集安市台上镇中兴村堤坊建议项目档案资料.doc

目 录
1.综合说明 1
1.1项目概况 1
1.2水文 2
1.3工程地质 2
1.4工程任务和规模 4
1.5工程设计 6
1.6施工 7
1.7设计概算 8
2.水文 9
2.1流域概况 9
2.2气象 9
2.3设计洪水计算 9
2.4河道横断面及河床糙率 10
2.5分期洪水计算 10
3.工程地质 11
3.1概述 11
3.2工程地质条件 12
3.3工程地质条件评价 12
3.4天然建筑材料 14
3.5工程地质结论 14
4.工程任务和规模 17
4.1社会经济发展情况及工程建设的必要性 17
4.2工程任务 17
4.3工程规模 18
4.4水面线推求 18
5.工程设计 20
5.1工程等级和设计标准 20
5.2设计依据 20
5.3工程总体布置 21
5.4堤防断面设计 21
5.5堤防稳定设计 24
6.施工 30
6.1施工条件 30
6.2自然条件 30
6.3堤防工程施工 32
6.4施工交通运输 35
6.5施工布置及进度 35
7.投资概算 36
7.1概算编制说明 36

58

1.综合说明
1.1项目概况
集安市位于鸭绿江的中下游，吉林省最南部。全市3312km2，山林占80%，土地及村庄道路占20%，全市人口23万人，城区人口7.5万人。集安市是吉林省著名的旅游城市，风景秀丽、气候宜人，享有“东北小江南”的美誉。
台上镇地处集安市西南35公里，老岭山下、新开河畔。位于东经125°47′—126°05′、北纬41°07′—41°29′之间。东与麻线乡、太王镇、清河镇毗邻，西与台上镇、辽宁省桓仁县接壤，南与榆林镇、大路镇、麻线乡交界，北与清河镇、台上镇相连。镇境东西长40.3公里，南北宽12公里，面积422.32平方公里。台上镇辖12个村民委，74个村民组，2个社区居委会，4个居民组。全镇总户数5454户，总人口16118人。现在有耕地2.0475亩，山林面积37万亩，森林覆盖率83.58%。
中兴河系新开河支流之一，全长25公里，流域面积23.5平方公里，落差65米。
项目拟建区域境内雨量丰富，多年平均降雨量941mm，5—9月降雨748mm，降雨量年内分配差异较大，雨量多集中在汛期（5—9月），占全年降雨的70%以上，农业生产受气候条件影响较大。
新建堤防400延长米，位于中兴村五（老郑沟）组。为混凝土现浇板和土堤堤身结构。河堤工程要求以混凝土现浇板为主。基础深、宽度、坡度要与原河堤相同，表面平整，严禁出现浮塞、小石集中填充、半坡起砌、架空、叠砌等现象。所有工程必须符合《堤防施工规范》要求。
1.2水文
1.2.1洪水计算
吉林省水利厅以吉水计[2014]329号文批复《集安市台上镇中兴村堤防应急度汛工程》，上游始于中兴村，下游终于中兴村，大柳条沟位于批复河段之间。批复对应大柳条沟河口断面10年一遇洪峰流量为179.5m3/s。
1.2.2分期洪水
吉林省水利厅以吉水计[2014]329号文批复《吉林省台上镇中兴村堤防应急度汛工程》，上游始于中兴村，下游终于中兴村。
1.3工程地质
1.3.1工程地质条件
本次设计河段，河谷平缓开阔，河床宽40—70m，平均宽度约55m，河床两岸不对称分布有一级阶地，下游河床中有漫滩分布。河床及河漫滩由砂卵石组成，阶地由沙壤土、砂卵石组成，基岩为巨斑状花岗岩。
工程区地处华北地台缘东端，中朝准地台（I），胶辽台隆（II），太子河一浑江褶断带（III）中段之台上断块（IV）上，褶皱、断裂较发育，巨斑状花岗石中发育有韧性剪切带，见有片理化和绿泥石现象。新构造运动特征表现不明显，主要以缓慢抬升为主。
根据《吉林省地震动参数区划工作图》上查得，本区地震动峰值加速度0.05g，地震基本烈度小于VI度。
区内地下水主要赋存于砂卵石层中，属松散层孔隙潜水，接受大气水及河水入渗补给。
经调查，工程所在区最大冻深1.2m。
1.3.2工程地质评价
本次设计中兴村堤防工程，断面采用土堤与混凝土板和砼趾墙相结合的结构形式。
根据对提线的地质勘察，其地层岩性组成自上而下依次为：砂卵石和花岗岩。
地下水主要赋存于砂卵石层中，为孔隙潜水，接受大气降水及山区基岩裂隙水侧向补给，与河水联系密切，互为补排关系。强风化基岩中赋存有基岩裂隙大，水量不大。砂卵石具强透水性，弱风化基岩具中等透水性。
拟建堤防沿线，同属于一个地貌单元，工程地质条件变化不大本阶段勘察未发现不良地质现象存在，适于堤防修建。
砼趾墙基础座在中密砂卵石层上。
原有土堤皆为砂卵石填筑，均已固结，密实程度较好，新选堤线与之重合部分皆可加以利用。未重合部分可拆除作为新堤填筑料使用。
各层土（岩）主要物理力学指标建议采用值见表3.3.1。
1.3.3天然建筑材料
填筑料场选在堤址范围内河床上，储量1万m3以上。推运距离40—60m左右。
砂石骨料场为商品料场，位于花甸镇钓鱼河口，运距15km左右。按SL251—2000规程砼用细骨料质量技术要求，砼用细骨料质量除堆积密度偏低，孔隙率偏高外，其它各项指标满足砼细骨料质量技术要求；砼用粗骨料质量各项指标均满足粗骨料质量技术要求。
1.3.4工程地质结论
（1）中兴村段原有堤防标准低，且已水毁，不能满足安全要求，需要重新修建。
（2）拟建堤防堤基地质条件满足设计要求。趾墙基础座于砂卵石层，满足抗冲刷与冻深要求。
（3）经现场勘查，天然建筑材料储量、质量满足设计要求，开采运输条件较好。
（4）建议堤身填筑砂卵石混合料相对密度按0.6控制，干密度按1.8g/cm3控制，内摩擦角：水上32°，水下30°。
1.4工程任务和规模
1.4.1社会经济发展情况及工程建设的必要性
（1）社会经济发展情况
中兴村位于集安市西北部，隶属于台上镇。耕地面积1280亩，其中水田800亩，旱田480亩。现有总人口1023人，其中农业人口1023人。全村经济收入以人参种植加工为主，商贸业为辅，2011年农村经济总产值实现926万元，农村人均收入达到5250元。
（2）项目建设的必要性
项目拟建区域内洪水发生时，多为爆涨陡落，历时很短，一般情况每次洪水过程为1—3天。由于防洪标准低，防洪基础设施严重滞后，百姓安全得不到保障，严重影响了当地经济的可持续发展，因而建设该堤防工程是十分必要的。
1.4.2工程任务
本次应急度汛工程只能挑选出现险情严重，危害巨大，社会影响广泛的重点村屯段进行优先设计。保护范围为整个中兴村全部居民、学校、企事业单位、公用及民用设施。
1.4.3工程规模
根据《防洪标准》和《堤防工程设计规范》（GB50286-98），确定中兴村堤防设计为十年一遇洪水标准，其相应工程等级为5级，新建防护堤400延长米。
1.4.4水面线推求
吉林省水利厅以吉水计[2014]329号文批复《集安市台上镇中兴村堤防应急度汛工程》，上游始于中兴村，下游终于中兴村，断面10年一遇洪峰流量为179.5m3/s，对应水位261.85m。高程调整后对应本次设计水位为401.08m。
1.5工程设计
1.5.1工程等别和标准
本工程防洪标准为10年一遇，工程等级别为5等，建筑物级别为5级。
1.5.2堤防工程布置
（1）河道自然状况
中兴河系新开河支流之一，由于采砂户对河道进行挖砂取石，平均挖深1.0米以上，致使堤脚外露 ，河道凌乱不堪，2012洪水将堤脚全线淘空，导致堤身坍塌。
（2）堤防工程布置
本次设计堤防位于台上镇中兴村，集安市台上镇辖区，堤线布置根据地形，地质条件结合施工条件按下列因素确定：
堤线布置与河势流向相适应，并与大洪水的主流线大致平行；
堤线应力求平顺，各堤段平缓连接，不得采用折线或急弯；
堤线布置尽可能利用现有堤防和有利地形，修筑在土质较好、比较稳定的滩岸上，留有适当宽度的滩地，尽可能避开不利地质区；
堤线布置在占压耕地少的地带，并利于防汛抢险和工程管理。
1.5.3堤防结构设计
中兴村堤防：采用砼面板护坡的斜坡式土堤。堤脚设砼趾墙，梯形结构，顶宽0.6米，底宽1.2米，高1.5米，背水侧垂直，迎水侧设1:0.4的斜坡。趾墙每10设深降缝，缝内夹聚乙烯泡沫板。根据多年调查，冬季岸边无水，考虑冻胀影响，将基础埋深设为1.5米。堤坡迎水侧坡比1:2.0，坡面防护采用砼面板护坡，坡面每1.5米设纵缝，水平方向设横缝2道，垂直方向错缝，缝内夹聚乙烯泡沫板，厚度1.0cm。面板厚度12cm，其下直接铺设土工膜（二布一膜）；堤顶有交通要求，顶宽度取4.0米，迎水侧设0.5米宽砼封肩，其余3.5米采用砂石路面；堤防背水边坡1:2.0，接原地面，不作特殊防护。
1.6施工
1.6.1施工条件
集安市台上镇中兴村位于集安市西北，有村村通水泥路连接县级公路，交通便利。
堤防处于新开河支流中兴村，岸边较缓，基础座落于砂卵石层上。
填筑料场选在堤址范围内的河床上，岩性为第四系全新统冲积堆积的卵砾石，级配良好。没有无用层，平均厚度1.5m，储量1万m3以上。推运距离40-60m。
骨料场为商品料场，位于花甸镇钓鱼河口运距约5km。
钢筋、水泥由通化购进，运距130km。
施工用电可自备柴油发电机组供应，亦可就近接农用电网。
施工期选择在枯水期进行。施工围堰建筑物为5级，按《施工组织设计规划》规定施工洪水标准为春汛五年一遇洪水，利用开挖土料直接堆筑。
1.6.2施工布置及进度
堤防施工场地狭长，对外为公路交通。场内交通采用临时施工道路连接围堰，本工程布设临时施工道路总长0.8km。
中兴村段堤防可将拌合站、骨料堆放区、施工仓库、加工厂、修配厂布置于中兴村委会院内，通过临时施工道路连接村村通水泥路，各种原材料和中间产品可直接运至施工作业面。办公及生活区租用中兴村民住房。
施工总体布置为临时占地，通过协调和适当补偿均可解决。
根据施工条件、工程完工期限、投资安排及工程规模，工程工期按3个月设定。
1.7设计概算
根据中兴村河堤工程建设项目的内容及规模估算，项目建筑总投资49.8万元，其中：堤防工程37.1万元，其它费用12.7万元。
2.水文
2.1流域概况
中兴村为新开河的支流之一，发源于长白山系老岭山脉的老爷岭北麓，自东南流向河西北。全长25公里，流域面积23.5平方公里。河道平均比降12‰。流域内支流众多，水量丰沛，地形起伏较大，河道蜿蜒曲折，山峦起伏叠嶂。两岸多次生林和混交林，近年来政府对该流域采取了一定水保措施，植被得到有效保护，生态环境得到改善。
2.2气象
集安市地处北温带季风气候区，素有“东北小江南”之美称。年平均气温6.6℃，极端最高气温37.7℃，极端最低气温-36.2℃。多年平均降雨量941mm，5-9月降雨量748mm，占全年降雨量的79%。无霜期149天。多年平均蒸发量为639mm，多年平均风速为1.4m/s，最大风速为24m/s，多年平均日照时数为2259.5小时，最大冻土深1.2m。
2.3设计洪水计算
按国家标准GB50201-94《防洪标准》、《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）、《堤防工程设计规范》（GB50286-98）、发改委吉发改农经[2009]166号《关于全省中小河流治理建设规划的批复》、水利厅“吉水基字（1999）42号关于印发《吉林省主要江河整治实施方案》的通知”要求，中兴村堤防按10年一遇洪水设防，堤段按5级设计。
洪水计算分析如下
吉林省水利厅以吉水计[2014]329号文批复《集安市台上镇中兴村堤防应急度汛工程》，上游始于中兴村，下游终于中兴村，断面10年一遇洪峰流量为179.5m3/s。
2.4河道横断面及河床糙率
设计河段河床由砂卵石组成，床面基本平整，河段较顺直，水流通畅，参照《水力学手段》和《浑江干流规划报告》中所列糙率取值范围，确定设计河段的综合糙率为0.035。
2.5分期洪水计算
吉林省水利厅以吉水计[2014]329号文批复《集安市台上镇中兴村堤防应急度汛工程》，上游始于中兴村，下游终于中兴村，河口断面5年一遇春汛洪峰流量为21.43m3/s。

3.工程地质
3.1概述
3.1.1工程区概况
台上镇地处集安市西南35公里，老岭山下、新开河畔。位于东经125°47′—126°05′、北纬41°07′—41°29′之间。东与麻线乡、太王镇、清河镇毗邻，西与台上镇、辽宁省桓仁县接壤，南与榆林镇、大路镇、麻线乡交界，北与清河镇、台上镇相连。镇境东西长40.3公里，南北宽12公里，面积422.32平方公里。台上镇辖12个村民委，74个村民组，2个社区居委会，4个居民组。全镇总户数5454户，总人口16118人。现在有耕地2.0475亩，山林面积37万亩，森林覆盖率83.58%。
3.1.2堤防现状及存在的主要问题
中兴村段堤防始建于70年代，最大会战期间的产物，堤防断面是干砌石护坡的梯形土堤。2012洪水造成堤脚淘空，护坡脱落，堤身坍塌，洪水漫堤，一旦再发生洪水，堤防将全部冲毁，其损失不可预估。
3.1.3本次设计意图
为保护中兴村全部居民、学校、企事业单位、公用及民用设施，本次设计中兴村堤防工程总长400米，该堤防已丧失防洪能力，修建该工程势在必行。工程修建后防洪能力达10年一遇洪水标准，使水患得到有效遏制，免费人员伤亡和财产损失，避免自然环境进一步恶化。
3.2工程地质条件
本次设计堤防，位于新开河支流发源于长白山系老岭山脉的老爷岭北麓，自东南流向西北。该河由东升河、大顶子河于东明村上头汇集而成。全长25公里，流域面积23.5平方公里。河道平均比降12‰。域内支流众多，水量丰沛，地形起伏较大，河道蜿蜒曲折，山峦起伏叠嶂。
本次设计河段，河谷平缓开阔，河床宽40—50m，平均宽度约55m，河床两岸不对称分布有一级阶地，下游河床中有漫滩分布。河床及河漫滩由砂卵石组成，阶地由沙壤土、砂卵石组成，基岩为巨斑状花岗岩。
工程区地处华北地台缘东端，中朝准地台（I），胶辽台隆（II），太子河一浑江褶断带（III）中段之台上断块（IV）上，褶皱、断裂较发育，巨斑状花岗石中发育有韧性剪切带，见有片理化和绿泥石现象。新构造运动特征表现不明显，主要以缓慢抬升为主。
根据《吉林省地震动参数区划工作图》上查得，本区地震动峰值加速度0.05g，地震基本烈度小于VI度。
区内地下水主要赋存于砂卵石层中，属松散层孔隙潜水，接受大气水及河水入渗补给。
经调查，工程所在区最大冻深1.2m。
3.3工程地质条件评价
中兴村段堤防可利用部分土堤。
根据对堤线的地质勘察，基地层岩性组成自上而下依次为：
（1）砂卵石：杂色，稍密—中密状态，冲积成因，分选差，磨圆较 ，呈次圆状—圆状。颗分结果：卵石含量45%，砾石含量28%，沙粒含量2%，土含量5%左右。层厚1.8—3.80m。
（2）花岗岩：灰白—浅黄色，斑状、巨斑状结构，均状结构，矿物颗粒粗大，浅色矿物以石英、长石为主，暗色矿物以云母、辉石、角闪石为主。岩质坚硬，强风化层厚0.5m，局部可达1.0m。
地下水主要赋存于砂卵石层中，为孔隙潜水，接受大气降水及山区基岩裂隙水侧向补给，与河水联系密切，互为补排关系。强风化基岩中赋存有基岩裂隙大，水量不大。砂卵石具强透水性，弱风化基岩具中等透水性。弱风化基岩具弱透水性。
拟建堤防沿线，同属于一个地貌单元，工程地质条件变化不大本阶段勘察未发现不良地质现象存在，适于堤防修建。
浆砌石档墙基础座在中密砂卵石层上。
原有土堤皆为砂卵石填筑，均已固结，密实程度较好，新选堤线与之重合部分皆可加以利用。未重合部分可拆除作为新堤填筑料使用。
各层土（岩）主要物理力学指标建议采用值见下表。
岩土参数建议采用值表
表3.3.1
岩性
密度
孔隙比
比重
渗透
系数
抗剪强度
摩擦
系数
承
载
力
允许水力坡降
允许不冲流速
开挖边坡
相对密度
临时
永久
r湿
rа
ε
G
K
C
Φ
f

J允

g/cm3
g/cm3

g/cm3
cm/s
MPa

MPa

m/s

砂卵石
2.65
1.8
0.58
2.68
1.2×10
1
0
32
0.5
0.35
0.15
1.2
1:1.5
1:1.2
0.6
花岗岩
强风化

0.5

弱风化

>0.7

3.4天然建筑材料
3.4.1填筑料
填筑料场选在堤址范围内的河床上，岩性为每四系全新统冲积堆积的卵砾石，卵石54.2%，砾石21.9%，砂24.1%，级配良好。没有无用层，平均厚度1.5m，储量1万m3以上。推运距40—60m左右。
3.4.2砂砾石料
骨料场为商品料场，位于钓鱼河口，运距约15km。按SL251—2000规程砼用细骨料质量技术要求，砼用细骨料质量除堆积密度偏低，孔隙率偏高外，其它各项指标满足砼细骨料质量技术要求；砼用粗骨料质量各项指标均满足粗骨料质量技术要求。试验成果详见下表3.4.1、表3.4.2、表3.4.3、表3.4.4。
3.5工程地质结论
（1）中兴村段原有堤防标准低，且已水毁，不能满足安全要求，需要重新修建。
（2）拟建堤防堤基地质条件满足设计要求。趾墙基础座于砂卵石层，满足抗冲刷与冻深要求。
（3）经现场勘查，天然建筑材料储量、质量满足设计要求，开采运输条件较好。
（4）建议堤身填筑砂卵石混合料相对密度按0.6控制，干密度按1.8g/cm3控制，内摩擦角：水上32°，水下30°。

砼 细 骨 料 场 材 料 试 验 成 果 表
表3.4.1
试验
项目
指标
类别
物理性质
有害物质含量
颗粒级配
表观密度
堆积密度
孔隙率
云母
含泥量
有机质
轻物质

平均粒径
细度模数
5.0
2.5
1.25
0.63
0.316
0.16
筛底
g/cm3
%

%
%
mm

试验
组数
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
平均值
2.66
1.49
44.2
<0.10
1.6
浅于标准色
0.26
20.2
33.5
43.4
59.1
78.6
92.4
100
0.37
2.58
砼 细 骨 料 质 量 评 价 表
表3.4.2
项 目
SL251-2000规范规定技术指标
试 验 值
评 价4
表观密度
>2.55g/cm3
2.66g/cm3
合格
堆积密度
>1.50g/cm3
>1.49g/cm3
稍低
孔隙率
<40%
44.2%
稍高
含泥量
<3%
1.6%
合格
有机物含量
浅于标准色
浅于标准色
合格
轻有机质含量
≤1%
0.26%
合格
云母含量
<2%
<0.1%
合格
细度
细度模数
2.3~3.5为宜
2.58
合格
平均粒径
0.36~0.50为宜
0.37
合格

砼 细 骨 料 场 材 料 试 验 成 果 表
表3.4.3
试验
项目
指标
类别
物理性质
有害物质含量
颗粒级配

表观密度
堆积密度
孔隙率
吸水率
针片状
含泥量
软弱颗粒
有机质
轻物质
通过各号筛的累计筛余百分率
细度模数
40
20
10
5.0
g/cm3
%

%
%
试验
组数
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2

平均值
2.64
1.63
38.2
1.1
无
0.2

浅于标准色
无
20.3
33.6
91.3
100

砼 用 粗 骨 料 质 量 评 价 表
表3.4.4
规范规定SL251-2000
B2
备 注
序号
项 目
指 标
试验指标
质量评价
1
表观密度
>2.60g/cm3
2.64
合格

2
堆积密度
>1.60g/cm3
1.63
合格
对于砾石力学性能的要求，应符合《钢筋干砌石结构设计规范》规定
3
孔隙率
<45%
38.2%
合格
4
吸水率
<2.5%,抗寒性干砌石±<1.5%
1.1%
合格
5
冻融损失率
<10%
3.35%
合格
6
针片状颗粒含量
<10%
无
合格
7
软弱颗粒含量
<5%
3.92%
合格
8
含泥量(粘、粉粒)
<1%
0.20%
合格
不允许存在粘土块、粘土薄膜；若有则应做专门试验认证
9
碱活性骨料含量

有碱活性骨料时，应做专门试验认证
10
硫酸盐及硫化物含量
0.5%

换算成SO2
11
有机质含量
浅于标准色
浅于标准色
合格

12
粒度模数
宜采有6.25~8.30

13
轻物质含量
不允许存在
无
合格

4.工程任务和规模
4.1社会经济发展情况及工程建设的必要性
4.1.1社会经济发展情况
中兴村位于集安市西北部，隶属于台上镇。耕地面积1280亩，其中水田800亩，旱田480亩。现有总人口1023人，其中农业人口1023人。全村经济收入以人参种植加工为主，商贸业为辅，2011年农村经济总产值实现926万元，农村人均收入达到5250元。
4.1.2项目建设的必要性
中兴村堤防建设该项目未建设前，曾经发生过多次洪灾，仅发生五年一遇的洪水，就有大量农作物被淹没，造成了农作物的损失，给居住河岸的居民带来了巨大的经济损失，并且背负着巨大的精神压力，并且随着洪水的增大而增加。
随着社会经济的发展，中兴村的社会主义新农村建设不断深入，而洪水隐患一直未得到解决，由于防洪标准低，防洪基础设施严重滞后，中兴村安全得不到保障，人民财产得不到保障，严重影响了本村的经济的可持续发展，因而建设中兴村防洪河堤是十分必要和紧迫的。
4.2工程任务
由于资金有限，本次应急度汛工程只能挑选出现险情严重，危害巨大，社会影响广泛的重点村屯段进行优先设计。保护范围为整个中兴村全部居民、学校、企事业单位、公用及民用设施。
4.3工程规模
按中华人民共和国国家标准GB50201—94《防洪标准》、《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）、《堤防工程设计规范》（GB50286-98）、吉林省发展和改革委员会吉发改农经[2009]166号《关于全省中小河流治理建设规划的批复》，堤防设计防洪标准为10年一遇洪水，工程等级为5级堤防工程。
所选堤段位于集安市台上镇中兴村，总长25公里。
4.4水面线推求
4.4.1推算方法
（2）中兴村下段水面线推求
吉林省水利厅以吉水计[2014]329号文批复《集安市台上镇中兴村堤防应急度汛工程》，上游始于中兴村，下游终于中兴村，大柳条沟位于批复河段之间。批复对应大柳条沟河口断面10年一遇洪峰流量为179.5m3/s，对应水位261.85m。高程调整后对应本次设计水位为401.08m。
设计水面线推算方法是采用曼宁公式按等流量缓变流原理，采用双断面法进行推算。基本公式为：
= +
式中：—上下端面间的水位差（m）
Q—上下端两间的设计流量（m3/s）
K—各断面间流量模数
L—上下端两间河段长度（km）
推算水面线成果见表4-2

中兴村堤防设计水面线推算成果
表4-2 单位：m
桩号
0+000.0
0+089.8
0+139.9
0+183.3
0+215.3
设计堤距
48.2
48.2
50.1
64.5
68.6
设计水面线
401.08
400.25
399.78
399.38
399.08

5.工程设计
5.1工程等级和设计标准
按国家标准GB50201-94《防洪标准》、《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）、《堤防工程设计规范》（GB50286-98）、吉发改农经[2009]166号《关于全省中小河流治理建设规划的批复》、水利厅“吉水基字（1999）42号关于印发《吉林省主要江河整治实施方案》的通知”要求，中兴村堤防应急度汛工程按10年一遇洪水设防，堤防为5级。
5.2设计依据
5.2.1设计规范
本项工程设计采用的主要规程、规范及设计手册有：
a《水利水电工程初步设计报告编制规程》（DL5021-93）
b《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》（SL252-2000）
c《防洪标准》（GB50201-94）
d《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）
e《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL-189-96）
f《施工组织设计规范》（SL303-2004）
g《水工建筑物抗震设计规范》（DL509-1997）
h《水利工程管理单位编制定员试行标准》（SLJ705-81）
i《水利水电工程制图标准》（SL73-95）
j《水工设计手册》
5.2.2河道自然状况
中兴村堤防建设项目，由于采矿户对河道进行挖砂取石，平均挖深1.0米以上，致使堤脚外露，河道凌乱不堪，2012洪水将堤脚全线淘空，导致堤身坍塌。
本次设计堤防位于新开河支流东明河右岸，总长度25公里。
5.3工程总体布置
本次设计堤防位于台上镇中兴村，集安市台上镇辖区，堤线布置根据地形，地质条件结合施工条件按下列因素确定：
堤线布置与河势流向相适应，并与大洪水的主流线大致平行；
堤线应力求平顺，各堤段平缓连接，不得采用折线或急弯；
堤线布置尽可能利用现有堤防和有利地形，修筑在土质较好、比较稳定的滩岸上，留有适当宽度的滩地，尽可能避开地质条件不利地段；
堤线布置在占压耕地少的地带，并利于防汛抢险和工程管理。
5.4堤防断面设计
根据规范的规定，5级堤防堤顶宽不宜小于3.0m，设计为4.0m。
中兴村堤防：采用砼面板护坡的斜坡式土堤。堤脚设砼趾墙，梯形结构，顶宽0.6米，底宽1.2米，高1.5米，背水侧垂直，迎水侧设1:0.4的斜坡。趾墙每10设深降缝，缝内夹聚乙烯泡沫板。根据多年调查，冬季岸边无水，考虑冻胀影响，将基础埋深设为1.5米。堤坡迎水侧坡比1:2.0，坡面防护采用砼面板护坡，坡面每1.5米设纵缝，水平方向设横缝2道，垂直方向错缝，缝内夹聚乙烯泡沫板，厚度1.0cm。面板厚度12cm，其下直接铺设土工膜（二布一膜）；堤顶有交通要求，顶宽度取4.0米，迎水侧设0.5米宽砼封肩，其余3.5米采用砂石路面；堤防背水边坡1:2.0，接原地面，不作特殊防护。
5.4.1堤顶高程
堤顶高程按设计洪水位（P=10%）加堤顶超高确定，根据《堤防工程设计规范》公式：
Y：R+e+A
式中：Y——堤顶超高，m；
R——波浪爬高，m；
e——风壅加水面高，m;
A——安全加高，m。
按《堤防工程设计规范》表2.2.1选取定不允许越浪，5级堤防堤A=0.5m。
风壅水面高按《堤防设计规范》C.2.1公式规定计算各选取断面的值均小于1.23×10-5m，因此在本次设计中不计。
波浪爬高楼《堤防工程设计规范》规定选用甫田公式计算：式中水域上10米处风速的1.5倍，风速为15.3×1.5=22.95m/s；吹程为堤距的1~2倍，即F=60~90m；堤前最大水深d=2.8m；

根据公式：
= 0.13
根据公式： = 13.9 及
堤 顶 高 程 计 算 表
表5.3.1
频 率
项 目
p=10%
波浪爬高（m）
0.29
安全加高（m）
0.5
堤顶超高（m）
0.79
堤顶高程（m）
设计洪水位+0.8
由此可推算出堤防水面线及堤顶线高程并列表如下：
中兴村堤防水面线及堤顶高程线成果表
桩号
0+000.0
0+089.8
0+139.9
0+183.3
0+215.3
水面线高程
401.08
400.25
399.78
399.38
399.08
设计堤顶高程
401.88
401.05
400.58
400.18
399.88
此成果与历年洪水调查成果及2012年洪痕进行比较验证，基本符合10年一遇洪水标准。
5.4.2堤顶结构
堤顶有交通要求，堤顶宽取4.0米，迎水侧设0.5米宽砼封肩，其余3.5米为砂石路面，选用级配合理、粒径均匀的砂卵石混合料进行回填压实。
5.4.3堤身防护
堤脚设砼趾墙，梯形结构，顶宽0.6米，底宽1.2，高1.5米，背水侧垂直，迎水侧设1:0.4的斜坡。趾墙每10设沉降缝，缝内夹聚乙烯泡沫板。根据多年调查，冬季岸边无水，考虑冻胀影响，将基础埋深设为1.5米。堤坡迎水侧坡比1:2.0，坡面防护采用砼面板护坡，坡面每1.5米设纵缝，水平方向设横缝2道，垂直方向错缝，缝内夹聚乙烯泡沫板，厚度1.0cm。面板厚度12cm，其下直接铺设土工膜（二布一膜）；砼强度等级C25，面板为一级配，趾脚为三级配，水泥采用普通硅酸盐水泥42.5级。
5.4.4土堤堤身
土堤堤身为梯形断面，顶宽3米，迎背水坡均采用1:2.0的斜坡，前坡接趾墙，后坡与原地面连接。堤身填筑料为天然砂卵石混合料，土堤填筑控制干容重1.80kg/cm3，相对密度0.6。
5.5堤防稳定设计
5.5.1趾墙稳定计算
1、基础资料
堤防采用砼面板护坡的斜坡式土堤，趾脚为重力式砼结构。
（1）筑堤材料主要物理学指标：
类 别
堤 防
混凝土容重（t/m3）
2.4
填筑料容重（t/m3）
1.80
填筑料内摩擦角
31°
擦系数
埋石砼与砂卵石
0.5
（2）计算工况
计算分施工期、运用期二种情况进行计算。
（3）荷载组合
①施工期荷载有趾脚自重及墙后土压力；
②运用期荷载有趾脚自重、墙体土体重、水压力、扬压力及土压力。
2、采用公式
采用摩擦公式进行滑动稳定分析，公式如下：
K=f×ΣG/ΣH
式中：f——挡土墙底面与地基之间的摩擦系数,0.5；
ΣG——作用于挡土墙基低全部竖向荷载之和；
ΣH——作用于挡土墙基底全部水平向荷裁之和；
抗倾稳定按下式计算：
KO=ΣMY/ΣMO
式中：ΣMY——作用于挡土墙墙身各力对墙前趾的稳定力矩；
ΣMO——作用于挡土墙墙身各力对墙前趾的倾覆力矩；
KO——抗倾覆稳定安全系数。
基底应力按下式计算：
=ΣG/B±ΣM/W
式中：——基底面的最大、最小应力；
ΣG——作用于挡土墙基底全部竖向荷载之和；
ΣM——各力对挡土墙基底中心力矩之和；
W——对挡土墙基底纵向形心轴的截面矩；
B——基底宽度。
3、稳定计算成果：
本次选定中兴村段桩号0+183.3m墙断面进行稳定计算，确定堤身结构。
趾脚稳定分析成果如下表：
堤防趾脚稳定分析成果表
类别
滑动安全系数Ks
倾覆安全系数kA
垂直正应力（Mpa）
ΣW
ΣP
Ks
ΣM抗
ΣM倾
KA
ΣMo
σyu
σyd
挡土墙
施工期
21.57
15.43
1.4
77.04
11.84
3.5
16.54
0.27
0.08
运用期
20.0
11.2
1.7
153.4
25.7
2.9
13.9
0.16
0.20
4、结论：
（1）遵照规范要求：5级堤防工程滑动安全系数KS大于1.15,倾覆安全系数KA大于1.45，计算结果满足规范要求。
（2）趾脚不出现拉应力，墙趾垂直正应力小于基础允许承载力0.3MPa。因此，挡土墙是稳定的。
5.5.2土堤稳定计算
5.5.2.1渗流稳定计算
（1）土料的物理指标
土料的物理指标
项目
单位
基础砂砾料
堤身砂砾料
备 注
比重
t/m3
2.65
2.65

干容重
t/m3
1.8
1.8

孔隙度
%
33.5
30.2

饱合度
%
85
70

渗透系数
cm/s
4.8×10-2
2.4×103

给水度

0.172
0.078

（2）土坝渗流稳定计算
参考《土坝设计》（P206）一书 ，采用水力学解法，按透水地基的土坝渗流计算。渗透系数采用基础K0=40m/日；坝体砂砾石K2=43.2m/日；砼趾脚K0=K1=0.2m/日。
经计算渗透量q=274.3m3/日；
渗透坡降i=0.086<0.1（无粘性土出现管涌型渗透变形的允许坡降0.1~0.15）；
浸润线方程为：x=32.74-5.6y-0.08y2
最高洪水时，上游水位至下游坡脚的距离为21m，形成稳定渗透时间为21/43.2=0.49D=11.7H，土堤底宽为25m，形成稳定渗透时间为25/40=0.625D=15H，凉水河洪水历时小于10小时，洪峰持续时间仅为3-4小时，所以不能形成稳定渗流，上述计算的渗透量q、渗透坡降i。大于实际情况、浸润线不能达到计算情况。所以在堤身和基础防渗方面不采取其他工程措施。
5.5.2.2堤坡稳定计算
（1）土料的物理指标
项目
单位
基础砂砾料
堤身砂砾料
水上
水下
比重r
t/m3
2.65
2.65
2.65
干容重
t/m3
1.95
1.95
1.95
孔隙度
%
33.5
30.2
30.2
饱合度
%
100
90
100
内摩擦角
度
30
32
31
(2)堤坡稳定计算
坝体材料为砂砾石，内摩擦角φ=32℃，坝坡m=2；暴雨期水深1.5m；堤防级别为4级；安全系数为[K]=1.15。计算情况分为坝坡干燥及坝坡浸水情况，安全系数分别为K=m×tgφ=1.68>[K]=1.74>[K]满足。
5.5.2.3结论：
计算的渗透量q、渗透坡降i小于实际情况、浸润线不能达到计算情况，抗滑稳定安全系数均大于规范规定，所以结构设计土堤后坡比为1:2，顶宽为3.0米，筑堤材料采用砂卵石混合料，是正确的，可不做特殊防护。
5.5.3堤基冲刷深度计算
计算断面选取中兴村下段堤防桩号0+000m，河道水深1.9m。
水流平行于岸坡产生的冲刷可按下式计算；
hB=hP+((Vcp/ V允)n-1)
式中：hB——局部冲刷深度（m）
hP——冲刷处的水深（m）
Vcp——平均流速
V允——河床面上允许不冲流速（1.2m/s）
n——与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取n=0.25
经计算冲刷深度为1.03m，小于基础埋深1.5m，满足抗冲要求。
5.5.4护坡厚度计算
根据设计规范附录D.3.1公式计算波浪下护坡厚度：

式中：K1——系数，预制板K1=0.266
rb——板块的重度（KN/m3）
r——水的重度（KN/m3）
H——计算波高，d/L=5.50/7.721-0.76，H=1.9×0.234=0.444m
L——波长,L=7.21m
M——斜坡坡率，m=2.0
计算：t=0.117m。
因此，本工程设计护坡厚度取12cm。

6.施工
6.1施工条件
集安市台上镇中兴村有村村通水泥路连接县级公路通过，交通便利。
填筑料场选在堤址范围内