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1、天水市麦积区唐家沟综合治理工程初步设计说明一、概述唐家沟即三十甸子沟，位于天水市麦积区，是一条南山排洪渠道，羲皇大道以南有连续的浆砌石护堤，羲皇大道以北有几百米的土堤。现状沟道来水均汇入羲皇大道与天北高速公路间的卷烟厂西侧低洼地带。由此带来许多安全隐患，山洪时刻威胁着周边居民、工厂的安全，沟道周围生态环境极为恶劣。由于城市的发展，城市规模的扩大，该处泄洪、滞洪区严重制约了该区域的经济发展。因此，亟需将此处唐家沟打通，排入渭河，减小洪水对城市的危害。我院受天水市麦积区建设局委托，对唐家沟排洪渠进行综合生态治理设计。本工程主要由沟道治理、道路、排水、桥涵及附属工程等组成。二、设计依据及规范1、设计
2、依据（1）麦积区平面地形图；（2）天水市城市防洪规划报告汇报提纲（甘肃省水利水电勘测设计研究院）；（3）麦积区唐家沟排洪区整治市政工程岩土工程勘察报告（建材天水地质工程勘察院）2010.11.10；（4）麦积区山洪灾害防御预案（麦积区抗旱防汛指挥部）；（5）天水市麦积区防汛应急预案（天水市麦积区抗旱防汛指挥部）；（6）天水市麦积区唐家沟综合治理工程方案设计（兰州市城市建设设计院）；2、设计规范（1）防洪标准（GB50201-94）。（2）城市防洪工程设计规范(CJJ5092)。（3）堤防工程设计规范(GB5028698)。（4）公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）。（5）公路桥涵地基
3、与基础设计规范（JTJ 02485）。（6）城市道路设计规范（CJJ3790）（7）公路水泥混凝土路面设计规范（JTJ D40-2003）三、技术标准1、沟道（1）唐家沟二十年一遇设计流量：Q5% =14m3/s五十年一遇设计流量：Q2% =19m3/s百年一遇设计流量：Q1% =23m3/s（2）排洪渠最小控制纵坡： 4（3）排洪渠设计最大纵坡： 5.1%2、辅路（1）辅道断面：2+6+210米（2）辅道最小设计纵坡： 0.3 ，最大设计纵坡4.0%横坡： 1.5（3）桥涵设计荷载：车辆荷载：公路级四、工程地质1. 地理位置及自然条件麦积区位于甘肃省东南部，是陇东黄土高原与陇南山区的过渡地带
4、，属侵蚀型黄土中低山丘陵地区，海拔高度1000.00米1750.00米。渭河自西向东纵贯麦积区，南北两山群峰对峙。市区沿渭河阶地展布，构成东西长，南北窄的带型城市。整治排洪渠位于麦积区渭河以南，南起南山根部队油库，北至天北高速公路以北渭河河堤河堤北堤，汇入渭河。该渠两岸在羲皇大道以南为居民区，羲皇大道以北以农田为主,北段东为天水市卷烟厂烟库,中段为桥南建材市场,和为居民区，枯水期排出少量泉水，丰水季节排洪为主。勘探点地面标高介于1082.181121.36米，相对高差为39.18米，地貌单元属唐家沟冲积扇渭河河漫滩。 麦积区属暖温带轻冻中湿区，年平均气温10.9，极端最高气温38.3，极端最低
5、气温19.0；年平均降水量为551.7mm，全年降水量的60集中于七、八、九三个月，年最大积雪厚度为15cm，最大冻土深度为61cm，常年主导风向为东风。麦积区属多震区，根据建筑抗震设计规范(GB50011-2001)；麦积区抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.30g。2.水文地质2.1区域水文流经麦积区的主要河流是渭河。渭河，古称渭水，俗称禹河，是贯穿麦积区城区的主要河流。全长818km，麦积区内干流长181 km。其中流经城区段23km，河道平均比降2.6，平均流量47.4m3/s，多年平均径流量15亿m3/s，历史上最大洪峰流量出现在1933年，流量达到6170m3/s；实测最
6、大洪峰流量为4920m m3/s (1966年7月22日南河川水文站记录)；渭河在麦积区从西至东依次有葫芦河、藉河、颖川河、牛头河、东柯河等支流汇入。影响麦积区安全的山洪沟道主要有：颖川河、稠泥河、东柯河、簸箕沟等。主要特征：一是突发性强，预报预防难度大。二是季节性强，频率高。三是山洪历时短，暴涨暴落，流速快，并时常伴有滑坡、泥石流等地质灾害，危害程度严重，灾后恢复困难。2.2地质勘察根据钻探揭露和野外原位测试，结合室内土工试验分析，场地内地基土由填土（填土，耕土，淤泥）、第四系冲、洪积成因的粉质粘土土、中砂，砾砂等四层岩土组成，现对各岩土层的特征自上而下分述如下：层 填土（填土，耕土，淤泥）
7、(Q4ml)：灰黄-杂色，稍密，稍湿-湿，以回填的粉质粘土为主含大量的泥岩风化碎块，上部以建筑垃圾和生活垃圾为主,含砂砾、砖瓦片、碳屑、粉煤灰等。耕土仅在3、4、5、29号勘探点出露，土质较均匀，虫孔孔隙较发育，含植物根茎及碳屑。淤泥仅在2号孔出露,是高速路辅道南排洪沟内沉积的，很湿，有机质含量高，味臭。本层土在场地内分布连续，层底埋深为0.401.3米，层底标高介于 1081.38-1120.96米。层 粉质粘土土 (Q4al+pl)：黄褐色灰黄色，稍湿很湿，稍密，土质不均匀，孔隙较发育。含大量泥岩风化碎块,分布极不均匀,大小不均最大15cm含有植物根茎，腐根，局部有铁质浸染条纹。 层 中砂
8、(Q4al+pl)：黄-杂色，稍湿，松散，砂质均匀，以石英长石为主，泥质含量低。 层 砾砂（Q4AL+PL ）：黄-杂色，稍湿，松散-稍密，粒径大于2mm的颗粒占35-40%，余为砂质及2-3%的泥质。大颗粒以沉积和变质岩为主，砂质以石英长石为主。级配好，分选性好，磨圆度较好，呈亚圆形。2.3水文地质条件通过钻孔内简易水文观测，排洪渠沿线高差大，在勘探深度范围内未发现地下水，仅在K1+60K0+410段3.7-5.8米的不同深度向下含水量增加，是由于排洪渠的水渗透造成的，故可不考虑地下水对拓建工程的影响。2.4场地土腐蚀性评价据土质化学分析资料分析，依据岩土工程勘察规范（GB50021-200
9、1）表12.2.112.2.5-1判断对场地土腐蚀性进行评价，该场地土对砼结构具有弱腐蚀性，对砼中钢筋具有弱腐蚀性，对钢结构具中等腐蚀性。2.5地质构造及不良地质现象本次勘察在整治排洪渠沿线范围内未发现第四纪以来有活动迹象的新断裂构造和大的不良地质现象存在。若在沟渠开挖过程中，遇到“防空洞”、“墓穴”等其它不良地质现象，宜进行施工勘察。2.6地基土湿陷性评价根据钻孔采样进行室内土工试验分析可知，在排洪渠沿线勘探范围内场地地基土不具湿陷性。3、场地地震效应评判3.1排洪渠沿线场地地震烈度依据建筑抗震设计规范（GB500112001）有关条款判定,麦积区.抗震设防烈度为8度，属于抗震第一组，故该场
10、地抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速度值为0.30g。3.2排洪渠沿线场地土类型及建筑场地类别排洪渠沿线场地内地基土由填土，第四系冲、洪积成因的粉质粘土 、中砂、砾砂等四层岩土组成。结合各层土的物理力学性质和承载力，依据建筑抗震设计规范（GB500112001）有关条款判定，该场地土类型为中软土，场地类别为类。3.3饱和土液化判定场地内无饱和砂土，地基土不存在液化问题，故设计时可不考虑砂土液化问题。3.4抗震地段划分该场地地势落差大，地层分布较有规律，该场地土类型为中软土，场地类别为类，无大的不良地质现象，抗震地段属于可用于建设的一般场地。4、岩土工程综合评价4.1地层岩性综合评价拟建场地地
11、貌单元属唐家沟冲积扇渭河河漫滩。场地在勘探深度范围内为填土、第四系冲、洪积成因的粉质粘土、中砂、砾砂等四层岩土组成。层 填土：位于地表，厚度小，土质均匀性差，成份复杂, 具高压缩性，强度低，工程性能差，基础开挖时须予剥除。层 粉质粘土：K1+600+480段厚度较大，分布连续，属中压缩性土，承载力较高，工程性能较好。建议该段的设施基础以该层土为持力层。K1+160K1+916.51段，分布连续但厚度小，属中压缩性土，工程性能一般，仅能做护堤的基础。层 中砂： 该层在K1+160K1+916.51段出露，分布连续，但厚度仅为0.4-1.7米且厚度变化大，不宜做为持力层。层 砾砂：该层在K1+60
12、K1+916.51段出露，分布连续，厚度大，强度较高，可做为持力层。4.2土体承载力及参考压缩模量根据建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)，按土体的物理力学性质，结合本地区经验，确定各土层承载力特征值fak如下表所示。各 土 层 承 载 力 特 征 值 表土 层 号承载力特征值fak（KPa）80120180240压缩模量Es(MPa)4.86.012185、结论与建议通过本次勘察工作，得出如下结论与建议：（1）整治排洪渠沿线地貌单元属唐家沟冲积扇渭河河漫滩。 沟渠沿线工程地质条件较好，水文地质条件简单，无大的不良地质现象，场地内无液化土层，场地稳定性较好，可做为工程场地。(2)排
13、洪渠沿线在勘探深度范围内由填土、第四系冲、洪积成因的粉质粘土、中砂、砾砂等四层岩土组成。(3)场地沿线在勘探深度范围内无地下水，可不考虑地下水对整治工程的影响。该场地土对砼结构具有弱腐蚀性，对砼中钢筋具有弱腐蚀性，对钢结构具中等腐蚀性。(4)场地土属中软土，场地属类建筑场地；场地抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.30g，属于抗震第一组。场地抗震地段属可用于建设的一般场地。 (5)场地内地基土最大冻土深度为0.61米。(6)整治排洪渠沿线高差大，淤积量较少，淤积厚度在1.0米左右。(7)排洪渠中段即羲皇大道北至建材市场南，由于曾进行排洪施工，渠的东侧堆积高度在1.5-2.5米土方，宽
14、度在3-5米，施工要采取相应措施，同时针对此段局部地表水渗透在3.7-5.8米向下含水量较高，施工要采取相应措施 。(8)料场方面，块石片石可以从附近的牛头河沟中的采石场采运，距建材市场约5公里；砂石料可以现场取材；用水也方便，自来水通至该排洪渠上游。(9)在基础施工过程中应通知勘察单位进行验槽，以便发现异常地质情况，及时采取相应的处理措施。五、工程设计1、设计标准1.1排洪渠设计标准唐家沟排洪渠断面设计根据甘肃省水利水电勘测设计研究院天水市城市防洪规划报告汇报提纲中的设计流量确定。唐家沟二十年一遇设计流量：Q5% =14m3/s，五十年一遇设计流量：Q2% =19m3/s，百年一遇设计流量：
15、Q1% =23m3/s。本次唐家沟设计标准为浆砌片石断面满足二十年一遇防洪标准，浆砌片石加草坡断面满足百年一遇防洪标准。1.2天北高速跨排洪渠桥涵设计标准天北高速跨排洪渠桥涵的洪水设计标准根据排洪渠设计流量确定，桥涵采用公路级设计荷载，人行桥梁采用人群荷载4kN/m2进行设计。1.3唐家沟排洪渠辅道设计标准辅道按城市支路标准设计。道路宽10米，其中车行道6米，两侧人行道各2米，车行道横坡1.5，人行道横坡1.5。2、沟道工程设计2.1 水文计算根据甘肃省水利水电勘测设计研究院天水市城市防洪规划报告汇报提纲中的成果， 唐家沟为一条城市支沟，防洪标准为二十年一遇。由于城市发展，唐家沟东侧已建成兰州
16、卷烟厂天水分厂厂房，西侧也为规划厂区，因此有必要将此排洪渠防洪标准提高到百年一遇进行复核。唐家沟二十年一遇设计流量：Q5% =14m3/s，五十年一遇设计流量：Q2% =19m3/s，百年一遇设计流量：Q1% =23m3/s。设计拟定断面采用浆砌片石加草坡的复式断面，下层是上口为5米宽，高1.5米的圆弧形断面，上层是两侧各1.5米宽，高0.5米的草坡形式。下层圆弧形断面过水面积4.95m2，二十年一遇设计流量：Q5% =14m3/s，设计流速2.828m/s，糙率n取为40，根据谢才满宁公式进行计算。可求的洪水比降 I2.96，也就是说，当渠底纵坡大于2.96时，就可不淤，顺利行洪。本次设计底
17、纵坡4。全断面过水面积8.2m2，百年一遇设计流量：Q5% =23m3/s，设计流速2.828m/s，由此可以得出所需断面过水面积为8.13 m2，而设计断面过水面积8.2m2，可以满足百年一遇设计流量的设防标准。2.2排洪渠设计唐家沟排洪渠设计起点南起南山根部队油库，北延至渭河，渠道全长2392.4米，在渠道桩号K1+017处与羲皇大道相交，羲皇大道南侧主要为居民区，羲皇大道以北主要以农田为主，渠道东侧有天水市卷烟厂烟库，K1+580K1+920段两侧为已建成的桥南建材市场。平面设计：渠道平面设计主要沿现有渠道展线，同时协调考虑沿线建筑物和地形。桩号K1+042K1+540段，渠道东侧受到天
18、水卷烟厂影响，取消了7.5m的绿化带设计，设置12.5m的浆砌石挡墙，以减少平面占地，K1+580K1+920段主要沿已建成市场边线布置沟道中线，同时设置辅路及绿化带等，为了便于建材市场东西两侧交流，在桩号K1+724.04和K1+862.2处分别设置1-8m的桥梁一座；渠道近终点位置受马跑泉乡政府、中国银行北道支行和区市政管理处的建筑的影响取消了绿化带的设置，同时K2+283至终点段设置2-41.5m箱涵排水，箱涵顶面铺装结构层后作为道路使用。纵断面设计：渠道纵断面设计时主要受终点排水口标高和羲皇大道已有桥梁桥底标高控制。通过对渭河水域河滩及水文资料的分析，确定出水口设计标高外1082.2m
19、，羲皇大道跨唐家沟桥梁，由于长时间的淤泥淤积，桥下现状净空仅为0.9m，本次渠道整治纵断面设计对桥底清淤1.1m，使得桥底净空达到2.0m，同时对桥下渠道采用浆砌片石护砌。羲皇大道以南K0+000K0+992段渠道纵断设计时主要参考渠道现状道路标高，以渠道底标高小于两侧道路标高2.0m为基本控制原则，同时考虑渠道线形进行设计，羲皇大道以北渠道底标高基本与周围地面相同，渠道以最小纵坡0.4%控制，尽量降低渠道标高，便于辅路等于周围地坪衔接。横断面设计：根据水文计算结果，同时考虑景观依据与周围环境协调问题，设计渠道断面如下。下层圆弧形断面采用30cm厚浆砌片石铺筑，上口宽5米，深1.5米，上层草坡
20、宽1.5米，高0.5米，洪道断面全宽8米，洪道两侧各留3米旁洪道，方便沟道清理维修及游人游览观光。设计在沟道旁洪道两侧设置7.5米（方案阶段为10米，由于受到桥南建材市场限制调整为7.5米）宽的斜坡绿带，绿带外各设置10米宽的辅道，其中车行道6米，两侧人行道各2米。由于在羲皇大道至中心大道段500米范围内，卷烟厂厂房东侧已建成，设置7.5米宽的斜坡绿带难以实现，因此在该段东侧采用浆砌块石挡墙防护，节约用地。根据规划的沟道中线延长至渭河出口，需拆除北道区市政管理处的一栋6层楼和北道支行一栋4层楼，实施比较困难，本次设计时将该段渠道断面进行压缩，取消绿化带，渠道采用暗埋式（2-41.5m箱涵）涵顶
21、作为辅路使用。2.3桥涵设计天北高速跨排洪渠桥涵的洪水设计标准根据排洪渠设计流量确定，桥涵采用公路级设计荷载，人行桥梁采用人群荷载4kN/m2进行设计。为了便于渠道两侧居民出行，本次渠道整治同时增加和重建了部分桥梁，具体位置及尺寸详见下表：序号桩号跨径（m）宽度（m）备 注1K0+048.9586拆除重建2K0+158.8188拆除重建3K0+300.0088拆除重建4K0+400.0086拆除重建5K0+474.9386拆除重建6K0+624.3188拆除重建7K1+724.04812新增8K1+862.20810新增渠道终点由于受到断面影响在K2+283K2+390段设置两孔4米的箱涵，渠
22、道下游出口通至渭河，天北高速在渠道出口处未设置桥涵，为了不中断天北高速交通，减小对城市交通影响，终点段下穿天北高速箱涵采用顶推法施工，顶推长度20m。3、道路工程设计由于该区域除卷烟厂外均为农田，两侧必须留有耕种农道，加之渠道生态治理后，在该区域将形成一定影响，必会吸引部分交通，且随着城市建设的发展，该区域必将纳入城市建设用地，因此，本次设计在渠道两侧设置地面辅道系统，辅道按城市支路标准设计。东西辅道平面线形主要延沟道中线布设，终点位置通过设置渐变段合流，最终与天北高速南侧辅路平交。东、西辅道道路全长均1260米，线形平顺，满足城市道路支路标准。西侧辅路纵断面设计时主要受起点羲皇大道标高和终点
23、涵顶标高控制，在综合考虑道路排水的情况下尽量降低路面标高，便于与周围地坪衔接，在有规划道路的位置考虑规划路横跨沟道时的桥梁标高将辅路抬高，以便于将来与规划路顺接。东侧辅路设计时主要受起点羲皇大道标高和沿线天水卷烟厂及建材市场地坪标高的影响，尽量降低辅路标高便于和周围地坪衔接，但是考虑到辅路排水标高要求，部分路段设计标高比周围厂区地坪标高高50cm80cm。东西侧辅路宽度均为10米，其中车行道6米，两侧人行道各2米，为了便于排水车行道采用单坡横坡1.5向内侧，人行道横坡1.5。辅路路面设计以双轮单轴载100kN为标准轴载进行设计，路面结构采用混凝土刚性路面结构，结构层总厚度为50厘米，面层为20
24、cm厚混凝土，基层为石灰土30cm。面层砼设计强度指标采用抗折强度fcm，fcm设计为4.5Mpa；路面混凝土可用硅酸盐水泥,普通硅酸盐水泥,道路硅酸盐水泥,水泥标号不低于42.5；路面砼粗细集料应符合(JTG F30-2003)之规定；不得在路面砼初凝时压痕，而应在砼达到设计强度后刻痕或拉毛。路基以就地取材、方便施工、基层坚实、路基稳定、面层耐用原则进行设计。路基顶面土基回弹模量必须达到30Mpa，路基顶面必须做成与路面相同的路拱。人行道和河堤游览到路面结构为6cm C30砼人行道砖+2cm水泥砂浆+15cm水泥稳定砂砾。辅路雨水采用在道路内侧设置盖板边沟的方式排出，边沟设计最小纵坡为0.3
25、%，东西侧辅路雨水均通过盖板边沟在终点位置顺排至唐家沟排洪区，边沟通过被交道路或边沟埋深超过2.0m时，以过路管涵替代。4、拆迁征地在k1+042K1+542段东侧辅路修建需拆除天水卷烟厂围墙500米；K2+285K2+355段需拆除锅炉房一处，面积为115平米；K2+285K2+355段拆除平房八处、二层小楼一座，合计面积为722平米；沟道沿线拆除当地农民果园内平房30平米。沟道沿线总占地68610平米，合计102.9亩。六、工程投资详见工程概算书七、问题与建议1.建议规划部门提供最新的该片区路网规划，以便下一步设计时辅道及沟道依据规划位置及标高进行预留设计。2.建议相关部门提供场地开发及规划地坪标高，和排水规划，以便设计时能与规划紧密结合，使得最终路网与建筑标高协调。
