沙坪棄土場(chǎng)排水設(shè)施項(xiàng)目設(shè)計(jì)說(shuō)明

PAGEPAGE12沙坪棄土場(chǎng)排水設(shè)施項(xiàng)目設(shè)計(jì)說(shuō)明一、工程概況沙坪棄土場(chǎng)排水設(shè)施項(xiàng)目位于重慶市渝北區(qū)沙坪村，渝鄰高速以東，210國(guó)道以南，包含2個(gè)地塊，平場(chǎng)區(qū)域面積約90.1畝。經(jīng)計(jì)算，挖方量為1.44萬(wàn)m3，填方量為162.58萬(wàn)m3。挖方扣除清表、換填、填方的方量，不考慮挖方松散系數(shù)，整個(gè)平場(chǎng)區(qū)域填缺161.14萬(wàn)m3。由于棄土區(qū)域回填加高，致使上游河溝河槽阻斷，無(wú)法滿足河道正常行洪要求，因此需修建排水設(shè)施。上游河溝集雨面積0.4km2，河長(zhǎng)1km，坡降180‰。采用城市暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算200年一遇洪水16.9m3/s，100年一遇洪水15.2m3/s。排水設(shè)施擬采用全隧洞方案，隧道進(jìn)口設(shè)20m八字墻斜坡段，坡度約為9.39%，出口設(shè)箱涵。隧道自進(jìn)口向西南方向前進(jìn)約152m后向南轉(zhuǎn)向40°，轉(zhuǎn)彎半徑100m，最終接入小橋溝，與河道夾角約為18.5°。隧洞段總長(zhǎng)261m，其中標(biāo)準(zhǔn)段長(zhǎng)228m，坡度約為9.39%，標(biāo)準(zhǔn)段隧洞為城門洞型，隧洞凈寬1.60m，拱高0.50m，凈高2.10m。消力池段長(zhǎng)24m，消力池深1.7m，標(biāo)準(zhǔn)段至消力池段間9m范圍自然順接過(guò)渡。二、設(shè)計(jì)依據(jù)及規(guī)范資料（一）設(shè)計(jì)依據(jù)（1）設(shè)計(jì)合同（2）業(yè)主提供的1:500現(xiàn)狀地形圖（3）《沙坪棄土場(chǎng)排水設(shè)施項(xiàng)目工程地質(zhì)勘察報(bào)告（直接詳勘）》（四川自力建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，2021.3）（4）《沙坪棄土場(chǎng)排水設(shè)施項(xiàng)目》初步設(shè)計(jì)評(píng)審修改專家評(píng)審意見(jiàn)后通過(guò)。（二）設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)范（1）《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2017）；（2）《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-2014）；（3）《城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T50805-2012）；（4）《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL279-2016）；（5）《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286-2013）；（6）《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》（SL44-2006）；（7）《水利水電工程工程量計(jì)算規(guī)定》（SL328-2005）；（8）《水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL744-2016）；（9）《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB51247-2018）；（10）《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL191-2008）；（11）《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）；（12）《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2015）；（13）《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范（2016版）》（GB50014-2006）。三、工程設(shè)計(jì)（一）工程地質(zhì)條件1、地形地貌擬建隧洞呈近南北向展布。隧洞穿越段地面最大地面標(biāo)高325.53m左右，隧道出口附近溝谷底部高程為246m左右。微地貌為背斜東翼丘陵斜坡區(qū)，地勢(shì)陡峻，地形坡角為20～50°，相對(duì)高差80m左右。2、地層巖性隧道位于南溫泉背斜北側(cè)傾伏端東翼。隧道穿越地層為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組。工程區(qū)沿線地表覆蓋層主要以殘坡積（Q4el+dl）粉質(zhì)粘土和人工填土（Q4ml）為主。各地層巖性特征現(xiàn)由新至老分述如下：（1）侏羅系（J）第四系（Q）①、人工填土層（Q4ml）：多為施工回填形成，堆積時(shí)間較短，成分為粘性土夾砂、泥巖塊石，局部夾少量建筑垃圾。塊碎石含量40～50%，粒徑20-180mm，工程區(qū)無(wú)污染源，土體暫未被污染，結(jié)構(gòu)松散～稍密，稍濕。該層零星分布，對(duì)工程建設(shè)影響小。②、殘坡積層（Q4el+dl）：隧址區(qū)地表均有分布，主要為粉質(zhì)粘土。隧道進(jìn)出洞口一帶粉質(zhì)粘土厚度較小，多呈紅褐色，可塑狀為主，覆蓋層厚度一般0.3-1.0m。沙溪廟組(J2s)泥巖：紫紅色，薄～中厚層狀構(gòu)造，粘土礦物組成，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，局部含大量灰綠色砂質(zhì)團(tuán)塊及條帶，局部含砂質(zhì)較重，強(qiáng)風(fēng)化層風(fēng)化裂隙十分發(fā)育，巖體極破碎，巖芯多呈5cm以下短節(jié)柱狀、碎塊狀，巖體結(jié)構(gòu)類型為碎裂～散體狀結(jié)構(gòu)。中風(fēng)化層巖體較破碎～較完整，巖芯多呈短柱～長(zhǎng)柱狀，節(jié)長(zhǎng)5～40cm，最大節(jié)長(zhǎng)50cm，巖體結(jié)構(gòu)類型為層狀結(jié)構(gòu)。砂巖：灰白色、灰色、紅褐色，中粒結(jié)構(gòu)，部分夾薄層泥巖，泥質(zhì)鈣質(zhì)膠結(jié)，薄～厚層狀構(gòu)造，以長(zhǎng)石、石英為主，含少量云母，局部含泥質(zhì)較重。強(qiáng)風(fēng)化層風(fēng)化裂隙十分發(fā)育，巖體極破碎，巖芯多呈5cm以下短節(jié)柱狀、碎塊狀，部分呈餅狀，巖體結(jié)構(gòu)類型為碎裂～散體狀結(jié)構(gòu)。中風(fēng)化層巖體較完整，巖芯多呈短柱～長(zhǎng)柱狀，節(jié)長(zhǎng)5～30cm，最大節(jié)長(zhǎng)45cm，巖體結(jié)構(gòu)類型為層狀結(jié)構(gòu)。3、地質(zhì)構(gòu)造與地震（1）地質(zhì)構(gòu)造勘察區(qū)位于南溫泉背斜北側(cè)傾伏端東翼，巖層呈單斜產(chǎn)出，傾角較平緩，巖層產(chǎn)狀50°∠6°，巖體中主要可見(jiàn)2組構(gòu)造裂隙：J1：傾向171°，傾角80°，張性，裂隙面平直，寬度1～3mm，局部有泥質(zhì)、巖屑碎石充填，裂隙間距0.5～1m，延伸一般1～2m，結(jié)合很差，屬軟弱結(jié)構(gòu)面。J2：傾向309°，傾角73°，裂隙面較直，寬1～2mm，局部有泥質(zhì)、巖屑碎石充填，裂隙間距0.4～0.8m不等，延伸1.0～3.5m，結(jié)合很差，屬軟弱結(jié)構(gòu)面。場(chǎng)區(qū)砂巖與泥巖之間的層面往往被黏泥充填，尤其是上部砂巖下部泥巖的情況，層面結(jié)合很差，屬軟弱結(jié)構(gòu)面。據(jù)區(qū)域資料及地面調(diào)查，場(chǎng)地?zé)o斷層通過(guò)，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單。（二）水文分析計(jì)算1、水文基本資料擬建工程附近有長(zhǎng)江寸灘水文站、渝北氣象站以及中洞水文站。各站觀測(cè)正規(guī)，成果質(zhì)量可靠。（1）渝北氣象站擬建工程附近有渝北氣象站，渝北氣象站位于渝北區(qū)兩路，是國(guó)家正規(guī)氣象站。該站是重慶市的重點(diǎn)氣象站之一；觀測(cè)資料系列較長(zhǎng)，精度較高。本次采用其實(shí)測(cè)短歷時(shí)暴雨資料，進(jìn)行小型排水工程的設(shè)計(jì)暴雨和洪水計(jì)算，符合“三性”要求，精度較高，成果可靠。觀測(cè)項(xiàng)目有降雨、蒸發(fā)、氣溫、風(fēng)速、濕度、日照等項(xiàng)目。資料整編按規(guī)范要求進(jìn)行，該站有1974年～2019年氣象資料系列。（2）中洞水文站后河流域是嘉陵江下游左岸支流，控制流域面積342.2km2，主河道長(zhǎng)50.5km，河道平均比降6.24‰。中洞水文站是嘉陵江下游左岸深丘區(qū)小河代表站，控制流域面積55.0km2。1961年6月由四川省江津?qū)^(qū)農(nóng)田水利局設(shè)立，1965年后由四川省水文總站領(lǐng)導(dǎo)，1992年撤站。本站測(cè)驗(yàn)河段順直，長(zhǎng)約300m，基本水尺以上20m處，有一小溪匯入，河底坡降大，多亂石，河段內(nèi)有天然石梁兩處。1964年春季，在基本水尺斷面下游10m處，修建1m高矩形枯水測(cè)流槽。1）水位觀測(cè)本站有1961～1987年水位觀測(cè)資料，水準(zhǔn)點(diǎn)高程系統(tǒng)為吳松基面。水位觀測(cè)為自記記錄，并設(shè)立水尺供人工觀讀校核。自記水位正常時(shí)，均以自記為主，僅每日8時(shí)，20時(shí)人工觀讀兩次作校核。自記水位發(fā)生故障時(shí)，則以人工觀讀代替，該站水位觀測(cè)成果均能控制水位變化過(guò)程。2）流量測(cè)驗(yàn)本站汛期采用流速儀測(cè)流，各級(jí)水位均有測(cè)點(diǎn)控制?？萜诓捎脺y(cè)流槽測(cè)流，歷年基本水尺斷面水位流量關(guān)系線比較穩(wěn)定，資料已刊布，可供設(shè)計(jì)使用。該站資料經(jīng)過(guò)了整編、審查、刊印成果可靠。2、暴雨洪水特性工程河段屬典型山溪性河流，洪水由暴雨形成。大暴雨多發(fā)生在5～9月，每年4月進(jìn)入汛期，汛期又分夏汛和秋汛，7月份發(fā)生大暴雨次數(shù)最多，洪水也以7月最為集中，8月次之。一般6～7月因西太平洋副熱帶高壓西伸北上速度較快，與西北冷空氣在本流域上空交綏，造成本流域一次較強(qiáng)的降水過(guò)程。加上流域內(nèi)地形的影響，暴雨的基本特點(diǎn)是多陣性暴雨，籠罩面積相對(duì)較小，強(qiáng)度較大，一次暴雨持續(xù)時(shí)間較短，造成的洪水峰型比較尖瘦，陡漲陡落，歷時(shí)較短。8月份因西太平洋副熱帶高壓長(zhǎng)期滯留在本流域上空，常出現(xiàn)伏旱，天氣悶熱少雨，且氣溫高、蒸發(fā)量大。9～10月隨著西北冷空氣的加強(qiáng)，副熱帶高壓開(kāi)始緩慢東移南退，冷暖空氣在本流域上空交綏，常形成綿綿秋雨，其特點(diǎn)是籠罩面積廣，降雨強(qiáng)度相對(duì)較小，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，造成的洪水峰形較胖，過(guò)程較平緩，歷時(shí)較長(zhǎng)。3、設(shè)計(jì)暴雨（1）設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨由于工程流域無(wú)雨量站，渝北區(qū)域內(nèi)的中洞水文站、興隆、中興雨量站由于流域不同，加之系列不長(zhǎng)，本次設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨不采用其資料。渝北區(qū)氣象站資料系列長(zhǎng)，成果可靠，本次設(shè)計(jì)采用渝北區(qū)氣象站資料和《四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊(cè)》（以下簡(jiǎn)稱《手冊(cè)》）兩種方案推求設(shè)計(jì)流域暴雨成果。方案一：工程流域附近有渝北氣象站，根據(jù)渝北氣象站的1974年～2019年實(shí)測(cè)最大1h、6h、24h暴雨資料，采用P－Ⅲ型頻率曲線適線后，求得渝北氣象站各歷時(shí)設(shè)計(jì)暴雨，然后移用至設(shè)計(jì)流域，1/6h暴雨參數(shù)采用《四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊(cè)》（以下簡(jiǎn)稱《手冊(cè)》）查值成果，其成果見(jiàn)下表：渝北氣象站設(shè)計(jì)暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)表參數(shù)時(shí)段均值（mm）CvCs1/6h17.00.353.5Cv1h43.30.453.5Cv6h74.60.403.5Cv24h100.40.463.5Cv方案二：采用《手冊(cè)》中最大1/6h、1h、6h、24h暴雨均值及變差系數(shù)等值線圖的查值成果，其成果見(jiàn)下表?！妒謨?cè)》中設(shè)計(jì)暴雨查值成果表參數(shù)時(shí)段均值（mm）CvCs1/6h17.00.353.5Cv1h410.433.5Cv6h780.453.5Cv24h1000.503.5Cv（2）設(shè)計(jì)面暴雨工程河段以上控制流域面積較小，本次直接用設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨作設(shè)計(jì)面暴雨使用，不考慮點(diǎn)面折減。（3）設(shè)計(jì)雨型本次采用《四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊(cè)》中設(shè)計(jì)流域位于=4\*ROMANIV區(qū)（江北以上）地區(qū)綜合成果，其設(shè)計(jì)雨型分配比值見(jiàn)下表。24h設(shè)計(jì)雨型逐時(shí)（⊿t=1h）分配比值表時(shí)段123456786h雨量分配比24h中其余18h雨量分配比0.0440.0290.0510.0360.0580.0730.1090.19時(shí)段910111213141516176h雨量分配比0.150.1920.2030.2150.1920.04824h中其余18h雨量分配比0.1750.1390.0964、設(shè)計(jì)洪水流域無(wú)水文、水位及雨量測(cè)站，根據(jù)SL44-2006《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》，本次洪水計(jì)算采用《四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊(cè)》（以下簡(jiǎn)稱《手冊(cè)》）中的推理公式法和綜合瞬時(shí)單位線法，根據(jù)暴雨資料推求。由于工程流域面積均較小，本次在采用城市暴雨強(qiáng)度計(jì)算洪水與之比較。（1）流域特征參數(shù)隧洞入口以上集雨面積范圍內(nèi)地形變化較大，本次結(jié)合1：10000地形圖，在衛(wèi)星圖上量算，流域參數(shù)如下表4-4。表4-4流域特征參數(shù)表河道名稱斷面位置集雨面積（km2）主河道長(zhǎng)（km）河道比降（‰）三關(guān)地隧洞工程進(jìn)口0.410.92176三關(guān)地河口處1.701.83112小橋溝河口處7.515.4023（2）推理公式法①設(shè)計(jì)暴雨成果a、將渝北氣象站1974～2019年歷年最大1、6、24小時(shí)的暴雨資料系列進(jìn)行頻率分析計(jì)算，應(yīng)用連續(xù)系列的矩法公式計(jì)算參數(shù)作初值，經(jīng)P-Ⅲ型曲線適線后，得出各種歷時(shí)的設(shè)計(jì)暴雨參數(shù)。b、查《四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊(cè)》中最大1/6、1、6、24小時(shí)暴雨量均值、CV值等值線圖表。②產(chǎn)流參數(shù)產(chǎn)流參數(shù)μ采用《手冊(cè)》中的分區(qū)公式計(jì)算，即μ＝4.8F-0.19，Cv＝0.18，Cs＝3.5Cv；流域匯流參數(shù)m由設(shè)計(jì)流域特征參數(shù)查《手冊(cè)》盆地丘陵區(qū)公式得。（3）綜合瞬時(shí)單位線法①產(chǎn)流參數(shù)：流域平均暴雨損失量If，查《手冊(cè)》中綜合分區(qū)圖，設(shè)計(jì)流域?qū)儆?1\*ROMANI區(qū)，If=25～40mm，取均值30mm，流域平均穩(wěn)定入滲率fc，查《手冊(cè)》中綜合分區(qū)圖fc=0.8mm/h，綜合分析取fc=0.8mm/h。②匯流參數(shù)：根據(jù)設(shè)計(jì)流域地理位置，查《手冊(cè)》綜合瞬時(shí)單位線匯流參數(shù)分區(qū)圖，屬⑤區(qū)，按⑤區(qū)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算：ｍ1，10＝4.2166F0.0421·J-0.4028·（F/L2）-0.4099ｂ＝1.2214－0.3206LogFｎ＝1.5078（F/L2）-0.4324·J-0.0335（4）城市暴雨強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范（2016版）》（GB50014-2006），雨水流量應(yīng)按下列公式進(jìn)行計(jì)算：式中：—雨水設(shè)計(jì)流量（L/s）；—徑流系數(shù)，工程區(qū)上游植被覆蓋率高，根據(jù)匯水面積上的地面覆蓋情況和降雨強(qiáng)度的大小，本次設(shè)計(jì)取=0.6；F—匯水面積（hm2）；q—設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度（L/s·hm2）。根據(jù)重慶市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì)發(fā)布的《關(guān)于發(fā)布重慶市主城區(qū)暴雨強(qiáng)度修訂公式的通知》（渝建[2017]443號(hào)）及附件，由于本工程位于重慶市渝北區(qū)，暴雨強(qiáng)度q采用渝北暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算：式中：q——設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度[L/(s·hm2)]；t——降雨歷時(shí)（min）；P——設(shè)計(jì)重現(xiàn)期（a）；降雨歷時(shí)應(yīng)按下列公式計(jì)算：t=t1+t2式中：t——降雨歷時(shí)（min）；t1——地面集水時(shí)間（min），視距離長(zhǎng)短、地形坡度和地面鋪蓋情況而定，一般采用5～15min，本工程取15min。（5）洪峰流量計(jì)算成果采用及合理性分析根據(jù)設(shè)計(jì)暴雨及以上參數(shù)，采用《手冊(cè)》中相應(yīng)計(jì)算公式，采用以上方法推得的工程控制斷面處設(shè)計(jì)洪水成果見(jiàn)下表：設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算成果表流域斷面位置采用資料計(jì)算方法設(shè)計(jì)洪峰流量P=0.5%P=1%P=2%P=5%P=10%三關(guān)地隧洞入口渝北氣象站推理公式16.727.88單位線14.112.71《手冊(cè)》推理公式13.587.31單位線11.310.18.888.597.06渝北暴雨強(qiáng)度公式16.915.213.711.810.3三關(guān)地河口處渝北氣象站推理公式43.339.435.024.420.4單位線36.632.929.023.919.7《手冊(cè)》推理公式35.031.427.722.819.0單位線29.326.223.022.318.3小橋溝河口處渝北氣象站推理公式1321161008065單位線12611195.57661.3《手冊(cè)》推理公式85.877.869.958.549.8單位線9282.873.260.549.8①對(duì)隧洞進(jìn)口處成果分析：由上表可以看出，采用不同的暴雨資料推算的設(shè)計(jì)洪水成果比接近，相比較而言，采用渝北暴雨強(qiáng)度公式法推算的設(shè)計(jì)洪水成果最大，采用渝北氣象站實(shí)測(cè)資料用推理公式法推算的設(shè)計(jì)洪水成果次之，采用《手冊(cè)》查值成果推算的洪水成果最小。采用推理公式推求的設(shè)計(jì)洪水成果與綜合瞬時(shí)單位線推求的設(shè)計(jì)洪水成果相差較大?？紤]到綜合瞬時(shí)單位線推求設(shè)計(jì)洪水綜合的因素較多，參數(shù)確定較困難，其概化后的參數(shù)與設(shè)計(jì)流域存在一定差異，其計(jì)算成果誤差較大。采用暴雨強(qiáng)度計(jì)算公式計(jì)算的設(shè)計(jì)洪水受降雨歷時(shí)影響較大，適合城區(qū)較小匯水面積的雨水流量計(jì)算，本工程流域最大集雨面積僅為0.41km2，集雨面積較小，適合采用暴雨強(qiáng)度公式，且暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算成果最大，從工程安全性，以及計(jì)算方法的合理性考慮，本次隧洞進(jìn)口處洪水推薦采用暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算推算成果。②對(duì)小橋溝、三關(guān)地溝河口處成果分析：由于匯合口面積較大，不適合用暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算，通過(guò)上述對(duì)比分析，本次河溝匯合口處洪水推薦采用渝北氣象站實(shí)測(cè)資料用推理公式法推算的設(shè)計(jì)洪水成果。（6）工程建設(shè)后流量變化情況說(shuō)明①根據(jù)《江北國(guó)際機(jī)場(chǎng)四期外圍排水工程(小橋溝和黃泥灣支溝段)初步設(shè)計(jì)報(bào)告》，江北國(guó)際機(jī)場(chǎng)四期外圍排水工程實(shí)施后，機(jī)場(chǎng)排水方案4#排水口排向小橋溝，該出口承擔(dān)了部分原來(lái)流向馬安溪的部分流域面積，在百年一遇洪水情況下，該部分流量增加27.4m3/s；在五十年一遇的情況下，該部分流量增加24.6m3/s。②本工程排水隧洞方案建設(shè)后，隧洞從棄土場(chǎng)西邊修建排水隧洞，出口接入小橋溝河段，在兩百年一遇洪水情況下，隧洞排水流量為16.9m3/s；在一百年一遇的情況下，隧洞排水流量為15.2m3/s；在五十年一遇的情況下，隧洞排水流量為13.7m3/s。通過(guò)上述工程建設(shè)，本工程各斷面處工程建設(shè)前后流量情況詳見(jiàn)下表：工程建設(shè)前后各斷面處洪峰流量成果表河道名稱位置洪峰峰值（m3/s）洪峰峰值（m3/s）備注工程前工程后P=0.5%P=1%P=2%P=0.5%P=1%P=2%小橋溝河口163143163143小橋溝磚廠橋128113128113小橋溝三關(guān)地匯入口88.177.2103.392.4隧洞引水增加小橋溝排水隧洞以上88.177.288.177.2三關(guān)地溝河口39.43524.221.3隧洞排水減少三關(guān)地溝支溝以上25.722.610.58.9隧洞排水減少三關(guān)地溝棄土場(chǎng)以上15.213.715.213.7隧洞上游排水隧洞16.915.213.7隧洞排水量5、分期洪水（1）分期劃分設(shè)計(jì)流域無(wú)水文站，經(jīng)點(diǎn)繪中洞站實(shí)測(cè)各月最大流量散布圖，可看出本地區(qū)洪水有明顯的季節(jié)變化規(guī)律。每年3月下旬開(kāi)始，隨著氣溫的回升和降雨量增多，流量逐漸加大，4月為汛前過(guò)渡期，5～9月為主汛期，降雨量最豐沛，暴雨頻繁，洪水也大，年最大流量主要發(fā)生在該期。10月為汛后過(guò)渡期，隨著降雨減少，洪水也小。11月到翌年2月是穩(wěn)定退水期。根據(jù)洪枯水變化規(guī)律和施工設(shè)計(jì)安排，將全年劃分為主汛期5～9月、汛前過(guò)渡期4月、汛后過(guò)渡期10月、非汛期1月、2月、3月、11月、12月、12～次年1月、11～次年2月、11～次年3月、11～次年4月、10～次年4月、12月～次年3月、1月～3月等十五個(gè)分期，以供施工設(shè)計(jì)選用。（2）分期洪水計(jì)算主汛期洪水由設(shè)計(jì)暴雨直接推求，其余時(shí)段洪水，根據(jù)中洞站洪水資料，各分期以年最大值取樣，經(jīng)頻率分析計(jì)算，用P－Ⅲ型曲線適線確定統(tǒng)計(jì)參數(shù)，求得中洞站各分期設(shè)計(jì)洪水，中洞水文站分期設(shè)計(jì)洪水推算成果見(jiàn)表，工程評(píng)價(jià)河段分期設(shè)計(jì)洪水推算成果見(jiàn)表。中洞水文站分期設(shè)計(jì)洪水成果表頻率月份5.0%10%20%33.3%50%1月3.522.581.661.080.6352月1.991.541.100.7870.5213月9.525.892.951.420.6984月32.123.315.19.725.8110月38.629.720.814.69.6111月34.882.0212月4.723.352.091.270.73612月～次年1月6.354.342.531.450.76211月～次年2月85.973.4311月～次年3月26.418.811月～次年4月36.328.420.414.910.010月～次年4月49.938.727.719.913.312月～次年3月9.817.344.953.332.091月～3月8.626.274.082.621.57工程進(jìn)口河段分期設(shè)計(jì)洪水成果表頻率月份5.0%10%20%33.3%50%1月60.040.022月0.070.060.040.030.023月0.350.034月1.210.870.570.360.2210月1.451.120.780.550.3611月0.900.610.350.180.0812月80.050.0312月～次年1月90.050.0311月～次年2月0.830.600.370.220.1311月～次年3月0.990.710.440.270.1511月～次年4月1.361.070.770.560.3810月～次年4月1.871.451.040.750.5012月～次年3月0.370.281月～3月0.300.06.6、水位流量關(guān)系曲線（1）進(jìn)口段控制斷面（K0-020.00）水位流量關(guān)系曲線推薦隧洞排水方案擬采用進(jìn)口段引水+隧洞+出口箱涵的型式，隧洞進(jìn)口段設(shè)八字墻，進(jìn)口底板高程為271.50m，寬為5.4m。進(jìn)口段的進(jìn)口處水位流量關(guān)系采用堰流公式計(jì)算，計(jì)算公式及參數(shù)如下：式中：Q——流量；B——進(jìn)口寬，5.4m；m——流量系數(shù)，根據(jù)《水力計(jì)算手冊(cè)（第二版）》查值得0.37；ε——側(cè)收縮系數(shù)，單孔閘形勢(shì)無(wú)底坎寬頂堰不考慮側(cè)收縮系數(shù)，本次取1；H0——包括行近流速水頭的堰前水頭；g——重力加速度；σ——淹沒(méi)系數(shù)，本次計(jì)算淹沒(méi)系數(shù)取1；根據(jù)上述公式，代入相關(guān)參數(shù)得到隧洞進(jìn)口處水位流量關(guān)系曲線見(jiàn)表，附圖如下。隧洞進(jìn)口控制斷面水位流量關(guān)系曲線H(m)271.50271.80272.10272.40272.70273.00273.30Q(m3/s)0.001.454.117.5511.6316.2521.36H(m)273.60273.90Q(m3/s)26.9232.89（三）隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)《沙坪棄土場(chǎng)排水設(shè)施項(xiàng)目工程地質(zhì)勘察報(bào)告（直接詳勘）》（四川自力建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，2021.3），隧道位于南溫泉背斜北側(cè)傾伏端東翼，為單斜構(gòu)造，地質(zhì)構(gòu)造較簡(jiǎn)單。隧道穿越地層為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組，巖性為泥巖和砂巖。擬建隧道圍巖級(jí)別Ⅳ～Ⅴ，Ⅳ級(jí)圍巖占33%，V級(jí)圍巖占67%。本工程排洪隧洞總長(zhǎng)261.00m，樁號(hào)為K0+000.00～K0+261.00，排洪隧洞開(kāi)挖、支護(hù)、結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)如下：（1）隧洞斷面型式選擇常用的隧洞斷面形狀主要有圓型、城門洞型和馬蹄型，其中圓型斷面多用于無(wú)壓隧洞，適用于各種地質(zhì)條件，水力特性最好，在內(nèi)外水壓力作用下，其受力條件也最好。圓型斷面的缺點(diǎn)是圓弧型底板不適宜開(kāi)挖出渣運(yùn)輸；城門洞型斷面，適用于無(wú)側(cè)向山巖壓力或側(cè)向山巖壓力較小的地質(zhì)條件，施工較為方便；馬蹄型斷面適用于不良地質(zhì)條件及側(cè)壓力較大的圍巖條件，水力特性和結(jié)構(gòu)特性介于圓型與城門洞型之間。因此，經(jīng)綜合考慮，隧洞斷面型式選擇城門洞型。（2）洞徑設(shè)計(jì)在隧洞洞型和縱坡確定后，隧洞橫斷面尺寸的確定，關(guān)系到隧洞的造價(jià)和工程效益，本工程洞徑選擇的主要原則如下：①滿足無(wú)壓輸水過(guò)流能力要求，水流流態(tài)合理。②隧洞結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)合理，便于減少配筋和優(yōu)化襯砌厚度。③滿足快速施工要求，便于布置風(fēng)水電設(shè)施，交通條件較好。根據(jù)水文分析計(jì)算結(jié)果，本工程設(shè)計(jì)流量為16.9m3/s，根據(jù)謝才公式和明槽均勻流的性質(zhì)，有式中v、Q、i、A、R、K、C——斷面的平均流速、流量、底坡、過(guò)水?dāng)嗝婷娣e、水力半徑、流量模數(shù)和謝才系數(shù)。一般可用曼寧公式計(jì)算謝才系數(shù)C，則式中：n——糙率，R單位為m，A單位為㎡。經(jīng)計(jì)算1.50m×1.80m最小洞徑即可滿足過(guò)流要求，但考慮該斷面尺寸過(guò)小，施工作業(yè)較為困難，因此綜合考慮工期及施工便利性，推薦隧洞成洞尺寸1.60×2.10m（寬×高）。（3）隧洞支護(hù)設(shè)計(jì)根據(jù)《沙坪棄土場(chǎng)排水設(shè)施項(xiàng)目工程地質(zhì)勘察報(bào)告（直接詳勘）》（四川自力建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，2021.3），隧道位于南溫泉背斜北側(cè)傾伏端東翼，為單斜構(gòu)造，地質(zhì)構(gòu)造較簡(jiǎn)單。隧道穿越地層為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組，巖性為泥巖和砂巖。擬建隧道圍巖級(jí)別Ⅳ～Ⅴ，Ⅳ級(jí)圍巖占33%，V級(jí)圍巖占67%。支護(hù)參數(shù)，具體支護(hù)參數(shù)如下：①Ⅳ類圍巖：邊墻及頂拱布置系統(tǒng)錨桿φ22，L=2.0m，1.2×1.2m，入巖1.9m；頂拱及邊墻系統(tǒng)噴C25混凝土，厚10cm，掛網(wǎng)φ6，@15×15cm；混凝土襯砌厚50cm；②V類圍巖：邊墻及頂拱布置系統(tǒng)錨桿φ22，L=2.5m，1.0×1.0m，入巖2.4m；頂拱及邊墻系統(tǒng)噴C25混凝土，厚15cm，掛網(wǎng)φ6，@15×15cm，設(shè)置I16工字鋼拱架（間距0.75m）及鋼筋混凝土襯砌進(jìn)行支護(hù)，襯砌厚度為0.6m；頂拱范圍內(nèi)采用超前小導(dǎo)管或超前錨桿進(jìn)行超前支護(hù)。（4）隧洞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本工程排洪隧洞為無(wú)壓隧洞，考慮供水保證率并盡量減少水頭損失，推薦過(guò)流面采用混凝土襯砌，下面簡(jiǎn)述鋼筋混凝土襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。（A）設(shè)計(jì)原則和基本假定①在內(nèi)水壓力作用下，考慮襯砌與圍巖的共同作用，圍巖是承受荷載的主體，最大限度的利用圍巖，充分發(fā)揮圍巖的作用；②在外水壓力作用下，襯砌單獨(dú)承受外水壓力，外水壓力根據(jù)圍巖條件可適當(dāng)折減；③鋼筋混凝土襯砌，按限裂構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)。（B）計(jì)算條件及方法城門洞無(wú)壓排洪隧洞的開(kāi)挖輪廓3.5m×4.0m（寬×高），襯砌采用C25鋼筋混凝土，縱向受力鋼筋采用HRB335級(jí)鋼筋。按正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算時(shí)，最大裂縫寬度允許值采用0.25mm。按結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力極限進(jìn)行校核，根據(jù)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL/T5057-2009）5.2.1：式中：S——承載能力極限狀態(tài)的作用效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值（所有內(nèi)力設(shè)計(jì)值系指由各作用標(biāo)準(zhǔn)值乘以相應(yīng)的作用分項(xiàng)系數(shù)后產(chǎn)生的效應(yīng)總和，并再乘以結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0及設(shè)計(jì)狀況系數(shù)ψ后的值）；R——結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力設(shè)計(jì)值，應(yīng)按各種構(gòu)件的承載能力計(jì)算公式確定；γ0——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；ψ——設(shè)計(jì)狀況系數(shù)，對(duì)應(yīng)持久狀況、短暫狀況、偶然狀況，分別取1.0、0.95及0.875；γd——結(jié)構(gòu)系數(shù)，按規(guī)范素混凝土結(jié)構(gòu)取2.0、鋼筋混凝土取1.2；排洪隧洞襯砌結(jié)構(gòu)屬于非桿件體系，其鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)所能承擔(dān)的拉力可以根據(jù)DL/T5057-2009附錄D“非桿件體系鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的線彈性應(yīng)力圖形法配筋計(jì)算原則”D.1相關(guān)公式進(jìn)行?；炷翑嗝娴呐浣钣?jì)算公式如下式所示。式中：T——由荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算出的混凝土截面彈性總拉力，T=Ab，在此，A為彈性應(yīng)力圖形中主拉應(yīng)力圖形總面積，b為結(jié)構(gòu)截面寬度；Tc——混凝土所承擔(dān)的拉力。當(dāng)按上式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，Tc不宜超過(guò)總拉力T的30％；當(dāng)受拉區(qū)高度大于結(jié)構(gòu)截面高度的2/3時(shí)，Tc應(yīng)取為零；當(dāng)彈性應(yīng)力圖形的受拉區(qū)高度小于結(jié)構(gòu)截面高度的2/3，且截面邊緣最大拉應(yīng)力小于或等于0.5ft時(shí)，可不配置受拉鋼筋或僅配置適量構(gòu)造鋼筋；fy——鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取300MPa；As——鋼筋截面積；γd——結(jié)構(gòu)系數(shù)，按規(guī)范素混凝土結(jié)構(gòu)取2.0、鋼筋混凝土取1.2；取結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0為1.0。（C）計(jì)算荷載及其組合荷載：基本荷載包括巖壓力、襯砌自重、內(nèi)水壓力、外水壓力、穩(wěn)定滲流場(chǎng)靜水壓力；特殊荷載包括校核水位時(shí)內(nèi)水壓力、施工荷載、灌漿壓力、溫度荷載、地震荷載等。對(duì)檢修期、施工期和運(yùn)行期工況進(jìn)行計(jì)算。荷載組合見(jiàn)下表。荷載組合表6.3.2隧洞進(jìn)口為滿足隧道進(jìn)口防沖刷及沉降要求，本工程排洪隧洞進(jìn)口設(shè)八字翼墻，右側(cè)翼墻沿隧洞軸線方向長(zhǎng)20.00m，樁號(hào)為K0-020.00～K0+000.00，右側(cè)翼墻沿隧洞軸線方向長(zhǎng)30.00m，樁號(hào)為K0-030.00～K0+000.00，其中樁號(hào)K0-020.00處開(kāi)口寬度為5.40m，K0+000.00處開(kāi)口寬度為1.60m，翼墻采用C25砼現(xiàn)澆，墻高2.8m，墻頂寬0.50m，迎水面直立，背水面坡比1:0.4。底板采用C25砼現(xiàn)澆，底板厚0.30m。八字墻相接處原河段鋪砌干砌塊石，干砌塊石厚度50cm。6.3.3隧洞出口隧洞位置選擇了基礎(chǔ)條件好的位置改道布置，采用鋼筋砼襯砌，降低了河道糙率，避免了河水對(duì)原河段土質(zhì)河岸的沖刷侵蝕。根據(jù)主體工程設(shè)計(jì)，工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，能滿足沖刷要求。隧洞末端設(shè)置了消力池，消力池后接鋼筋砼箱涵，箱涵長(zhǎng)28.00m，凈斷面尺寸3.0m×3.5m（寬×高），采用C25鋼筋砼襯砌，厚度0.40m。箱涵末端流速為3.81m/s，出口位置堤頂斜坡段無(wú)頂板部分兩側(cè)擋墻結(jié)合堤頂?shù)缆愤吰虏贾?，底板基礎(chǔ)嵌入基巖，可滿足沖刷要求，在箱涵匯入口小橋溝河底有混凝土護(hù)底，可以滿足出口沖刷要求，對(duì)河勢(shì)影響較小。箱涵位于已建堤頂?shù)缆废路剑┕r(shí)需先挖除部分堤頂?shù)缆?，之后恢?fù)。四、施工技術(shù)要求（一）土石方明挖土石方開(kāi)挖前首先進(jìn)行測(cè)量放樣，標(biāo)識(shí)出開(kāi)挖范圍和位置，然后采用人工將開(kāi)挖區(qū)域內(nèi)的有礙物清理干凈，清理范圍延伸至開(kāi)挖線外側(cè)至少2m的距離。本工程土方開(kāi)挖、腐殖土開(kāi)挖、淤泥開(kāi)挖直接采用1.6m3反鏟挖掘機(jī)裝車，配15t自卸汽車運(yùn)輸出渣，人工配合挖機(jī)集渣并清理工作面，對(duì)于量小且分散的基礎(chǔ)開(kāi)挖和槽挖可直接采用風(fēng)鎬清理或人工進(jìn)行清挖。本工程石方明挖主要集中在工程終點(diǎn)臺(tái)階泄槽段，距出口道路較近，為保證周圍道路的安全，明挖石方開(kāi)挖采用1.6m3反鏟挖掘機(jī)配破碎錘開(kāi)挖，人工配G10風(fēng)鎬修整開(kāi)挖面，開(kāi)挖料采用1.6m3反鏟挖掘機(jī)裝渣，配15t自卸汽車運(yùn)至棄土場(chǎng)。開(kāi)挖土石方部分就近堆放，后期用于回填，其中淤泥開(kāi)挖部分需曬干后再用于回填，其余土石方均運(yùn)至棄土場(chǎng)，綜合運(yùn)距5km。（二）石方洞挖為保證隧洞在近距離下穿構(gòu)筑物和建筑物的安全，本次隧洞開(kāi)挖采用水磨鉆非爆破方法施工。開(kāi)挖石方運(yùn)至沙坪棄土場(chǎng)，綜合運(yùn)距5km。（1）工法特點(diǎn)本工法投入小,施工成本低。本工法無(wú)需大型設(shè)備,所需設(shè)備成本低，輕便易維護(hù)，易于操作，并且需用勞動(dòng)力較少,普通工人即可操作，設(shè)備和人員方面的投入較小，和靜態(tài)爆破、銑挖法、掘進(jìn)機(jī)法等低震、微震工法相比,施工成本低。.水磨鉆及液壓劈裂機(jī)工作時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)、沖擊、噪音、粉塵飛屑等,不會(huì)產(chǎn)生有毒氣體和其它有害廢棄物,對(duì)周圍環(huán)境無(wú)影響,作業(yè)環(huán)境明顯改善。與其它爆破震動(dòng)控制較好的幾種開(kāi)挖方法相比，兼具成本和效率優(yōu)勢(shì),綜合效益高。工藝簡(jiǎn)單,對(duì)操作人員進(jìn)行簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可上崗,易于學(xué)習(xí)掌握,便于推廣。（2）工藝原理本工法采用“周邊鉆孔取芯切割+中心鉆孔劈裂”的方法進(jìn)行隧洞的非爆破法開(kāi)挖。采用水磨鉆沿開(kāi)挖區(qū)域周邊以相割圓方式按水平方向施鉆取芯,在周邊形成連續(xù)槽道，成型開(kāi)挖輪廓，為中部巖體劈裂提供臨空面。在中部開(kāi)挖區(qū)域周邊內(nèi)使用風(fēng)鉆按一定間距在水平方向鉆劈裂孔,然后以周邊槽道形成的臨空面,用液壓劈裂機(jī)自周邊向內(nèi)進(jìn)行分裂開(kāi)挖巖體,人工清除劈裂巖體。水磨鉆工法為：施工準(zhǔn)備→測(cè)量放線、布孔→搭設(shè)簡(jiǎn)易臺(tái)架→水磨鉆鉆孔、取周邊巖芯→鉆孔劈裂→液壓劈裂機(jī)分裂核心巖體→人工清除劈裂巖體→檢查驗(yàn)收。（3）施工準(zhǔn)備按照“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的原則,先對(duì)施工段隧道進(jìn)行超前地質(zhì)測(cè)報(bào)、水文地質(zhì)調(diào)查及時(shí)監(jiān)測(cè)的信息化施工,根據(jù)圍巖級(jí)別及水文地質(zhì)情況確定支護(hù)參數(shù)及開(kāi)挖方法,并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)人員、機(jī)械配置情況制定施工方案，確保施工安全，施工方案經(jīng)濟(jì)、合理。（4）測(cè)量放線、布孔由測(cè)量人員根據(jù)隧道洞內(nèi)控制導(dǎo)線,精確測(cè)設(shè)出非爆開(kāi)挖斷面的圓心，然后再在掌子面上畫(huà)隧洞開(kāi)挖斷面輪廓。水磨鉆鉆孔孔位可治輪廓線連續(xù)布置。單個(gè)水磨鉆電機(jī)功率一般為2.5-3.0KW，由于水磨鉆行程僅有60cm,有效成孔深度在50cm左右,需多次鉆孔才能達(dá)到非爆區(qū)的設(shè)計(jì)循環(huán)進(jìn)尺,水磨鉆鉆孔需存在一定外插角，若開(kāi)孔處采用相切圓,則在孔位末端存在楔形巖體,斷面不連續(xù)，因此,開(kāi)孔時(shí)采用咬合圓的型式，消除孔末端的楔形巖石,形成連續(xù)的臨空面。中部用于劈裂的鉆孔孔間距40cm、排距40cm,沿隧道中線呈梅花形左右對(duì)稱布置。（5）搭設(shè)簡(jiǎn)易臺(tái)架用于鉆孔和劈裂的臺(tái)架采用腳手架搭設(shè)。臺(tái)架搭設(shè)應(yīng)牢固,強(qiáng)度和穩(wěn)定性滿足要求,盡量減少作業(yè)的晃動(dòng),保證施工安全和試鉆精度。（6）水磨鉆鉆孔、取周邊巖芯將水磨鉆利用倒鏈懸吊在作業(yè)臺(tái)架上,并安裝可以調(diào)節(jié)水磨鉆橫向位置的支撐架,然后上下左右調(diào)整水磨鉆位置,檢查水磨鉆能否順利到位。開(kāi)機(jī)檢查水磨鉆運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常,然后人工手持取芯鉆在隧道輪廓線上鉆孔取芯,采用以相割圓方式按水平方向施鉆取芯，在周邊形成連續(xù)槽道臨空面。為了同時(shí)保證取芯效率和較小的超挖量,相鄰鉆孔中心間距13cm，兩孔搭接2cm;每循環(huán)取芯孔數(shù)在65~70個(gè)。根據(jù)取芯鉆筒長(zhǎng)度每次鉆取深度50cm左右。2~3臺(tái)鉆機(jī)，每臺(tái)鉆機(jī)需3~4人操作。取芯時(shí)一個(gè)孔鉆進(jìn)時(shí)間約為5~10分鐘。水磨鉆取芯到位時(shí)，人工緩慢拉出水磨鉆,人工輕輕敲擊芯體,使其與母巖斷開(kāi),然后人工將其取出,水磨鉆移至下一個(gè)孔位處鉆孔。（7）劈裂鉆孔在開(kāi)挖區(qū)域輪廓線取芯的中間部分先用YT28鑿巖鉆機(jī)鉆孔,相鄰孔間距40cm,孔徑4.2cm，鉆孔數(shù)42~45個(gè);鉆劈裂孔也可在搭設(shè)簡(jiǎn)易臺(tái)架前進(jìn)行,為方便施工劈裂孔可一次鉆進(jìn)2~4m,滿足4~8個(gè)劈裂循環(huán)作業(yè)(一個(gè)開(kāi)挖循環(huán)約1.5米，每劈裂循環(huán)約0.5米)。（8）液壓劈裂機(jī)分裂核心巖體取芯孔完成后,然后以周邊槽道形成的臨空面,用液壓劈裂機(jī)自周邊向內(nèi)進(jìn)行分裂開(kāi)挖巖體，劈裂自上而下分裂巖塊，人工撬落。劈裂采用一臺(tái)劈裂機(jī),4個(gè)操作人員，根據(jù)圍巖裂隙發(fā)育情況,小導(dǎo)洞劈裂每循環(huán)約1小時(shí)。（9）人工清除劈裂巖體為保證臺(tái)架和液壓劈裂機(jī)管線和下部工作面安全，劈裂機(jī)將巖體分裂后,分裂巖塊隨時(shí)由人工將地面石塊用手推車運(yùn)至距離掌子面10m以外臨時(shí)堆放,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件約3個(gè)運(yùn)渣人員，開(kāi)挖完一個(gè)循環(huán)后用2m3裝載機(jī)配合15t自卸汽車出碴至棄碴場(chǎng)。（10）檢查驗(yàn)收每循環(huán)后檢查施工效果，分析原因及時(shí)修正相關(guān)參數(shù)，改善技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，檢查后續(xù)開(kāi)挖是否超過(guò)設(shè)計(jì)要求,對(duì)比爆破前后地表建筑物情況,是