水流与下游连接段较差，可能引起冲刷必须采取防护措施。

经比较，第三种方案优于第一、二种方案，所以采取第三种方案导流。

校核不冲流速和不淤流速。

不冲流速由土壤性质决定，闸址处为中粉质壤土，其不冲流速为当R=1时，V=0.85m/s ，不淤流速为V=0.45 m/s 。

本工程的不冲流速为V=0.85⨯R 1/3=0.85⨯3.121/3=1.24 m/s ，明渠内水流为V=Q/A=168.38/140=1.20 m/s ，满足[V 不淤] < V < [V 不冲] 渠道典型断面图（如图3-1）：图3-1 渠道典型断面图2、导流明渠布置为了方便施工，明渠布置在右岸，进出口的布置应有利于进口和出口的流水衔接，尽量消除回流涡流的不利影响。

取出口的高程与下游河道同高程▽=51.92m 。

进出口和河道主流夹角不大于30°。

进出口与上下游的围堰体坡脚距离不小于50m ，转弯半径大于5倍的渠底宽，明渠与基坑水面距离大于两者水面高差的2.5~3.0倍。

进口高程为(m) 52.03l 3500151.92▽=+=进口 ，其中l 为导流明渠长度。

明渠平面布置图：图3-2 明渠平面布置图2.3.2围堰 1、围堰设计本地区附近有较丰富的粘土材料，可采用均质土围堰，以便就地取材，利用基坑或明渠的弃土，同时构造简单，便于快速施工和易于拆除，所以本工程采用均质土围堰。

⑴下游围堰高程的确定由施工导流流量查上下游Q —H 曲线知H=54.42m,围堰安全超高为1m,则: H 下堰=54.42+1.0=55.42m 。

⑵上游围堰高程的确定 H 上堰=H 下堰+H+Z+1H+Z=I ⨯L+gvg v 222022-ϕ=0.11+0.12=0.23mH 上堰= 54.42+0.23+1.0=55.65 m 取H 上堰=55.92m 。

其中 Φ—流量系数取0.8V —明渠内平均流量,m/s 取1.20m/s V 0—河床内行进流速,m/s⑶围堰边坡系数临水边坡m=3,背水边坡m=2.5。

⑷围堰顶宽取3m最后取上游堰高程为：55.92米；下游堰高程为：55.42米。

⑸上下游围堰断面示意图图3-3 上游围堰断面示意图图3-4 下游围堰断面示意图2.4截流1.截流时期根据河流水文特征、气候条件、围堰施工条件以及通航等因素综合分析选在枯水期初,流量有明显下降,但不一定选在流量最小时刻,本工程选在10月中旬截流。

2.截流设计流量根据水文实测资料取截流设计流量为10m3/s,该流量对施工较有利。

3.截流方法截流方法分类方式优缺点及适用条件戗堤法截流立堵法将截流材料从龙口一端向中间抛投进占逐渐束窄河床直至全部拦断不需架设浮桥，准备工作比较简单，造价较低。

但是截流时水利条件较为不利，龙口单宽流量较大，同时水流绕截流戗堤端部使水流产生剧烈的立轴漩涡，在水流分离线附近造成紊流，易造成河床冲刷，且流速分布很不均匀，需抛投单个重量较大的截流材料。

截流时由于工作前线狭窄，抛投强度受到限制。

适用于大流量、岩基或覆盖层较薄的岩基河床，对于软基河床应采用护底措施后才能实施。

平堵法沿整个龙口宽度全线抛投，抛投料堆筑体全面上升，直至露出水面合拢前必须在龙口架设浮桥，由于它是沿龙口全宽均匀地抛投，所以其单宽流量小，出现的流速也较小，需要的单个材料重量也较轻，抛投强度较大，施工速度快，但有碍于通航，适用于综合分析各种截流方法的优缺点及本工程的特点,采用立堵法截流。

第三章基坑排水3.1排水方案的选择基坑排水工作按排水方法可分为明沟排水和人工降低地下水位（暗式排水）本水闸修建在平原河道上，故排水方法可采用人工降低地下水位。

经计算，闸基渗透系数K=9.29×10--3cm/s≈8.03m/d，故采用井点法排水。