陳村鎮(zhèn)新欄水閘設(shè)計(jì)

1、 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 陳村鎮(zhèn)新欄水閘設(shè)計(jì)陳村鎮(zhèn)新欄水閘設(shè)計(jì) 何俊穎何俊穎 200930540207200930540207 指導(dǎo)教師 陳方竹陳方竹 老師老師 學(xué) 院 名 稱水利與土木工程學(xué)院水利與土木工程學(xué)院專 業(yè) 名 稱水利水電工程水利水電工程 論文提交日期2013 年 5 月 10 日論文答辯日期2013 年 5 月 15 日 1 摘摘 要要 水閘是一種利用閘門擋水和泄水的低水頭水工建筑物，多用于河道,渠系及水庫、 湖泊岸邊。 根據(jù)教學(xué)安排，在學(xué)完全部課程之后，學(xué)生要進(jìn)行綜合性畢業(yè)設(shè)計(jì)，以進(jìn)一步鞏固 所學(xué)知識(shí)。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)提高學(xué)生解決工程實(shí)際問題的能力。初步掌握水利樞紐工程設(shè) 計(jì)過程

2、的整個(gè)思路。通過設(shè)計(jì)資料分析，編寫設(shè)計(jì)文件，進(jìn)行各種計(jì)算和繪制圖紙，提 高學(xué)生獨(dú)立思考，鉆研問題的能力。本設(shè)計(jì)包括以下內(nèi)容： 一、設(shè)計(jì)基本情況、水文氣象情況、工程地質(zhì)和交通運(yùn)輸條件的概述； 二、閘孔、消力池、海漫、防沖槽等的設(shè)計(jì)； 三、泄洪閘防滲排水設(shè)計(jì)，其中包括地下輪廓線布置和滲流計(jì)算； 四、對(duì)閘室結(jié)構(gòu)的布置和閘室分縫及止水設(shè)備； 五、上、下連接物的作用及布置情況； 六、閘室穩(wěn)定計(jì)算，包括完建無水期荷載計(jì)算和設(shè)計(jì)洪水位時(shí)荷載及驗(yàn)算； 七、閘底板內(nèi)力計(jì)算、配筋情況計(jì)算； 八、擋土墻設(shè)計(jì)情況，邊墻設(shè)計(jì)和翼墻設(shè)計(jì)情況 九、對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)。 關(guān)鍵詞 水閘 設(shè)計(jì) 荷載計(jì)算 結(jié)構(gòu)驗(yàn)算 2 The Des

3、ign Of a Draning Sluice He Jun Ying (Water conservancy and Cvil engineering college, South China Aricultural Uiversity ,Guangzhou,510642, China.) Abstract: Water is a kind of using water and discharge water retaining sluice gate of hydraulic structures and lower head for river, lake, reservoir and t

4、he canal. Teaching arrangements, after the school complete the department of courses the students to conduct a comprehensive school design, in order to further consolidate the knowledge. Graduation project to improve the ability of students to solve practical engineering problems. Initial grasp of t

5、he whole idea of the water control project design process. Through the design of date analysis, preparation of design documents, the ability of a variety of calculations and drawings, to improve students independent thinking, and study the problem.This design includes the following: 1、Design,hydro-m

6、eteorology conditions,an overview of engineering geoglogy and transport conditions; 2、The gate hole,plunge pool,apron,anti-notching and other design; 3、Suice imearmeable drainage design, including the underground contour arrangement and seepage calculations; 4、The layout and the lock chamber of the

7、lock chamber structure parting and sealing devices; 5、On the role to connect and layout; 6、The chamber of the stability calculation, including the finished built anhydrous load calculation and design of flood loads and checking; 7、Sluice bottom , force calculation , calculation of reinforcement and

8、pier structures; 8、Retaining wall design , wall design and wing wall design situation; 9、Summarize the design. .Key words：Sluice Graduation Dsign Load Calculation Structure Checking 3 目目錄錄 1總論 .6 1.1設(shè)計(jì)基本資料 .6 1.1.概況.6 1.1.2水文及氣象條件 .6 1.1.3工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件 .1 1.1.4建筑材料.4 1.1.5交通運(yùn)輸及其它 .4 2水力計(jì)算 .5 2.1閘孔設(shè)計(jì) .

9、5 2.1.1水閘閘孔總凈寬等因素計(jì)算確定.5 2.1.2判別流態(tài).5 2.1.3閘墩的厚度及墩頭形狀 .8 2.2消能防沖設(shè)計(jì) .9 2.2.1過閘水流的特點(diǎn) .9 2.2.2消力池計(jì)算.10 2.2.3防沖加固措施.14 3水閘防滲及排水設(shè)計(jì) .17 3.1閘底輪廓布置 .17 3.1.1防滲設(shè)計(jì)的目的 .17 3.1.2防滲排水的布置原則 .17 3.1.3防滲設(shè)施.17 3.1.4地下輪廓線布置 .17 3.2防滲和排水設(shè)計(jì)及滲透壓力計(jì)算 .19 3.2.1滲流計(jì)算的目的 .19 3.2.2計(jì)算方法.19 3.2.3改進(jìn)阻力系數(shù)法計(jì)算滲透壓力.19 3.3防滲排水設(shè)施和細(xì)部構(gòu)造 .26

10、 4 3.3.1排水設(shè)備的作用 .26 3.3.2排水設(shè)備的設(shè)計(jì) .26 3.3.3止水設(shè)計(jì).27 4閘室布置 .28 4.1閘底板、閘墩 .28 4.1.1閘底板的設(shè)計(jì).28 4.1.2閘墩的設(shè)計(jì).29 4.2工作橋、檢修便橋、公路橋 .30 4.2.1工作橋和檢修橋 .30 4.2.2交通橋.31 4.3 閘門和啟閉機(jī)水利水電工程啟閉機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范 .31 4.3.1工作閘門.31 4.3.2檢修閘門.32 4.3.3啟閉機(jī)類型選擇 .33 4.4閘室的分縫和止水設(shè)備 .34 4.4.1分縫方式與布置 .34 4.4.止水設(shè)備.34 5上下游連接建筑物 .35 5.1上游連接段 .35 5.2

11、下游連接段 .35 6閘室穩(wěn)定計(jì)算 .36 6.1荷載及其組合 .36 6.1.1設(shè)計(jì)情況選擇.36 6.1.2荷載組合.36 6.1.2地基承載力驗(yàn)算 .39 6.2洪水擋水期荷載計(jì)算及地基應(yīng)力計(jì)算 .40 6.2.1荷載計(jì)算.40 6.2.2基承載力驗(yàn)算.40 6.3閘室穩(wěn)定驗(yàn)算 .41 5 6.3.1閘室穩(wěn)定驗(yàn)算.41 7閘室結(jié)構(gòu)的計(jì)算 .42 7.1.1計(jì)算方法選擇.42 7.1.2閘墩結(jié)構(gòu)計(jì)算.43 7.1.3閘墩鋼筋配置.45 7.2.1底板結(jié)構(gòu)計(jì)算.45 7.2.2邊荷載的影響及計(jì)算方法 .48 7.2.3計(jì)算底板內(nèi)力.48 7.3底板配筋計(jì)算及裂縫校核 .63 7.3.1配筋量

12、計(jì)算及選配鋼筋 .63 7.3.2切斷鋼筋.64 圖 20 彎矩圖 .65 7.4抗裂驗(yàn)算 .65 8擋土墻的設(shè)計(jì) .67 8.1.翼墻穩(wěn)定計(jì)算 .67 8.2岸墻穩(wěn)定分析 .67 8.2.1完建期.67 8.2.2設(shè)計(jì)洪水期.69 8.3翼墻的穩(wěn)定計(jì)算 .70 9總 結(jié) .71 致謝 .72 參 考 文 獻(xiàn) .73 6 1總論 1.1設(shè)計(jì)基本資料 1.1.概況 新欄水閘位于南順聯(lián)安圍陳村大橋下游約 500m 陳村河?xùn)|端出口處。陳村河呈東西 走向貫穿陳村鎮(zhèn)東南部，是陳村鎮(zhèn)東南部一條主要的引、排水內(nèi)涌，陳村河在新欄水閘 處匯入外江陳村涌。 新欄水閘是南順聯(lián)安圍東南部唯一的引排水通道，是南順聯(lián)安圍

13、的穿堤建筑物，其 主要功能是對(duì)內(nèi)涌進(jìn)行排澇，新欄水閘設(shè)計(jì)自排流量為 30.0m3/s，并防御外江洪水。南 順聯(lián)安圍的工程等別等，堤防級(jí)別為 3 級(jí)，根據(jù)水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn) （SL252-2000）第 2.1.2 條、 堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范 （GB50286-98）第 2.1.5 條及水閘 設(shè)計(jì)規(guī)范 （SL2652001）第 2.1.1 條的相關(guān)規(guī)定，穿堤建筑物的級(jí)別不低于所在堤 防的級(jí)別，因此，確定新欄水閘工程等別為等，主要建筑物（水閘閘室、內(nèi)外連接段） 為 3 級(jí)，次要建筑（海漫、護(hù)岸擋墻）為 4 級(jí)，臨時(shí)建筑物（圍堰等）為 5 級(jí)。 根據(jù)水利水電樞紐等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) （SL252

14、-2000）及省、市定的堤圍防洪 標(biāo)準(zhǔn)，確定本工程防洪標(biāo)準(zhǔn)采用五十年一遇洪水設(shè)計(jì)，百年一遇洪水校核，相應(yīng)安全超 高為 1.5m 和 1.0m。 1.1.2水文及氣象條件 （1）水閘軸線及底板高程 新欄水閘閘底板面高程-1.5m。 （2）閘孔尺寸設(shè)計(jì)水位、流量組合 設(shè)計(jì)情況：上游水位 0.8m，下游水位 0.6m，排水流量 30m3/s； 校核情況：上游水位 1.2m，下游水位 1.0m，排水流量 30m3/s。 （3）消能設(shè)計(jì)水位、流量組合 內(nèi)涌設(shè)計(jì)水位 1.2m，外江水位 0.9m，排水流量 30m3/s。 （4）穩(wěn)定設(shè)計(jì)水位 水閘 50 年一遇設(shè)計(jì)洪水和 100 年一遇校核洪水情況其各自的

15、相應(yīng)上下游水位見表 1。此成果將用于水閘防滲，穩(wěn)定及結(jié)構(gòu)計(jì)算。 1 表 水閘名稱水閘名稱 項(xiàng)目名稱單位 新欄水閘 相應(yīng)外江水位 m2.60 正常運(yùn) 用相應(yīng)內(nèi)涌水位 m0.00 相應(yīng)外江洪水位 m4.02 相應(yīng)內(nèi)涌水位 相應(yīng)閘下游水位 m m 0.40 4.20 設(shè)計(jì) P=2% 相應(yīng)閘上游水位 m0.80 本工程場(chǎng)地地貌上屬珠江三角洲沖淤積平原。順德地處西北江下游三角洲河網(wǎng)內(nèi)， 北江洪水主要由流域降雨形成，主要是峰面雨，其次是臺(tái)風(fēng)雨，北江多年平均降雨量 1750mm，降雨集中在汛期 49 月，占全年降雨量 80%以上，在此期間，洪澇是本地區(qū)的 主要自然災(zāi)害。內(nèi)河涌徑流主要來源于降雨。順德屬南亞熱

16、帶季風(fēng)氣候，溫暖、潮濕、 雨量充沛。年平均氣溫 22.1，最冷月平均 13.5，最熱月平均 29.0。多年平均最 大風(fēng)速v=2.0m/s，風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度：D=0.5km。 1.1.3工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件 1、工程地質(zhì)條件：(詳見地質(zhì)剖面圖) 本工程所在區(qū)域位于廣東省中部的佛山市東部，為珠江下游平原，為第四紀(jì)土層覆 蓋，地勢(shì)平坦開闊，地貌上屬于珠江三角洲沖積平原腹部。根據(jù)鉆孔揭露情況，擬建場(chǎng) 地由人工填土層、第四紀(jì)海陸交互相沉積層及白堊紀(jì)風(fēng)化基巖組成，由上至下可分為 13 層，現(xiàn)分?jǐn)⑹鋈缦拢?人工填土層（QS）： 填筑土：全場(chǎng)地均有分布，層厚 0.76.0m，頂板標(biāo)高為-1.74.58m。標(biāo)準(zhǔn)貫 入

17、擊數(shù) N=11 擊。 第四系海陸交互相沉積層（Qmc）： 粉土(含砂低液限粘土)、粉質(zhì)粘土：層厚 1.82.2m，頂板標(biāo)高為 0.892.98m。標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù) N=68 擊；土層天然含水量 w=28.6%，液限 wL=30.5%，液 性指數(shù) IL=0.75，孔隙比 eo=0.843，壓縮系數(shù) av=0.29MPa-1，壓縮模量 Es6.36MPa， 凝聚力 C21.5kPa，摩擦角 12.5，滲透系數(shù) k20=7.37E-06cm/s。承載力特征值 經(jīng)驗(yàn)值 fak=147kPa。地基承載力特征值建議采用 fak=110kPa。滲透系數(shù) K20=7.3710-6 2 cm/s。 淤泥質(zhì)土 (有機(jī)

18、質(zhì)高、低液限粘土)：層厚 2.24.6m，頂板高程- 0.911.67m，ZK3 孔處較厚。標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù) N=23 擊；土層天然含水量 w=48.3%，液 限 wL=41.4%，液性指數(shù) IL=1.40，孔隙比 eo=1.311，壓縮系數(shù) av=0.98MPa-1，屬高壓 縮性土層，壓縮模量 Es2.37MPa。直接快剪的凝聚力 C6.6kPa、摩擦角 4.6， 慢剪的凝聚力 C24.0kPa、摩擦角 8.1，滲透系數(shù) k20=6.87E-07 cm/s。承載力 特征值經(jīng)驗(yàn)值 fak=74kPa。地基承載力特征值建議采用 fak=50kPa。K20=1.2410- 61.3410-7 cm/s

19、. 粉砂(粉土質(zhì)砂)：全場(chǎng)地均有分布，層厚 2.65.4m，頂板標(biāo)高為-3.14- 0.89m。標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù) N=1727 擊，平均值 N=20.7 擊；天然含水量 w=22.5%，孔隙比 eo=0.713，壓縮系數(shù) av=0.17MPa-1，壓縮模量 Es10.24MPa，摩擦角 34.0，滲 透系數(shù) k20=2.38E-04cm/s。地基承載力特征值建議采用 fak=160kPa。K20=1.210- 38.1810-6 cm/s。 淤泥(有機(jī)質(zhì)高、低液限粘土)：全場(chǎng)地均有分布，層厚 2.56.2m，頂板高程- 8.33-5.28m。標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù) N=25 擊，平均值 N=3.1 擊；土層

20、天然含水量 w=64.3%， 液限 wL=41.2%，液性指數(shù) IL=2.35，孔隙比 eo=1.769，壓縮系數(shù) av=1.46MPa-1，屬高 壓縮性土層，壓縮模量 Es1.93MPa。直接快剪的凝聚力 C8.2kPa、摩擦角 3.0， 慢剪的凝聚力 C24.3kPa、摩擦角 9.2，滲透系數(shù) k20=6.85E-07 cm/s。承載力 特征值經(jīng)驗(yàn)值 fak=51kPa。地基承載力特征值建議采用 fak=40kPa。滲透系數(shù) K20=1.0110-6 2.7410-7cm/s。 粉土、粘土、粉質(zhì)粘土(低液限粘土、高液限粘土、含砂低液限粘土)：全場(chǎng)地 均有分布，層厚 2.06.5m，頂板高程

21、-11.928.08m。標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù) N=622 擊，平均 N=13.1 擊，土層天然含水量 w=23.4%，液限 wL=34.5%，液性指數(shù) IL=0.30，孔隙比 eo=0.676，壓縮系數(shù) av=0.27MPa-1，壓縮模量 Es6.41MPa，凝聚力 C24.9kPa，摩擦 角 11.9，滲透系數(shù) k20=2.29E-06cm/s。承載力特征值經(jīng)驗(yàn)值 fak=294kPa。粘土、 粉質(zhì)粘土地基承載力特征值建議采用 fak=180kPa。粉土地基承載力特征值建議采用 fak=200kPa。滲透系數(shù) K20=9.4710-6 1.8310-7cm/s。 淤泥質(zhì)土(有機(jī)質(zhì)高、低液限粘土)：層

22、厚 2.12.3m，頂板標(biāo)高為-15.04- 12.78m。標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù) N=23 擊，平均值 N=2.3 擊；土層天然含水量 w=43.9%，液限 3 wL=41.9%，液性指數(shù) IL=1.13，孔隙比 eo=1.216，壓縮系數(shù) av=1.12MPa-1，壓縮模量 Es1.9MPa。直接快剪的凝聚力 C7.0kPa、摩擦角 4.9，慢剪的凝聚力 C19.6kPa、摩擦角 9.0，滲透系數(shù) k20=1.45E-06 cm/s。承載力特征值經(jīng)驗(yàn)值 fak=82.5kPa。地基承載力特征值建議采用 fak=60kPa。滲透系數(shù) K20=2.610-6 3.0410-7cm/s。 粉土、粘土、粉質(zhì)

23、粘土(低液限粘土、高液限粘土、含砂低液限粘土)：全場(chǎng)地 均有分布，層厚 2.311.0m，頂板高程-17.8-11.91m，標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù) N=633 擊，平 均值 N=15.2 擊土層天然含水量 w=20.8%，液限 wL=34.5%，液性指數(shù) IL=0.41，孔隙比 eo=0.628，壓縮系數(shù) av=0.24MPa-1，壓縮模量 Es6.92MPa，凝聚力 C27.2kPa，摩擦 角 12.3，滲透系數(shù) k20=4.07E-06cm/s。承載力特征值經(jīng)驗(yàn)值 fak=312kPa。粘土、 粉質(zhì)粘土地基承載力特征值建議采用 fak=180kPa。粉土地基承載力特征值建議采用 fak=200kPa

24、。滲透系數(shù) K20=9.4710-6 2.8510-7cm/s。 (9) 中砂(粉土質(zhì)砂)、局部粉砂：層厚 1.54.3m，頂板高程-22.34-18.02m。標(biāo) 準(zhǔn)貫入擊數(shù) N=2342 擊，平均值 N=27.9 擊；天然含水量 w=14.5%，孔隙比 eo=0.543， 壓縮系數(shù) av=0.11MPa-1，壓縮模量 Es15.15MPa，摩擦角 35.6，滲透系數(shù) k20=8.27E-04cm/s。中砂地基承載力特征值建議采用 fak=200kPa。粉砂地基承載力特征 值建議采用 fak=160kPa.中砂滲透系數(shù) K20=1.6210-3，粉砂 3.3510-5 cm/s。 (10)殘積

25、土：全場(chǎng)地均有分布，層厚 0.75.3m，頂板高程-24.54-17.18m，標(biāo)準(zhǔn) 貫入擊數(shù) N=828 擊，平均值 N=18 擊；土層天然含水量 w=23.1%，液限 wL=33.5%，液 性指數(shù) IL=0.4，孔隙比 eo=0.666，壓縮系數(shù) av=0.25MPa-1，壓縮模量 Es6.82MPa， 凝聚力 C26.1kPa，摩擦角 15.9，滲透系數(shù) k20=4.26E-06cm/s。承載力特征值 經(jīng)驗(yàn)值 fak=250kPa。粘土、粉質(zhì)粘土地基承載力特征值建議采用 fak=170kPa。粉土地 基承載力特征值建議采用 fak=200kPa。滲透系數(shù) K20=9.9810-6 2.98

26、10-7cm/s。 白堊系風(fēng)化基巖（K）： (11) 全風(fēng)化巖：層厚、揭露厚度為 0.713.8m，頂板標(biāo)高-27.34-19.78m。巖石 呈全風(fēng)化凝灰質(zhì)泥巖, 標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)實(shí)測(cè)錘擊數(shù) N=3053 擊。平均 N=41.9 擊。土層壓 縮系數(shù) av=0.28MPa-1，壓縮模量 Es6.14MPa，摩擦角 15.4，滲透系數(shù) k20=5.03E-07cm/s。巖石地基承載力特征值建議采用 fa=300kPa。 (12) 強(qiáng)風(fēng)化巖：層厚、揭露厚度為 1.58.4m，頂板標(biāo)高-35.9-23.22m?？箟簭?qiáng) 4 度試驗(yàn)值 fr=10002200 kPa。平均值 fr=1620kPa。巖質(zhì)屬極軟巖

27、，巖體破碎，巖體 基本質(zhì)量等級(jí)屬類。巖石地基承載力特征值建議采用 fa=500kPa。 (13) 中風(fēng)化巖：揭露厚為 1.52.3m，頂板標(biāo)高-35.03-32.59m。巖石呈中風(fēng)化 泥巖,抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)值 fr=3200kPa。巖石地基承載力特征值建議采用 fa=1200kPa。 表水閘穩(wěn)定計(jì)算允許值 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)抗浮安全系數(shù)基底 應(yīng)力（kPa）基底應(yīng)力比 1.251.1 粉砂層 fak160中等堅(jiān)實(shí)1.5 3、地震設(shè)防烈度： 根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 （CB500112001） ，擬建工程位于抗震設(shè)防烈度 7 度區(qū)， 工程地震設(shè)防烈度采用 7 度。 1.1.4建筑材料 本工程不需要單獨(dú)設(shè)置料

28、場(chǎng)，本工程所需主要建筑材料砼粗、細(xì)骨料、塊石料、土 料等均可在當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)就近購買。其它建材：水泥、鋼材、木材等由外地購買。 1.1.5交通運(yùn)輸及其它 （1）交通運(yùn)輸方便。 （2）施工用電及生活資料可由當(dāng)?shù)毓?yīng)。 （3）施工隊(duì)伍及施工設(shè)備均無問題。 5 2水力計(jì)算 （1）閘型選擇：開敞式水閘。 （2）堰型的選擇：寬頂堰。 （3）閘底板面高程：根據(jù)地質(zhì)條件可知，選擇平地板，高程為-1.5m。 （4）閘頂高程：閘頂高程不應(yīng)低于設(shè)計(jì)洪水水位的高程與安全超高之和為 4.02+1.5=5.52m。 (5) 則由圖可測(cè)得過水面積為 A=22.5m。 2.1閘孔設(shè)計(jì) 2.1.1水閘閘孔總凈寬等因素計(jì)算確定 水閘

29、的過閘水流流態(tài)一般分為兩種:一種是泄流時(shí)水流不受任何阻擋,呈堰流狀態(tài); 另一種是泄流時(shí)水流受到閘門或胸墻的阻擋呈孔流狀態(tài)。在水閘的整個(gè)運(yùn)用過程中這兩 種流態(tài)均有可能出現(xiàn)且在一定的邊界條件下又是可以相互轉(zhuǎn)化的。閘孔出流的閘門開度 增大到一定值時(shí)，閘前水位下降而不和閘門底緣接觸，則水流性質(zhì)由閘孔出流過渡為堰 流；反之，如原為堰流，當(dāng)閘門開度減小到能對(duì)水流起控制作用時(shí)，水流即過渡為閘孔 出流。 2.1.2判別流態(tài) 設(shè)計(jì)情況：設(shè)計(jì)流量 Q=30，閘上設(shè)計(jì)水位 0.8 m,相應(yīng)的閘下游水位 0.6 m, 3 /ms 內(nèi)涌則為 1.2 m,上游河道一半水深處的寬度 bs 為 9.8 m。 上游水深： H=

30、0.8 m -(-)1.5 m =2.3 m 坎前行進(jìn)流速：=/A=3022.5m =1.33m/s 0 V 5% Q 3 /ms 2 坎上總水頭： =2.30+1.3319.6=2.39m 0 H 2 淹沒出流條件：hs/H 0=2.12.39=0.89 表 3堰流淹沒系數(shù) Hs/H00.720.750.780.800.820.840.860.880.880.900.900.91 6 Hs/H0 1.00 0.92 0.99 0.93 0.98 0.94 0.97 0.95 0.95 0.96 0.93 0.97 0.90 0.98 0.870.87 0.99 0.830.83 0.995

31、0.80 0.998 0.770.740.700.660.610.550.470.360.280.19 查表得淹沒系數(shù)：用內(nèi)插法得 s=0.85 表堰流淹沒系數(shù) Bo/bs0.20.30.40.50.60.60.70.70.80.91.0 0.9090.9110.9180.9280.940.940.9530.9530.9680.9831.00 假設(shè)側(cè)收縮系數(shù): =0.945 堰流系數(shù)： M=0.385 所以閘孔凈寬： 2 . 63 . 28 . 92385. 0945 . 0 85 . 0 30 2 5 . 1 5 . 0 2 3 0 0 gHm Q B 選用每孔寬 b=6.5m，孔數(shù) N=1

32、 孔，總凈寬 B0=6.5m。 式中:為閘孔總凈寬(m)； 0 B Q 為過閘流量(m /s)； 3 為計(jì)入行近流速水頭的堰上水深(m)； 0 H g 為重力加速度,可采用 9.81(m/s )； 2 m 為堰流流量系數(shù),可采用 0.385； 為堰流側(cè)收縮系數(shù),對(duì)于單孔閘可按公式(A.0.1-2)計(jì)算求得或由表 A.0.1-1 查得 為閘孔凈寬(m)； 0 b 為上游河道一半水深處的寬度(m)； s b N 為閘孔數(shù)； 為邊閘墩順?biāo)飨蜻吘壘€至上游河道水邊線之間的距離(m)； b b 為堰流淹沒系數(shù),可按公式(A.0.1-6)計(jì)算求得或按表 A.0.1-2 查得； 7 Hs 為由堰頂算起的下游

33、水深(m). 校核洪水位：校核流量 ，閘上校核水位上=1.2msQ/m30 3 %2 相應(yīng)閘下校核水位:下 =1.0m 。 閘上水深： H=1.2m-（-）1.5m=2.70m 坎前行進(jìn)流速： smv/09 . 1 54.2730 0 坎上總水頭： mH76 . 2 6 . 19/09 . 1 70 . 2 2 0 淹沒出流條件： 91 . 0 76 . 2 /5 . 2/ 0 Hhs 表堰流淹沒系數(shù) Hs/H00.720.750.780.800.820.840.860.880.900.900.910.91 1.000.990.980.970.950.930.900.870.830.830.8

34、00.80 Hs/H00.920.930.940.950.960.970.980.990.9950.998 0.770.740.700.660.610.550.470.360.280.19 查表得淹沒系數(shù)：用內(nèi)插法得 s=0.8 表堰流淹沒系數(shù) Bo/bs0.20.30.40.50.60.70.80.91.0 0.9090.9110.9180.9280.9400.9530.9680.9831.0 假設(shè)側(cè)收縮系數(shù): =0.938 堰流系數(shù)： M=0.385 則閘孔凈寬： m gHm Q B58 . 28 . 92385 . 0 938 . 0 8 . 030 2 5 . 1 5 . 0 2 3

35、0 0 根據(jù)閘門設(shè)計(jì)規(guī)范中閘孔尺寸和水頭系列標(biāo)準(zhǔn)，選定單孔凈寬 b=5m，所以孔 數(shù) N=1 孔，總凈寬 B0=5m 8 式中：為閘孔總凈寬(m)； 0 B Q 為過閘流量(m /s)； 3 為計(jì)入行近流速水頭的堰上水深(m)； 0 H g 為重力加速度,可采用 9.81(m/s )； 2 m 為堰流流量系數(shù),可采用 0.385； 為堰流側(cè)收縮系數(shù),對(duì)于單孔閘可按閘門設(shè)計(jì)規(guī)范中公式(A.0.1-2)計(jì)算求 得或由表 A.0.1-1 查得； 為閘孔凈寬(m)； 0 b 為上游河道一半水深處的寬度(m)； s b N 為閘孔數(shù)； 為邊閘墩順?biāo)飨蜻吘壘€至上游河道水邊線之間的距離(m)； b b 為

36、堰流淹沒系數(shù),可按公式(A.0.1-6)計(jì)算求得或按表 A.0.1-2 查得； Hs 為由堰頂算起的下游水深(m)。 表 7 上游水頭計(jì)算 流量 Q（m3/s） 設(shè)計(jì) 30 上游水深 H（m） 下游水深 hs (m) 過水?dāng)嗝娣e （m2） 行近流速 V0（m3/s） 坎上總水頭 H0 2.39 2.32.122.51.33 校核 30 2.72.527.541.092.76 表閘孔總凈寬計(jì)算 流量 Q (m3/s) 上游水頭 H0 (m) 下游水深 hs（m） s0 H / h淹沒系數(shù) s B0 (m) 設(shè)計(jì) 30 2.32.10.890.856.2 9 校核 30 2.72.50.910.8

37、5.0 2.1.3閘墩的厚度及墩頭形狀 選用整體式底板，縫設(shè)在閘墩上邊墩厚 0.5m。 閘孔總寬度為： L=6.5+1=7.5（m） 閘墩的外部形狀：為減小側(cè)縮系數(shù)的影響，提高閘孔的過水能力，但也要考慮到施 工簡(jiǎn)便、不易損壞等因素，閘墩的頭部和尾部都采用圓頭型。 2.2消能防沖設(shè)計(jì) 水閘泄水時(shí)，部分勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，流速增大，具有較強(qiáng)的沖刷能力，而土質(zhì)河床 的抗沖能力又較低，因此，必須采取適當(dāng)?shù)南芊罌_措施。 2.2.1過閘水流的特點(diǎn) 初始泄流時(shí)，閘下水深較淺，隨著閘門開度的增大而逐漸加深，閘下出流由孔流到 堰流，由自由出流到淹沒出流都會(huì)發(fā)生，水流形態(tài)復(fù)雜。 （1）閘下易形成波狀水躍 由于水閘上

38、、下水位差較小，相應(yīng)的弗德勞數(shù) Fr 較低（Fr=vc/(ghc)0.5，hc為第一共 軛水深，vc為該截面平均流速） ，容易發(fā)生波狀水躍，具有很強(qiáng)的沖刷能力。 （2）閘下易形成折沖水流 因?yàn)閿r河閘只占河床寬的一部分，水流過閘時(shí)會(huì)先行收縮，若果布置或操作不當(dāng)， 出閘水流就不能均勻擴(kuò)散，易形成折沖水流，淘刷河床及岸坡。 （3）消能方式選擇 水閘的消能方式有底流式、面流式、和挑流式等底流式是應(yīng)用比較廣泛的基本消 能方式，這種消能形式由消力池、海漫、和防沖槽等三個(gè)部分組成。平原地區(qū)的水閘， 由于水頭低，下游水位幅度大，一般采用底流消能，所以本設(shè)計(jì)采用底流式效能。 消力池的深度確定 10 消力池的深度

39、是在某一給定的流量和相應(yīng)的下游水深條件先確定的。消力池深度可 按水閘設(shè)計(jì)規(guī)范 （SL2652001）中公式（B.1.1-1）(B.1.1-4)計(jì)算： 1 8 1 2 h 3 2 , , c c c gh qh 出池落差：z= 2 2 22 2 2 2 c s hg q hg q 0 =（d+hs+z）/hc d=hcz 0 s h 式中:d 為消力池深度（m） ； 0為水躍淹沒系數(shù)，可采用 1.051.10，本設(shè)計(jì)取 1.10； hc為躍后水深（m） ； 為收縮水深（m） ； c h 為流速系數(shù)，采用 0.81.0，本設(shè)計(jì)取 1.0； 為水流動(dòng)能校正系數(shù)，采用 1.01.05，本設(shè)計(jì)取 1.0

40、 q 為過閘單寬流量（m/s ） ； 2 2.2.2消力池計(jì)算 圖 1 消力池計(jì)算簡(jiǎn)圖 消力池的作用是閘后水流產(chǎn)生稍淹沒水躍，并保護(hù)水躍范圍內(nèi)的河床免受沖刷。消 力池一般布置在閘室后面，池底與閘底板之間采用 1:4 的斜坡相連斜坡頂端，可緊靠閘 底板的下游端。 11 b1、b2 為消力池首端、末端寬度； 為出池河床水深（m） ； s h z 為出池落差。 通過躍后水深與下游水深的比較進(jìn)行流態(tài)判別，經(jīng)過計(jì)算，找出最大的池深，池長(zhǎng) 作為相應(yīng)的控制條件。同時(shí)考慮到經(jīng)濟(jì)及其他原因，對(duì)池深較大的開啟度采用限開措施。 關(guān)于流態(tài)判別如下： h chs 為自由出流的遠(yuǎn)驅(qū)式水躍。 正常水位情況：（H 正=2.7

41、m） 本設(shè)計(jì)中為單孔水閘，所以只需要考慮單閘門開啟高度對(duì)消力池深度的影響。 孔流公式由水閘設(shè)計(jì)手冊(cè)6 表 25-2-10 得： Q=Be 2g(Ho-hc) 0.5 式中:Ho為計(jì)入行進(jìn)流速的眼前水深，本設(shè)計(jì)取 Ho=2.39m； 為孔流自由出流的收縮系數(shù)，由水工設(shè)計(jì)手冊(cè)6 式 25-2-11 查得； 為孔流流量系數(shù)，由水閘設(shè)計(jì)規(guī)范表 A.0.3-1 查得； B 為閘孔總凈寬，本設(shè)計(jì)取 6.5m； e 為閘門的開度； hc為收縮水深，孔流時(shí)hc=e； 表 9 中孔單開時(shí)計(jì)算表 ee/HhcQqhc” hc”- hc hs hc”- hs zd 0.50.2590.6180.5520.30913

42、.232.041.5061.1971.180.3260.0440.455 0.70.5190.6240.5330.43717.322.671.6151.1791.250.3650.0080.519 1.41.000.6480.4880.90727.644.251.6120.7051.550.06200.224 2.70.1852.603304.620.5322.400 12 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果表，算出在消能設(shè)計(jì)水位情況下，開啟 1 孔閘門，開啟度為 0.7m時(shí)，hc”-hs=0.365m，為最不利情況。此時(shí) d=0.519m，本設(shè)計(jì)取 0.52m。 (2)消力池池長(zhǎng) 消力池長(zhǎng)度公式： Lsj=L

43、s+Lj 式中：Lsj為消力池長(zhǎng)度，m； Ls為消力池斜坡段水平投影長(zhǎng)度，斜坡段坡率取 m=4； 為水躍長(zhǎng)度校正系數(shù)，可采用 0.70.8； Lj為水躍長(zhǎng)度，m； 水躍長(zhǎng)度： Lj=6.9（h c-hc）=6.9(1.615-0.437)=8.13m Ls=2.08；=0.8 Lsj=2.08+0.7 8.13=7.77m,取為 7.8m。 故消力池長(zhǎng) 7.8m (3)消力池護(hù)坦厚度 消力池底板（即護(hù)坦）承受水流的沖擊力、水流脈動(dòng)壓力和底部揚(yáng)壓力等作用，應(yīng) 具有足夠的重量、強(qiáng)度和抗沖耐磨的能力。護(hù)坦一般是等厚的，也可采用不同的厚度， 始端厚度大，向下游逐漸減小。 護(hù)坦厚度可根據(jù)抗沖和抗浮要求，

44、分別計(jì)算，并取其最大值。 按抗沖要求計(jì)算消力池護(hù)坦厚度公式為： t=k1 Hq 按抗浮要求計(jì)算消力池護(hù)坦厚度公式為： b m 2 t PWU k 式中:t為消力池底板始端厚度，m； k1為消力池底板計(jì)算系數(shù)，可采用 0.150.20； k2為消力池底板安全系數(shù)，可采用 1.11.3； H為泄水時(shí)上、下游水位差，m； U為作用在消力池底板底面的揚(yáng)壓力（kPa） ； 13 W為作用在消力池底板底面的水重（kPa） ； Pm為作用在消力池底板上的脈動(dòng)壓力（kPa） ，其值可取躍前收縮斷面流速水頭 值的 5%，通常計(jì)算消力池底板前半部的脈動(dòng)壓力時(shí)取“+”號(hào)，計(jì)算消力池底板后半部 的脈動(dòng)壓力時(shí)取“-”號(hào)

45、； 1為消力池底板的飽和重度，kN/m3。 該工程由于在消力池的尾部布置了反濾層排水，故本設(shè)計(jì)可根據(jù)抗沖要求計(jì)算消力 池底板厚度。其中 k1取為 0.2，q 為確定池深時(shí)的過閘單寬流量，此處 q=2.67m3/（sm） ， H為相應(yīng)于單寬流量的上、下游水位差（上游水深 2.7m，下游水深 1.25m） ，則其底 板厚度為： t=0.2=0.35（m） 25 . 1 -7 . 267 . 2 可取消力池底板厚度為 t=0.4m,全程等厚布置。 (4)消力池的構(gòu)造 底流式消力池設(shè)施有三種形式：挖深式、消力檻式和綜合式。當(dāng)閘下游尾水深度 小于躍后水深時(shí)，可采用挖深式消力池消能；閘下游尾水深度略小于躍

46、后水深時(shí)，可 采用消力檻式消力池消能；閘下游尾水深度遠(yuǎn)小于躍后水深，且計(jì)算深度應(yīng)較深時(shí)， 可采用挖深式與消力檻式相結(jié)合的綜合式消力池消能。 護(hù)坦與閘室、岸墻及翼墻之間，以及其本身沿水流方向均應(yīng)用縫分開，以適應(yīng)不均 勻沉陷和溫度變形。護(hù)坦自身縫距可取 1020m，靠近翼墻的取小些，縫寬 2.02.5cm。護(hù)坦在垂直水流方向通常不設(shè)縫，以保證其穩(wěn)定性?？p若在閘基防滲范圍 內(nèi)，縫中應(yīng)設(shè)止水設(shè)置，其他一般鋪設(shè)瀝青油毛氈。為增強(qiáng)護(hù)坦的抗滑穩(wěn)定性，常在消 力池末端設(shè)置齒墻，深一般為 0.81.5m，寬為 0.60.8m。 結(jié)合本工程的特點(diǎn)，選用挖深式消力池。為了便于施工，消力池的底板作成等厚， 為了降低底

47、板下部的滲透壓力，在水平底板的后半部設(shè)置排水孔，孔下鋪設(shè)反濾層，排 水孔孔徑為 5cm，間距為 1m，呈梅花形布置。消力池末端設(shè)置齒墻，深為 0.8m，寬為 0.6m，消力池下部作 40cm 厚的反濾層。 14 圖 2 消力池構(gòu)造尺寸圖 2.2.3防沖加固措施 2.2.3.1海漫設(shè)計(jì) 海漫的作用 水流經(jīng)過消力池，雖已消除了大部分多余能量，但仍留有一定的剩余動(dòng)能，特別是 流速分布不均，脈動(dòng)仍較劇烈，具有一定的沖刷能力。因此，護(hù)坦后仍需設(shè)置海漫等防 沖加固設(shè)施，以使水流均勻擴(kuò)散，并將流速分布逐步調(diào)整到接近天然河道的水流形態(tài)。 海漫的布置和構(gòu)造 海漫一般采用將起始端做成 510m水平段，本設(shè)計(jì)取 5

48、m起始段。頂面高程在消力 池尾坎頂以下 0.5m，水平段后作成不陡于 1：10 的斜坡以使水流均勻擴(kuò)散，同時(shí)沿水流 方向在平面上向兩側(cè)逐漸擴(kuò)散，以便使水流均勻擴(kuò)散，調(diào)整流速分布，保護(hù)河床不受沖 刷。對(duì)海漫的要求有：表面有一定的粗糙度，以利進(jìn)一步消除余能；具有一定的透 水性，以便使?jié)B水自由排除，降低揚(yáng)壓力；具有一定的柔性，以適應(yīng)下游河床可能的 沖刷變形。本工程采用干砌石海漫。 干砌石海漫，一般由顆粒粒徑大于 30cm的塊石砌成，厚度為 0.40.6m，下面鋪設(shè) 碎石、粗砂墊層，層厚 1015cm，如下圖（a） 。干砌石海漫的抗沖流速為 2.54.0m/s。 為了加大其抗沖能力，可每隔 810m設(shè)

49、一漿砌石埂。干砌石常用在海漫后段。 海漫長(zhǎng)度計(jì)算 海曼的長(zhǎng)度取決于消力池末端的單寬流量、上下游水位差、下游水深、河床土質(zhì)抗 沖能力、閘孔與河道寬度的比值以及海漫結(jié)構(gòu)形式等。當(dāng)=19，且消能擴(kuò)散 Hqs 條件良好時(shí)，海漫長(zhǎng)度可按水閘設(shè)計(jì)規(guī)范公式（B.2.1）計(jì)算。 Lp=ks =12 20m Hqs ）25 . 1 -7 . 231 . 2 15 式中：Lp為海漫長(zhǎng)度，m； qs 為消力池末端單寬流量，m3/（sm） ； H為泄水時(shí)上、下游水位差，m； ks 為海漫長(zhǎng)度計(jì)算系數(shù)，查水工建筑物 ，取ks=12。 故確定海漫長(zhǎng)度為 20m。 海漫的構(gòu)造 因?yàn)閷?duì)海漫要求有一定的粗糙度，以便進(jìn)一步消除余

50、能，有一定的透水性，有一定 的柔性，所以選擇在海漫的起始段為 5m長(zhǎng)的漿砌石水平段，因?yàn)闈{砌石的抗沖性能較 好，其頂面高程與護(hù)坦齊平。后 15m作成坡度為 1：10 的干砌石段，以便使水流均勻擴(kuò) 散，調(diào)整流速分布，保護(hù)河床不受沖刷。海漫厚度為 0.4m，下面鋪設(shè) 15cm的砂墊層。 2.2.3.2防沖槽設(shè)計(jì) 作用：防止沖刷坑向上游擴(kuò)展，保護(hù)海漫末端的安全。 工作原理：水流經(jīng)過海漫后，盡管多余能量得到了進(jìn)一步的消除，流速分布接近河床水 流的正常狀態(tài)，但在海漫末端仍有沖刷現(xiàn)象。為了保證安全和節(jié)省工程量，常在海漫末 端設(shè)置防沖槽或采取其他加固措施。 在海漫末端挖槽拋石預(yù)留足夠的石塊，當(dāng)水流沖刷河床形

51、成沖坑時(shí)，預(yù)留在槽內(nèi) 的石塊沿斜坡繼續(xù)滾下，鋪在沖坑的上游斜坡上，防止沖刷坑向上游擴(kuò)展，保證海漫的 安全。 尺寸 根據(jù)水閘的構(gòu)造要求采用寬淺式梯形斷面防沖槽，槽深取 1.5，底寬為槽深的 （23）倍，此處取為取 3.5m，上游坡率為 2，下游坡率為 3，所拋塊石直徑不小于 60cm如圖 27 所示。 圖 3 海漫防沖槽構(gòu)造圖（單位：m） 16 2.2.3.3上、下游岸坡防護(hù) 為了保護(hù)上、下游翼墻以外的河道兩岸岸坡不受水流的沖刷，需要進(jìn)行護(hù)坡。采用 漿砌石護(hù)坡，厚度為 0.3m，下設(shè) 0.1m的砂墊層。保護(hù)范圍：上游自鋪蓋向上延伸 23 倍的水頭，下游自防沖槽向下延伸 46 倍的水頭。 17 3

52、水閘防滲及排水設(shè)計(jì) 3.1閘底輪廓布置 3.1.1防滲設(shè)計(jì)的目的 防止閘基滲透變形；減小閘基的滲透壓力；減少水量損失；合理選用地下輪廓的尺 寸，以延長(zhǎng)滲徑，防止閘基和兩岸產(chǎn)生滲透破壞。 3.1.2防滲排水的布置原則 防滲設(shè)計(jì)一般采用防滲和排水相結(jié)合的原則，即在高水位側(cè)采用鋪蓋、板樁、齒墻 等防滲設(shè)施，用以延長(zhǎng)滲徑、減小滲透坡降和閘底板下的滲透壓力；在低水位側(cè)設(shè)置排 水設(shè)施，如面層排水、排水孔排水或減壓井與下游連通，使低下滲水盡快排出，以減小 滲透壓力，并防止在滲流出口附近發(fā)生滲透變形。 3.1.3防滲設(shè)施 根據(jù)閘址附近的地質(zhì)情況來確定相應(yīng)的措施，防滲措施常采用水平鋪蓋，而不用板 樁，以免破壞黏

53、土的天然結(jié)構(gòu)，在板樁與地基間造成滲流通道。砂性土易產(chǎn)生管涌，要 求防止?jié)B透變形是其考慮的主要因素，可采用鋪蓋與板樁相結(jié)合的形式。 （1）鋪蓋 為水平防滲措施，適用于粘性和砂性土基。 （2）板樁 為垂直防滲措施，適用于砂性土基，一般設(shè)在閘底板上游或鋪蓋前端，用 于降低滲透壓力。 （3）齒墻 一般設(shè)在底板上、下游端，利于抗滑穩(wěn)定，延長(zhǎng)滲徑。 3.1.4地下輪廓線布置 （1）閘底板長(zhǎng)度擬定 本工程采用整體式底板，底板順?biāo)较虻拈L(zhǎng)度根據(jù)閘室地基條件、上部結(jié)構(gòu)布置、 滿足閘室整體穩(wěn)定和地基允許承載力等要求來確定。初擬時(shí)可參考已建工程的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 選定，當(dāng)?shù)鼗鶠樗槭梁偷[（卵）石時(shí)，底板長(zhǎng)度?。?-4）H（

54、H 為水閘上下游最大水 位差） ；砂土和砂壤土?。?-3.5）H；粉質(zhì)壤土和壤土?。?-4）H；黏土?。?.5-4.5） H。 本工程取底板長(zhǎng)度 L 底=2H=2 3.8=7.6m 綜合考慮，上部結(jié)構(gòu)布置及地基承載力要求，確定閘底板長(zhǎng)度為 10m。 （2）閘底板厚度的擬定 對(duì)于小型水閘，底板厚度不小于 0.3 可取 t=1.0m。兩端設(shè)齒墻。 18 （3）齒墻尺寸的確定 一般深度為 0.51.5m，厚度為閘孔凈寬的 1/51/8。該設(shè)計(jì)深度取 0.7m，厚度取 1.0m。如圖 31 所示。 圖 4 底板尺寸圖（單位：cm） (4) 鋪蓋 主要用來延長(zhǎng)滲徑，具有相對(duì)不透水性和一定的柔性。鋪蓋常用

55、黏土、黏壤土或?yàn)r 青混凝土等材料，有時(shí)也可用鋼筋混凝土作為鋪蓋材料。鋪蓋的長(zhǎng)度采用上、下游最大 水頭差的 35 倍。根據(jù)上述原則，本工程鋪蓋采用混凝土鋪蓋，其混凝土強(qiáng)度等級(jí)一般 不低于 C20。采用 C25 鋼筋混凝土鋪蓋，雙向配置 10mm、間距 25cm 的構(gòu)造鋼筋，其 長(zhǎng)度確定取 L=18m；鋪蓋的厚度，取 0.4m，兩端設(shè)齒墻深度取 0.6m，寬度取 0.5m，以 便和閘底板連接。 （5）板樁 當(dāng)閘基為粉土、粉細(xì)砂、輕沙壤土、或輕粉質(zhì)沙壤土?xí)r，閘室上游宜采用鋪蓋和垂 直防滲體相結(jié)合的布置形式，根據(jù)材料可知，本設(shè)計(jì)宜采用這種布置形式，垂直防滲體 布置在閘室底板的上游端。本設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝

56、土板樁，其最小厚度不宜小于 0.2m，寬 度不宜小于 0.4m，板樁之間采用梯形榫槽鏈接。板樁長(zhǎng)度視透水層確定，若不透水層埋 藏很深，則板樁的深度一般采用 0.61.0 倍水頭。本設(shè)計(jì)板樁取 2。 （5）閘基防滲長(zhǎng)度的確定 初步擬定閘基防滲長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范公式： LC H 式中：L 為閘基防滲長(zhǎng)度，即閘基輪廓線防滲部分水平段和垂直段長(zhǎng)度 總和，m； C 為允許滲徑系數(shù)值，見水工建筑物教材表 4-6，查表取 C=8； H 為上、下游最大水頭差，m。 L=C H=7 3.8=26.6（m） 19 （6）校核地下輪廓線的長(zhǎng)度 根據(jù)以上設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，實(shí)際的地下輪廓線布置長(zhǎng)度應(yīng)大于理論的地下輪廓線長(zhǎng)度

57、。 鋪蓋長(zhǎng)度+閘底板長(zhǎng)度+板樁長(zhǎng)度=18+10+2=30m L=26.6（m） 通過校核，地下輪廓線的長(zhǎng)度滿足要求。 3.2防滲和排水設(shè)計(jì)及滲透壓力計(jì)算 3.2.1滲流計(jì)算的目的 計(jì)算滲流區(qū)域內(nèi)的滲流壓力、滲流坡降、滲流速度及滲流量；驗(yàn)算地基土在初步擬 定的地下輪廓線下的滲透穩(wěn)定性。 3.2.2計(jì)算方法 計(jì)算方法有直線比例法、流網(wǎng)法和改進(jìn)阻力系數(shù)法。 進(jìn)阻力系數(shù)法是一種以流體力學(xué)為基礎(chǔ)的近似解法。對(duì)于比較復(fù)雜的地下輪廓，先 將實(shí)際的地下輪廓進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化，使之成為垂直和水平兩個(gè)主要部分。再從簡(jiǎn)化的地下 輪廓線上各角點(diǎn)和板樁尖端引出等勢(shì)線，將整個(gè)滲流區(qū)域劃分為幾個(gè)簡(jiǎn)單的典型流段。 由于改進(jìn)阻力系數(shù)

58、法計(jì)算結(jié)果精確，本設(shè)計(jì)采用此種方法進(jìn)行滲流計(jì)算。 3.2.3改進(jìn)阻力系數(shù)法計(jì)算滲透壓力 計(jì)算分區(qū) （1）確定地基的有效計(jì)算深度 Te 當(dāng)?shù)鼗煌杆畬勇癫剌^深時(shí)，須有一個(gè)有效計(jì)算深度 Te 來代替實(shí)際深度 T，Te 可 根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范公式確定： 當(dāng) L0/s05 時(shí)， Te=0.5L0 當(dāng) L0/s05 時(shí)， Te=5L0/（1.6L0/s0+2） 式中：Te為土基上水閘的地基有效計(jì)算深度，m； L0為地下輪廓的水平投影長(zhǎng)度，m； s0為地下輪廓的垂直投影長(zhǎng)度，m。 （2）典型段的劃分 先將實(shí)際的低下輪廓線進(jìn)行簡(jiǎn)化，使之成為垂直和水平兩個(gè)主要部分。再從簡(jiǎn)化的 低下輪廓線上各角點(diǎn)和板樁尖端引出等

59、勢(shì)線，將整個(gè)滲流區(qū)域劃分為幾個(gè)典型流段：進(jìn)、 出口段，內(nèi)部垂直段和水平段。 計(jì)算各典型段的阻力系數(shù) 20 圖 5 典型流段計(jì)算圖 進(jìn)、出口段： 0=1.5（S/T）3/2+0.441 式中：0為進(jìn)、出口段的阻力系數(shù)； S 為板樁或齒墻的入土深度，m； T 為地基透水層深度，m。 內(nèi)部垂直段： y=2/ln ctg（/4（1S/T） ） 式中：y為內(nèi)部垂直段的阻力系數(shù)。 水平段： x=（L-0.7（S1+S2） ）/T 式中：x 為水平段的阻力系數(shù)； L 為水平段長(zhǎng)度，m； S1、S2為進(jìn)、出口段板樁或齒墻的入土深度，m。 （4）計(jì)算各典型段的水頭損失 hi=iH/i （5）進(jìn)出口段水頭損失局部

60、修正 進(jìn)、出口水力坡降呈急變曲線形式，算得的進(jìn)、出口水頭損失與實(shí)際情況相差較大， 需進(jìn)行必要的修正。修正后的水頭損失h0為： h0=h0 式中：h0為進(jìn)、出口段修正后的水頭損失值，m； h0 為按式 0=1.5（S/T）3/2+0.441 計(jì)算出的水頭損失值，m。 為阻力修正系數(shù)，按下式計(jì)算： 21 059 . 0 212 1 21 . 1 2 T S T T 式中：S為底板埋深與板樁入土深度之和，m； T為板樁另一側(cè)地基透水層深度，m。 修正后的進(jìn)、出口段修正后的水頭損失將減少h。 h=（1）h0 有關(guān)進(jìn)、出口段水頭損失值的詳細(xì)計(jì)算如下，先用進(jìn)出口段的前一段水頭損失的減 少值相比較： 若hx