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对比研究河道治理工程导流方案

2020-09-08 15:11:30 来源:宇博软件
    对比研究河道治理工程导流方案。对某小型河道治理工程导流围堰的两种不同设计方案进行了对比分析,最终选择以利用桩基平台充当围堰,降低导流难度。
 
    1、工程概况
 
    该小型河道为某县城环城河,所需治理河道距离县城主城区的直线距离约为8km,工程等级为IV级,主要建筑物等级也为IV级,此外其他建筑物均为V级。为了满足河道治理条件,在所需治理河道两岸修筑防洪堤,防洪堤总长度12700.6m,防洪堤建设同时采用混凝土亲水平台以及休闲平台两种方式,在混凝土亲水平台之下设置4排抗滑桩,同时在混凝土亲水平台以及休闲平台之间用风化料压实回填连接,另外,在休闲平台以上位置采用风化料修筑护坡。
 
    2、水文气象条件
 
    该河道治理工程所处地区气候条件属于亚热带季风气候,每年5~10月为汛期,夏季降雨相对较多,根据当地气象资料显示6、7月份的雨水往往最多,其次,为5、8、9月,同时6、7月份的洪峰量也相对较为明显,此外,在洪峰过后洪水历时也往往较长。本次所需治理的河道上下游具有一小型电站,因此,河道洪量与上下游电站运行情况存在紧密的联系。对上下游电站的泄洪与蓄水情况进行分析发现,上下游电站泄洪调度与雨季存在明显同步性。
对比研究河道治理工程导流方案
 
    3、施工导流
 
    3.1导流标准
 
    在该河道治理工程中,临时建筑物的级别为V级,根据我国现行《水利水电工程施工组织设计规范》(SL303—2004)及《水利水电工程导流设计规范》(SL623—2013)规定,本工程导流标准按5年一遇设计。
 
    3.2导流时段以及流量设计
 
    在进行施工导流设计之前对水文断面的水文成果资料进行统计分析,该地区5年一遇的枯水期为当年11月到第二年的4月,最大洪峰流量为3814m3/s,所需治理河道的断面水位为368.3m,在主驯期内最大洪峰流量则为10540m3/s,河道断面水位则维持在373.8m。根据5年一遇河道的断面水位分析,在导流阶段中6~8月的水位可能维持在一个较高的水平,而在非汛期则可能在3~5月之间出现最大洪峰。此外,考虑该河道治理工程上下游存在小型电站,河水深度较大,实际施工过程中存在较大难度,因此,将该河道治理工程施工时间节点控制在枯水期,具体为11月~4月,导流设计总量设为3810m3/s。
 
    3.3导流方案设计
 
    3.3.1方案一
 
    在进行防洪堤施工的同时需要在靠近河道的另外一侧同步进行围堰挡水施工,充分利用河道既有施工导流方式,确保河道总流水的稳定性。由于防洪堤施工要求河床位置必须要处于干地状态,因此,在该工程施工过程当中需要将挡水围堰设置在两岸堤线的外侧。另外,对所治理河道的工程地质条件、地形地貌、水文条件以及施工条件要求等条件进行全面的对比分析,可采用的围堰结构形式。对不同围堰结构形式进行对比分析,认为应采用钢管围栏麻袋围堰联合土石围堰的防洪堤施工挡水围堰方案。
 
    设计方案中土石围堰顶部宽度设置为4m,围堰顶部高程为369.81m,迎水面与背水面所采用的坡度比均为1∶1.5,在土石围堰内部还增设了黏土心墙用于防渗。由于土石围堰整体稳定性相对较差,在该设计方案之中还增设了土石围堰护坡,既在迎水面位置设置铅丝笼块石护坡,该护坡坡度设计为1∶1.75,块石顶部宽度为1.3m。钢管桩麻袋围堰顶部宽度设计为2.5m,为了确保钢管桩麻袋围堰的抗侧力水平还需要在围堰侧面打入1排钢管桩,经计算确定钢管桩直径采用50mm,钢管桩入土深度为3m,钢管间距为2m,钢管桩之间采用直径为50mm的钢管进行横向连接,其外,还需要在迎水面以及背水面位置设置钢管桩连接将整个钢管桩骨架连接为一体,最后在骨架内部填筑麻袋形成围堰。
 
    3.3.2方案二
 
    对防洪堤设计进行了调整,将一级亲水平台进行后移并加高处理,同时将所需要建立的钻孔灌注桩平台作为围堰使用,确保亲水平台的施工条件得以满足。在该方案当中堤防需要先开展钻孔灌注桩施工平台填筑施工,之后再在该平台之上开展混凝土填筑施工。
 
    3.3.3方案对比分析
 
    从总体上来看,方案一与方案二均可满足实际施工条件要求,但为了降低施工难度、控制施工成本,还需要对以上两种方案进行系统对比,选择出最优方案。方案一围堰建设施工需要占据较多河道,同时在上下游水电站位置水流速度相对较快,土石围堰施工也存在着较大的难度,另外钢管桩围堰施工虽然在安装便捷性、施工难度等方面都具有较大优势,但从后期拆除则相对较为困难,也容易对平台造成扰动。方案二中通过将亲水平台上移的方式采用桩基平台替代了围堰施工,这种施工方式极大的降低了围堰施工的整体工作量,同时也能尽量少占用河道,同时施工相对较为便捷,整体技术体系较为简单,施工扰动也相对较小。另一方面,对两种施工方案的总填筑量进行对比分析可以发现,方案一的填筑量要明显超过方案二。因此,该河道治理工程选择方案二作为施工导流最终方案。
 
    3.4施工度汛
 
    该工程应遵循的度汛标准为5年一遇全年洪水,相对流量应为10500m3/s,在该河道之中起始断面度汛水位实际为378.36m,末端断面水位为379.66m。方案二施工所采用的具体度汛方案为汛期前所完成的相应施工段度汛高程之下的桩基以及亲水平台的具体施工、堤身边坡修整开挖、堤身填筑、蜂巢格室护坡。在进入到汛期之后则利用已经建完的堤身来地方洪水,同时在度汛以上部位开展剩余的相关护坡工程施工,避免发生安全问题。
 
    4、结语
 
    该河道治理工程虽然相对较小,但由于上下游均存在电站,河道水流情况相对较为复杂,河道治理导流存在较大难度,若采用常规围堰设计方式在施工方面存在较大难度,同时工程体量也相对较大。因此,本文通过对比分析设计了一种抬高亲水平台。利用桩基平台充当围堰的新型导流方式,该导流方式能有效解决施工围堰投资过多以及技术条件复杂等问题。
 
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