大坳拦河坝除险加固工程设计报告（99页）.doc

1、某拦河坝除险加固工程设计报告分章校审人员名单目 录1 综合说明11.1 概述11.2 水文及气象11.3 工程地质31.4 工程任务和规模51.5 工程布置及主要建筑物61.6 金属结构、电气及自动化控制81.7 施工组织设计91.8 工程永久占地101.9 环境保护设计101.10 工程管理设计121.11 工程概算131.12 经济评价131.13 工程特性表132 水文及气象152.1 流域概况152.2 气象152.3 水文基本资料172.4 径流172.5 洪水172.6 施工洪水192.7 泥沙202.8 水位流量关系202.9 潮汐213 工程地质233.1 概述233.2 区域

2、地质概况253.3 工程地质条件评价263.4 天然建筑材料293.5 结论与建议304 工程任务和规模324.1 地区社会经济概况324.2 项目建设的必要性354.3 工程任务和规模364.4 工程运行原则375 工程布置及建筑物385.1 设计依据385.2 除险加固原则405.3 加固改造项目415.4 改造方案设计425.5 设计计算465.6 主要工程量表525.7 建筑设计535.8 观测设计556 金属结构、电气及计算机监控586.1 金属结构586.2 电气结构616.3 计算机监控627 施工组织设计687.1 施工条件687.2 施工导流707.3 料场的选择与开采727

3、.4 主体工程施工737.5 施工交通运输747.6 施工工厂设施747.7 施工总布置758 工程永久占地798.1 设计依据798.2 工程征地范围及主要实物指标799 环境保护设计809.1 设计依据809.2 环境保护设计819.3 水土保持措施829.4 环境监测站网839.5 环境管理计划8310 工程管理设计8410.1 管理机构设置及人员编制8410.2 主要管理设施8410.3 工程管理运用8410.4 生产、生活房屋设施8511 设计概算8611.1 工程概况8611.2 投资主要指标8611.3 编制原则及依据8611.4 其他说明8712 经济评价8812.1 概述88

4、12.2 国民经济评价8812.3 国民经济评价结论901 综合说明1.1 概述 工程概况大坳拦河坝是广州市流溪河灌区的渠首枢纽工程，始建于1958年8月，工程位于流溪河中下游的从化市神岗境内，集雨面积1392km2。工程以灌溉为主，兼顾防洪、发电和供水。枢纽由拦河闸坝，左、右干渠进水闸以及闸坝后电站组成，是广州市重要水利工程。原设计灌溉从化市、花都区和白云区41.4万亩农田，有效灌溉面积32.65万亩，是广东省三大灌区之一。拦河闸坝总宽237.4m，闸上设有交通桥和工作桥；设有37孔泄洪闸和船闸、筏道各一孔；除船闸改为溢流堰外，其余37孔及筏道均为液压启闭垂直升降平板钢闸门；右6孔主要用于泄

5、洪，左4孔为电站进水孔，其余为调水及泄洪孔。2006年6月中上旬，大坳拦河坝出现险情。浆砌石海漫消能防冲设施被冲坏，严重影响拦河坝闸室主体安全。经过向海漫、护坦塌方处持续回填石料、以钢筋石笼构建临时防冲笼等抢险措施，险情得到有效控制。但为了避免险情再次出现，影响灌区供水，大坳拦河坝必须进行除险加固。 设计过程受广州市流溪河灌区总管理处的委托，广东省水利电力勘测设计研究院承担广州市流溪河大坳拦河坝除险加固工程的勘测设计任务。自2006年6月19日起开始启动设计勘测工作，其间进行了多种方案的比较，分别对重建（橡胶坝、水闸）、除险加固等方案进行了技术、经济上的分析比较，最终在7月25日确定除险加固为

6、实施方案。详见广州市水利局办公会议记录。1.2 水文及气象 气象根据从化和广州两气象站的资料，流溪河流域多年平均降水量1823.6mm，每年49月为雨季，受热雷雨影响的前汛期(46月) 占年降雨量的49.8%，受热带风暴影响的后汛期(79月)占年雨量的29.4%。汛期降雨量占全年的79.2%，形成丰、枯季节雨量不均的状况。流域多年平均气温约21.2，最高月平均气温29，最低月平均气温10.3，极端最高温度38.7，出现在白云区，极端最低温度-7.0，出现在从化吕田。流域多年平均蒸发量1100mm，多年平均相对湿度7585%，月平均相对湿度变化在62%93%之间。 径流根据大坳拦河坝近30年的观

7、测资料，统计出大坳拦河坝坝址以上日多年平均流量为49.7m3/s，多年平均日最大流量为68.7m3/s。 设计洪水及施工洪水2002年广东省水文局广州分局编制了流溪河中、下游设计洪水水面线复核成果，对流溪河水库、牛心岭站及中下游河道中各控制断面的设计洪水作了复核分析计算，广州市水利局颁布使用该成果，本次设计洪水直接采用该成果，查得大坳拦河坝各频率的设计洪水见下表1-1。表1-1 大坳拦河坝各频率的设计洪水成果表频率项目1%2%3.33%5%10%20%50%75%90%多年平均流量(m3/s)22652010180616721180962739550435822注：表中的数据为考虑流溪河水库泄

8、洪的成果。根据施工工期的要求，本次计算施工期为1012月、13月、10月次年3月三个时段，频率为20%和10%的施工期洪水流量，采用1977年10月2006年4月29年大坳拦河坝的坝上实测流量系列进行频率计算，分别统计各施工时段的经验频率和理论频率流量，本设计采用经验频率流量值，5年一遇流量190316m3/s。 水位流量关系大坳拦河坝自有观测资料以来，1983年6月17日曾经出现过的最大流量为2011m3/s，因此大于2011m3/s的水位记录没有，只能通过水力学公式计算。闸下水位考虑下游河道变化较大，按河道断面测量范围（闸下2km）每50m一个断面，往上游推算水面线至坝下，相应得到坝下的水

9、位流量关系曲线。同时以近30年实测水位流量关系及2005年、2006年更详细的资料进行合理性检查，最终确定闸下水位流量水位关系详见2.8章节，1.3 工程地质受业主委托对广州市大坳拦河坝加固工程进行勘察，由于本次工程的特殊性及紧迫性，要求一次性满足初步设计阶段所需要的勘察工作。于2006年6月30日开始进行野外地质勘察工作，采用了工程地质测绘、地质钻探、野外原位测试和室内试验等综合地质勘察方法，完成钻孔18个，总进尺538.35 m，于7月22日完成全部野外工作。工程区位于从化市大坳村，区内地势较为平坦，地面标高为2125m，属广花盆地河谷冲积平原地貌。植被中等发育。根据钻孔揭露，地层大致可划

10、分为以下几层： 砼：主要分布在现闸上游底板范围内，坚硬，厚度0.1m0.5m。人工抛石：主要由坚硬花岗岩组成，密实，现闸上游底板靠近左岸处有分布，厚度约1.4m，现闸下游护坦、消力池、海漫处均有分布，厚度3.3m6.8m。人工填砂：灰褐色，湿，含少时卵石，稍密，只在个别钻孔有揭露，厚度2.3m4m。人工填土：灰褐色，湿，呈粉质粘土状，土质不均一，含少量砂，少量卵石，可塑，只在个别钻孔有揭露，厚度0.7m1.0m。-1 砾砂：饱和，稍密，级配一般，磨圆度较差，颗粒呈次棱角状，含约520%卵石及1030%圆砾，少量泥质。下游护坦、消力池、海漫处均有分布，现闸轴线处局部缺失。层顶标高15.0022.

11、28m，层底标高9.50m20.30m，层厚1.6011.10m。共做标贯试验6次，击数823击，平均击数15击。-2 圆砾：饱和，稍密，级配一般，主要成分为石英、砂岩、石英砂岩，含约510%卵石，少量泥质。下游护坦、消力池、海漫处除靠近左岸缺失外，均有分布，现闸轴线处缺失。层顶标高9.70m17.80m，层底标高6.90m14.00m，层厚0.9010.80m。共做标贯试验1次，击数15击。-3 卵石：饱和，稍密中密，级配一般，磨圆度较好，主要成分为砂岩、石英砂岩，粒径一般为1cm5cm，最大粒径8cm，含约2030%砾砂或圆砾，底部多为泥质胶结。层顶标高8.40m20.65m，层底标高2.

12、10m18.05m，层厚0.8013.20m。-4 砾砂：黄褐色，饱和，级配一般，磨圆度较差，颗粒呈次棱角状，含少量卵石，约占5%，泥质胶结，中密。层顶标高6.40m15.70m，层底标高-2.30m11.80m，层厚0.8018.00m。共做标贯试验1次，击数28击。 砂岩全风化土：棕红色，呈粉质粘土状，湿，风化均匀透彻，局部较多砂岩质小角砾和石英质砂粒，粘性较好，硬塑状。层顶标高-3.00m11.18m，层底标高-20.30m9.48m，层厚1.60m17.30m。共做标贯试验31次，一般击数833击，平均击数18击。砾岩风化土：黄褐色，呈砂土状，泥质胶结，含少量砾石，约占1020%，中密

13、。分布不均匀，只在钻孔ZK6中有揭露。花岗岩全风化土：棕红色，呈砂土状，稍密中密，泥质胶结，沿见原岩结构。分布不均匀，只在左岸侧有揭露。层顶标高6.40m11.81m，层底标高-7.60m1.40m，层厚5.00m17.20m。共做标贯试验11次，一般击数1829击，平均击数24击。 强风化砂岩：棕红色，岩芯呈圆柱状，岩质稍硬，RQD约为90%。只在钻孔ZK5、ZK15、ZK16、ZK19有揭露。强风化花岗岩：红褐色，岩芯呈圆柱状，局部破碎，岩质稍硬，RQD=4050%。只在钻孔ZK5有揭露。 弱风化砾岩：灰白色，岩芯呈圆柱状，岩质较硬，裂隙不发育，局部破碎，见石英岩脉，RQD=4050%。个

14、别钻孔有夹层，为棕红色粉质粘土，呈软塑状。根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001），工程区地震动峰值加速度为0.05g，地震基本烈度为度。本工程区的砂层属中等强透水层，基坑开挖过程中，极易产生地下水的突涌和基坑管涌等不良现象，将对施工造成很大的困难。1.4 工程任务和规模 工程建设的必要性2006年6月中上旬，大坳拦河坝出现险情。浆砌石海漫消能防冲设施被冲坏，严重影响拦河坝闸室主体安全。经过向海漫、护坦塌方处持续回填石料、以钢筋石笼构建临时防冲笼等抢险措施，险情得到有效控制。根据广州市流溪河灌区大坳拦河闸坝安全评估报告的结论，本工程是必要而迫切的。1）闸坝下游河床不断下切，原工程设

15、计运行的前提条件发生了很大的变化，致使工程现在的消能设施，起不到应有的功效，这是工程出险的主要原因。2）本闸坝已运行近50年，虽经多次加固，但土建工程“先天不足”的问题依然存在；加上闸基为强透水的中粗砂层，分选性差，具备发生管涌和渗透破坏的条件，当在长期不断增大的地下渗流作用下，地基中细颗粒被潜移或带走，导致上部建筑物（闸前的铺盖和闸后的海漫）的下沉或开裂，是造成险情的内在原因。3）工程设计标准低不符合现行规范规定该工程1958年设计时，工程等别为等，主要建筑物级别为5级；1994年对闸坝改造时，工程等别提高到等，主要建筑物级别提高到3级；根据水闸设计规范（SL265-2001），该水闸最大过

16、闸流量在50001000m3/s之间，工程等别等，规模为大（2）型，主要建筑物级别为2级，次要建筑物为3级。因此，原设计及其后更新改造的设计标准不符合现行规范规定。在今年的6月份只发生中等洪水大坳拦河坝的护坦多处被洪水冲毁，严重危害大坳拦河坝的安全，经过近10天的抢险，捍卫了大坳拦河坝的安全。鉴于本工程目前运用指标无法达到设计标准，工程又存在较多问题和安全隐患，建议立即开展除险加固的各项工作。为了避免明年汛期出现同样的事故，大坳拦河坝必须在今年枯水期施工，在明年汛期到来之前竣工并发挥作用。 工程任务目前大坳拦河坝以灌溉、引水（水环境）为主，兼顾发电等功能，拦河坝左、右岸分别是流溪河灌区的左、右

17、干渠，左干渠引水灌溉约11m3/s，灌溉面积的80%为蔬菜、20%为水稻；右干渠引水灌溉约22m3/s，灌溉面积的80%为水稻、20%为蔬菜。根据2005年广州市中心城区河涌水系规划报告，规划左干渠给广州市部分河涌补水，营造河涌水环境。1.4. 3 工程规模大坳拦河坝属于平原地区的拦河闸，拦河闸坝现状为38孔，其中37孔净宽5m，另外原拦河坝筏道现已作为一孔泄水孔，孔宽4.21m。闸孔总净宽197.71m（含重新打开的船闸孔）。根据前述，本工程任务是对大坳拦河坝进行除险加固，包括对消能防冲设施的重建、交通桥的改造、液压启闭系统的改造，管理中心（含中控室）的搬迁重建、监测及自动化控制系统的重建。

18、1.5 工程布置及主要建筑物 工程等别及建筑物级别大坳拦河坝最大过闸流量为2265m3/s，根据防洪标准及水闸设计规范，本工程等别为等，主要建筑物级别2级,次要建筑物级别3级，临时建筑物级别4级。工程按50年一遇洪水设计，100年一遇洪水校核。 主要建筑物设计根据前述工程存在问题，通过现场勘查并讨论研究，结合工程及上下游河道现状，在利用现有荔湖电站基础上经过技术经济比较分析，选定如下方案作为推荐方案：保持现有闸室结构，闸底板高程不变（22.41m），改造闸门启闭系统，并对消能防冲设施进行重新改造。1）闸室闸室主体不作大的改动，仅对交通桥进行改造。闸底板高程22.41m，原浆砌石底板长5m。拆除

19、交通桥及人行道上部的钢筋砼板，重新浇筑厚20cm的交通桥面板，人行道板厚12cm，对栏杆予以重建。把已封堵的船闸孔重新打开，作为闸室过水断面的一部分。2）上游防渗帷幕由于闸室基础为中粗砂，虽然本次险情未对其基础造成大的影响，但为加强工程的抗渗稳定，在上游采用防渗帷幕，深度14.11m，底高程8.30m。3）下游消能防冲设施由于原有的消能防冲设施已经毁坏，因此必须对其重建。原消力池位置打18锚筋，浇筑C25钢筋形成连接段。采用一级消力池型式，深1.0m，底高程18.41m，厚0.7m，总长32m，其中水平段长15m，斜坡段长17m。下游C25钢筋砼护坦长10m，厚0.5m。C25钢筋砼海漫长25

20、m，以1:25坡度与抛石防冲槽相接。海漫末端齿墙深度为7.5m，底高程9.91m。抛石防冲槽宽9m，深1.41m。由于本次大坳拦河坝抢险抛填了大量的石头，因此消能防冲设施的基础均为松散的块石，必须对开挖后的块石基础进行处理后才能施工上部结构。具体措施为：在开挖至设计高程后，对基础面碾压平整，埋设导管进行灌水泥浆使其基础密实。4）右岸翼墙设计由于消力池、海漫的重建，对右岸流溪河大堤的挡土墙有影响，因此须采取支护措施保护流溪河大堤，保证堤上道路的畅通。根据不同地形、开挖深度分别采取灌注桩、钢板桩支护措施。为保护下游滩地，右岸修建M10的浆砌石导水墙，以利洪水的宣泄，共长71m。5）左岸荔湖电站前池

21、导水墙的恢复由于本次抢险时填电站前池作为临时通道，自左岸向塌方处回填石料，因此对前池导水墙有一定的破坏。本次亦考虑对破坏的部分进行重建。建筑及环境设计包括调度管理中心建筑设计，调度管理中心办公区景观环境设计，设备房建筑设计。6）调度管理中心共四层，总建筑面积为 1365 m2，首层面积550 m2，设置会议大厅、展示厅、办公室、卫生间等功能用房；二层面积415 m2，设置阅览室、综合室、信息中心等功能用房；三层面积320 m2，设置会议室、主任办公室等功能用房；四层面积80m2，设置中央控制室。1.6 金属结构、电气及自动化控制 金属结构目前大坳拦河坝启闭系统存在以下问题：1）钢丝绳锈蚀严重；

22、2）供油管路单一；3）电磁阀标准不统一；4）部分油缸漏油现象严重；5）油箱无副油箱；6）闸门采用两只油缸顶升无双缸同步控制功能，致使闸门在启闭过程中经常出现卡阻、斜吊现象；7）左干进水闸由于操作条件的变化在高水位关闭闸门时存在闸门关闭不到位情况，闸门需增加压载。针对以上问题，采取以下措施解决：1）更换所有启闭机钢丝绳；2）左干进水闸闸门增加压载，每扇闸门增加压载400kg；3）将原船闸的封堵拆除，增设闸门及启闭设备，船闸改为泄水孔。孔口尺寸为51.6m，底坎高程22.41m，采用250kN顶升式液压启闭机启闭。液压缸行程3m。与泄水闸闸门一致；4）更换大坝19#38#闸门油缸。油缸为250kN

23、顶升式液压启闭机，液压缸行程3m；5）增设双缸同步行程检测装置；6）更新改造液压泵站系统。 电气电源从现有160KVA变压器低压侧用ZRYJV224x185mm2电缆引来，向拦河坝的闸门、大坝照明、办公管理楼、职工宿舍以及检修等回路供电。在低压配电室旁设置一台120KW柴油发电机作备用电源向大坝供电。低压侧配电均采用单母线结线，一回电源从变压器引入，另一回电源从备用柴油发电机引入。启闭机设备房设置了低压配电室及柴油发电机室。低压配电室布置低压抽出式配电柜；柴油发电机室布置柴油发电机组及油箱装置。 自动化控制广州市大坳拦河坝计算机监控系统总体设计原则：系统必须安全可靠、技术先进、实用经济、易维护

24、、可扩展。系统按“少人值班、少人值守”的目标进行设计，整个自动化监控管理系统的日常运行完全采用计算机全自动控制。建设广州市大坳拦河坝枢纽计算机监控系统的目的是利用水利、计算机、网络、自动控制、通讯、管理等方面的现代技术和手段，实现拦河坝枢纽工程运行管理信息、水、雨情的实时监测；坝（闸）安全监测；闸门自动控制；闭路电视监视及办公自动化等，实现工程管理现代化，充分发挥工程的经济效益和社会效益。计算机监控系统具有独立自动控制、报警和设备故障诊断功能，并由控制中心全面监控、调度与控制以及远程图像监视并录像。具备网络数据库管理，报表，图形，工程运行、水文、安全监测等资料管理与分析，远程查询系统等信息管理

25、功能。根据建设目的，要求系统具备水情监测、安全监控、闸门控制以及现代化管理功能。可通过网络连接在线监控系统、离线管理系统和远程查询与决策支持系统。系统设置1个监控中心和4个RTU站，1RTU负责闸门自动化子系统的监控，2RTU负责大坝安全监测子系统的数据的采集、存储，3RTU和4RTU负责采集上下游水位，闭路监控子系统的视频图像通过光纤传输到中心控制室，由硬盘录像机负责采集、存储、传输。以上具体见广州市流溪河大坳拦河坝除险加固工程计算机监控系统专项设计。1.7 施工组织设计为了满足来年汛期过水要求，本工程必须在一个枯水期内施工完毕，工期较短；施工期间必需保证灌区正常供水，又要兼顾施工的连续性；

26、本工程采用分期导流方式进行施工，利用闸坝现有闸门拦挡基坑上游来水。本工程仅施工导流围堰需用粘土料填筑，拟采用就近购买方式供料；砼粗、细骨料以及其它碎石料、回填砂料等均就近按市场价购买；其余块石料可利用清基开挖块石；工程所需钢材、水泥、木材等建筑材料可在从化市或广州市购买；生活用水利用当地居民用水系统；生产用水可抽取流溪河水供施工用水；工程施工可利用当地系统电网供电，另在工地配设发电机组作备用电源。本工程选择5年一遇洪水作为本工程导流建筑物的设计洪水标准，本阶段选定分期导流方式。本工程施工上游围堰利用现有水闸闸门挡水，其挡水水头为1.5m，各期围堰布置均按泄流时上游水头1.5m控制。经计算，可设

27、一期围堰围护左岸20孔水闸，右岸12孔水闸过流；设二期围堰围护左岸14孔水闸，右岸18孔水闸过流，以上计算按围堰占两孔宽度考虑。围堰填筑料考虑采用粘土填筑，堰基防渗采用高压摆喷防渗墙，施工营地布置在闸坝左岸的空地，临时堆场亦利用两岸空地，不需另外再征地。总工期为7.5个月。本工程共需要钢筋848t，水泥8832t，木材43m3。1.8 工程永久占地本工程为除险加固工程，拦河坝部分无永久占地，新建控制管理中心永久占地面积15.19亩。工程占地均在大坳灌区管理处范围内，无征地拆迁问题。1.9 环境保护设计大坳拦河坝是流溪河灌区工程的一个重要组成部分，是流溪河上的挡水建筑物，不会产生污染源。工程以灌

28、溉为主，兼顾防洪、排涝于一体。大坳拦河坝加固工程建设期间工程建设将对其范围内的水环境、大气、声环境等产生一定的影响，并造成一定程度的水土流失。工程建设对环境的影响是小范围的、短暂的，可以通过采取一定的防治措施减少不利影响，达到环境保护的目的。1）施工期污水处理措施工程产生的水污染物主要有施工人员产生的生活污水，施工中砼搅拌系统、砂石料冲洗等过程产生的浊度较高的废水及施工机械设备清洗的含油废水等。施工人员产生的生活污水可通过排污管引入灌区管理处的排污管网，不需考虑其处理。由于工程施工砼量较少，施工期共产生含泥沙的生产废水须经过处理后排放。2）噪声保护措施为消减工程施工产生的噪声对周边居民的影响，

29、应加强施工管理。车辆途经居民区需适当减速，车速控制在40km/h以下，并遵守禁鸣喇叭的交通规定，施工公路应定时维护保持平坦顺畅，减少因汽车震动引起的噪声。个人卫生防护：在噪声较强的作业点，施工人员可戴个人防噪声用具，如耳塞等，高噪音岗位应严格控制每岗的工作时间。3）大气保护措施本工程施工期应采取的防尘措施有：（1）施工运输道路在无雨天气应每天定期洒水两次，保持工地有一定的湿度，使粉尘对居民区基本无影响；（2）施工场地设洗车场，定期清洗进出施工场地的车辆；（3）运输车辆在经过居民区时应控制速度，以控制扬尘的影响；（4）运输散状物料应使用专用运输散体材料的车辆；（5）施工场地和居住区不容许随意焚烧

30、废物和垃圾。4）人群健康保护措施施工期间应做好工地卫生及垃圾处理，生活垃圾应及时清理并进行填埋处理，定期灭鼠、灭蚊、灭虫，开工前及施工中应安排施工人员服食防疫药或打防疫针；施工人员不得超时、超负荷工作，受噪声及粉尘影响较大的部分施工人员应做好劳动保护措施，如戴耳塞及口罩等。由于施工人群集中，卫生条件相对较差，尤其要密切注意防止传染病，并应在当地卫生部门的指导和监督下做好卫生防疫工作。5）水土保持措施工程进出料场、渣场道路均为现有道路，不需采取防护措施。大坳拦河坝加固工程完成后，在其两岸管理处范围内的空地上进行园林绿化，保持水土及美化环境。工程施工临时生产设施都布置在堤后，施工结束后对场地进行清

31、理，并播种草种，以恢复植被。1.10 工程管理设计 管理机构设置及人员编制1）管理机构设置大坳拦河坝由广州市流溪河灌区管理处负责拦河坝日常运行、维修养护和监测。2）人员编制维持原大坳管理处人员编制不变。 主要管理设施1）管理与保护区范围参照水利部水闸工程管理设计规范SL170-96，结合大坳实际情况，拦河坝的管理范围为坝区以内各建筑物覆盖范围。大坳拦河坝覆盖范围以外的管理范围：水闸上游300m，水闸抛石防冲槽下游300m，该范围内不得进行威胁坝体安全的活动。 2）交通与通讯工具由于该工程为重建工程，交通、通讯工具可继续使用，对内、对外通讯均纳入广州市流溪河总灌区管理处通讯网络统一设置。 工程管

32、理运用1）运行调度原则以满足上游灌溉水位（23.91m）为原则。洪水期开闸泄洪历时长，以开闸为主；枯水期由于上游来水少，水闸挡水时间长，以关闸和局部开启为主。由于该工程为除险加固工程，具体的调度运行方式管理单位可在已有丰富经验的基础上进一步完善。 2）建筑物管理建筑物包括进水渠（含翼墙）、消力池和海漫（含翼墙）等。进、出水渠应当定期清淤，水泵和相关机电设备每年汛期前必须进行检查维护，以确保汛期调度正常。1.11 工程概算工程造价3,919.34万元。其中建安费2690.52万元（包临时工程费264.24万元）；设备购置费356.06万元；独立费用633.54万元；预备费239.21万元。主要工

33、程量：土方开挖12301m3；石方4829 m3；土方回填13022m3；开挖石方64475m3;混凝土15945m3；模板683m2；灌浆4756m。1.12 经济评价本项目国民经济评价依据国家计委、建设部1993年4月颁发的建设项目经济评价方法与参数（第二版），水利部颁发的水利建设项目经济评价规范（SL72-94），节水灌溉技术规范（SL207-98）和参考我院2000年5月广州市流溪河综合整治规划报告中流溪河灌区受益田亩等资料的调查成果。如前所述，大坳拦河坝加固改造总投资3919.34万元。根据分析，工程年运行费为152万元，大坳拦河坝加固工程的效益为565.2万元/年。通过项目经济评价

34、，国民经济内部收益率EIRR=15.41%12%。净现值ENPV=1239.0万元，表明项目建设经济指标优越。从敏感度分析表明，内部回收率EIRR=13.8415.41%，说明大坳拦河坝加固工程具有较强的抗风险能力，工程投资可行，宜及早开工建设。1.13 工程特性表工程特性见表1-2。表1-2 工 程 特 性 表序号项目单位数量说明一1设计防洪标准年一遇502校核防洪标准年一遇100二地震设防烈度度三特征水位1正常水位m23.912设计洪水流量m3/s2010P=2%3设计洪水位m25.96P=2%4校核洪水流量m3/s2265P=1%5校核洪水位m26.31P=1%四拦河坝工程1工程等别等2

35、主要建筑物级别2级3闸门高度m1.54泄水孔宽度宽数量5375原筏道孔宽数量4.2116原船闸宽数量8.517总宽度m197.7139孔五主要工程量1砼m3145502钢筋t7323土方开挖m3117154抛石体开挖m3599295土方回填m312986抛石m31597高压摆喷墙m23708消能工基础灌浆m322009土工布m2657510碎石反滤m3287111止水分缝m29001250PVC排水孔m304513植草砖m289214浆砌石挡土墙m3420六经济指标总投资万元3919.342 水文及气象2.1 流域概况流溪河地处广州市北部，是我市境内一条雨量充沛的重要河流，它发源于从化市吕田桂

36、峰山，流经从化市、花都区和白云区，在江村的南岗口与白坭河相汇后入珠江，流域形状呈东北至西南的狭长形，南北长约 116km，东西宽约 20km。流溪河干流广州段长156km，全流域集雨面积2300km2，占我市国土面积的31%。流溪河开发利用较早，从五十年代后期开始，先后建成了以流溪河水库为龙头，一批中型水库为骨干，一大批小型水库为补充，干流梯级引水灌溉与发电相配套，蓄、引、提互为调节，可灌溉50多万亩的大型灌溉网，实现了灌溉、防洪、发电等综合利用，改变了本区域洪、涝、旱灾频繁发生的局面，促进了农业生产和地方经济的发展。大坳拦河坝是以上灌溉系统的重要组成部分，建于1958年，当时的设计标准为20

37、年一遇，校核为100年一遇，至今大坳拦河坝运行近50年，发挥了巨大的灌溉效益。流溪河大坳拦河坝以上的流域面积为1392km2，河长55.82km。近年由于流溪河采砂，致使河床下切严重，严重危害两岸的堤防及沿途的水利设施。从河道大断面测量成果来看，流溪河大坳拦河坝以下段河床下切约2m，致使大坳拦河坝在2006年6月的洪水中出现了较严重的安全隐患。2.2 气象 气象站分布和观测情况流溪河流域主要的气象站为从化和广州站，1908年开始有观测资料，但资料比较完备且精度较高的是从1951年开始的观测系列。水文、气象站的设立，大致有两种情况：一是五十年代按流域规划和水资源开发的需要而设立的测站；二是建库建

38、坝后为工程调度和管理而设立的坝址测站。流域内各主要测站的观测项目及年限见表2-1。表2-1 主要水文、气象站基本情况表站 名流 域面 积(km2)观测项目及年限备 注水 位流 量雨 量东 村1191956.61958.81956.61957.12流溪乡5391953.31958.71953.41957.121953.3至今1959年起为水库资料分田水口5491955.41958.121955.41955.12温 泉5291951.41958.1219511952.41952.1至今1959年建坝后，观测水位至今（闸上水位）大坳坝14291977至今1977至今1960至今闸上水位牛心岭1551

39、1952.41975.121952.41964.419531976从1976年迁太平场，停止水位观测太平场15741975.1至今1975至今李溪坝19301971至今1971至今人和坝21001989至今1989至今1989至今花 县1951至今气 象 站从 化1951至今气 象 站 气象特征流溪河流域位于广东省中部，地处东亚大陆边缘，属华南亚热带湿润地区，受季风环流影响以及临近南海的海洋调节，气候温和，雨量充沛，冬季，蒙古高压势力强盛，极地大陆气团笼罩华南，气候以干冷、晴天为主，春季（24月）副热带太平洋高压西伸，温湿水汽，常出现梅雨天气，夏初南北气团锋面游移，56月份有连续暴雨发生。78

40、月份副热高压北移，则受热带季风影响，以热带气旋和热带低压形成的暴雨常伴有台风发生。911月，北方冷空气开始南下入侵，天气晴朗少云，时有秋旱出现。流域多年平均气温约21.2，最高月平均气温29，最低月平均气温10.3，极端最高温度38.7，出现在白云区，极端最低温度-7.0，出现在从化吕田。流溪河流域多年平均降水量1823.6mm，最高为流域东北部南侧的天堂顶为2885mm，最低为李溪1157mm，每年49月为雨季，受热雷雨影响的前汛期(46月) 占年降雨量的49.8%，受热带风暴影响的后汛期(79月)占年雨量的29.4%。汛期降雨量占全年的79.2%，形成丰、枯季节雨量不均的状况。流域多年平均

41、蒸发量1100mm，多年平均相对湿度7585%，月平均相对湿度变化在62%93%之间。从化地区多年平均年最大风速17m/s。2.3 水文基本资料由于大坳拦河坝从1977年至今，均有水位、流量、雨量的观测资料，系列完整，较准确可靠，具有一定的代表性。本次水文分析主要采用水位、流量观测成果，新测地形图和河道大断面成果，以及参考2002年广东省水文局广州分局编制的流溪河中、下游设计洪水水面线复核成果中的相关成果。2.4 径流根据大坳拦河坝近30年的观测资料，统计出大坳拦河坝坝址以上日多年平均流量为49.7m3/s，多年平均日最大流量为68.7m3/s。表2-2 大坳拦河坝日平均流量各频率成果表频率项

42、目0.05%0.1%0.5%1%2%5%10%20%50%多年平均流量(m3/s)82070645935726315489.245.727.949.7表2-3 大坳拦河坝日最大流量各频率成果表频率项目0.05%0.1%0.5%1%2%5%10%20%50%多年平均流量(m3/s)125010807095584172491446930.668.72.5 洪水 暴雨特性流溪河流域东北为山区，西南为平原，由于特定的自然环境和地形条件，水源充沛，形成暴雨的热力、动力条件较强，由冷锋、台风及高空切变形成的暴雨频次多，强度大，具有明显的季节性，全年降雨量主要集中在49月，其中5、6两月雨量占全年40%，一

43、般年份都超过900mm，半年为少雨季，有些年份连续数月少雨或无雨，按多年平均值分析，46月占全年雨量49.8%，79月占29.4%。据实测暴雨资料分析：年最大24小时点雨量均值从化市以上160mm，太平场至从化152mm，太平场以下145mm。最大日雨量345.3mm（1971年流溪乡），最大三日雨量480mm（1959年，街口）。大暴雨多数是全流域性，且自东北向西南减小，中小暴雨有时为局部性，流域内分布不均，暴雨历时一般为12天或间隔一天。洪水由暴雨产生，流溪河洪水出现的频次、时间和时程分布等均与暴雨相应。大洪水多出现在56月份，个别年份也出现在4月或7月份以后，但7月以后的洪水往往显示涨洪

44、历时加长和洪峰平缓的特点。由于大至特大暴雨都是全流域性的降雨，24小时降雨量5099.9mm或12小时3069.9mm均属于大暴雨，大于这种暴雨都是流域内同时发生洪水；而小洪水则显示区间性，上、中、下游峰量、洪量大小不一，时程与历时不一，单、双峰变化不一等。从化以下干流洪峰一般只持续12小时，洪水过程为12天。一般年份流溪河出现暴雨到大暴雨较多。流溪河水库及一批中、小型水库的建成运行，对流域洪水起了拦洪、滞洪和削峰、错峰的作用，尤其是流溪河、黄龙带两座水库的调度使中、下游洪峰减少30%以上。 历史洪水流溪河流域暴雨频繁，且集中，一遇暴雨，山洪暴发，洪水沿流溪河迅速下泄，中下游沿岸地区易形成洪涝

45、威胁，长期以来均受洪灾之苦。据历史资料统计：民国前主要洪灾有6次，其中：康熙二十八年农历四月初三暴雨成灾，洪水冲入从化县城东门，民舍、店铺全部受淹，部分倒塌，死13人。花都会龙、石角、李溪一带水淹庄稼。民国期间，较大洪水灾害有记载的有14次，其中民国4年农历5月普降暴雨，石角、李溪水淹，花都、从化受淹农田共24.7万亩。受灾人口20多万，饥民遍地，死尸枕藉。建国后流溪河流域共有16年出现洪涝灾害，其中重灾的有1959年、1966年、1983年、1987年、1997年。1997年5月8日凌晨骤降特大暴雨，邻近流溪河的从化龙潭镇降雨量达434mm，鳌头镇424mm，暴雨引来洪水，白云区有1000多

46、米堤漫顶出险，部分村庄受浸，受浸农田83亩，民房倒塌许多，经济损失4885万元。从化市河段30.45km堤围被冲崩，受灾堤围211.66km、损坏护岸106处、渠堤决口523处、涵闸38座、水陂67座，万亩良田被淹，灾情严重。 设计洪水2002年广东省水文局广州分局编制了流溪河中、下游设计洪水水面线复核成果，对流溪河水库、牛心岭站及中下游河道中各控制断面的设计洪水作了复核分析计算，广州市水利局颁布使用该成果，本次设计洪水直接采用该成果，查得大坳拦河坝各频率的设计洪水见下表2-4。表2-4 大坳拦河坝各频率的设计洪水成果表频率项目1%2%3.33%5%10%20%50%75%90%多年平均流量(

47、m3/s)22652010180616721180962739550435822注：表中的数据为考虑流溪河水库泄洪的成果。2.6 施工洪水根据施工工期的要求，本次计算施工期为1012月、13月、10月次年3月三个时段，频率为20%和10%的施工期洪水流量，采用1977年10月2006年4月29年大坳拦河坝的坝上实测流量系列进行频率计算，分别统计各施工时段的经验频率和理论频率流量，经分析经验频率较理论频率值更符合实际，因此推荐经验频率流量作为施工期设计洪水的依据，具体见表2-5。表2-5 大坳拦河坝施工期设计洪水月 份10月12月1月3月10月次年3月备 注施工流量(m3/s)P=20%1902

48、67316经验频率P=10%242392392P=20%190268318理论频率P=10%2394584802.7 泥沙流溪河没有实测输沙量的资料，洪水过后河道局部出现淤积，但每年的河道采砂量大于淤积量，因此输沙量不作为工程设计依据。2.8 水位流量关系大坳拦河坝下游16.3km处兴建牛心岭拦河闸坝枢纽工程，拦河闸正常蓄水位18.0m，当来水小于340m3/s时，部分闸门开启，控制闸上水位在18.0m，当来水大于340 m3/s时，把闸门多开或全开。闸门在不同工况运行中，闸上回水最远达11.0km至神岗桥，离大坳拦河坝下仍有5.3km，因此牛心岭拦河闸坝的兴建对大坳拦河坝下游水位没有影响。大

49、坳拦河坝自有观测资料以来，1983年6月17日曾经出现过的最大流量为2011m3/s，因此大于2011 m3/s的水位记录没有，只能通过水力学公式计算。本次闸上、下游水位流量采用2006年7月实测河道断面资料，闸下游2km、闸上游1km共3km长的河道，断面间距2550m，进行水文分析计算，由下游2km处往上游推算水面线至坝下，相应得到坝下的水位流量关系曲线。由于小流量对水闸下游防冲影响大，在小流量时的水位流量关系曲线采用实测水位流量资料进行拟合，再经过近30年实测资料进行合理性检查，尤其是近年河道下切后对下游的水位影响较大。根据大坳拦河坝2006年56月份自记的下游水位、流量资料，拟合出大坳

50、拦河坝坝下水位流量关系曲线，同时采用2005年6月洪水的坝下水位流量关系曲线进行对比，两年洪水拟合的水位流量关系曲线整体趋势是一致的，同一流量下，2006年拟合的曲线比2005年拟合的曲线低12m，与大坳拦河坝下近年河道采砂，河床下切造成实际情况相符。从最近测量观测大坳拦河坝下300m、800m处的水位来看，与2006年拟合的曲线基本一致。经分析得出当流量小于900m3/s时，采用2006年洪水拟合的坝下水位流量关系较合理，经修正后得出坝下水位流量关系见表2-6。根据大坳拦河坝坝下游水位流量关系反求闸上的水位，大坳拦河坝上、下游水位流量关系见表2-6及附图1。以分析确定的施工期洪水推求施工期水

51、位见表2-7。表2-6 大坳闸坝水位流量关系表编号流量(m3/s)下游水位(m)上游水位(m)备 注15018.7323.91电站4孔开度0.54m，另外3孔开度0.45 m221020.0423.9115孔全开337020.8623.9326孔全开453021.4623.9337孔全开569021.9924.18全开685022.4824.44全开7101022.9324.68全开8117023.3424.91全开9133023.7025.12全开10149024.0525.33全开11165024.3725.53全开12180624.6825.72全开13201025.0625.96全开1

52、4213025.2726.10全开15226525.5126.31全开16229025.5526.35全开17245025.8226.57全开表2-7 大坳拦河坝的施工期上下洪水位月 份10月12月1月3月10月次年3月备 注流 量(m3/s)190267316经验频率（P=20%）上游水位（m）23.9123.9223.92下游水位（m）19.8820.3320.58流量(m3/s)242392392经验频率（P=10%）上游水位（m）23.9123.9323.93下游水位（m）20.2020.9420.942.9 潮汐珠江流域属感潮水道，潮汐性质属不规则半日潮，即一个太阳日内有两次高潮和低

53、潮，而且两个相临的高潮或低潮的潮位和潮流历时均不相等。潮区界枯水期可上溯至官窑涌的官窑至金溪之间，流溪河可达江村至蚌湖之间；汛期退至老鸦岗附近。潮流界枯水期可达江村至老鸦岗之间，洪水期在黄埔附近。大坳拦河坝在蚌湖上游，因此不受潮汐影响。3 工程地质3.1 概述3.1.1工程概况广州市流溪河大坳拦河坝位于从化市大坳村，距广州市区52km。建成于1959年，总宽度237.4m，现状39孔（含已封堵的船闸孔），是广东省三大灌区之一流溪河灌区的渠首枢纽工程。由于近年来拦河坝下游非法采砂活动屡禁不止，造成河床下切。今年5月以来上游连续出现较强降雨，上游来水剧增，导致拦河坝海漫冲毁，护坦底部掏空，严重威胁

54、水闸安全。经过抢险，水闸险情已得到控制。3.1.2工程勘察内容受业主委托对广州市大坳拦河坝加固工程进行勘察，主要勘察内容如下：1）查明拦河坝所在河道地段内的地层结构、分布深度、厚度及垂直、水平方向的变化规律；2）查明相对隔水层和透水层的埋深、厚度和特性；3）查明软土层、粉细砂层的特性，堤基持力土（岩）层的物理力学性质，对砂土的震动液化、软土的稳定性进行评价；4）查明不良地质单元，如：淤泥、砂层、特殊类土分布范围及厚度；5）查明岩土层的类型、深度、分布、工程特性、变化规律分析和评价地基的稳定性、均匀性和承载力。3.1.3工程勘察工作量由于本次工程的特殊性及紧迫性，要求一次性满足初步设计阶段所需要

55、的勘察工作。共布置钻孔19个钻孔。于2006年6月30日开始进行野外地质勘察工作，采用了工程地质测绘、地质钻探、野外原位测试和室内试验等综合地质勘察方法，由于受场地条件限制，实际完成钻孔18个，总进尺538.35 m，于7月22日完成全部野外工作，实际完成工作量见表3-1。本工程采用坐标为广州城建坐标系统，高程为珠基高程系统。表3-1 实际完成工作量表序号项 目 名 称单 位工作量1钻 探m孔538.35/18孔2取样土样组15砂样组9岩样组11水样组23室内试验土样组15砂样组9岩样组11水样组24原位测试标准贯入试验次515钻孔测量测放孔点196相片岩芯张723.1.4工程勘察执行标准本次

56、勘察主要执行下列国家和行业标准：1）工程建设标准强制性条文（水利工程部分）；2）国家行业标准水利水电工程地质勘察规范（GJB 5028799）；3）国家标准岩土工程勘察规范(GB 50021-2001)；4）国家标准土工试验方法标准(GB/T 50123-1999)；5）国家行业标准土工实验规程(SL/T 237-1999)；6）国家行业标准水利水电工程制图标准（SL73-94）；7）国家标准建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002)；8）广东省标准建筑地基基础设计规范(DBJ 15-31-2003)；9）国家标准建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)；10）国家行业标准建筑桩

57、基技术规范(JGJ 9494)；11）国家行业标准水工建筑物抗震设计规范(SL20397)；12）国家标准中国地震参数区划图(GB183062001)；13）其它相关规范、规程及法规等。3.2 区域地质概况3.2.1地形地貌工程区位于从化市大坳村，区内地势较为平坦，地面标高为2125m，属广花盆地河谷冲积平原地貌。植被中等发育。 地层岩性根据地质测绘和区域地质资料，工程区内主要出露以下地层：1）燕山期早白垩系枫园下单元侵入岩（K1bF）由枫园下侵入体构成，位于莲塘单元北东侧，区内不完整，岩性为肉红色中细-细中粒斑状黑云母花岗岩。具似斑状结构，基质具花岗-细晶结构。2）下第三系宝月组（E2by2

58、）主要为灰褐色砾岩、含砾不等粒砂岩、灰棕色含钙砂岩、泥质粉砂岩及泥红色泥岩，厚度103m。3）第四系万顷沙组冲积相（Q42-2al）工程区广泛分布，冲积相自下而上为黄褐色粉质粘土、灰黄色中粗砂、灰白色砾砂、圆砾、卵石等。 地质构造及地震工程区位于华南褶皱系粤中拗陷（三级构造单元）的花县凹褶断束与增城-台山隆断束的交接部位。广从断层是上述构造分区的界线，南东侧的增城凸起，构造形迹相对简单；北西侧的广花凹陷、北北东-北东向褶皱、断层发育，北部为佛岗隆起，北西向断层发育。根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001），工程区地震动峰值加速度为0.05g，参照地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对

59、照表，相应的地震基本烈度为6度。 水文地质工程区地下水类型以第四系孔隙潜水为主，其次为基岩风化裂隙水。第四系孔隙潜水主要赋存于砂土层中，由大气降水或地表水补给，水量丰富。基岩风化裂隙水主要分布在强风化岩带。由大气降水补给，水量不丰富。地下水位受季节和地表水影响，雨季水位上升，旱季水位下降。3.3 工程地质条件评价 工程地质条件根据钻孔揭露，地层大致可划分为以下几层：砼（）：主要分布在现闸上游底板范围内，坚硬，厚度0.1m0.5m。人工抛石：主要由坚硬花岗岩组成，密实，现闸上游底板靠近左岸处有分布，厚度约1.4m，现闸下游护坦、消力池、海漫处均有分布，厚度3.3m6.8m。人工填砂：灰褐色，湿，

60、含少时卵石，稍密，只在个别钻孔有揭露，厚度2.3m4m。人工填土：灰褐色，湿，呈粉质粘土状，土质不均一，含少量砂，少量卵石，可塑，只在个别钻孔有揭露，厚度0.7m1.0m。砾砂（-1）：饱和，稍密，级配一般，磨圆度较差，颗粒呈次棱角状，含约520%卵石及1030%圆砾，少量泥质。下游护坦、消力池、海漫处均有分布，现闸轴线处局部缺失。层顶标高15.0022.28m，层底标高9.50m20.30m，层厚1.6011.10m。共做标贯试验6次，击数823击，平均击数15击。取砂样5组，主要物理力学指标平均值如下：含水量10.08%，湿密度1.86g/cm3，干密度1.68g/cm3，比重2.66，孔

61、隙比0.4470.720，相对密度0.17，水上坡角40.33度，水下坡角32.17度，渗透系数（垂直）4.4310-3cm/s，变形模量参考值E0=57MPa。圆砾（-2）：饱和，稍密，级配一般，主要成分为石英、砂岩、石英砂岩，含约510%卵石，少量泥质。下游护坦、消力池、海漫处除靠近左岸缺失外，均有分布，现闸轴线处缺失。层顶标高9.70m17.80m，层底标高6.90m14.00m，层厚0.9010.80m。共做标贯试验1次，击数15击。本层未取样，类比同类工程岩土性质，水上坡角42度，水下坡角33度，渗透系数（垂直）6.010-2cm/s。变形模量参考值E0=57MPa。卵石（-3）：饱

62、和，稍密中密，级配一般，磨圆度较好，主要成分为砂岩、石英砂岩，粒径一般为1cm5cm，最大粒径8cm，含约2030%砾砂或圆砾，底部多为泥质胶结。层顶标高8.40m20.65m，层底标高2.10m18.05m，层厚0.8013.20m。本层未取样，类比同类工程岩土性质，水上坡角45度，水下坡角35度，渗透系数（垂直）1.010-2cm/s。变形模量参考值E0=57MPa。砾砂（-4）：黄褐色，饱和，级配一般，磨圆度较差，颗粒呈次棱角状，含少量卵石，约占5%，泥质胶结，中密。层顶标高6.40m15.70m，层底标高-2.30m11.80m，层厚0.8018.00m。共做标贯试验1次，击数28击。

63、取砂样3组，主要物理力学指标平均值如下：含水量10.6%，湿密度1.95g/cm3，干密度1.76g/cm3，比重2.65，孔隙比0.4640.550，渗透系数（垂直）2.3910-4cm/s。砂岩全风化土（）：棕红色，呈粉质粘土状，湿，风化均匀透彻，局部较多砂岩质小角砾和石英质砂粒，粘性较好，硬塑状。层顶标高-3.00m11.18m，层底标高-20.30m9.48m，层厚1.60m17.30m。共做标贯试验31次，一般击数833击，平均击数18击。取土样11组，主要物理力学指标平均值如下：含水量17.57%，湿密度2.07g/cm3，干密度1.76g/cm3，比重2.68，孔隙比0.3750

64、.673，压缩系数0.21MPa-1，压缩模量7.89MPa，属中压缩性土，饱和快剪：c=22.25KPa，=13.80度，固结快剪：c=27.98KPa，=23.68度。砾岩风化土：黄褐色，呈砂土状，泥质胶结，含少量砾石，约占1020%，中密。分布不均匀，只在钻孔ZK6中有揭露。花岗岩全风化土：棕红色，呈砂土状，稍密中密，泥质胶结，沿见原岩结构。分布不均匀，只在左岸侧有揭露。层顶标高6.40m11.81m，层底标高-7.60m1.40m，层厚5.00m17.20m。共做标贯试验11次，一般击数1829击，平均击数24击。取土样4组，主要物理力学指标平均值如下：含水量11.90%，湿密度1.9

65、9g/cm3，干密度1.78g/cm3，比重2.71，孔隙比0.3830.607，压缩系数0.20MPa-1，压缩模量8.76MPa，属中压缩性土，饱和快剪：c=28.40KPa，=18.50度，固结快剪：c=51.27KPa，=25.87度。强风化砂岩（）：棕红色，岩芯呈圆柱状，岩质稍硬，RQD约为90%。只在钻孔ZK5、ZK15、ZK16、ZK19有揭露。本层岩石主要物理力学指标平均值如下：天然密度2.47g/cm3，单轴天然抗压强度9.08MPa，单轴饱和抗压强度1.71MPa，弹性模量1.28103MPa，泊松比0.30。强风化花岗岩：红褐色，岩芯呈圆柱状，局部破碎，岩质稍硬，RQD=

66、4050%。只在钻孔ZK5有揭露。弱风化砾岩（）：灰白色，岩芯呈圆柱状，岩质较硬，裂隙不发育，局部破碎，见石英岩脉，RQD=4050%。个别钻孔有夹层，为棕红色粉质粘土，呈软塑状。本层岩石主要物理力学指标平均值如下：天然密度2.58g/cm3，单轴天然抗压强度26.43MPa，单轴饱和抗压强度24.40MPa，弹性模量4.7103MPa，泊松比0.28。 工程地质条件评价人工填土层、人工抛石层（），普遍分布，建议开挖掉。砾砂层（-1），下游护坦、消力池、海漫处均有分布，属强透水层，基坑开挖过程中，极易产生地下水的突涌和基坑管涌等不良现象，同时也会产生基础渗漏及渗透稳定问题。根据水利水电工程地质

67、勘察规范（GB50287-99）附录M.0.2-1和M.0.3-2公式计算，Pc29.530.0%，此层砂属管涌破坏类型，其临界坡降Jcr0.20。圆砾层（-2），下游护坦、消力池、海漫处除靠近左岸缺失外，均有分布，强透水层，基坑开挖过程中，极易产生地下水的突涌和基坑管涌等不良现象，同时也会产生基础渗漏及渗透稳定问题。类比同类工程岩土性质，此层砂属管涌破坏类型，其临界坡降Jcr0.20。卵石层（-3），闸基普遍有分布，只是厚度不一，局部呈透镜体形式，是较好的持力层，但厚度不一，且含砂量不同，会造成力学特征的不均匀，因此要注意该层的不均匀沉降问题。砾砂层（-4），本层多为泥质胶结，会产生基础渗漏

68、及渗透稳定问题。根据水利水电工程地质勘察规范（GB50287-99）附录M.0.2-1和M.0.3-2公式计算，Pc2626.5%，此层砂属管涌破坏类型，其临界坡降Jcr0.22。砂岩全风化土层、砾岩风化土、花岗岩全风化土（），均为较好的基础持力层，但花岗岩全风化土遇水易崩解的特性应当注意。强风化砂岩（）、强风化花岗岩、弱风化砾岩（），由于其强度较高，均可做桩基础持力层。砂的允许比降建议值详见表3-2，翼墙边坡建议值详见表3-3，岩土参数建议值详见表3-4。表3-2 砂的允许比降计算表层 号岩性破 坏 类 型土粒比重GS 孔隙率 n D5 (mm)D20 (mm)临界比降Jcr允许比降Jo允许

69、比降建议值-1砾砂管涌2.66 37.0%0.0110.0780.200.180.10-2圆砾管涌0.200.180.10-4砾砂管涌2.6534.0%0.0150.110.220.200.15表3-3 翼墙边坡建议值层号永久边坡建议值临时边坡建议值水上水下水上水下-11:1.751:2.01:1.51:1.75-21:1.751:2.01:1.51:1.75-31:1.51:1.751:1.251:1.5-41:1.751:2.01:1.51:1.753.4 天然建筑材料本地区各种天然建筑材料分布广泛，储量丰富，其中石料可选择花岗岩、石英砂岩等坚硬岩石，开采地段在工程区北东方向的花岗岩地区，

70、运距为1020km。砂料在流溪河河床中比较丰富，颗粒以中粗砂、粗砾砂为主，运距为510km。土料可选择花岗岩地区和砂岩地区的风化残积土，土质以粘性土为主，主要分布在工程区北东方向的花岗岩地区，主要分布在白云区太和镇附近，运距约为10km。3.5 结论与建议1）本工程区地处珠江三角洲中心，属珠江冲积平原区，地形平坦。2）根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001），工程区地震动峰值加速度为0.05g，地震基本烈度为度。3）本工程区的砂层属中等强透水层，基坑开挖过程中，极易产生地下水的突涌和基坑管涌等不良现象，将对施工造成很大的困难。4）由于本阶段勘察精度只能满足初步设计阶段的设计要求，对

71、施工阶段出现工程地质问题，应进行针对性工程地质勘察工作并加强施工期工程地质监测工作。表3-4 岩 土 参 数 建 议 值地 层 代 号岩 土 名 称天 然 含 水 量天 然 密 度干 密 度比 重孔 隙 比压 缩 系 数压 缩 模 量饱和快剪固结快剪泊 松 比土的静止侧压力系数承载力特征值水 上 坡 角水 下 坡 角单轴极限抗压强度桩周土摩擦力特征值水下钻孔桩端阻力特征值地基岩土摩擦系数渗透系数粘聚力内摩擦角粘聚力内摩擦角天然饱和wdGseaEccfak()()fcfrqsaqpa (kPa) k(%)(g/cm3)(g/cm3)(Mpa-1)(Mpa)(kPa)()(kPa)()kPa（MP

72、a)（kPa)15m15m(cm/s)-1砾砂10.081.86 1.682.660.587 0.25 0.30 16040.3332.17460.404.4310-3-2圆砾11.001.87 1.632.670.665 0.20 0.30 18042.033.0500.456.010-2-3卵石10.551.90 1.57 2.690.720 0.15 0.20 24045.035.060120016000.50 1.010-2-4砾砂10.601.95 1.76 2.650.507 0.25 0.30 2005080014000.45 2.3910-4砂岩风化土17.572.07 1.7

73、6 2.68 0.526 0.21 7.89 22.5013.80 27.98 23.680.35 0.35 220406008000.30 花岗岩风化土11.901.991.782.710.5260.208.7628.4018.5051.2725.870.350.35220406008000.30强风化砂岩2.470.25 0.33 3009.081.71608001000弱风化砾岩 2.58 26.43 24.40 120016004 工程任务和规模4.1 地区社会经济概况 河流规划成果及结论2000年广州市流溪河综合整治规划报告批复，从2000年开始，对流溪河堤防进行了分段分期的整治。2

74、002年批复流溪河中、下游设计洪水水面线复核成果，水面线有所下降，坝址处50年一遇洪水位26.76m。 地区社会经济概况1）工程地理位置大坳拦河坝位于广州从化市的大坳村附近，离从化街口约5km，距离广州市约52km，对外交通有广从公路、京珠高速公路等。2）地区社会经济概况从化市位于广州市的东北部，是广州市的县级市，全市面积2009km2，根据2005年广州年鉴统计，2004年末从化市户籍人口535756人，其中农业人口410800人；从化市2004年顺利完成了行政区划调整，镇级区划由原来的15个镇调整为5镇3街，分别为街口、城郊、江浦3个街道办事处和太平、温泉、良口、吕田、鳌头5个镇，共有22

75、2个村委会和39个居委会。大坳拦河坝所在的大坳村由原来的神岗镇管辖划归街口办事处管辖。2004年从化市完成农业总产值17.85亿元，全市粮食播种面积2.43万公顷；工业总产值257.61亿元。农业种植以蔬菜、水稻、水果为主，水果以荔枝最著名，其次为柑桔。水产养殖以塘鱼为主。3）从化市社会经济近远期发展规划从化市发展格局为建设三个基地：以加工工业为支柱和高新技术产业为导向的新兴工业基地，以优质水果、蔬菜、珍禽饲养为重点的农产品生产基地，以休闲度假和大自然观光为特色的旅游胜地；重点发展五大支柱产业：高科技轻工业、“三高”农业、旅游业、建筑房地产业、商品流通业，使从化市在全省山区县（市）中位居前茅，

76、到2010年，把从化市建设成为经济繁荣、环境优美的现代化的中等城市和广州市国际大都市的“后花园”。原设计施工及历次加固改造情况1）原设计、施工情况流溪河灌区建于五十年代大跃进时期，1958年8月份着手兴建，因受大跃进形势的推动，花钱少，建设快，见效大。于59年四月渠首枢纽完成主要工程建设，建成浆砌石结构拦河闸坝，水平旋运闸门（水力翻板），简易木交通桥，其中大坳渠首枢纽完成土方30万方，石方0.8万方，砼0.1万方。由于受当时兴建条件所限，工程标准低，“所有墩台闸墙等重力圬工结构，基本采用50水泥渗合料沙浆砌石，至于水上结构部分，如桥墩闸墙则用30代水泥沙浆浆砌石”（引自1958年流溪河灌溉工程

77、扩大初步设计书），运行多年后，发现存在以下问题：（1）当时施工材料比较欠缺，许多地方用代用材料代替原材料，如用烧粘土代替水泥、竹筋代替钢筋，这些对建筑物的使用寿命有所影响。（2）建筑物设计标准低，如闸墩是浆砌石结构，砂浆标号采用30#砂浆作骑缝材料，石质也是微风化的石料砌筑。（3）灌区是大搞群众运动的成果，人为因素影响较大，灌区质量较难保证。（4）工程运行期，本应按一定比例提成大修、折旧经费，以保证灌区的正常运行，但一直以来所征收的水费仅维持行政管理的基本支出，无法解决工程的维修、更新改造的经费，工程维修费用要靠国家投资来解决，但每年国家安排的维修经费也有限，造成“先天不足，后天失调”，小病不

78、及时治理就会酿成大病，加速了工程的老化。2）历次加固改造情况（1）1959年至1989年间改建、维修情况：1962年末交通桥改为预制钢筋砼结构；1964年至1966年木板旋倒闸门改为钢旋倒门，1969年加设移动式卷扬机；1964年闸基、闸墩固结灌浆；1977年至1979年117包墩、改油压启闭；16闸墩钢丝网批挡包墩，改为油压旋倒钢闸门；717砼包墩，改为垂直升降平板钢闸门；1979年至1980年117搞自动控制试验（后因技术与管理问题失用）；1974年至1975年左右干进水闸上部结构改建。（2）近年工程整治情况根据1958年广东省水利厅工程局编“流溪河灌溉工程扩大初步设计书”定工程为IV等，

79、查“水利水电枢纽工程等级划分及设计标准”SDJ1278，灌溉面积在5至50万亩以内的应为III等，从1990年至1996年，广州市水利局流溪河灌区工程整治指挥部和总管理处按3级建筑物标准对渠首枢纽工程进行全面加固整治，完成的主要改造项目有： 建筑物等别从等提高到等，建筑物级别从5级提高到3级； 粘土铺盖改造：闸前6m改为砼，闸前611m改为浆砌石； 闸室底板凿低50cm，在其上浇筑C20钢筋砼，厚30cm，现闸底板顶面高程为22.41m； 138闸墩用C20钢筋砼重新包裹，左21孔闸门改为油压启闭垂直升降平板钢闸门；对油压操作系统作全面改造，在中控室集中控制； 消力池加深加长并改为钢筋砼结构；

80、海漫改为砼与干砌石刚柔结合的结构； 交通桥扩宽至3.7m，并加设1.2m宽人行道，升高工作桥1.0m，增大了过水断面，提高了泄洪能力； 1993年市水科所、清华大学水电系和管理处共同研制渠首枢纽工程自动量水系统，实现自动完成采集传输处理显示表报的全过程，并能定时将水情传递到市“三防办”；在此基础上，1996年完成渠首枢纽工程计算机监控系统的研建，快捷、准确、安全地实现了闸群的自动化调洪和调水； 中央控制室扩建装修，把闸门启闭、自动量水和监控系统都集中在中控室控制；4.2 项目建设的必要性 流溪河灌区的重要性流溪河灌区始建于1958年秋，次年4月投入运行。灌区由大坳渠首枢纽工程、李溪拦河坝引水枢

81、纽工程和灌溉渠系组成，是以引水为主，蓄、引、提相结合的灌溉系统。原设计灌溉从化市、花都区和白云区21个镇的41.4万亩农田，有效灌溉面积32.65万亩，现状实灌耕地22.8万亩，其中6万亩是广州市“菜篮子”蔬菜基地。流溪河灌区是广州市首屈一指的灌溉水利工程，也是广东省三宗大型灌区之一。大坳渠首枢纽工程建成以来，为广州市工、农业的发展发挥了巨大的作用，它彻底改变了沿河两岸几十万亩农田旱年、旱季缺水的面貌，不但在抗旱保收、提高农作物产量方面发挥了巨大的作用，而且还为沿渠群众及花都区提供生活用水。充足的水源满足了广州市郊不断扩大的蔬菜区的用水需要，灌区是广州市粮食、蔬菜、水果和禽畜的重要生产基地，真

82、正起到国民经济基础产业的作用。 出险情况及安全评估结论2006年6月中上旬，大坳拦河坝出现险情。浆砌石海漫消能防冲设施被冲坏，严重影响拦河坝闸室主体安全。经过向海漫、护坦塌方处持续回填石料、以钢筋石笼构建临时防冲笼等抢险措施，险情得到有效控制。2006年7月广州市流溪河灌区大坳拦河闸坝安全评估报告的结论。1）闸坝下游河床不断下切，原工程设计运行的前提条件发生了很大的变化，致使工程现在的消能设施，起不到应有的功效，这是工程出险的主要原因。2）本闸坝已运行近50年，虽经多次加固，但土建工程“先天不足”的问题依然存在；加上闸基为强透水的中粗砂层，分选性差，具备发生管涌和渗透破坏的条件，当在长期不断增

83、大的地下渗流作用下，地基中细颗粒被潜移或带走，导致上部建筑物（闸前的铺盖和闸后的海漫）的下沉或开裂，是造成险情的内在原因。所有这些都说明本工程存在较严重的安全隐患。3）工程设计标准低不符合现行规范规定该工程1958年设计时，工程等别为等，主要建筑物级别为5级；1994年对闸坝改造时，工程等别提高到等，主要建筑物级别提高到3级；根据水闸设计规范（SL265-2001），该水闸最大过闸流量在50001000m3/s之间，工程等别等，规模为大（2）型，主要建筑物级别为2级，次要建筑物为3级。因此，原设计及其后更新改造的设计标准不符合现行规范规定。4）工程质量不满足现行规范要求该工程1958年施工时，

84、浆砌石建筑物水上部分采用30代水泥砂浆，水下部分采用50水泥渗合料沙浆；钢筋砼标号为110。根据水闸设计规范（SL256-2001）第和7.1.3条规定；处于三类环境条件（水位变动区）下的砼强度等级不宜低于C20；砌筑砂浆强度等级不应低于M7.5。因此，原主要建筑物质量不满足现行规范要求。在今年的6月份只发生中等洪水大坳拦河坝的护坦多处被洪水冲毁，严重危害大坳拦河坝的安全，经过水利、武警等部门近10天的抢险，捍卫了大坳拦河坝的安全。鉴于本工程目前运用指标无法达到设计标准，工程又存在较多问题和安全隐患，应立即开展除险加固的各项工作。确保流溪河灌区灌溉及沿岸供水安全。4.3 工程任务和规模 工程任

85、务目前大坳拦河坝以灌溉、引水（水环境）为主，兼顾发电等功能，拦河坝左、右岸分别是流溪河灌区的左、右干渠，左干渠引水灌溉约11m3/s，灌溉面积的80%为蔬菜、20%为水稻；右干渠引水灌溉约22m3/s，灌溉面积的80%为水稻、20%为蔬菜。根据2005年广州市中心城区河涌水系规划报告，规划左干渠给广州市部分河涌补水，营造河涌水环境。根据前述，本工程任务是对大坳拦河坝进行除险加固，包括对消能防冲设施的重建、交通桥的改造、液压启闭系统的改造，管理中心（含中控室）的搬迁重建、监测及自动化控制系统的重建。 设计标准根据水闸设计规范（SL265-2001）的规定，大坳拦河坝最大过闸流量在10005000

86、m3/s之间，工程等别属于等，因此大坳拦河坝的防洪标准设计采用50年一遇，校核采用100年一遇。 工程规模大坳拦河坝属于平原地区的拦河闸，拦河闸坝现状为38孔，其中37孔净宽5m，筏道宽4.21m。一船闸孔（封堵）宽8.5m。本次加固工程保留现有37孔5m宽水闸，改造筏道并打开封堵的船闸，筏道泄水孔仍为4.21m，船闸改造为8.5m宽的泄水孔，总净宽197.71m，总宽度237.4m。闸底板高程仍为22.41m。根据闸坝的坝底高程、坝长等参数，采用有坎宽顶堰的堰流公式复核闸坝的过流能力，闸门全开时，当Q设计=2010 m3/s和Q校核=2265 m3/s两种情况下，均可满足过流要求，上游最高水

87、位25.9626.31m。4.4 工程运行原则以满足上游灌溉水位（23.91m）为原则。洪水期开闸泄洪历时长，以开闸为主；枯水期由于上游来水少，水闸挡水时间长，以关闸和局部开启为主。5 工程布置及建筑物5.1 设计依据5.1.1 工程等别及建筑物级别大坳拦河坝最大过闸流量为2265m3/s，根据防洪标准及水闸设计规范，本工程等别为等，主要建筑物级别2级，次要建筑物级别3级，临时建筑物级别4级。工程按50年一遇洪水设计，100年一遇洪水校核。5.1.2 设计依据的标准、规范及文件1）水利水电工程初步设计报告编制规程（DL 5021-93）；2）防洪标准（GB50286-94）；3）水闸设计规范（

88、SL265-2001）；4）堤防工程设计规范（GB50286-98）；5）水工钢筋混凝土结构设计规范（SL/T191-96）；6）建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）；7）建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）；8）水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）；9）堤防工程管理设计规范（SL171-96）；10）水利水电工程量计算规定（DL/T5088-99）；11）民用建筑设计通则；12）建筑设计防火规范；13）中华人民共和国环境保护法；14）工程测量规范（GB50026-93）；15）水工建筑物抗震设计规范（SL203-97）；16）广州市流溪河整治规划；17）

89、流溪河中、下游设计洪水水面线复核成果；18）“广州市水利局办公会议纪要”。5.1.3 设计基本资料1）地震基本烈度根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001），工程区地震动峰值加速度为0.05g，地震基本烈度为度。根据水工建筑物抗震设计规范，设计烈度为6度时，可不进行抗震设计。2） 水位及流量根据前述水文分析，大坳拦河坝水位流量关系见表5-1。3）主要地质参数见岩土参数建议值表5-2。4）规范安全系数根据水闸设计规范的有关规定，抗滑稳定安全系数和地基不均匀系数见表5-3。表5-1 大坳拦河坝水位流量关系表编号流量(m3/s)下游水位(m)上游水位(m)备 注15018.7323.91电

90、站4孔开度0.54m，另外3孔开度0.45 m221020.0423.9115孔全开337020.8623.9326孔全开453021.4623.9337孔全开569021.9924.18全开685022.4824.44全开7101022.9324.68全开8117023.3424.91全开9133023.7025.12全开10149024.0525.33全开11165024.3725.53全开12180624.6825.72全开13201025.0625.96全开14213025.2726.10全开15226525.5126.31全开16229025.5526.35全开17245025.82

91、26.57全开表5-2 岩土参数建议值地层代号岩土名称天然密度干密度压缩模量饱和快剪固结快剪承载力特征值地基岩土摩擦系数粘聚力内摩擦角dEccfak(g/cm3)(g/cm3)(Mpa)(kPa)()(kPa)()kPa1.861.681600.40-2圆砾1.871.631800.45-3卵石1.901.572400.50-4砾砂1.951.762000.45砂岩风化土2.071.767.8922.5013.8027.9823.682200.30花岗岩风化土1.991.788.7628.4018.5051.2725.872200.30强风化砂岩2.47300弱风化砾岩2.58表5-3 水闸抗

92、滑稳定安全系数荷载组合抗滑安全系数地基不均匀系数基本组合1.302.0特殊组合1.152.505.2 除险加固原则除险加固工程初步设计应遵循原则：1）按50年一遇洪水设计、100年一遇洪水校核，原设计功能不变，继续发挥水闸以灌溉为主，兼顾发电和供水的作用。2）本次除险加固设计应将大坳拦河坝运行中存在的问题一并查清，给予解决，使得大坳拦河坝枢纽工程达到正常设计运用标准要求。3）除险加固设计方案达到安全可靠、经济节省、技术进步、方便施工和管理方便。5.3 加固改造项目 工程现状大坳拦河坝是广州市流溪河灌区的渠首枢纽工程，始建于1958年8月。拦河坝总宽237.4m，闸上设有交通桥和工作桥；设有37

93、孔泄洪闸和船闸、筏道各一孔；除船闸改为溢流堰外，其余37孔及筏道均为液压启闭垂直升降平板钢闸门。现状工程等别为等，主要建筑物级别为3级标准。拦河坝上游浆砌石铺盖长5m，闸室地板长5m，原消力池长11m，原海漫与防冲槽已经被破坏，现被抛石体覆盖。左岸翼墙为荔湖电站的导水墙，右岸为流溪河大堤的挡土墙。 现状安全稳定分析1）闸室安全稳定分析（1）抗滑稳定计算：（2）基底压应力计算：根据正常挡水、设计、校核三种工况组合进行计算，基底最大应力Pmax=72.6Kpa，Kc=1.7，闸室抗滑稳定均满足要求，地基应力均小于天然地基承载能力，不需要对闸基进行处理。2）消能设施的复核计算根据前述分析的拦河坝上下

94、游水位流量关系，重新对消力池、海漫、下游防冲槽进行复核计算。选取7种上下游水位流量的组合复核消力池的深度和长度，消力池的深度d=0.92m，Lj14.63m；海漫长度Lp=32.65m；防冲槽深度dm=1.32m。由以上结果可知，消能防冲设施不满足要求，需要重建。3）水闸渗透压力复核对现结构进行渗透压力计算，出口段（现消力池末端）的渗透坡降J=0.42，基本满足要求，但接近允许渗流坡降的临界值（0.45），因此上游需要做垂直防渗处理。 加固内容1）根据上述复核成果，闸室的稳定满足要求，但是由于闸坝下游河床不断下切，原工程设计运行的前提条件发生了很大的变化，致使工程现在的消能设施起不到应有的功效

95、，本次出险下游消能工被冲坏，需要重建其下游消能防冲设施，提高整个水闸的消能防冲能力。2）本闸坝已运行近47年，虽经多次加固，但土建工程“先天不足”的问题依然存在；加上闸基为强透水的中粗砂层，分选性差，具备发生管涌和渗透破坏的条件，当在长期不断增大的地下渗流作用下，地基中细颗粒被潜移或带走，导致上部建筑物（闸前盖和闸后的海漫）的下沉或开裂，是造成险情的内在原因。需要提高水闸的抗渗能力。3）闸门启闭系统存在一定的隐患，需要改造。详见第六章6.1节内容。4）大坳拦河闸主要水工建筑物投入运行近47年，坝体及其基础的材料与防渗设施逐渐老化。因此有必要建立闸顶位移观测系统，以便及时发现可能出现的不均匀沉降

96、和错动等不安全先兆，防患于未然。同时通过观测资料的积累和分析，掌握水工建筑物及其基础的运行规律，制定安全监控指标。5）交通桥桥面砼破损，需要拆除表面砼重新浇筑。6）管理中心需要移址重建。5.4 改造方案设计 改造方案的总体布置闸室位置不变，闸底板高程22.41m，闸门高度维持在1.6m，水闸总宽237.4m。水闸交通桥宽度2.4m，人行道宽度1.2m，工作桥宽度1.1m。闸室下游消能防冲设施总长87m，包括消力池、护坦、海漫、抛石防冲槽设施。右岸新建翼墙长59m，导水墙长71m。对原中控室拆除并进行迁移，为方便管理，新建的管理调度中心（含中控室）和液压泵房统一布置在左岸。管理调度中心建在上游左

97、岸三防仓库前的芒果园，设备房建在左岸与坝轴线同一位置处，最大限度减小管、线路的长度。详见总体布置图。 防渗帷幕设计保留上游原有浆砌石铺盖，长5m。由于闸室基础为中粗砂，虽然本次险情未对其基础造成大的影响，但为加强工程的抗渗稳定，在上游采用高压摆喷形成防渗帷幕。采用高压摆喷水泥灌浆，防渗帷幕设计参数孔距为1.5m，板墙夹角为120，帷幕厚约0.25m，高压水压力2832Mpa，每延米需要水泥500kg。根据渗透压力计算，上游防渗帷幕深度需要12m，满足要求。而根据闸室位置地质剖面显示，砂岩风化土层顶高程在8.3m左右，因此防渗帷幕的底高程确定在砂岩风化土层顶，为8.3m，深度14.11m。钻孔数

98、共159个。由于防渗帷幕的施工对铺盖有一定的破坏，因此在其表面浇筑一层C25砼，可达到保护铺盖以及使其与底板连成整体，不致在连接处发生破坏而影响防渗效果。 闸室改造闸室主体不作大的改动，仅对交通桥进行改造。闸底板高程22.41m，原浆砌石底板长5m。保留交通桥、人行道原有的简支梁，拆除上部的钢筋砼板，重新浇筑厚20cm的交通桥面板，人行道板厚12cm，并重建栏杆。水闸交通桥宽度2.4m，人行道宽度1.2m，保留的工作桥宽度1.1m。闸墩长4.6m，厚1m。现船闸已废弃使用，采用驼峰堰封堵。为提高水闸的过流能力，把驼峰堰拆除，已封堵的船闸孔重新打开，作为闸室过水断面的一部分。根据探地雷达探测显示

99、，闸室地基情况正常，未见明显影响闸室安全的淘蚀脱空现象，本次险情对闸室主体结构未造成损伤。而且经过对闸室的稳定计算分析，闸室抗滑稳定均满足要求，地基应力均小于天然地基承载能力，不需对闸室基础进行处理。 消能防冲改造1）方案比较拟定两个消能防冲方案进行比选。方案一：建造一级消力池，底高程18.41m，池深1.0m，池长32m，下游C25钢筋砼护坦长10m，C25钢筋砼海漫长25m，以1:25坡度与抛石防冲槽相接。方案二：建造两级跌水，其中第一级跌水池深2m，长17m，第二级跌水池深2m，长15m。其余护坦、海漫结构与方案一相同。两个方案的主要工程量、投资比较见表5-4。表5-4 投资比较表主要工

100、程量项目单位方案一方案二砼m354907252抛石体开挖m32413629802钢筋t275363钢筋砼支护桩m330155钢板桩t2663总费用万元416.5505.7方案一具有工程量小、造价低、消能效果好、整体性强的优点，因此本工程消力池型式采用方案一。2）下游消能防冲设施结构布置由于原有的消能防冲设施已经毁坏，因此必须对其重建。原消力池改造成下游连接段，具体如下：在原消力池位置打18锚筋，浇筑C25钢筋；而由于69#、2833#孔的消力池部分被冲毁，抢险时塌方处用石头抛填，基础松散，因此对基础面碾压平整，埋设导管进行水泥灌浆使其密实。新建C25钢筋砼消力池底高程18.41m，深1.0m，

101、厚0.7m，总长32m，其中水平段长17m，斜坡段长15m，以1:4的坡度与闸后水平段连接。消力池宽度214.74m。消力池下接C25钢筋砼护坦，长10m，宽217.24m，厚0.5m。C25钢筋砼海漫长25m，宽217.24m，以1:25坡度与抛石防冲槽相接，厚0.5m。消力池、护坦、海漫下设厚0.1m的C10砼垫层。同时为增强排水功能，减小扬压力，均设50PVC排水管，管口设碎石反滤及无纺布。由于流溪河采砂的情况比较严重，为了避免日后河床继续下切以至影响水闸的消能防冲设施，因此海漫末端设C25钢筋砼齿墙（地下连续墙），考虑日后河床继续下切深度（根据近年流溪河河床受挖砂影响的下切速度，按3m

102、考虑），支护结构的入土深度为4.5m，总深度7.5m，底高程9.91m。地下连续墙厚度为0.8m，单元槽段6m。海漫下游按18.41m高程开挖至现河床底作为抛石防冲槽，但由于现防冲槽位置的抛石深浅不一，为避免开挖后防冲槽抛石过薄，因此现阶段仍设置抛石防冲槽，宽9m，深1.41m，底高程17.0m。由于本次大坳拦河坝抢险抛填了大量的石头，对剩余抛石体需进行灌浆。具体措施为：在开挖至设计高程后，对基础面碾压平整，埋设灌浆导管，待下游消能设施施工后进行水泥灌浆使其基础密实。导管间距为22m，导管直径91mm，灌浆压力0.10.2Mpa，需要灌注水泥浆2200m3。 右岸翼墙设计1）方案比较由于消力池

103、、海漫的重建，其开挖高程从16.9118.41m，而右岸流溪河大堤的挡土墙底高程在20.97m左右，因此单纯的放坡开挖会破坏流溪河大堤。现阶段考虑两个方案进行必选：方案一：采取1:2的坡度开挖，挖除部分流溪河大堤，工程费用约20万元；方案二：采取支护措施（灌注桩、钢板桩）保护流溪河大堤，工程费用约56万元。虽然方案一比方案二造价低，但开挖部分流溪河大堤将影响堤身防渗及易使堤身产生纵向裂缝，对流溪河大堤造成影响，同时破坏堤上道路，影响施工，而重新修建临时道路会拆迁堤后的房屋。因此为保证施工进度，保护流溪河大堤，保证堤上道路的畅通，采取方案二较为合理。2）右岸翼墙结构布置自新建消力池起点往下游24

104、m段，由于开挖较深（底高程在16.9117.71m），支护高度最大5.5m，因此采取C30钢筋砼灌注桩支护，桩径1.1m，桩距1.1m，桩长15m，共22根。同时此支护桩作为消力池翼墙的一部分，表面挂C25钢筋砼面板，厚0.25m，高4m。护坦位置开挖深度最大为4m，采取12m长拉森钢板桩支护，支护范围11.2m，共需28根，合计24.86t。其余段由于距离流溪河大堤挡土墙较远，普通开挖不影响大堤挡土墙的安全，仅需按1:1边坡开挖即可。为保护下游滩地，右岸修建M10的浆砌石导水墙，以利洪水的宣泄，共长71m，挡土墙高4m，顶宽0.4m，底宽3.2m，设厚0.1m的C10砼垫层，挡土墙前设散抛石

105、护脚。 左岸荔湖电站前池导水墙的恢复由于本次抢险时填电站前池作为临时通道，自左岸向塌方处回填石料，因此对前池导水墙有一定的破坏。本次亦考虑对开挖、破坏的部分进行重建，具体原则是破坏多少恢复多少。5.5 设计计算 水闸过流能力的验算根据水闸设计规范（SL265-2001）的规定，分别对设计、校核工况进行计算，校核水闸过流能力是否满足。计算公式采用水闸设计规范（SL265-2001）给定公式，当为堰流时，闸孔总净宽计算公式如下：式中：堰流淹没系数；堰流侧收缩系数；m堰流流量系数；H0计入行近流速水头的堰上水深（m）。Q过闸流量（m3/s）。根据上述公式计算，水闸过流能力计算成果见表5-5。表5-5

106、 水闸过流能力计算成果见表工 况上游水位(m)下游水位(m)流量Q(m3/s)所需闸孔宽(m)设计（P=2%）25.9625.062010183.8校核(P=1%)26.3125.512265183.6从上表可以看出，两种工况情况下，现有闸孔宽度（189.21m，电站4孔参与泄洪）均大于上述两种闸孔宽度，故满足水闸过流能力要求。 消能计算根据水闸设计规范，并结合水闸运行情况，拟定以下几种工况。 式中：d消力池深度（m）；0水跃淹没系数，采用1.10；hc 跃后水深（m）；hc收缩水深（m）；水流动能校正系数，采用1.0；q过坝单宽流量（m3/s.m）；b1消力池首端宽度（m）；b2消力池末端宽

107、度（m）；T0由消力池底板顶算起的总势能（m）；Z出池落差（m）；hs出池河床水深（m）。消力池长度计算下列公式计算：LsjLsLj Lj6.9(hchc) 式中：Lsj消力池长度（m）； Ls消力池斜坡段水平投影长度（m）； 水跃长度校正系数，取=0.8； Lj水跃长度（m）。此时的消能计算结果见表5-6。表5-6 消 力 池 计 算 成 果 表流量(m3/s)上游水位(m)下游水位(m)上下游水位差(m)消力池长度(m)消力池深度(m)海墁长度(m)防冲槽深度(m)闸门开孔情况210 23.9120.043.87 10.660.7423.470.3015孔全开37023.9320.863.

108、0710.160.6422.310.0026孔全开53023.9321.462.47 9.630.8521.200.0037孔全开69024.1821.992.1912.280.9223.180.0038孔全开133025.1223.701.4213.30淹没出流29.270.0038孔全开201025.9625.060.9014.04淹没出流31.680.8238孔全开2265 26.31 25.51 0.80 14.63 淹没出流32.651.3238孔全开根据计算结果，消力池深度取1.0m，长度取15.0m。 海漫长度计算根据水闸设计规范要求，海漫长度采用下式计算。式中：Lp海漫长度（m

109、）；qs消力池末端单宽流量（m3/s.m）；H上下游水位差（m）；Ks海漫长度计算系数，取10。Lp=32.65m，根据计算结果，海漫实际长度取35m（含护坦）。 河床冲刷深度计算海漫末端河床冲刷深度采用下式计算：式中：dm海漫末端河床冲刷深度（m）；qs海漫末端单宽流量（m3/s）；v0 河床土质允许不冲流速（m/s）；hm海漫末端河床水深（m）。由于下游采用抛石防冲，本次计算不冲流速取1.1m/s。实际下游设置1.41m深的抛石防冲槽。 防渗计算根据水闸设计规范，采用阻力系数法对水闸进行抗渗稳定复核计算。1）地基有效深度地基有效深度计算公式如下：式中：Te土基上水闸的地基有效深度(m)；L

110、0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。2）进出口段阻力系数进出口段阻力系数采用下式计算。式中：0进、出口段的阻力系数；S 板桩或齿墙的入土深度；T 地基透水层深度。3）内部垂直段阻力系数内部垂直段阻力系数采用下式计算。式中：y内部垂直段阻力系数。4）水平段阻力系数水平段阻力系数采用下式计算。式中：x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)。5）各段水头损失值各段水头损失值采用下式计算，成果见表5-7。式中：hi各分段水头损失值(m)；i各分段的阻力系数；n总分段数。6）出口段渗透坡降值根据计算结果，如果考虑新旧消力池之间的止水连接失效情况，该位置处J=0.0612%。净现值ENPV=1239.0万元，表明项目建设经济指标优越。从敏感度分析表明，内部回收率EIRR=13.8415.41%，说明大坳拦河坝加固工程具有较强的抗风险能力，工程投资可行，宜及早开工建设。