完整的寒蔥溝水庫溢洪道設計計算說明書韓光波

1、摘要本次設計的內容是寒蔥溝水庫溢洪道的初步設計，設計采用正槽開敞式河岸溢洪道，由引水渠、控制段、泄槽段、消能設施、及尾水渠五部分組成。其中控制段為有閘控制形式，閘室分三孔，堰型為駝峰堰，采用弧形鋼閘門。下游消能段采用底流消能形式，采用擴散式綜合消力池。消力池邊墻采用懸臂式兼顧擋土的作用，為鋼筋混凝土結構。寒蔥溝水庫位于雙鴨山市安邦河上游，是一座以城市供水、防洪為主，兼顧灌溉等綜合利用的水利樞紐工程。水庫建成后可提高城市防洪標準，滿足雙鴨山市近遠期工業(yè)和城市居民用水需求，緩解目前城市緊張的供水局面，還可以攔蓄上游山丘洪水，有效的削峰滯洪，還可為下游灌區(qū)補水。關鍵詞寒蔥溝水庫；泄水建筑物；溢洪道；

2、擋土墻；配筋計算；abstractthe design of hanconggou reservoir spillway erhedian the preliminary design of spillway is a discharge structure, groove is designed with open-bank spillway, is chutes from the diversion channel spillway, control of the chute, energy facilities, and tailrace five components. which c

3、ontrol of the gates to control the form, the chamber-three holes, weir type hump weir, using curved steel gate. lower energy end use of energy dissipation form of diffusion, comprehensive stilling basin. stilling pool wall using cantilever retaining balance between the role of the reinforced concret

4、e structure. erhedian cold reservoir in shuangyashan city bang river upstream of a city water supply, flood-based, balance the comprehensive utilization of irrigation water control project. reservoir can be built to promote the citys flood control standards and meet the long-term shuangyashan city n

5、ear industrial and urban water demand ease the current tension in the city water supply situation, but also storing hills upstream flood peak lowering the effective detention, also pay for downstream irrigation. keywordserhedian cold reservoir; discharge structure; spillway; retaining walls; reinfor

6、cement; ii目錄摘要iabstractii1.前言12.基本資料22.1工程概況22.2基本資料22.2.1規(guī)劃資料22.2.2溢洪道地形情況42.2.3溢洪道地質資料42.2.4施工條件62.2.5其他資料62.2.6設計標準63.樞紐布置73.1壩軸線選擇73.2溢洪道軸線選擇及形式選擇74.溢洪道布置84.1引水渠布置84.2進口整流段布置84.3控制段布置84.4泄槽段布置94.5消能段布置94.6尾水渠布置95.水力計算95.1溢洪道閘室尺寸擬定及堰形選擇95.1.1堰形選擇95.1.2溢洪道閘室尺寸擬定及堰頂高程確定105.2消能設計135.2.1消力池設計135.3海漫設

7、計195.4防滲排水設計205.4.1閘室地下輪廓線的布置205.4.2 排水設計226.閘室布置236.1 底板設計236.2閘墩設計236.3閘門與啟閉機246.3.1工作閘門246.3.2檢修閘門246.3.3啟閉機選型246.4上部結構267.閘室的穩(wěn)定分析277.1設計情況及荷載組合277.1.1設計情況選擇277.1.2完建無水期和正常擋水期荷載基本組合277.2完建無水期荷載計算及地基承載力驗算277.3正常擋水期荷載計算及抗滑穩(wěn)定算308.擋土墻設計及配筋計算348.1水力計算348.2結構及配筋計算398.2.1擋土墻立墻計算398.2.2擋土墻底板計算40結論43參考文獻4

8、4致謝4545寒蔥溝水庫溢洪道設計右岸底流方案1.前言雙鴨山礦區(qū)是國家重點開發(fā)建設的礦區(qū)之一,是黑龍江重要的煤炭生產基地。隨著城市社會、經濟的發(fā)展，城市供水緊張問題日趨嚴重。寒蔥溝水庫位于雙鴨山市安邦河上游，是一座以城市供水、防洪為主，兼顧灌溉等綜合利用的水利樞紐工程。工程建成后，可以滿足雙鴨山市近遠期工業(yè)和城市居民用水需求，緩解目前城市日益緊張的供水局面，還可以攔蓄上有山丘洪水，有效地削峰治洪，提高河道防洪能力，還可以為下游灌區(qū)補水。同時，在水庫建成后可使城市防洪由目前的二十年一遇洪水標準提高到五十年一遇洪水標準，農堤由目前的十年一遇洪水標準提高到二十年一遇洪水標準。水庫工程由擋水壩、溢洪道

9、和輸水洞組成，設計洪水標準100年一遇，校核洪水標準2000年一遇。洪水重現期設計為50100年，校核為10002000年。本設計是對寒蔥溝水庫溢洪道的設計， 溢洪道是最重要的泄洪建筑物，設計采用底流式消能方式，堰型采用駝峰堰，過流能力較好。2.基本資料2.1工程概況寒蔥溝水庫工程位于雙鴨山市市區(qū)南部約12km的安邦河上游?？刂泼娣e182.3km2，總庫容8858104m3，是一座以城市供水、防洪為主，兼顧灌溉等綜合利用水利樞紐工程。水庫建成后，除可為市區(qū)居民生活和工業(yè)提供3000104m3/a水量外，還可為2.0萬畝水田灌溉補水；同時可使城市防洪由目前的二十年一遇洪水標準提高到五十年一遇洪水

10、標準，農堤由目前的十年一遇洪水標準提高到二十年一遇洪水標準。水庫工程由擋水壩、溢洪道和輸水洞組成，設計洪水標準100年一遇，校核洪水標準2000年一遇。洪水重現期設計為50100年，校核為10002000年?？紤]壩下游12km既為煤城雙鴨山市，該市防洪標準為50年一遇洪水，部分地面較低，故將設計洪水重現期定為上限100年，校核標準取下限1000年。根據防洪標準(gb50201-94)及水利水電工程等級劃分及洪水標準(sl252-2000)中有關規(guī)定，寒蔥溝水庫樞紐工程為iii等三級,，設計地震烈度為7度。2.2基本資料2.2.1規(guī)劃資料工程特征值見表2-1，水位庫容間關系見圖2-1表2-1寒蔥

11、溝水庫工程特征值序號名 稱單 位數 量備 注1設計洪水時最大泄流量m3/s669m3/s相應下游水位180.792校核洪水時最大泄流量m3/s1264相應下游水位m181.053水庫水位校核洪水位（p=0.1%）m216.61設計洪水位（p=1%）m215.45興利水位m213.43汛限水位m212.20死水位m185.504水庫容積總庫容(校核洪水位一下庫容)104m39446正常蓄水位以下庫容104m37667調洪庫容(校核洪水位至汛期限制水位)104m32397防洪庫容(防洪高水位至汛期限制水位)104m31702（p=%）防洪庫容(防洪高水位至汛期限制水位)104m31237（p=%）

12、興利庫容104m37587其中共用庫容104m3618死庫容104m3805庫容系數1.886調解特征多年7水量利用系數%79.68泄水建筑物堰流段長度m5*3凈單寬流量m3/s.m70消能方式9引水建筑物設計引用流量m3/s最大引用流量m3/s1.78進水口型式塔式進水孔低檻高程m178閘門型式、尺寸、數量2.31.53平板鋼閘門引水道型式涵洞長度m170斷面尺寸m2.32.3設計水頭m38.06施工導流控制流量36.9 m3/s10擋水建筑物型式地震基本烈度度/不設防壩頂高程m217.5防浪墻頂218.7最大壩高m40.84壩頂長度m壩頂374/閘頂25.32.2.2溢洪道地形情況庫區(qū)兩岸

13、分水嶺高程均在242m以上。地貌單元可劃分為：低山丘陵、臺地、漫灘。庫區(qū)外圍斷裂較發(fā)育，在庫區(qū)中部沿寒蔥溝分布雙鴨山南部斷裂(f3)，壓性，斷裂面呈舒緩波狀，在庫內被第四系及第三系玄武巖覆蓋。庫區(qū)地下水類型有兩種，第四系松散層孔隙潛水和前第四系基巖裂隙水。水庫不存在永久性滲漏問題，庫岸穩(wěn)定性較好，水庫蓄水后，局部地段可能產生浸沒，但浸沒面積甚小，庫區(qū)兩岸居民及耕地分散，庫區(qū)范圍內無礦點分布，庫區(qū)無水庫淤積問題，水庫蓄水后不致產生構造性誘發(fā)地震，寒蔥溝壩址區(qū)地形圖見附圖1。2.2.3溢洪道地質資料溢洪道地基為晚元古代第三期侵入混合花崗巖，灰白色-肉紅色，巖體風化程度均為弱風化帶，地下水類型為基巖

14、裂隙水，對砼無腐蝕性；溢洪道部位斷層規(guī)模均較小，以陡傾角為主，完整性及強度與兩側巖體相差較??；閘室段基礎巖體中等透水性，完整性較差，應進行淺層固結和深部帷幕灌漿防滲處理，兩側邊坡穩(wěn)定性較差。地基巖石物理力學指標見表2-2。表2-2巖石物理力學試驗成果表工程 部位巖石名稱風化程度密度(g/cm3)比重自然吸水率(%)飽和吸水率(%)單軸抗壓強度(mpa)軟化系數彈性模量(mpa)泊松比干燥狀態(tài)飽和狀態(tài)飽和狀態(tài)干燥狀態(tài)試驗次數平均值波動范圍試驗次數平均值左岸片麻巖弱 風 化2.782.82.820.450.55339.325.7-52.9351.60.762.171040.37右壩肩混合花崗巖2.

15、72.722.760.420.49342.825.1-58.3368.90.622.921040.29溢洪道混合花崗巖2.672.682.730.420.44443.628.6-56.7361.80.713.291040.42寒蔥溝水庫溢洪道設計右岸底流消能方案2.2.4施工條件閘址處有公路從右岸通過，距雙鴨山市20km。上游連接樺南縣，交通十分方便。壩址處右岸山勢較陡，河床下切。左岸平緩，地勢開闊，適宜部置 各種施工場地，對工程施工有利。2.2.5其他資料本區(qū)屬于中溫帶大陸季風性氣候區(qū)，春季干燥風大，秋季降溫迅速伴有早霜，冬季嚴寒漫長，夏季溫熱暫短。多年平均氣溫3.1，極端最高氣溫38.5，

16、出現在七月份，極端最低氣溫-37.1，出現在1月份。多年平均風速4.3m/s，最大風速34m/s，風向為sw，水庫水位215.45時，吹程為1150m。多年平均降雨量521.5mm，降雨集中在7、8、9三個月，占全年降水量的60%。結冰期長達160天左右，平均最大凍深179cm，日平均氣溫10最早時間大約在11月中旬左右。土壤凍結解凍的時間及其深度等見表2-3。表2-3土壤凍結、解凍、時間深度表凍深時間10cm20cm30cm凍結解凍凍結解凍凍結解凍開始11月7日4月5日11月10日4月7日11月19日4月12日穩(wěn)定11月10日4月6日11月14日4月8日11月21日4月15日流冰的起止時間：

17、春季4月上中旬、秋季11月上中旬。2.2.6設計標準（1）根據防洪標準(gb50201-94)及水利水電工程等級劃分及洪水標準(sl252-2000)中有關規(guī)定，寒蔥溝水庫樞紐工程為iii等三級。（2）閘室抗滑穩(wěn)定安全系數，根據規(guī)范要求，基本荷載組合時不能小于1.20，特殊荷載組合時不小于1.05。（3）閘上有交通橋要求。根據當地交通部門的建議，閘上交通橋為雙車道公路橋，按汽10設計，履帶50校核。橋面凈寬5m，總寬不小于6m，采用梁板式結構。3.樞紐布置3.1壩軸線選擇壩軸線一般選在兩岸巖體穩(wěn)定，河谷狹窄的地方，這樣可以減少開挖量，同時也大大縮短壩長，并能夠獲得較大的庫容，附近最好有豐富的筑

18、壩材料，以滿足經濟要求，運行合理。擬定兩個壩軸線選擇的兩個方案進行比較，選取最優(yōu)的設計方岸。壩軸線選擇方案一壩軸線選擇見地形圖方案一，此處兩岸山谷較高， 巖體較穩(wěn)定，并且河谷比較狹窄，右岸山體陡峭，巖性為混合花崗巖，兩岸巖土含水率較小，粘粒較多，工程性質好，軸線上游有較大面積的漫灘，附近料場豐富，筑壩后能獲得較大的庫容，下游平坦，是良好的施工場地，右岸有天然埡口可以布置溢洪道。壩軸線選擇方案二軸線選擇見地形圖方案二，左岸山體陡峭，右岸山稍低坡緩。軸線處有較大的漫灘，兩岸山體穩(wěn)定，但是河谷比較寬，增大開挖兩，并且此處左岸適合修建溢洪道，但山體較低，不安全。故從上述兩方案進行比較分析，考慮經濟合理

19、，選擇方案一為最佳方案。3.2溢洪道軸線選擇及形式選擇溢洪道在水利樞紐中位置的選擇，關系到工程的總體布置，影響到工程的安全、工程量、投資、施工進度和運行管理?？紤]地形條件應位于路線短和土石方開挖量的地方，一般放置在壩址附近有天然埡口處。地質條件應力求位于堅硬的巖基上。壩軸線兩岸低山丘陵，但是右岸相對較高，并且山體陡峭，巖體屬混合花崗巖，比較穩(wěn)定，并存在天然的埡口，左岸山體較緩，適合建筑料場。故溢洪道軸線選于右岸，與壩軸線接近垂直，成90度角。溢洪道形式采用開敞式河岸溢洪道，其結構簡單，泄流能力較大，工作較可靠，有利于水庫安全，堰形采用駝峰堰，目的為減少開挖量，增大過流能力，增加效益。4.溢洪道

20、布置 溢洪道屬于泄水建筑物的一種，有河岸溢洪道和河床溢洪道兩種，本設計采用有閘控制的正槽式河岸式開敞溢洪道，正槽式河岸溢洪道由引水渠、控制段、泄槽段、消能設施、及尾水渠五部分組成。4.1引水渠布置引水渠段長80m，底寬40m，底高程204.5m，邊坡1：1，引水渠首端為半徑為80m的圓心角50的圓弧段。呈喇叭口型進水口，其后與進口段相連。4.2進口整流段布置進口整流段為矩形斷面結構，長71m，前端為50m的收縮段，進口底寬40m，后接21m長的直線段，底凈寬20m，底高程204.5m，墻頂高程為217.5m。4.3控制段布置控制段溢流堰為駝峰堰，堰頂高程為207.00m，堰高2.50m，堰凈寬

21、15m，分三孔，中間設1.5m寬閘墩，兩側邊墩寬1m，控制段總寬20m，長20m，閘墩頂高程 217.50m，工作閘門為3孔弧形鋼閘門，在工作閘門前設檢修閘門，為平板閘門，并分別在閘墩上設工作橋和檢修橋。在閘墩下游設8m寬交通橋。4.4泄槽段布置泄槽段長38m， 坡度為1：3，其首端與駝峰堰圓弧段相切連接，底寬18m，厚度2m，在起始端20m處設置分縫并設止水。4.5消能段布置 消能段采用擴散式綜合消力池，擴散角為8，池長40m，坎高1.3m，池深2.3m，在池底后半部布置排水孔，邊墻采用懸臂式翼墻。4.6尾水渠布置尾水渠為海漫段，坡度1：10，尾水渠底高程低于設計洪水下游水位（180.8m）

22、，尾水渠末端高程為178.5m其后設有防沖槽，槽深1.1m，防沖槽后為1：5逆坡與天然河道相接。5.水力計算5.1溢洪道閘室尺寸擬定及堰形選擇5.1.1堰形選擇 為增大過流能力，采用駝峰堰，流量系數取0.46，堰高為2.5m，堰頂高程確定207m。駝峰堰體型參數：上游堰高，中圓弧半徑,上游圓弧半徑，下游直線與斜坡段連接。見圖5-1圖5-1堰面曲線圖5.1.2溢洪道閘室尺寸擬定及堰頂高程確定根據所給資料初擬進水渠渠道寬14m，堰頂高程207.0m，堰高3m，閘底板高程204m。計算如下：上游水深 h=215.45-207=8.45m 堰頂水頭 h=h+=9.42m. m=0.46設側向收縮系數=

23、0.9。根據水閘設計規(guī)范中公式 則閘室總凈寬b= =11.16m再求側向收縮系數=1-0.2（+）=0.8 則閘室總凈寬b= =11.32m 取閘室凈寬b=12m式中 h上游水深(m)；h堰頂水頭(m)；淹沒系數等于1；c上游堰面影響系數設為1；流量系數m=0.46；側向收縮系數；閘墩形狀系數取0.45；邊墩形狀系數取0.4；驗算流量q=m見表5-1。表5-1 流量計算表計算情況水庫水位（m）堰上水頭泄流量q()設計流量設計洪水 215.45 9.42657 669校核洪水 216.61 11.6 821 840由計算知此選擇水頭高。泄流能力小，需重新選擇。由于泄量較大，擬定渠道寬20m，堰頂

24、高程207m，堰高2.5m，閘底板高程204.5m，h=215.45-207=8.45m h=h+=8.93m. m=0.46設側向收縮系數=0.9。 m取0.45則閘室總凈寬b= =13.97m 側向收縮系數=1-0.2（+） =1-0.2(0.45+0.7)=0.86式中 閘墩形狀系數取0.45；邊墩形狀系數取0.7；b= =14.6m為滿足泄流量要求取b=15m驗算流量q= 見表5-2。表5-2 流量計算表計算情況水庫水位（m）堰上水頭泄流量q()設計流量設計洪水 215.45 8.93701.5 669校核洪水 216.61 10.22 840.19 840經計算設計情況和校核情況均未

25、超出5%的要求。所以此擬定數據符合要求，設閘室3孔。每孔凈寬5m，進水渠道寬20m。5.2消能設計5.2.1消力池設計5.2.1.1下游水深估算設下游尾水段底坡i=.取邊坡系數m=1.5，根據水力學中查表得：糙率n=0.025，下游渠道寬b=30m，計算見表5-3。過水段面面積 濕周 水力半徑 流量 （m） 謝才系數 下游水深h表5-3水深估算表水深h(m)a（m）x(m)r(m) c q() 6.5258.38 53.4 4.8 51.93 588.2 6.7268.34 54.2 4.95 52.2 623.3 6.9278.42 54.9 5.07 52.4 657 7283.5 55.

26、24 5.13 52.53 674.5根據上述數據，估算下游水深h=6.95m。5.2.1.2消力池形式選擇 為確保下游渠道的連接，閘室后接陡坡段，垂直下降10 m，即增大e。水躍銜接形式e=h+=h+p+10=21.43 m采用試算法估算收縮段面水深h當h=2.4時 e=21.91當h=2.45時 e=21.17當h=2.43時 e=21.46數值很接近故取h=2.43躍后水深 = = m=6.95 m所以下游發(fā)生遠離式水躍需修建消力池。 式中 收縮段面水深(m);收縮段面對應的躍后水深(m)；流速系數取值0.95堰前總水頭(m);所以下游發(fā)生遠離式水躍需修建消力池。本設計用底流消能形式，底

27、流式消力池有挖深式消力池、消力檻式消力池和綜合式消力池。1、當下游尾水深小于躍后水深時，可采用挖深式消力池。2、當下游尾水深略小于躍后水深時，可采用消力檻式消力池，3、當下游尾水深遠小于躍后水深時可采用挖深式和消力檻式相結合的綜合式消力池。此次設計才用綜合式消力池。綜上所述采用綜合式消力池。5.2.1.3消力池設計與計算綜合消力池先計算坎高?？哺哂嬎?有關數據h=215.45-207=8.45m h=h+=9.42m根據水閘中公式求：=8.3m= h+=9.56m則坎高 =9.56-8.3=1.26m取坎高1.3m式中 上游水面到池底總水頭(m);壩前段面總水頭(m);坎頂總水頭(m);過坎水

28、流收縮段面水深(m);下游段面水深(m);以下游河床為基準面的坎前總水頭 (m);池深d計算根據水力學中公式計算池深。設 即= +=式中 水躍淹沒系數h壩趾收縮段面水深(m)；h收縮段面水深的共軛水深(m)；各數據計算如下表，其中h采用試算法，先假設d值求試算出壩趾收縮斷面水深h數據計算見表5-4。表5-4 池深估算表池深d（m）e(m)e(m)hhf(d)a 2.521.4323.932.2810.789.6 9.811.32 2.421.4323.832.2810.78 9.79.811.32 2.321.4323.732.2910.7 9.7439.811.24 2.221.4323.6

29、32.2910.7 9.8439.84311.24經計算由上表中數據得出 d=2.25m。取池深d=2.3m。則池底高程為192.2m。池深2.3m。坎高1.3m?？偝厣?.6m?？岔敻叱?95.8m.消力池池長計算:消力池長度= 水躍長度=6.9（10.7-2.29）=58m =（0.70.8）=0.7580.858=40.6m46.4m取值為45m。則=37.9+45=81.9m。取池長80m式中：消力池長度（m）;消力池斜坡段水平投影長度（m）;水躍長度修正系數取0.70.8水躍長度（m）;躍后水深(m);收縮斷面水深(m);經計算得出消力池長80m。池深2.3m，?？哺?.3m。5.2

30、.1.4 消力池構造及厚度計算采用綜合式消力池，為便于施工，消力池底板做成等厚，為降低底板下部的滲透壓力，在底板后半部設置排水孔，孔下鋪反濾層，孔徑15cm，間距4米，呈梅花形布置。 根據公式計算厚度： mt消力池底板初始端厚度(m);閘孔泄水時上下游水位差(m);k消力池底板計算系數，0.150.2取值0.15q確定池深時過閘單寬流量; 經計算得消力池底板厚度確定為2m，5.3海漫設計5.3.1海漫長度計算 為進一步消除水流剩余能量，保護消力池后面的一段河床不受沖刷，保證消力池的安全，需設計海漫。 長度計算：lm。式中 海漫長度（m）；海漫長度計算系數，查得數值為14;消力池末端單寬流量 ；

31、泄水時上下游水位差(m);為保安全，取海漫長度170m。5.3.2海漫構造因為對海漫段有一定的粗糙度，所處地基巖石為花崗巖，不易被沖刷，其始段做成10m長的水平段，高程為195.5m。后面為坡度1：10的斜坡段，以使水流擴散，海漫厚度0.5m。5.3.3防沖槽設計 根據公式： 式中 海漫末端的可能沖刷深度 m； 海漫末端單寬流量 ；河床土質不沖流速；t海漫末端水深(m)；（1）設計洪水位的防沖槽深渠道流速水力半徑r= 設計洪水位的不沖流速防沖槽深 =取防沖槽1.1m底寬2.2m，上游坡率2，下游坡率3出槽后坡率5與下游河床相連。5.4防滲排水設計5.4.1閘室地下輪廓線的布置5.4.1.1防滲

32、設計 防止閘基滲透變形；減小閘基滲透壓力；減少水量損失；合理選用地下輪廓尺寸。5.4.1.2布置原則防滲設計一般采用防滲排水相結合的原則，即在高水位側采用鋪蓋、板樁、齒墻等防滲設施，用以延長滲徑、減小滲透坡降和閘室底板下的滲透壓力；在低水位側設置排水設施，如排水孔排水和減壓井與下游連通，使地下滲水盡快排出，以減小滲透壓力，并防止在滲流出口處產生滲透變形。5.4.1.3地下輪廓線布置閘基防滲長度的確定： 根據公式l=ch計算理論防滲長度。其中c為滲徑系數，因為地基土體為花崗巖查溢洪道設計規(guī)范取c值2.5。 l=ch=2.535.56=71.12m式中 l防滲長度h上下游水位差防滲設備：防滲設備采

33、用混凝土鋪蓋,閘室底板上下游設置齒墻。閘底板長度20m,閘底板厚度為：t=2m.鋪蓋長度一般為35倍的上下游水頭差，確定為71m,鋪蓋厚度確定：為便于施工，上游端取為0.6m,末端為1.5m，以便和閘底板連接，連接處設置止水。校核地下輪廓線的長度：根據以上設計數據，實際的地下輪廓線布置長度應大于理論的地下輪廓線長度，通過校核，滿足要求。 滲徑長度=0.6+77+2+1.5+2+1.5+2.83+12.75+3.6+0.75=104.53m71.12m5.4.2 排水設計5.4.2.1排水設備的作用采用排水設備，可降低滲透壓力，排除滲水，避免滲透變形，增加下游的穩(wěn)定性。排水的位置直接影響滲透壓力

34、的大小和分布，應根據閘室地基的圖土質情況和工作條件，作到減少滲透壓力避免滲透變形。5.4.2.2排水設備的設計 水平排水一般設置反濾層，由23層不同粒徑的砂和砂礫石組成。層次排列應盡量與滲流的方向垂直，各層次依次按滲流方向逐層增大。 反濾層的材料應該是能抗風化的砂石料，由碎石、中砂和細沙組成，其上部是20cm的碎石，中間為10cm厚的中砂，下部是10cm 的細砂，構造見圖2：為了排除陡坡段的地基滲水，減小底板所受揚壓力，須在底板襯砌下面設置排水系統(tǒng)。排水系統(tǒng)由兩邊橫向排水溝和縱向排水溝組成，其橫縱向的排水溝互相連通，最后將水排至消力池。鉛直排水利用消力池段的排水孔將水排除。橫向排水溝設在距接縫

35、下游15厘米處，以便排除基地滲水及接縫漏水。在消力池護坦中后部設排水孔，孔徑15cm，孔距4m,呈梅花形布置，孔下設反濾層。側向防滲排水布置主要是消力池兩岸的翼墻，設排水孔。5.4.2.3止水設計 凡具有防滲要求的縫，都應設置止水，止水分鉛直止水和水平止水。前者主要設在邊墩與翼墻間，后者設在鋪蓋上的沉降縫，翼墻和消力池本身的溫度沉降縫等，在閘室與斜坡的連接處分縫并設置水平止水，斜坡段距閘室20m處設置分縫。6.閘室布置6.1 底板設計作用：閘底板是閘室的基礎，承受閘室及上部結構的全部荷載，并均勻的傳給地基，還有防沖、防滲作用。底板長度20m，閘底板厚度一般12 m，取厚度2m.6.2閘墩設計作

36、用：分隔閘孔并支撐閘門、工作橋、等上部結構，使水流順利通過閘室。外形輪廓：閘墩應滿足過閘水流平順、側向收縮小，過流能力大的要求。上游墩頭和下游墩頭均采用半圓形，長度與底板同長20m。厚度：中墩1.5m，邊墩1m，平板檢修閘門門槽深0.2m， 寬0.2m。工作閘門與檢修閘門之間3.0m的凈距，以便于工作人員檢修。高度：根據水閘設計規(guī)范中的規(guī)定=（216.61-204.5）+0.3=12.41m安全超高查溢洪道設計規(guī)范取值0.3為確保安全取墩高13m墩頂高程217.5m。6.3閘門與啟閉機6.3.1工作閘門工作閘門為弧形閘門門頂高程根據水閘設計規(guī)范：安全超高0.5m門頂高程=正常蓄水位+安全超高=

37、213+0.5=213.5m 故閘門高6.5m, 采用弧形鋼閘門，雙吊點，滾輪支撐，閘門半徑通常根據經驗取1.11.5倍的門高。本設計取1.2倍的門高，1.16.51.56.5即（7.15m9.75m）取閘門半徑8m.牛腿設計在閘門門高處。6.3.2檢修閘門檢修閘門采用平板鋼閘門，槽深0.2m，寬0.2m。6.3.3啟閉機選型根據水閘設計規(guī)范中弧形閘門自重g的估算公式：閘門寬度b10m=73.2（kn） 考慮其他因素影響取閘門自重80kn。式中 孔口寬度系數b10m取=0.29；材料系數，低合金鋼取0.8；設計水頭(m);h、b孔口高度和寬度 。根據水閘設計規(guī)范中平板閘門自重g的估算公式：h8

38、m時 =0.0120.810.8 =51.6（kn）式中 閘門行走支承系數，閘門滑動式支承取0.81 其他意義同前初估閘門啟門力和閉門力，根據水工設計手冊中公式啟門力 取0.1水壓力 即閉門力 =0.12997.56-1.280=211.92（kn） 式中 閘門的總水頭，kn，查水工設計手冊，選用pqp225 啟門力500kn。啟閉機重力g=40.7（kn）6.4上部結構工作橋是為了安裝啟閉機和便于工作人員操作而設的橋。工作橋設在閘門的正上方橋上設置啟閉機。工作橋寬取4.5m，房高4m。見圖6-1。交通橋的作用連接兩岸交通，供車輛和人通行。交通橋設在閘室下游側，寬度8m，設有人行道。見圖6-2

39、。圖6-1工作橋結構圖（cm）圖6-2交通橋結構圖(cm)檢修橋作用放置檢修閘門，設置在閘墩上游端。檢修閘門槽深0.2m，寬0.3m，檢修閘門與工作閘門之間距離3m，以便工作人員檢修。7.閘室的穩(wěn)定分析7.1設計情況及荷載組合7.1.1設計情況選擇溢洪道在使用過程中，可能出現各種不利情況。完建無水期是建好尚未使用之前，豎向荷載最大，容易發(fā)生沉陷和不均勻沉陷，是驗算地基承載力的設計情況。正常擋水期時下游無水。上游為正常蓄水位，上下游水頭差最大，是驗算閘室抗滑穩(wěn)定性設計情況。7.1.2完建無水期和正常擋水期荷載基本組合荷載組合：完建無水期：自重。正常擋水期：自重、靜水壓力、揚壓力、浪壓力不考慮7.

40、2完建無水期荷載計算及地基承載力驗算 7.2.1荷載計算閘底板自重：由于閘底板形狀不規(guī)則，用cad繪圖計算剖面面積， 閘底板自重：鋼筋混凝土重。 中墩自重 =333.64223=15347.6（）邊墩自重g=11804 檢修橋自重g=330工作橋自重g=1075 交通橋自重g=1250總荷載計算見表7-1。表7-1 完建無水期荷載計算表荷載自重g（）力臂（m） 力矩m（） - +閘底板 31593.7510153476中墩15347.6 10315937.5邊墩1180410118040工作橋10751010750交通橋12501620000檢修橋3304.51485啟閉機122.1 1012

41、21啟閉機房894.52108945.2閘門219.612.72788.92合計62636.57632643.627.2.2地基承載力驗算 根據水閘設計規(guī)范中地基承載力公式計算： 偏心距代如數值得： （m） 承載力代入數值得：即 地基承載力平均值，代入數值： 地基不均勻系數，代入數值得： 式中 完建無水期基底壓力最大值和最小值，（）;e偏心距， 作用在閘室上的全部豎向荷載，（）；作用在閘室上的豎向和水平荷載對于閘底板上游角點處的力矩和，逆時針轉為正，順時針為負， a閘室基礎底面的面積，;w閘室基礎底面對于底面垂直水流方向的形心軸的截面矩，m;7.3正常擋水期荷載計算及抗滑穩(wěn)定算7.3.1荷載計

42、算正常擋水期荷載除溢洪道閘室自重外，還有水壓力，閘室底板所受揚壓力由滲流計算中可得。上游水壓力求解，水壓力見圖7-1。上游為混凝土鋪蓋，根據水閘設計規(guī)范中公式，鋪蓋和底板的止水以上水壓力 =鋪蓋和底板的止水以下的水壓力 =圖7-1 上游水壓力計算圖c點滲透水頭：，。l滲徑長度d點滲透水頭：c點滲透壓力：d點滲透壓力: 式中： 止水c以上的上游水深； 底板c、d點的揚壓力值該兩點浮托力相等，、下游無水； 底板c、d兩點的距離；基底滲透壓力：基底左角點滲透水頭2m.見圖7-2。 圖7-2滲透壓力圖單位（m）滲透壓力 浮托力=0.7520+2（1.5+3.5）2rl=4500（kn）上游水重 =54

43、.3751015 =8156.25（kn）正常擋水期荷載計算見表7-2。表7-2 正常擋水期荷載計算表荷載垂直力（）水平力（）力臂m力矩（）閘室自重62636.5710626365.7上游水壓力6969.66.1342723.68430.318430.3浮托力4500 1045000滲透力36006.724120水重8156.253.7530585.94合計70792.82810015399.9708105.66912062692.82638985.6 7.3.2地基承載力驗算根據計算結果采用承載力公式驗算地基承載力及地基不均勻系數滿足要求，計算如下：偏心距：地基承載力 即 =地基不均勻系數滿

44、足要求。式中各字母意義同前；7.3.3閘室抗滑穩(wěn)定計算閘室底板上、下游設置齒墻深度2m，根據水閘設計規(guī)范中的公式： =201+1425=1626 式中 地基土的浮重度 b底板順水流方向的寬度（m）; 地基土的內摩擦角38度; c地基土的單位凝聚力; a系數，1.754.0本設計取2.5; 經上式計算得知閘室不會發(fā)生深層滑動。只須驗算表層滑動。根據水閘設計規(guī)范中的閘室表層抗滑穩(wěn)定性驗算公式， 抗滑穩(wěn)定安全系數：代入數值計算 式中 閘室與地基的摩擦系數取0.7；作用在閘室上的全部豎向荷載，（kn）；作用在閘室上的全部水平荷載，（kn）；基礎的允許抗滑穩(wěn)定安全系數，三級建筑物查表k=1.25；經上述

45、計算得閘室滿足抗滑穩(wěn)定要求。8.擋土墻設計及配筋計算8.1水力計算擋土墻包括上游翼墻及下游翼墻，其中上游翼墻與閘室連接，其下游擋土墻采用懸臂式。8.1.1泄槽段的水流流態(tài)的判別 根據溢洪道設計規(guī)范中的公式： 斜坡段臨界水深和臨界坡度計算： 臨界水深：; 臨界坡度式中 單寬流量，；流量不均勻系數取1.1；相應于臨界水深的水面寬度（m）； 相應于臨界水深的濕周長度（m）；相應于臨界水深的水力半徑（m）。 謝才系數，n為糟率，混凝土取0.014,計算結果見表8-1。 表8-1斜坡段流態(tài)判別計算表 項目 設計洪水校核情況 q 37.1746.67 6.567.63 18 1831.1233.263.7

46、94.1389.290.480.00730.0096斜坡段實際坡降為0.33。大于臨界坡度故水流為急流。8.1.2起始斷面水深 根據溢洪道設計規(guī)范中的公式 式中 以斜坡起始斷面為基準的堰上水頭，m； 斜坡段單寬流量； 流速系數，取=0.95；代入各種洪水時的水力要素數值，計算結果見表8-2。表8-2起始斷面水深項目設計洪水校核洪水10.9512.1137.1746.7 3.17 3.86末端取斜坡與消力池連接處，水深估算見表8-3。表8-3水深估算表 項目設計洪水校核洪水 23.2524.4137.1746.7 1.962.37摻氣水深計算：式中 h、斜坡段斷面水深和摻氣后水深（m）； 不摻氣情況下斜坡段計算斷面的流速（）； 修正系數，??；代入各斷面的水深和流速得水流摻氣水深見表8-4。表8-4水流摻氣水深計算表設計情況 設計洪水位 校核洪水位3.171.963.862.3711.7218.9612.0919.693.692.482.73