U型断面拱式渡槽设计.doc

PAGE 64 U型断面拱式渡槽 1 设计基本资料 1.1工程概况 本设计资料来源于白银市某引黄灌溉的大型电力提灌工程。工程于上世纪70年代中期建成运行，80年代进行了工程的续建和改建，设五级泵站，总扬程232.6m，提水高度214.5m，设计灌溉面积30万亩。 干渠总长27.85km，设计流量4.0m3/s，加大流量5.0 m3/s。 按照灌区渠线规划，在输水干渠4+050处，渠道须跨越一洪水沟，经方案比较，决定修建渡槽。根据GB50288—99《灌溉与排水工程设计规范》规定：主要建筑物按3级建筑物设计，次要建筑物按照4级设计，建筑物按7度抗震标准设防，其他均按有关标准及设计规范进行。 渡槽进口前渠底高程为1500.0m，出口前渠底高程为1498.0m。设计水深为1.30m，流速为0.84 m/s。加大水深为1.50 m，流速为1.2 m/s i＝1/3500。渡槽上、下游渠道，渠底宽2.5m，糙率n＝0.017。内、外边坡分别为1:10和1:1.5，该渡槽规划时允许水头损失[△]=0.25m，水力要素如表1－1。 表1-1 上、下游渠道过水断面水力要素 流量 （m3/s） 纵坡 i 底宽 b（m） 流速 v（m/s） 堤高 H（m） 边坡 糙率 n 水深 h（m） 超高 △H（m） 渠口宽 b（m） Q设＝4.0 1/3500 2.5 0.84 1.83 1: 1 1:1.5 1：1.5 0.017 1.30 0.5 6.10 Q加大=5.0 1/3500 2.5 1.2 2.00 1: 1 1:1.5 0.017 1.50 0.5 6.40 1.2地形地貌 工程区在地貌单元上属强烈侵蚀堆积的黄土区，属陇西黄土高原的西北部分，黄土覆盖在起伏较小的第三系及白垩系红层之上，地势北高南低，地形较平缓，山坡坡角15o~25o，地形破碎。地面平均高程约为1554m。梁峁顶高出沟谷底10~30m，沿渠线沟口宽120m，沟谷纵坡为10~15‰。黄土丘陵是本区最主要的地貌类型，高低起伏，植被稀少。 1.3 地层岩性 沟内表层覆盖沙砾石厚约2—3m，自然容重1.87吨/立米。下层土壤抗剪强度参数Φ＝21。，C＝24Kpa。 出露地层主要为下白垩系地层及第四系松散堆积物：分布及岩性如下 （1）下白垩系地层(K1hk)：岩性以红色砂砾岩、中粗粒砂岩为主。含钙质结核，较为致密，块状构造，内碎屑结构。岩石强度属中等，抗压强度为25~50MPa，抗风化及抗水能力较差，遇水易崩解，表面风化强烈。强风化层厚约0.5~1.0m。厚度较大，是黄土丘陵下部基岩地层。 （2）第四系地层：主要为冲洪积壤土层，风积黄土层及冲洪积砂砾石层、粉质壤土层。 ①冲洪积黄土状土(Q31)：主要分布于工程区侧向支沟内下部，为黄土状粉质壤土，厚3~4m，较为致密，坚硬。 ②风积黄土(Q32)：整体覆盖于工程区现代黄土丘陵上部，最大厚度不超过30m，呈淡黄色，干燥~稍湿，具大孔隙（孔径1~3mm）和垂直节理，手捏易碎，偶有鼠洞，地表有较多植物根系。具高压缩性和强湿陷性。干密度为1.42g/cm3，湿陷系数为0.079。 ③第四系全统地层(Q4)：主要分布于工程区沟谷上部，岩性具双层结构形式，上部为第四系冲积黄土状土，较为松散，含砂土及少量砾石，不均质，具中等湿陷性及高压缩性，厚2~4m。其下部为第四系冲洪积砂砾石层，稍密状，较均质，厚3m左右。 1.4水文气象 该地区的多年平均降雨量是在300毫米左右，年蒸发量在1600mm以上。降雨主要集中在夏秋季节，当有暴雨时沟内经常有洪水短期洪水通过。本地区风向多为西北风，最大风速17m/s。最大冻土深130cm。 沟内无常年流水，仅在洪水期沟内有短期洪水通过。 1.5 天然建筑材料 当地出产天然优质砂石料砂砾料，平均运距35km。工程距109国道越2km,县乡公路相通，交通方便。 施工用水可提黄河水，对普通水泥无侵蚀性。 2 渡槽总体布置 渡槽是输送渠水跨越山冲、谷口、河流、渠道及交通道路的交叉建筑物，是渠系建筑物中应用最广泛的交叉建筑物之一。 它的总体布置的主要内容包括槽址选择、形式选择、进出口布置、基础布置。 槽总体布置基本要求： 1、流量、水位满足灌区要求; 2、槽身长度短，基础、岸坡稳定，结构选型合理； 3、进出口顺直通畅，避免填方接头； 4、少占农田、交通方便、就地取材等。 2.1 槽址选择 2.1.1注意问题： 1、尽量利用有利的地形、地质条件，以便缩短槽身长度、减少基础工程量、降低墩架的高度。进出口力求落在挖方渠道上。 2、槽轴线最好成一直线，进口和出口避免急转弯，否则将恶化水流条件，影响正常输水，大流量及纵坡陡的渡槽更应该