H江水閘說明書

1、畢業(yè)設計說明書 H江水利樞紐工程水閘設計 年級專業(yè)： 2012級水利水電工程 學 號： 姓 名： 指導老師： 2014年3月摘 要函江位于我國華東地區(qū)，流向自東向西北，全長375km，流域面積176萬km2，是鄱陽湖水系的重要支流，也是長江水系水路運輸網(wǎng)的組成部分。本工程以航運為主體，兼任泄洪、發(fā)電、灌溉、供水和適應戰(zhàn)備需要的綜合開發(fā)工程，工程等級為三等，主要建筑物按3級建筑物設計，次要建筑物按4級建筑物設計。本設計共包含泄水閘、船閘及水電站廠房，根據(jù)現(xiàn)場勘查及方案比較，設計將泄水閘布置在河床中間，泄水閘每孔凈寬10m，共36孔，高12m，直升式平板鋼閘門控制，閉閘時攔截江流，穩(wěn)定上游水位，開

2、閘時泄水，排沙防淤。設計流量9540m3/s，校核流量12350m3/s。船閘1處，船閘布置在左岸，閘室有效長度為135m，凈寬12m，檻上水深2.5m，閘室頂高程24.0m，底高程10.5m。閘上公路橋設在上閘首的上游端。水電站布置在右岸，水電站廠房寬15m(順流向)，長36.2m。廠房地面高程24.5m，水輪機安裝高程10.5m。水電站設計水頭3.5m，最高水頭7.0m，最大引用流量225m3/s，總裝機3×2200KW。站上公路橋設在廠房的上游端。 日 期：2014年03月目 錄一、綜合說明11.1 基本概況11.2 工程任務與規(guī)模11.2.1 船閘11.2.2 水電站11.2

3、.3 泄水閘2二、設計基本資料62.1 工程等級及設計標準62.1.1 流域概況62.1.2工程等級62.1.3 洪水標準62.2 地形、地質及當?shù)夭牧?2.2.1 閘址地形62.2.2 閘址地質72.2.3 當?shù)亟ㄖ牧?2.3 基本資料82.4 建筑物設計參數(shù)92.4.1 船閘92.4.2 電站92.4.3 泄水閘102.4.4 公路橋11三、泄水閘水力設計123.1 泄水閘設計參數(shù)123.1.1 水位123.1.2 計算水位組合123.1.3 其它參數(shù)123.2 閘孔設計133.2.1 設計依據(jù)133.2.2 堰型選擇及堰頂高程確定133.2.3 閘孔尺寸的確定133.3 消能防沖設計1

4、43.3.1 消能方式143.3.2 消能設計143.3.3 海漫設計163.3.4 防沖槽設計173.4 防滲排水設計173.4.1 地下輪廓設計173.4.2 閘基防滲強度的驗算183.4.3 滲流計算183.4.4 抗?jié)B穩(wěn)定性計算233.4.5 濾層及防滲排水設計243.5 閘室布置和穩(wěn)定分析253.5.1 閘室結構布置253.5.2 荷載及其組合283.5.3 閘室穩(wěn)定計算293.6 水閘結構計算323.6.1 計算情況333.6.2 閘基的地基反力計算333.6.3 彎矩計算333.6.4 配筋計算34四、連接建筑物工程設計364.1 上游翼墻364.2 下游翼墻364.3 岸墻36

5、五、地基處理和細部構造的設計375.1 地基處理375.2 細部構造375.2.1 縫和止水結構375.2.2 排水反濾結構37小 結39設計依據(jù)及參考文獻40河海大學繼續(xù)教育學院涵江水利樞紐工程畢業(yè)設計說明書1、綜合說明1.1 基本概況函江位于我國華東地區(qū)。流向自東向西北，全長375km，流域面積176 萬km2，是鄱陽湖水系的重要支流，也是長江水系水路運輸網(wǎng)的組成部分。該流域氣候溫和，水量充沛，水面平緩，含砂量小，對充分開發(fā)這一地區(qū)的航運具有天然的優(yōu)越條件。流域內有耕地700多萬畝，礦藏資源十分豐富，工礦企業(yè)較發(fā)達，有國家最大的有色金屬冶煉工程銅基地及腹地內的建材輕工。原材料及銷售地大部分

6、在長江流域各省、市地區(qū)，利用水運的條件十分優(yōu)越。流域梯級開發(fā)后，將建成一條長340km通航千噸級駁船的航道和另一條長50km通航300噸級駁船的航道，并與長江、淮河水系相互貫通形成一個江河直達的上游水路運輸網(wǎng)。同時也為沿江各縣市擴大直流灌溉創(chuàng)造有利條件。對促進沿河地區(qū)的工農業(yè)發(fā)展具有重要的作用，社會和經濟效益十分顯著。1.2 工程任務與規(guī)模本工程以航運為主體，兼任泄洪、發(fā)電、灌溉等綜合效益。根據(jù)水閘設計規(guī)范SL265-2001第4.1.6條規(guī)定：水閘樞紐中的船閘、泵站或水電站宜靠岸布置，但船閘不宜與泵站或水電站布置在同一岸側，船閘、泵站或水電站與水閘的相對位置，應能保證滿足水閘通暢泄水及各建筑

7、物安全運行的要求。因此，本設計在樞紐布置時，將泄水閘布置在河床中間，船閘布置在左岸，水電站布置在右岸。1.2.1 船閘船閘1座，閘室有效長度為135m，凈寬12m，檻上水深2.5m，閘室頂高程24.0m，底高程10.5m。閘上公路橋設在上閘首的上游端。1.2.2 水電站水電站廠房寬15m(順流向)，長36.2m。廠房地面高程24.5m，水輪機安裝高程10.5m。水電站設計水頭3.5m，最高水頭7.0m，最大引用流量225m3/s，總裝機3×2200KW。站上公路橋設在廠房的上游端。具體布置見附圖一：總平面布置圖。1.2.3 泄水閘泄水閘每孔凈寬10m，共36孔，高12m，露頂式平板鋼

8、閘門控制，閉閘時攔截江流，穩(wěn)定上游水位，開閘時泄水，排沙防淤。設計流量9540m3/s，校核流量12350m3/s。（1）水閘水力設計1）堰型、堰頂高程閘孔采用結構簡單、施工方便的無坎平底寬頂堰（平底水閘屬無坎寬頂堰）。擬定閘底板頂高程為13.0m。2）水閘總寬度閘室總寬度為1.0×2+1.2×18+1.6×17+360=410.8m（2）水閘消能防沖設計1）消力池消力池采用鋼筋砼結構，深1.0m，消力池長L=15m，厚度0.5m。2）海漫 海漫長度L=40m，海漫水平段長10m，采用50cm漿砌塊石砌筑，斜坡段長30m，1:15放坡。3）防沖槽 防沖槽采用梯形斷

9、面，槽深2.0m，槽長15m，沖刷坑采用拋石處理。（3）閘室布置1）閘室結構閘室采用開敞式布置，鋼筋砼U型結構，閘門選擇直升式平板鋼閘門，液壓啟閉，閘上布置凈7m交通橋，兩側人行道2×1.0m，總寬9.0m、寬4m工作橋和啟閉房，啟閉房寬11.0m，底板長度取20m。底板采用整體式，二孔一分縫，最中間一孔，底板長度為20m，頂高程為13.0m，閘底板厚1.5m 。閘墩長度采用與底板同長20m，。檢修門槽深25cm，寬30m；工作門槽深40cm，寬60cm。閘墩上下游端部均采用半圓形墩頭。 閘墩頂高程為25.0m。閘墩厚度受控于閘門槽處最小厚度為50cm，中墩厚度取1.6m，縫墩厚度為

10、2×0.8m，邊墩厚度為1.6m。公路橋布置在閘門上游側，公路橋載重按汽-20設計，掛100校核，雙車道橋面凈寬7.0m，兩側人行道1×1.0m，總寬9.0m。公路橋采用T型結構，梁底高程為25.0m，梁高1.0m，梁腹寬 0.2m，梁翼寬1.6m，用5根組梁組成，兩側人行道為懸壁式。2）上下游翼墻上游連接采用扶壁式翼墻，圓弧連接，半徑為20m，下游翼墻采用扶壁式八字型翼墻加圓弧型翼墻連接，擴散角為8°，圓弧半徑為20m。上游翼墻頂標高為25.0m，下游翼墻頂標高為25.0m。（4）閘基防滲排水設計由于本工程閘址地基主要由砂礫卵石層組成，為強透水土質，故在采用水平

11、防滲措施的同時還必須采取垂直防滲措施。鋪蓋采用C25鋼筋砼結構，長20m。鋪蓋與閘底板之間設水平止水。在消力池水平段前端與閘底板連接處設置水平止水；消力池末端依次鋪設碎石墊層和無紡土工布反濾，排水孔孔徑75cm，間距2.0m，呈梅花形布置，順水流方向長度為10m。（5）閘門及啟閉機設計1）閘門根據(jù)門頂高程及閘底標高，確定平面鋼閘門高為7m，閘門凈寬10m，毛寬10.6m。2）啟閉機啟閉機型號：QPQ2×25（6）閘室穩(wěn)定計算1）閘室整體穩(wěn)定水閘整體穩(wěn)定分別對完建期、正常運用期及非常運用期三種工況進行閘室的偏心距、基底應力、基底應力的不均勻系數(shù)及沿閘室底面的抗滑穩(wěn)定系數(shù)計算，均滿足規(guī)范

12、要求。2）閘室沉降計算經分析，本次不必計算閘室的沉降量。（7）閘底板配筋經計算，面、底層鋼筋均按25200配置。（8）兩岸連接建筑物設計采用扶壁式擋土墻，上游翼墻頂高程25.00m，底高程12.00m。下游翼墻頂高程25.00m，底高程10.5512.00m。上游擋墻高13.0m，擋墻壁厚1.0m，墻身垂直，墻身高12m，墻底板厚1.0m。下游擋墻高1314.45m，擋墻壁厚1.0m，墻身高度1213.45m，底板厚度1.0 m。翼墻兩側設置1.0×1.0m腋角，兩側懸挑4m，底板總寬11m。上游翼墻長30m，下游翼墻長36.8m。翼墻采用C25鋼筋砼澆筑。上游護坡，頂高程為25.0

13、m，底高程13.0m，采用坡比為1:3，40cm厚漿砌塊石護坡。下游護坡，頂高程為25.0m，底高程13.0m，采用坡比為1:3，40cm厚漿砌塊石護坡。綜上所述，水閘工程特性表見表1-2-1。H江水利樞紐水閘工程特性表 表1-2-1序 號項 目單 位指 標備 注（一）水 位1正常蓄水位m19.00 2灌溉引水位m19.50 3設計水位閘 上m23.65 閘 下m23.40 4校核水位閘 上m24.13 閘 下m23.80 流 量設計流量m3/s9540.00 校核流量m3/s12350.00 （二）閘室布置1閘室型式開敞式2孔數(shù)孔36 3單孔凈寬m10.00 4閘室總寬m410.80 5底板

14、高程m13.00 6閘頂高程m25.00 7閘室長度m20.00 （三）消能防沖設施1消力池長度m15.00 深度m1.00厚度m0.50 2海 漫長度m40.00 3防沖槽長度m15.00 （四）工作閘門1閘門型式露頂式平板鋼閘門2閘門扇數(shù)扇36 3門頂高程m20.50 4閘門尺寸m10.4*7.5寬高（五）啟閉機1啟閉機型式QPQ-2×252套 數(shù)套36 3安裝高程m29.50 （六）翼墻、岸墻型式上、下游翼墻扶壁式岸 墻空箱式2、設計基本資料2.1 工程等級及設計標準2.1.1 流域概況函江位于我國華東地區(qū)。流向自東向西北。全長375km，流域面積176萬km2，是鄱陽湖水系的

15、重要支流，也是長江水系水路運輸網(wǎng)的組成部分。該流域氣候溫和、水量充沛、水面平緩。含沙量小，對充分開發(fā)這一地區(qū)的水路運輸具有天然的優(yōu)越條件。2.1.2工程等級水閘樞紐中的水工建筑物根據(jù)其所屬樞紐等別、作用和重要性劃分級別。本樞紐工程等別定為等，相應的主要建筑物級別為3級，次要建筑物級別為4級，臨時性建筑物級別為5級。2.1.3 洪水標準根據(jù)畢業(yè)設計任務書，設計洪水按50年一遇標準；校核洪水按300年一遇標準；最大通航洪水按5年一遇標準。2.2 地形、地質及當?shù)夭牧?.2.1 閘址地形閘址左岸與一座山頭相接，山體順流向長700m，垂直長2000m，山頂主峰標高110m?？堪哆吷巾敇烁?5m；山體周

16、圍是河漫灘沖積平原，灘面標高（18.520.0）m；沿河兩岸筑有防洪大堤，堤頂寬4m，堤頂標高24.5m；閘址處河寬700m，主河槽寬500m，深泓區(qū)偏右，河床底標高（13.014.0）m，右岸灘地標高18.5m。2.2.2 閘址地質閘址河床土質，主要由砂礫卵石組成，表層為中細砂層，層厚（25）m，左厚右薄并逐步消失；河床中層主要是砂卵石層，卵石含量3050%，粒徑213cm，層厚（1020）m，屬于強透水層滲透系數(shù)K=1.84×10-15×10-2（cm/s），允許坡降J=0.150.25；河床底層為基層，埋深標高從左標高10m向右增深至標高±15m以下。其巖性

17、為上古生界二迭長興階灰?guī)r及硅質巖。河床土質有關資料如下：中砂：Dr=0.6 ，E0310kg/cm2，N3.520砂礫石：Dr=0.66 ，E0360kg/cm22.2.3 當?shù)亟ㄖ牧希?）塊石料：在閘址左岸的山頭上，有符合質量要求的塊石料場，其儲量50萬m3，平均運距1.0km。 砂礫料：閘址上、下游均有寬闊的沖積臺地，在上、下游（35）km的沙灘臺地上。均有大量的砂、礫料，可滿足混凝土的粗、細骨料之用。且水運方便。（2）土料：閘址上游約2km有劉冢、八圩土料場。儲量豐富，符合均質土壩質量要求。還有可作為土壩防滲體的粘性土。其質地良好。（3）附常用材料重度及閘門常規(guī)空口尺寸表：常用材料重度

18、1）鋼筋混凝土 24.5-25.0kN/m32）混凝土或石混凝土 23.5-24.0kN/m33）漿砌塊石或漿砌料石 24.0kN/m34）漿砌片石 21.0-23.0kN/m35）干砌塊石或片石 18.0-21.0kN/m36）磚砌體 18.0kN/m37）橋面瀝青混凝土 23.0kN/m38）填土 17.0-18.0kN/m39）石灰三合土 17.5kN/m2.3 基本資料1）地形：1:5000地形圖一張2）地質：閘軸線地質剖面圖一張。3）氣象洪水期多年平均最大風速：20.7m/s風向：按垂直壩軸線考慮吹程：3km4）水文（1）設計洪水根據(jù)基本資料，各設計頻率洪水流量及相應壩下水位見表2-

19、3-1。 各設計頻率洪水流量及相應壩下水位表 表2-3-1設計頻率（）0.33220洪水流量Q（m3/s）1235095405730壩下水位H下（m）23.8023.4022.25（2）水位流量關系曲線見表2-3-2。 水位流量關系曲線表 表2-3-2水位（m）1415161718192021222324流量Q（m3/s）503006501200180024803200414053407700138005）回填土回填土的力學性質見表2-3-3。 回填土力學性質 表2-3-3干容重（T/m3）濕容重（T/m3）飽和容重（T/m3）內摩擦角粘聚力kg/cm2含水量砂性土1.551.852.0527

20、°028粘性土1.501.9218°0.2286）地震根據(jù)中國地震烈度區(qū)劃圖，本地區(qū)地震基本烈度為度，不考慮地震設防。2.4 建筑物設計參數(shù)2.4.1 船閘（1）水位：最高通航水位22.32m，最低通航水位19.0m；正常蓄水位19.0m；下游最低水位14.25m。（2）船型。船隊：船型300噸駁船。單駁尺度35×9.2×1.3m（長×寬×水深）；船隊300馬力+2×300噸。船隊尺度91×9.2×1.3m（長×寬×水深）。（3）船閘。引航道尺寸及高程：1）閘室有效尺寸閘室頂高程240

21、m，室底高程10.5m；長×寬×檻上水深135×12×2.5m。2）上閘首平面尺寸長×寬=1.8×24m；墩頂高程25.0m（注：該高程控制公路橋面高程），門檻高程16.5m，基底高程8.5m。3）下閘首平面尺寸長×寬=17×24m；墩頂高程24.5m，門底高程10.5m，基底高程7.0m。4）上、下游導航墻長度50m。5）上、下游引航道直線段長度應滿足L5倍設計船隊長度，引航道底寬35m；邊坡1：2.5；引航道底高程：上游15.0m，下游11.0m；引航道轉彎半徑R5倍設計船隊長度；進出口軸線與主河流基本流向的交

22、角20°。（4）閘上公路橋設在上閘首的上游端。2.4.2 電站（1）機型水輪機型號：GE（F02）WP380機型；發(fā)電機型號：SFG20070/3960；總裝機：3×2200kW。（2）水頭設計水頭3.5m；最高水頭7.0m；最小水頭2.0m；最大引用流量225m3/s。（3）主廠房平面尺寸及高程主廠房底板長度48m；總寬36.2m；機組進水室寬7.6m；中墩厚3.4m；邊墩厚2.8m；進口高程7.50m；出口高程7.8m；基底最低高程2.0m；基底平均開挖高程5.0m；進水口前砼鋪蓋長20m，并以1:4反坡向上游與原河床高程銜接，并在上游端應設攔沙檻。尾水出口后設砼護坦，

23、護坦水平段10m，并用1：4的倒坡段與尾水渠相連。上部廠房寬15m（順流向），長36.2m，廠房地面高程24.5m,水輪機安裝高程10.5m，廠房屋頂高程37.0m，廠房邊墻距底板上游端15.0m。（4）站上的公路橋設在廠房的上游端。2.4.3 泄水閘（1）水位：正常蓄水位19.0m，灌溉水位19.50m設計洪水Q2%9540m3/s，相應閘下水位H下23.40m校核洪水Q0.33%12350m3/s，相應閘下水位H下23.80m（2）計算水位組合閘孔凈寬計算水位設計流量Q2%9540m3/s，相應閘下水位H下23.40m設計水位差H：甲組H0.25m（H上23.65m） 校核流量Q0.33%

24、12350m3/s，相應閘下水位H下23.80m 計算閘上壅高水位H上（供墩頂高程用）消能計算水位閘上水位H上=19.50m閘下水位H下：甲組H下14.50m 下泄流量：以閘門開啟度e=0.5m，1.0m，以及全開時的泄量。閘室穩(wěn)定計算水位（關門）閘上設計水位 H上19.5m 甲：H下14.50m閘上校核水位 H上20.0m（與門頂齊平） 甲：H下14.50m（3）其它參數(shù)單孔凈寬：（812）m門型結構：平面鋼閘門閘門類型：甲組直升門底板與中砂的摩擦系數(shù)f0.4閘孔的允許單寬流量q30m3/s/m2.4.4 公路橋公路橋載重按汽20設計，掛100校核，雙車道橋面凈寬7.0m，兩側人行道2

25、15;1.0m，總寬9m，采用T型結構。梁高1.0m，梁腹寬0.2m，梁翼寬1.6m，用5根組梁組成，兩側人行道為懸臂式，每米延長重量按8T/m計。403、泄水閘水力設計3.1 泄水閘設計參數(shù)3.1.1 水位正常蓄水位19.0m，灌溉水位19.50m設計洪水Q2%9540m3/s，相應閘下水位H下23.40m校核洪水Q0.33%12350m3/s，相應閘下水位H下23.80m3.1.2 計算水位組合閘孔凈寬計算水位設計流量Q2%9540m3/s，相應閘下水位H下23.40m設計水位差H：甲組H0.25m（H上23.65m） 校核流量Q0.33%12350m3/s，相應閘下水位H下23.80m

26、計算閘上壅高水位H上（供墩頂高程用）消能計算水位閘上水位H上=19.50m閘下水位H下：甲組H下14.50m 下泄流量：以閘門開啟度e=0.5m，1.0m，以及全開時的泄量。閘室穩(wěn)定計算水位（關門）閘上設計水位 H上19.5m 甲：H下14.50m閘上校核水位 H上20.0m（與門頂齊平） 甲：H下14.50m3.1.3 其它參數(shù)單孔凈寬：（812）m門型結構：平面鋼閘門閘門類型：甲組直升門底板與中砂的摩擦系數(shù)f0.4閘孔的允許單寬流量q30m3/s/m3.2 閘孔設計3.2.1 設計依據(jù)該閘兼泄洪、發(fā)電、灌溉、供水等作用。設計洪水按50年一遇標準，即Q2%=9540m3/s，相應閘下水位H下

27、=23.40m；校核洪水按300年一遇標準，即Q0.33%=12350m3/s，相應閘下水位H下=23.80m?？紤]閘的最大過水能力，采用Q2%=9540m3/s的排澇流量為設計流量。3.2.2 堰型選擇及堰頂高程確定水閘堰型有寬頂堰和實用堰兩種。二者比較如下： 水閘堰型比選表 表3-2-1堰型優(yōu)點缺點寬頂堰結構簡單，施工方便，泄流能力比較穩(wěn)定，有利于泄流、排水、沖砂自由泄流時流量系數(shù)較小，易產生波狀水躍實用堰自由泄流時流量系數(shù)較大，水流條件好泄流能力受尾水位影響明顯，施工較復雜本閘閘下地基較好，根據(jù)運用和水力條件，比較優(yōu)選寬頂堰。又根據(jù)地形、地質，本次閘孔采用結構簡單、施工方便、泄流能力比較

28、穩(wěn)定、自由泄水范圍較大的無坎平底寬頂堰，孔口型式采用無胸墻開敞式。根據(jù)閘址處河床標高為13.014.0m，為協(xié)調降低堰頂高程和減少開挖量的關系，選定堰頂高程為13.0m。3.2.3 閘孔尺寸的確定水閘閘孔總凈寬根據(jù)閘檻形式和布置、上下游水位銜接要求、泄流狀態(tài)等因素計算確定。由于0.966，淹沒度較高。在這種情況下，采用以流速水頭為主要因素的計算方法。根據(jù)水閘設計規(guī)范(SL2652001)，公式A.0.21和A.0.22閘孔總凈寬 B0其中 將有關數(shù)據(jù)帶入計算，綜合流量系數(shù)00.977 閘孔總凈寬B0353.46 m擬定孔徑及孔數(shù)：每孔凈寬b010m，孔數(shù)36孔，總凈寬360m。擬定底板及中墩、

29、邊墩形狀：閘底板采用整體式平底板，中墩形狀采用河道上常用半圓形，每兩孔為一整體，邊墩厚1.0m，不分縫中墩厚1.2m，分縫中墩厚1.6m，中間縫寬2cm。閘室總寬度為1.0×2+1.2×18+1.6×17+360=410.8m3.3 消能防沖設計消能防沖設計包括消力池，海漫及防沖槽等三部分。3.3.1 消能方式水閘的基本消能方式是底流式消能，只有當水力條件和地形、地質條件都具備，也采用面流式消能和挑流式消能方式。本次設計，采用水利上應用較廣的底流式消能。3.3.2 消能設計底流式消能設施，通常為消力池。消力池的作用是促成水躍，并保護地基免受沖刷。消力池的設計主要是

30、計算確定消力池的深度、長度和消力池底板的厚度經計算，只有開啟度在e0.5m時需設消力池，所以在此開啟度下確定消力池尺寸。相關參數(shù)：下游水深t5.2m，收縮水深hc=1.47m，躍后水深hc"=3.52m，過閘流量Q2011.8m3/s（一）消力池池深：據(jù)經驗公式 池深 d=o hc" hs Z （水閘規(guī)范P63 B.1.1-1） hc"= hc/2 （1+8q ²/g hc ³ -1）(b1/b2)0.25 （ B.1.1-2） hc ³-T0 ³hc ²+q ²/2g²=0 ( B.1.1-3

31、） Z=q ²/2g²hs² -q ²/2g hc" ² （ B.1.1-4）式中d消力池深度（m）o水躍淹沒系數(shù)hc"躍后水深（m）hc收縮水深（m）水流動能校正系數(shù)q過閘單寬流量b1消力池首端寬度（m）b2消力池末端寬度（m）T0由消力池底板頂面算起的總勢能（m）Z出池落差（m）hs出池河床水深（m）（二）消力池長度：據(jù)經驗公式 池長LsjLs+Lj （B.1.2-1） Lj6.9(hc"- hc)式中 Lsj消力池長度（m）Ls消力池斜坡段水平投影長度（m）水躍長度校正系數(shù)Lj水躍長度（m）消力池底板厚度可根

32、據(jù)抗沖設計和抗浮要求，分別按公式（B.1.3-1）和（B.1.3-2）計算，并取最大值?？箾_ t=K1抗浮 t=K2(U-W±Pm)/ b式中 t消力池底板始端厚度（m）閘孔洪水是的上下游水位差（m）K1消力池底板計算系數(shù)K2消力池底板安全系數(shù)U作用在消力池底面的揚壓力（KPa）W作用在消力池底板頂?shù)乃兀↘Pa）Pm作用在消力池地板上的脈動壓力（KPa）消力池末端的厚度，可采用t/2，但不宜小于0.5m。綜上，消力池深d=0.94m，取池深d=1.00m；消力池長L=15m；護坦厚依經驗擬t00.5m（等厚），消力池底板設排水孔，孔徑75mm，間距2m，下設反濾層。消力池在平面上呈

33、擴散狀，擴散角取為10°，護坦在順水流方向設置沉降縫，由于地基較好，故取縫的間距為20m，其位置與閘墩對齊。具體尺寸及布置見H江水利樞紐泄水閘工程消力池、海漫、防沖槽布置圖。3.3.3 海漫設計（一）海漫長度計算：Lp=Ks 水工建筑物公式6-7式中 Ks海漫長度計算系數(shù)，因閘址河床表層為中細砂層，故取Ks=12q海漫始端單寬流量，q=Q/B計算海漫長度時應考慮最不利的運用情況，通過不同開度計算，取全開時的最大值Lp39m計算的海漫長度，取海漫長度為40m。（二）海漫的布置與構造 為使水流更好的擴散，海漫在順水流方向在前部水平段后緊接傾斜段，促使水流在鉛直方向，以達到減緩流速、調整流

34、速分布和提高防沖效果的目的。其中水平段長度10m，傾斜長度30m?？紤]閘址河床土質允許坡降J=0.150.25，取傾斜段坡度為1:15。前部水平段采用漿砌塊石，為減小滲透壓力內設排水孔，底部為100mm碎石墊層反濾層。后部傾斜段采用干砌塊石，下層碎石墊層，厚度為100mm。干、漿砌塊石厚度均為500mm。3.3.4 防沖槽設計防沖槽一般為堆石結構，槽頂與海漫頂面齊平，槽底高程決定于沖刷深度、開挖施工和堆石數(shù)量等條件，本次設計，防沖槽采用常用的寬淺式梯形斷面，深2m，底寬3米，防沖槽上、下游邊坡取1:21:4。3.4 防滲排水設計水閘的防滲排水設計主要是根據(jù)閘基地質情況及上、下游水位條件等進行設

35、計計算，內容包括：（1）進行水閘的地下輪廓布置，設計防滲、排水設施的型式、布置、構造和尺寸；（2）滲流壓力計算；（3）驗算地基抗?jié)B穩(wěn)定性；（4）濾層設計；（5）防滲帷幕及排水孔設計；（6）永久縫止水設計。3.4.1 地下輪廓設計地下輪廓主要包括底板、砼鋪蓋、板樁和排水設施。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，又兼有防滲、防沖刷的作用。它既要滿足上部結構布置的要求，又要滿足穩(wěn)定及本身的結構強度等要求。1）底板順水流方向的長度LL可按經驗公式估算L=(H+2h+)(1+0.1H)K 其中：h=0.5m =0.5m k=1.0 設計水位：H=19.513.0=6.5m

36、 H=19.514.5=5.0m 則L=（6.5+2×0.5+0.5)×(1+0.1×5.0)×1.0=12.0m校核水位時：H=2013=7m；H=20.014.5=5.5m 則L=（7.0+2×0.5+0.5)×(1+0.1×5.5)×1.0=13.2m進一步考慮上部結構穩(wěn)定及底板防滲要求，初擬底板長度L為20m。2）底板厚度d。根據(jù)經驗，底板厚度為（1/51/7）單孔凈跨。即厚度在1.4m2.0m。故初擬d=1.8m。3.4.2 閘基防滲強度的驗算按經驗公式計算所必須的防滲長度為 L=CH 水工（6-11）式

37、中：L為防滲長度，包括水平段、鉛直段及傾斜段 H為上下游水位差（m）； C為滲徑系數(shù)，取7。1）設計水位：上游水位19.5m，下游水位14.5m，則LCH7×(19.514.5)35m2）校核水位：上游水位20.0m，下游水位14.5m，則LCH7×(20.014.5)38.5m根據(jù)上述所確定的尺寸，實際閘基防滲長度L=0.6+0.5+0.7+19+2.2+1.5+4.4×2+1.4+15.5+1.4+1.0+6.2=58.8m大于設計和校核水位下的計算值L，滿足防滲長度要求。3.4.3 滲流計算滲流計算的目的是計算水閘閘基地下輪廓線各點的滲壓水頭、滲流坡降、滲透

38、流速等。滲流計算的理論計算主要有直線比例法、加權直線法、改進阻力系數(shù)法等。本設計中滲流計算采用改進阻力系數(shù)法進行滲流計算。（1）地下輪廓線的簡化為了便于計算，將復雜的地下輪廓進行簡化。由于鋪蓋頭部及底板上下游兩端的齒墻均較淺，可以將它們簡化成短板樁。 （2）確定地基的有效深度根據(jù)地質資料，閘址位置不透水層距底板約有16m。由地下輪廓線簡化圖知：地下輪廓的水平投影長度L020+2040m，地下輪廓的垂直投影長度S013.05.87.2m。L0/S040/7.25.565，故地基的有效深度 Te0.5L00.5×4020m 水工 （6-19）大于實際透水層深度，因此滲流計算深度取實際的透

39、水層深度T16m。（3）滲流區(qū)域的分段和阻力系數(shù)的計算過地下輪廓的角點、尖點，將滲流區(qū)域分成八個典型段（見圖3-4-1），、段為進出口段，、段為內部垂直段，、則為內部水平段，查水工建筑物表6-3及分別計算阻力系數(shù)列表如下： 表3-4-1 阻力系數(shù)計算表 區(qū)段名稱滲流段阻力系數(shù)計算公式結果進出口段、01.5(S/T)1.5+0.4410.464、0.514內部鉛直段、y（2/）lnctg/4(1-S/T)0.029、0.409、0.355、0.063內部水平段、yL-0.7(S1+S2)/T0.874、0.970由上表及公式=0.464+0.514+0.029+0.409+0.355+0.063

40、+0.874+0.9703.678（4）計算滲透壓力各段水頭損失的計算hiHi/ 水工建筑物（6-18）1）設計水位條件下：H19.514.55.0m由上面公式計算設計水位下的各段水頭損失，列表如下： 表3-4-2 水頭損失計算表 分段編號i0.4640.0290.8740.4090.3550.9700.0630.514Hi0.6310.0391.1880.5560.4831.3190.0860.699進出口水頭損失的修正：進口處修正系數(shù)'為1'=1.21 水工（6-21中的'計算公式）T12.4+4.817.2m T13.0+4.817.8m S'13.011

41、.91.1m則 1=1.210.5831.0，應予以修正進口段的水頭損失修正為h0'='h0 hI0'0.583×0.6310.368m進口段水頭損失的修正量為h(1-1')hI0(10.583)×0.6310.263m修正量應轉移給相鄰各段，則hII'0.039+0.0390.078mh'=1.188+(0.2630.039)1.412m同樣對出口段修正：T'=16.0m T=17.3m S=2.3m 出口段修正系數(shù)2'為21.21 1.210.7851.0，應予以修正出口段的水頭損失修正為h' =2

42、'h0.785×0.6990.549m出口段水頭損失的修正量為h(12')h0(10.785)×0.6990.15m亦應將修正量轉移給鄰各段，則h ' 0.086+0.0860.172mh'1.319+(0.150.086)1.383m計算各角隅點的滲壓水頭：由上游進口段開始，逐次向下游從作用水頭值H中相繼減去各分段的水頭損失值即可求得各角隅點的滲壓水頭值。H15.0mH2H1h'5.00.3684.632mH3H2h'4.630.0784.554mH4H3h'4.5541.4123.142mH5H4h'3.1

43、420.5562.586mH6H5h'2.5860.4832.103mH7H6h'2.1031.3830.720mH8H7h'0.7200.1720.548mH9H2h'0.5480.5490.00m作出滲透壓力分布圖根據(jù)以上算得的滲壓水頭值，并認為沿水平段水頭損失差線性變化，則作出滲透壓力分布圖，如圖3-4-2所示：單位寬底板所受滲透壓力P11/2（H6+H7）×L1×1.01/2×(2.103+0.720)×20×1.028.23t276.65kN2）校核水位條件下H20.014.55.5m各段水頭損失的計算

44、hi=i/H 水工建筑物（6-18）則 水頭損失計算表 表3-4-3分段編號i0.4640.0290.8740.4090.3550.9700.0630.514Hi0.6940.0431.3070.6120.5311.4510.0940.769進出口水頭損失的修正進口處的水頭損失修正為hI0'2h0.583×0.6940.405m進口段水頭損失的修正量為h(11')hI0(10.583)×0.6940.289m修正量轉移給相鄰各段，則hII'0.043+0.0430.086mh'1.037+(0.2890.043)1.553m同樣對出口段修正：

45、出口段的水頭損失修正為h' =2h'0.785×0.7690.604m出口段水頭損失的修正量為h=(12')h0(10.785)×0.6990.15m亦應將修正量轉移給鄰各段，則h' 0.094+0.0940.188mh'1.451+(0.1650.094)1.522m 計算各角隅點的滲壓水頭（方法同上）H15.0mH2H1h'5.50.4055.095mH3H2h'5.0950.0865.009mH4H3h'5.0091.5533.456mH5H4h'3.4560.6122.844mH6H5h'

46、;2.8440.5312.313mH7H6h'2.3131.5220.791mH8H7h'0.7910.1880.603mH9H2h'0.6030.6040.00m作出滲透壓力分布圖如圖3-4-3所示單位寬底板所受滲透壓力P11/2（H6+H7）×L1×1.0=1/2×(2.313+0.791)×20×1.031.048t304.19kN3.4.4 抗?jié)B穩(wěn)定性計算查SL265-2001表6.0.4，可得水平段允許均滲透坡降Jx0.100.13；出口處的允許平均出逸坡降J00.350.40。分別驗算不同水位條件下的抗?jié)B穩(wěn)定

47、性。設計水位條件下閘底板水平段的平均滲透坡降為Jxh'/Lx1.383/200.069Jx0.10滲流出口處的平均出逸坡降為J0h'/S'0.549/2.30.239J00.35故在設計水位條件下閘基防滲滿足抗?jié)B穩(wěn)定要求。校核水位條件下閘底板水平段的平均滲透坡降為Jxh'/Lx1.522/200.076Jx0.10滲流出口處的平均出逸坡降為J0h'/S'0.604/2.30.263J00.35故在校核水位條件下閘基防滲亦滿足抗?jié)B穩(wěn)定要求。 3.4.5 濾層及防滲排水設計1）濾層濾層的作用是防止?jié)B流出口處土體由于滲透變形或流失而引起破壞。本次設計在

48、消力池的水平段和海漫的前部水平段，為減小滲透壓力內設排水孔，消力池底部設置500mm反濾層（粗砂150mm、瓜子片150mm、碎石200mm）。2）鋪蓋采用混凝土結構，長度據(jù)經驗一般取24倍閘上水頭或35倍上下游水位差，擬取20m，鋪蓋厚為0.6m。鋪蓋上游端設0.5m深的小齒墻，其頭部不再設防沖槽?？紤]沉降問題，鋪蓋在順水流方向上分縫，縫距22.8m，與閘墩對齊，靠近兩岸翼墻處縫距為16.2m。鋪蓋與翼墻及底板間亦設沉降縫。3）垂直防滲體板樁是水閘工程中使用最為廣泛的一種垂直防滲體結構。砂土地基常采用鋼筋砼材料。由于閘址位置不透水層距底板約有16m之多，限于施工條件所限，采用“懸掛式板樁”。

49、其長度一般采用0.81.2倍上下游最大水位差，校核水位時Hmax=20.014.55.5m，故(0.81.2)Hmax(0.81.2)×5.5=(4.46.6)m，擬取板樁入土深度為4.4m，厚20cm。4）齒墻底板的上、下游端一般都設有齒墻，它既能起防滲作用，又對抗滑有幫助。底板采用鋼筋砼結構，砼強度等級為C25，上下游兩端各設1.0m深齒墻嵌入地基。上游齒墻底寬1.5m，下游齒墻底寬1.0m，底板分縫中設以“V”型銅片止水。5）排水設施設置排水是為了繼續(xù)降壓，并將滲流安全的導向下游。平鋪式排水是水閘工程中常用的一種形式，一般布置在設有排水孔的護坦下面和海漫首端。本次設計，在消力池

50、水平段和海漫的前端水平段設置排水孔，孔徑75mm，孔距2m，下設反濾層。6）止水設備為了適應地基不均勻沉降和伸縮變形，水下各構件間和構件本身均留有接縫，凡是不允許透水的縫中均設置止水設備。止水分為垂直止水和水平止水。閘底板與鋪蓋，鋪蓋與上游翼墻，上游翼墻與邊墻之間的永久性縫中均設以銅片止水，厚度為1.2mm，寬為50mm。閘底板與消力池，消力池與下游翼墻，下游翼墻與邊墻之間的永久性分縫雖然沒有防滲的要求，但為了防止水流沖走縫后填土或墻后滲流出逸時將填土帶出，縫中鋪貼瀝青油毛氈。3.5 閘室布置和穩(wěn)定分析3.5.1 閘室結構布置閘室結構布置包括底板、閘墩、閘門、胸墻、工作橋和交通橋等分布結構等分布結構的型式和尺寸的初步擬定。（一）底板按底板和閘墩的連接方式，閘底板可分為整體式和分離式兩種。本設計采用整體式閘底板。尺寸設計：1）閘底板順水流方向的長度根據(jù)閘室穩(wěn)定，地基應力及上部結構布置的要求確定。本設計取順水流方向的長度為20m。2）底板厚度必須滿足強度和剛度的要求，一般取t=(1/51/8)B, B=10m，t(1.252)m，取t1.8m。3）分孔分聯(lián) 多孔水閘采用整體平底板時，為了適應伸縮變形，應該用縫將底板分成若干段。分段縫的間距在巖基上不宜大于20m，土基上不宜大于30m，并盡量考慮閘孔對稱，且分縫類型不超過兩種。本設計采用36孔，采用兩孔一聯(lián)。4）底板分縫為了防止和減少