新華閘課程設計概要

1、目錄 摘要1基本資料（31.1工程概況（31.2水文氣象（31.3工程地質（3地層巖性分布（3工程地質（4工程地質評價（4結論（41.4設計依據(jù)（4工程等別（4設計指標（52樞紐布置（62.1樞紐任務及組成（62.2樞紐建筑物選型（63水力計算（7閘址的選擇（7閘型確定（7閘孔尺寸和閘墩厚度（73.2水閘的防沖、消能設計（11消力池（11海漫（15防沖槽（164閘室布置（184.1底板（184.2閘墩（18閘墩尺寸及形狀（18閘頂高程（194.3閘門及啟閉機（214.4工作橋、交通橋（21(225地下輪廓布置及防滲排水設計5.1地下輪廓線布置（22防滲長度擬定（22地下輪廓布置（225.3驗算

2、閘基抗?jié)B穩(wěn)定（265.4排水設施設計（276閘室穩(wěn)定計算（286.1荷載計算（286.2基底應力計算（296.3閘室抗滑穩(wěn)定計算（317匯總（32參考文獻：（331基本資料1.1工程概況原前進二閘樞紐位于臨河城北前進干渠上，該樞紐建于1966年,樞紐設計流量77.6m3/s主要任務是引水灌溉，灌溉面積128萬畝。建筑物包括前進第二節(jié)制閘、 西樂進水閘、新華進水閘、甜菜支渠進水閘及林場支渠進水閘五座建筑物，其中西樂進水閘、新華進水閘的分水角均為30 o甜菜支渠進水閘及林場支渠進水閘的分水角均為16 oo樞紐上游以扭曲面與兩岸連接，各閘室之間采用圓形裹頭連接方式；下 游均以隔墻型式與兩岸渠堤連接。

3、前進二閘樞紐中的節(jié)制閘、西樂及新華進水閘的設計流量分別為28m3/s、22m3/s及23m3/s閘室結構型式均為開敞式，閘下游設交通橋，橋面凈寬4.5m, 8級標 準。閘門為鋼筋混凝土平板門，起閉機為螺桿式起閉機。該樞紐建成至今已有42年,在工程運用過程中發(fā)現(xiàn)了許多問題：一是建筑物長期 受凍脹破壞，致使各閘的翼墻、閘前鋪蓋及閘下消力池護坦等部位存在破損問題 ，漏 水現(xiàn)象十分嚴重，直接威脅建筑物自身的安全；二是工程管理設施落后，不能滿足工程 管理現(xiàn)代化的要求；三是組成樞紐的各建筑物均以超過經(jīng)濟使用年限，隱患嚴重。根據(jù)該樞紐工程現(xiàn)狀及上級的要求，決定將原前進二閘樞紐拆除后重建。1.2水文氣象前進二

4、閘樞紐工程處于干旱半干旱地帶，大陸性氣候特征明顯，冬季嚴寒少雪，夏 季高溫干熱。年降水量139222mm且70%的降雨集中在79月份，年蒸發(fā)量 20002300mm,47月份蒸發(fā)量最大，約占全年的40%以上,根據(jù)當?shù)氐臍庀笳径嗄曩Y 料,多年平均氣溫68C,最低氣溫在一月份為-33.1 T ,最高氣溫在七月份達到37.4T , 每年11月下旬開始封凍，直到翌年5月中旬凍層全部消退，封凍期長達180天左右， 凍土最大深度1.11.3m,無霜期為135150天。一般冬春兩季為多風季節(jié)，風向多以 西北風和西風為主，冬季風力強，春季持續(xù)時間長，多年最大月平均風速19.6m/so1.3工程地質地層巖性分布

5、閘址區(qū)屬黃河沖積洪積平原，第四紀沉積較厚，根據(jù)鉆孔揭露，地層主要以灰色粉質壤土、粉質粘土和淺灰色細砂層為主?，F(xiàn)分述如下：粉質壤土呈飽和狀態(tài)，可塑，沉積厚度0.54.0m屬中等壓縮性土，內摩擦角31.2 o, 滲透系數(shù)4.01 >10-5cm/s粉質粘土呈飽和狀態(tài)，可塑，沉積厚度0.22.0m,屬中等壓縮 性土，滲透系數(shù)1.09 X0-6cm/s;中砂、細砂層均呈飽和狀態(tài)，主要成分石英、長石、 云母、中密，滲透系數(shù)2.65 X0-31.22 X0-3cm/s。前進二閘樞紐地層較為復雜，主要為中粉質土、重粉質土、粉質粘土、中砂、 細砂，呈飽和狀態(tài)，粘性土多由可塑至軟塑，屬中等壓縮性土 ；砂土

6、由松散一一密實，顆 粒級配較為均勻，屬中等壓縮性土 ；比較適合建筑物的持力層。工程地質評價(1地基承載力的確定根據(jù)土的孔隙比、塑性指數(shù)、液性指數(shù)等指標確定粉質壤土的允許地基承載力 為140Kpa,粘土的允許地基承載力為150Kpa。根據(jù)標準貫入錘擊數(shù)和密實度，中細 砂的允許承載力為180Kpa。(2砂土的液化評價前進二閘樞紐位于臨河地區(qū)，該區(qū)地震烈度為6°,根據(jù)標準貫入錘擊數(shù)判別法和 砂土相對密度判別法，確定在地震力作用下可能發(fā)生液化。由于閘室上、下游存在 一定的水力坡降，所以存在滲透破壞的可能，當水力坡降超過0.22時，飽和細砂將發(fā)生 流土破壞。結論(1建議地基土的容許承載力采用

7、150Kpa。(2閘基地層細砂屬容易產生液化的地層，為避免動水壓力造成的滲透液化，建議實際水力坡降最好控制在允許水力坡降范圍之內。閘基存在振動液化的可 能,需采取防振動液化的措施。(3閘基地下水位埋深較淺，建筑物基礎埋置地下水位以下，建議施工時應采取排水措施。1.4設計依據(jù)工程等別按照水利部水規(guī)總院的審查意見，前進干渠主要建筑物為3級建筑物,所以前進 閘樞紐按3級建筑物設計。142設計指標(1樞紐各閘上下游斷面前進干渠：渠底寬50m,邊坡m=2，縱坡i=1/12000,糙率n=0.015,渠底高程1035.5m。新華閘:下游渠底寬15m,邊坡m=2,縱坡i=1/8500，糙率n=0.015，吹

8、程0.8km(2樞紐各閘設計指標前進二閘樞紐建筑物設計指標表名稱設計情況加大情況流量(ma/s)上游水位(m)下游水位(m)流量 (mVs)上游水位(m)下游水位(m)節(jié)制閘281035. 5301035. 70新華閘231035. 5251035. 7西樂閘221037. 41037. 102-31037. 51037. 2甜菜閘41037. 25.51037, 3林場閘0.60.8(3閘基土物理性質地基允許承載力:(T =150Kpa地基土內摩擦角31.2 ° 土層凝聚力15KN/m2土壤濕容重18 KN/m3、飽和容重20 KN/m3、土的浮容重10 KN/m3。砼與地基土的摩

9、擦系數(shù):0.3(4邊墩后回填土部分內摩擦角14°、土層凝聚力5KN/m2。土壤濕容重18 KN/m3、飽和容重20 KN/m3、土的浮容重10 KN/m3。(5其他指標地震設計烈度:62樞紐布置2.1樞紐任務及組成前進二閘樞紐位于臨河城北前進干渠上，樞紐設計流量77.6m3/s主要任務是引 水灌溉，灌溉面積128萬畝。建筑物包括前進第二節(jié)制閘、西樂進水閘、新華進水 閘、甜菜支渠進水閘及林場支渠進水閘五座建筑物，其中西樂進水閘、新華進水閘的分水角均為30。甜菜支渠進水閘及林場支渠進水閘的分水角均為16。樞紐上游以扭曲面與兩岸連接，各閘室之間采用圓形裹頭連接方式；下游均以隔墻型式與兩岸

10、渠堤連接。進水閘的作用是從河道、水庫或湖泊岸邊引水。水閘由閘室、上游連接段和下 游連接段三部分組成。閘室是水閘的主體，包括閘門、閘墩、邊墩(岸墻、底板、胸 墻、工作橋、交通橋、啟閉機等。上游連接段包括兩岸的翼墻和護坡，用以消除過渠水流的剩余能量，引導入閘水流均勻擴散，調整流速分布和減緩流速下游連接段包括護坦、海漫、防沖槽以及兩岸的翼墻和護坡等。用以消除過閘 水流的剩余能量，引導出閘水流均勻擴散，調整流速分布和減緩流速，防止水流出閘后 對下游的沖刷。2.2樞紐建筑物選型當從天然河道直接取水（即無壩取水時，為保證能引進需要的流量和盡量減少泥 沙進入引水渠道，進水閘宜建于河流彎道凹岸的頂點稍偏下游處

11、；并需慎重研究選定 引水渠軸線與河道軸線的交角（即引水角，該角的大小視引水流量與河道來水流量的 比值及泥沙來量而定。為防止推移質泥沙被挾帶入渠，在滿足正常引水要求的前提 下，進水閘底檻高程應比河底高程高一些。水利樞紐中的進水閘，是整個樞紐的一個組成部分，應根據(jù)樞紐工程的性質、任務及綜合利用要求，統(tǒng)一考慮進水閘與樞紐其 他工程的合理布置。為減少泥沙入渠，進水閘前常設沖沙閘和導沙坎，進水閘閘底檻高程要比沖沙閘 底檻高程高一些。進水閘一般采用開敞式，當上游水位變幅較大，擋水位高于取水位 為減少閘門高度，也可采用胸墻式或涵洞式，故本次設計采用開敞式進水閘。為便于 管理運用和當引取較小流量時能對稱開啟閘

12、門而不致產生偏流，進水閘閘孔宜布置成三孔。3水力計算3.1閘址選擇和閘孔設計閘址的選擇閘址、閘軸線的選擇關系到工程的安全可靠、施工難易、操作運用、工程量及投資大小等方面的問題。在選擇過程中首先應根據(jù)地形、地質、水流、施工管理應 用及拆遷情況等方面進行分析研究，權衡利弊，經(jīng)全面分析比較，合理確定。本次設計是將原前進二閘樞紐拆除后重建，故新華閘的閘址不變。閘型確本工程主要任務是引水灌溉，工程位于凍脹劇烈區(qū)，應具有較強的抗凍脹能力，故 采用不設胸墻的開敞式水閘。各閘室之間采用圓形裹頭連接方式，上游以扭曲面與 兩岸連接，下游以隔墻型式與兩岸渠堤連接。同時，河床表面覆蓋粉質壤土、粉質粘土和中砂，它們都處

13、于飽和狀態(tài)。其中，粉 質壤土和粉質粘土是中等壓縮性土 ，其冰凍期凍脹破壞作用大，故閘基清基時應將其 挖除。參照閘址地質剖面圖，閘基高程應低于1027.0m。由于河槽蓄水，閘前淤積對 洪水位影響較大，為便于排出淤沙，閘底板高程應盡可能低。因此，采用無底坎平頂板 寬頂堰，堰頂咼程略比河床咼一點，閘底板咼程取1035.75m。閘孔尺寸和閘墩厚度計算閘孔總凈寬B 0根據(jù)規(guī)范，堰流式閘孔總凈寬計算公式為：0B 閘孔總凈寬，(m ; Q 設計過閘流量,(m 3/s ;0H 計入行進流速水頭的堰上水頭，(m ; g 重力加速度，可采用9.81(m/s 2;m、& c分別為堰流的流量系數(shù)、側收縮系數(shù)和

14、淹沒系數(shù)。(1淹沒系數(shù)c根據(jù)0/h H s值判定淹沒度，查表得相應c當h s /H 0< 0.8寸，為 自由出流c =1；當h s /H 0>0.8時，為淹沒出流,查表求c值。0B其中,H 0、h s分別為上、下游相對于閘底板高程的總水頭及下游水深。本次設計淹沒系數(shù)取c =1。(2側收縮系數(shù)& &與孔口尺寸等因素有關，計算時須先假定。根據(jù)經(jīng)驗現(xiàn)假定 取1。(3流量系數(shù)m。假定m=0.385P仁0.25m , H=h游水位-渠底高程-堰頂超高 =1.9-0.25=1.65m 流速 123=+=,m g0=+=a ,mB 196.6805.10=? =下游水深h s由試

15、算-圖解法求得Q =(b +mhh ?1?(b +mhh b +2h V 1+m 2 2? V表3-1下游水深試算表B(m)mH(m)A二(b + m 町 h(m2)X=b+ 2hV 1 + m2(m)(m)Q(m3/S)1520. 46. 3216. 7890. 3762.3831520.5a 0017. 2360. 4613.4681520.69. 7217. 6830. 5504* 7161520.7IL 4818. 1300. 6336. 121152 !0.813. 2818. 5780.7157.677152 :0.915. 1219. 0250. 7959. 3811521.01

16、7. 0019 472a 87311. 229流量Q(m3/s)上游水深目(皿)下游水 深/ (m>過水斷面 積 A <m:)彳亍近流 速甘(mVs)V22?上游水頭比(m)hs 臥設計流 量231.65L26630.1950.7620-0301.6800.75 <0.8校核流 量251.75134030.375OJ720.0301.7800.75 <0.8流量Q (m7s)上游水頭Hq <m)下游水湧& <m>淹沒系數(shù)bBo (m)設計流量23L680L26616.196校核流量25L780L34016J7I14.000 二 1 34 hzQ

17、興系llll線由曲線可得到，設計情況時，Q=23m 3/s下游水深1.516m ,?s =h-P=1.516-0.25=1.266 m。校核情況時,Q=25m 3/s，下游水深 1.590m ,? s =h-P=1.590-0.25=1.389m。結果如下表所示 表3-2上游水頭計算及流態(tài)判別流量Q(ir3/s)匕游水深/(m)下游水 深代(m)過水斷面積 A (m!)行近流 速¥(nis/s)v21:游水頭 憶(皿hs 瓦流態(tài)設計流 S 231.651.26630 J 9507620.0301.6800.75<0.8自由出流校核流 量25L75134030.3750.7720

18、.0301.7800.75<0.8自由出流按照閘門總凈寬計算公式，根據(jù)設計洪水和校核洪水兩種情況分別計算如下表流量Q(rn3/s)上游水深ZZ(ni)下游水 深代(m)過水斷面積 A (m3)行近流 速v(mVs)V22g1游水頭Cm)hs流謹計流S231.651.26630.1950.7620X)301.680O.75<0J自由閘孔孔數(shù)n及單孔凈寬b 0(1單孔寬度b 0根據(jù)水閘使用要求、閘門型式及啟閉機內容等因素，并參照閘門 尺寸選定。(2孔數(shù)0n b B =。根據(jù)閘門設計規(guī)范中閘孔尺寸和水頭系列標準，閘總凈寬選取6m，同時為了保證閘門對稱開啟，防止不良水流形態(tài),選用3孔(各2

19、.0m，閘孔總寬度為：L =1)2+3X2.0=8m由于閘基為軟基河床，選用整體式底板,中墩厚1m，邊墩厚0.8m。校核 泄洪能力根據(jù)孔口與閘墩的尺寸可計算側收縮系數(shù)對于中孔,400001171.01z z x d b b d b b +? +-= &對于邊孔40000221171.01bz b z b b d b b b d b b +?+-= &式中0b -閘孔凈寬(m;x七-中閘孔側收縮系數(shù)；z d -中閘墩厚度(m;b七-邊閘孔側收縮系數(shù)；(m;b b -邊閘墩順水流向邊緣線至上游河道水邊線之間的距離對于中孔,948.0122*122-1*171.0-14=+=(x &

20、amp;對于邊孔，941.08.05.022171.0-14=+=(b & 941.0=b& ,所以 949.032£££用公式2/302H g mnb Q o計算設計情況下的流量&與假定接近，根據(jù)選定的孔口尺寸與上下游水位，進一步換算流量如下表所示計算情況堰上水頭憶(m)JHrQ校核過流能力(%)0(m3/s)設計情況符合規(guī)定5%的要求,說明孔口尺寸合理，所以不必進行孔口尺寸的調 整。3.2水閘的防沖、消能設計水閘泄水時水流具有較大的動能，而土質河床的抗沖能力低，必將對下游河床產 生不同程度的沖刷。為了保證水閘的正常運行，防止河床沖刷，一

21、方面盡可能消除水 流的動能，消除波狀水躍，并促使水流橫向擴散，防止產生折沖水流；另一方面要保護 河床及河岸，防止剩余動能引起的沖刷。水閘消能有方式有底流式、面流式和挑流式等三種，底流式是應用比較廣泛的 基本消能方式。根據(jù)分水閘實際情況，可采用底流式消能。這種消能形式由消力 池、海漫和防沖槽等三部分組成。消力池(1判斷下游水躍銜接形式 m H E 680.100=本次設計為寬頂堰閘孔出流，查表 確定？=0.85。88.20.823q m 3/(s m 當 q =2.88m 3/(sm 時,可求得:92.081.988.23232=g q h k m 826.192.0680.100=k h E由

22、水力計算手冊中躍后水深求解曲線查得19.1=''貝I 10.1=?''=''k ch h E。同理,可算不同單寬流量下相應的h c，”如下表3-5所示:圈3 J各水深與草寬流量關系曲線將表中的h c,及q的對應數(shù)值繪在圖3-1中，得h c,= ©曲線與？ t=f(q曲線M31畀水課與單寬尿）t系腦線0,20.00.40.81.21.6單寬ift屋lm7(vm|從圖3-1可以看出，在所討論的流量范圍內，？c,大部分都大于？t,即下游會產生遠驅式水躍銜接，為使下游產生淹沒水躍銜接，需要修建消力池。（2消力池的結構形式底流式消能布置一般有挖深

23、式消力池、檻式消力池和綜合式消力池，若下游水深不足，用降低護坦高程形成消力池，是水閘設計中常用的型式，當下游水深略小于或 等于躍后水深時，可采用檻式消力池。如果降低護坦高程挖方過大，施工困難較多，增 加工程造價時，可采用淺挖方低檻式綜合式消力池。結合本工程特點，新華進水閘采用挖深式消力池。（3消力池的深度計算根據(jù)圖3-1的（q h c ?=''曲線和（q f h t=曲線,可求出（t c h h -''最大時q =0.4m 3/（s?m。故消力池的設計流量 0.4m 3/（s ?m 相應于q d =0.4m 3/（s ?m時,？ k =0.254m , E0=6

24、.625, Ec=0.331, E c ,=2.45,h c ,=0.622m ? t =0.487m ,?c =0.161m。根據(jù)水閘設計規(guī)范，可得消力池深度：d = c?c ,-?s，-?z躍后水深:? c,=? c (?c 式中:V1 +8 a q gc3-1水面跌落?z :?z =q 22g 1(&td -消力池深度（m;（T0-水躍淹沒系數(shù),可采用1.051.10取1.05; h c ,-躍后水深（m; h c -收縮水 深（m;a-水流動能校正系數(shù)，可采用1.01.05取1.0; q -過閘單寬流量（m 2/s ; ?z - 出池落差（m; h s，-出池河床水深（m.由上

25、述數(shù)據(jù)計算可得?z =0.42? 1（2-12? =0.043md=1.05?0.621-0.487-0.043=0.12m,為方便施工，取為 0.5m。取最大流量計算消力池池長：水躍長度：L j=6.9（?c,-?c,消力池長度：L sj=L s+ B L j L s=mp取 犖。式中：L sj消力池長度（m;L j 水躍長度（m;B水躍長度校正系數(shù)可采用0.7 0.8,取80%;m消力池斜坡比，取m=5;L j=6.9? （0.622-0.16仁4.42mL s=5? 0.5=2.5mL sj=2.5+0.8?4.42=6.04m.取消力池長度為6m。(5消力池底板的厚度水閘泄水時，消力池

26、內水流紊亂，消力池底板承受水流沖擊力，水流脈動壓力和底 部揚壓力等作用，受力條件復雜，一旦破壞就會影響到水閘的安全因此,護坦厚度的設 計應考慮自身具有足夠重量、強度和抗沖耐磨的能力。根據(jù)抗沖和抗浮要求，根據(jù)SL265 2001水閘設計規(guī)范抗沖和抗浮兩公式計算，并取其大值。滿足抗沖要求：t=k1 VqV?H-73滿足抗浮要求：t=k2U-W ± P mYb(3-8式中q最大單寬流量m3/(m?s,q=25/8=3.1m3/(m?s;t消力池底板始端厚度(m;?H,閘孔泄水時的上下游水位差(m;K1 消力池底板計算系數(shù)，可采用0.150.20取 0.175;K2消力池底板安全系數(shù)，可采用

27、1.11.3 取 1.2;U作用在消力池底板底面的揚壓力(kPa;W作用在消力池底板頂面的水重(kPa;P m作用在消力池底板上的脈動壓力（kPa,其值可取躍前收縮斷面流速水頭 值50%,計算消力池底板前半部的脈動壓力時取正，后半部的脈動壓力時取負；丫 d 消力池底板的飽和重度（kN/m3;按抗浮要求計算底板厚度時，因為消力池底部設反濾層，中后部設排水孔，滲透壓 力為零，即消力池上作用的揚壓力與水重大小相等，相互抵消；而 P m的值很小，即消 力池底板厚度不必考慮抗浮要求，只需計算抗沖要求下底板厚度。t=0.175? V3.? V 1037.5-1035.7=0.35m則底板厚度取為 0.5m

28、。為了降低護坦底部的滲透壓力，在護坦中后部設鉛直排水孔，孔徑10cm,間距1m; 設置反濾層以保護地基土，防止土粒被滲流帶入排水，在護坦底部設3層粒徑不同的 反濾層，層次大體與滲流方向正交，各層厚度依次為10cm、6cm和4cm。海漫（1海漫長度計算海漫長度取決于水流余能大小，消力池末端單寬流量、上下游水位差、水流擴 散情況及河床土質等。根據(jù)SL265 2001水閘設計規(guī)范公式：L P=k S Vq SV?H,式中L P海漫長度（m;q s消力池末端單寬流量（m3/s;?H,上下游水位差（m;K s海漫長度計算系數(shù)，可由表3-5查得；表3-6 K s表河床土質粉砂、細砂中砂、粗砂、粉質壤上粉質

29、粘上堅硬粘上£14-1312-1110-98-7?H,=1037.5-1035.7=1.8m,q s=25/8=3.1m3/(m?s,進水閘土質主要有粉質壤土、粉質粘土、中砂，因此取K s=11,則:L P=k S Vq S V?H,=11 XV 3.0 xV 1.8=22.07m即取海漫長度為23 m。(2海漫結構一般在海漫起始段做510m的漿砌石水平段；水平段后做成不陡于1:10的干砌 石斜坡段，以使水流均勻擴散，調整流速分布，保護河床不受沖刷。海漫水平段取 8m, 斜坡段15m,坡度為1:15,厚度為0.5m,下面鋪15cm厚的砂墊層。圖3-3海漫布置圖LC2*防沖槽水流經(jīng)過海

30、漫后，能量雖能進一步消除，但海漫末端水流仍具有一定的沖刷能力 河床仍受沖刷，故需在海漫末端采取加固措施，即設計防沖槽。常見的防沖槽有拋石防沖槽和齒墻或板樁式防沖槽，平原地區(qū)一般采用拋石防沖槽。在海漫末 端處挖槽拋石預留足夠的石塊，當水流沖刷河床沖至最深時，預留在槽內的石塊沿斜 坡會陸續(xù)滾下，鋪蓋在沖坑的上游斜坡段，防止沖刷破壞向上游擴展，保護海漫安全。 拋石體積可根據(jù)下游河床沖至最深時，石塊坍塌在沖坑上游面所需的方量定。根據(jù) SL265 2001水閘設計規(guī)范海漫末端河床沖刷深度為：d m=1.1q m 0-? m式中d m海漫末端河床沖刷深度（m;q m海漫末端單寬流量m3/（s m;V0河床

31、土質允許不沖流速（m/s;h m海漫末端河床水深（m;q m=25/15=1.67 m3/（sm,V0取 0.8 m/s設 h m=2.00m,貝 U:d m=1.1q mV0-?m=1.1x1.670.8-2.00=0.30m<1.0m海漫末端有沖刷存在，須將防沖槽開挖成倒梯形斷面，取防沖槽深度為1.0m采 用寬淺式，低寬取2.0m,上游坡率為2,下游坡率為3,出槽后做成坡率為5的斜坡與下 游河床相連。4閘室布置4.1底板閘室底板有平底板、低堰底板和折線底板等形式，其中平底板用得較多。當上 游水位較高，而過閘單寬流量受限制等條件下，可將閘檻抬高，做成低堰底板。在堅實 或中等堅實的地基上

32、，當閘室高度不大，但上下游河底高差較大時采用折線底板。閘室底板又可以分為整體式和分離式兩種。對軟弱地基上或地震區(qū)的水閘多采 用整體式底板，而在堅硬、緊密或中等堅硬、緊密的地基上宜采用分離式底板。分 水閘地基土以粉質壤土、粉質粘土和中砂為主，承載力不大，故選用整體式結構。底板沿順水流方向的長度，取決于上部結構布置并滿足結構強度和抗滑穩(wěn)定要 求。底板長度可根據(jù)經(jīng)驗擬定，砂土和砂壤土地基，可取(2.04.0H,(H為上下游最大 水位差，取設計情況下上下游水位差 H= 1037.4-1035.5=1.9m即(2.04.0 1>9=3.87.6m,因此取底板長為 8m。底板厚度必須滿足剛度和強度要

33、求，大中型水閘可取(161bO(bO為閘孔凈寬,b0=2.1m,般為1.02.0m最薄不小于0.7m。但小型水閘也有用到0.3m的.而新華進水閘屬于小型閘，因此閘底板厚度取0.5m。在底板上下游設置齒墻，根 據(jù)規(guī)范齒墻一般為梯形斷面，深取0.5m,底寬取0.5m,坡比取1:1,底板下鋪設0.1m厚 的素混凝土墊層，齒墻內填充砂礫石墊層。底板尺寸見下圖 4-1所示：/,gqA/4Xk5 >j> 84-1底板尺寸示意圖4.2閘墩閘墩尺寸及形狀閘墩的作用主要是分隔閘門，同時也支承閘門、胸墻、工作橋以及交通橋等上部結構。閘墩長度應滿足上部結構的布置要求，該值一般等于底板長度，也 可小于底板

34、長度，因此取閘墩長8m閘墩分中墩和邊墩兩種。閘墩厚度必須滿足穩(wěn)定和強度的要求，混凝土和少筋 混凝土閘墩厚0.91.4m,漿砌石閘墩厚0.81.5m。漿砌石常用在小型水閘中，因此取 中墩厚1.0m,邊墩厚0.8m。選擇閘墩外部形狀時主要考慮水流平順的基本條件，以減小側收縮的影響，提高閘孔過水能力，但也要考慮到施工簡便、不易損壞等因素。閘墩頭尾部均采用半圓形，半徑0.5m。門槽深度一般為0.20.3取0.2m;寬度一般為0.51.0m,取0.5m;檢修 門槽深度一般為0.150.20m取0.2m;寬度一般為0.150.30m取0.2m檢修門槽與工 作門槽間距不得小于1.5m,取1.5m。具體尺寸如

35、圖4-2所示。圖4-2閘墩尺寸示意圖閘頂高程水閘閘頂高程應根據(jù)擋水和泄水兩種運用情況確定。擋水時 ，閘頂高程不應低 于水閘正常蓄水位加波浪計算高度與相應安全超高值之和；泄水時，閘頂高程不應低 于設計洪水位與相應安全超高值之和。兩種情況下的安全保證條件應同時滿足，因此分別在設計水位和校核水位下計算墩頂高程，并取其較大值。?墩頂=?設計（校核+? m+E式中?m平均波高（m,根據(jù)SL265 2001水閘設計規(guī)范莆田試驗站公式計算E全超高（3級水閘安全超高下限值：正常蓄水位取0.4m，校核洪水位0.5m （1設計情況下平均波高計算公式（莆田試驗站公式：? ? ? ? =7.02045.0207.02

36、0207.013.00018.07.013.0v gH th v gDth v gH th g v h m m m 式中m h平均波高（m0v 計算風速,可采用當?shù)貧庀笳咎峁┑亩嗄昶骄畲箫L速D 風區(qū)長度（mH m 風區(qū)內的平均水深（mv 0=19.6m/s ,D =0.8km ,H m =1037.4-1035.75=1.65m 則m th th th v gH th v gD th v gH th g v h m m m0122.06.199.181.97.013.06.198.081.90018.06.199.181.97.013.081.96.197.013.00018.07.013.

37、07.0245.027.0227.02045.0207.02020=? ? =? ?=? ?m h m 81.10374.00122.04.1037=+=+?二？設計墩頂（2校核情況下v 0=19.6m/s ,D =0.8km ,H m =1037.5-1035.7=1.8m，則由莆田試驗站公式得:=mh 0.0122m ,則校核墩頂為方便施工故取墩頂高程為 1038.25m,閘墩高1038.25-1035.75=2.5m,。為方便施工，取2.5m。4.3閘門及啟閉機閘門形式的選擇，應根據(jù)運用要求、閘孔跨度、啟閉機容量、工作造價等條件比較確定。工作閘門采用鋼筋混凝土平板門，單孔閘門寬度為2m,

38、高為2.0m,距閘墩 上游邊緣2.5m。啟閉機設在工作橋上，采用螺桿式啟閉機提升閘門。4.4工作橋、交通橋小型水閘的工作橋一般采用板式結構，高度視閘門和啟閉設備的形式及閘門高 度而定。采用固定式啟閉機的平面閘門閘墩，由于閘門開啟后懸掛的需要，橋高應為 門高的兩倍再加1.01.5m的富裕高度，寬度除應滿足啟閉設備需要外，還需在橋兩側 各留0.61.2m的寬度以供工作人員操作及設置欄桿之用，故工作橋高度為5.05.5m, 故取工作橋寬3m,厚度0.5m,長度取8m,高度取5.5m。閘下游設交通橋，凈寬4.1m,汽 .8標準，高度2.0m厚度0.5m,長度8m。5地下輪廓布置及防滲排水設計5.1地下

39、輪廓線布置防滲長度擬定根據(jù)SL265 2001水閘設計規(guī)范，在工程規(guī)劃和可行性研究階段，閘基防滲長度初擬值可按下式確定L=C?H式中L閘基防滲長度,即閘基輪廓線水平段和垂直段的總和（m;?H上下游水位差（m;C允許滲徑系數(shù)值，見表5-1,當閘基設板樁時，可采用表列規(guī)定值的小值 表5-1允許滲徑系數(shù)值產類別排水條粉砂細砂中砂粗砂中礫細砂粗礫 夾卵 石輕粉質砂壤土輕砂壤土壤土粘土有反濾層13997754T歹2.5117曠532無反濾層-_-7*443由于閘址底層主要是以灰色粉質壤土 ，粉質粘土和淺灰色細砂土為主，所以選取C=7,則L=C?H=7? 1.9=13.3m。地下輪廓布置地下輪廓線的布置原

40、則是 上防下排”或高防低排”即在上游高水位一側布置鋪蓋、板樁等防滲設施，用以延長滲徑,使?jié)B透坡降不超過土壤的允許坡降,并降低閘底板下的滲透壓力；而在下游低水位一側布置排水及反濾層，將已滲入閘基的滲流順暢的排走，以減小底板下滲透壓力，增加閘自身抗滑穩(wěn)定性，并 防止?jié)B流出口處產生滲透變形。地下輪廓的布置 ，因地基土質條件和水文地質條件而定。新華進水閘地基屬于粉質壤土，為了增加滲徑長度，在閘底板前端設置板樁，深度 為3m，板樁距底板前沿0.25m。水閘防滲布置圖如圖5-1所示。一S圖5-1水閘防滲布置示意圖5.2滲透計算驗算防滲長度L 實=1+(0.5+0.5/sin45° +(8?4+0

41、.5+3? 2=14.7m >13.3m 滿足防滲要求。采用改進的阻力系數(shù)法計算地下輪廓線上各處的滲透壓力。(1計算阻力系數(shù)確定有效深度L 0=8m,S 0=0.5+0.5+3=4m故 L 0/S 0=84=2<5,則 T e =5L 01.6LOS 0+2=5? 81.6? 2+2=7.69m >T =1035.75-1030=5.75m,（取相對不透水層高程為1030.0m故實際透水層深度按T e =5.75m計算圖5-2改進阻力系數(shù)法計算圖（單位:m. 表 5-2 阻力系數(shù)計算表（？H=1037.4-10 35.5=1.9m區(qū)段名稱阻力系數(shù)計算公式S(in)7(in)L

42、 (Hl)陽力系數(shù)水頭損失<m>進1段5n = 1.5(y r _ +0,4410*55.75*04790387板樁垂嵐 段$5 o=(i n4T妙5.50.2320J88底板水半S|=3J)C 1C7 c0.9620.778段(o丁S 1=0.5/. J齒惓垂直 段onVnIT(),55250JW60.07*齒墻水平pLj - 0*7 (+ S r)sm5,250 50.0950.077戌'o丁出【1段£ fl = L5()VI +0.441 卞i't0.5525!O.4«50392合訃*2.349L900(5進、出口段水頭損失修正進、出口水力

43、坡降呈急變曲線形式，上表得出的水頭損失與實際情況有較大誤 差,需要進行必要的修正。依林繼鏞水工建筑物P317,修正公式如下：00h h B 其中? ? +'? +? ? '-=059.0212121.12TS T T 式中?0按？i 二 E i ?H公式計算出的水頭損失，m ;B阻力修正系數(shù)；S，底板埋深與地面以下板樁入土深度之和，m ; T板狀上游側底板下的地基透水層深度,m ;對于進口段:T =5.75 m,S , =0.5m ,T , =5.75-0.25=5.5 m 則 B =0.682<1.0,即取B =0.68酣得11h h B 修正后的水頭損失減少值111h

44、 h h '二？=0.387-0.264=0.123m ;h ?<2h 故各段水頭損失需要修正為：122h h h ?+='=0.188+0.123=0.311m對于出口段:T =5.25 m,S , =0.5m ,T , =4.75 m , 則B =0662<1.0可得66h h B 修正后的水頭損失減少值 666h h h '-=?=0.392-0.260=0.132m ,5h <6h ?<54h h +=0.155m故 各段水頭損失需要修正為552h h ='=2*0.077=0.154m 44區(qū)段' 111111IVVVI

45、總計前0. 3870. 1880. 7780. 0780. 0770. 3921. 90后0. 264(X 3110. 7550. 1560, 1540. 260L90(6計算各角點、尖點的滲壓水頭由上游進口段開始，逐次向下游從總水頭H =1.9m減去各分段水頭損失值，即可求得各角點和尖點的滲透壓力值H1=1.900mH2=1.325mH3=0.570mH4=0.414mH5=0.260mH6=0m繪制滲壓水頭分布圖根據(jù)以上算得的滲壓水頭值，并認為沿水平段的水頭損失呈線性變化，即可繪出 如圖5-3所示的滲壓水頭分布圖。圖5-3滲壓水頭分布圖5.3驗算閘基抗?jié)B穩(wěn)定節(jié)制閘所在位置地層以粉質壤土、粉

46、質粘土和中砂層為主根據(jù)SL265 2001水閘設計規(guī)范（表5-3水平段和出口段的滲流坡降規(guī)定值分別為：0.10 0.13和0.350.40?？紤]到滲流出口處設置有反濾層,將上值加大30%為0.130 0.169和0.4550.520表5-4水平段和出口段允許滲透坡降值地基類別粉砂細砂允許滲流坡降值水平段出口段0. 050,070, 250300. 070.100. 30035中砂0. WF"Q 35F4O0. 11-0.17(1 40.450. 17F220. 45*5).50粗礫丸陽石0. 22F250. SE55砂壤屯0. L你F250. 40.50壤fc0. 250.350,

47、500,60軟粘上0. 3OF4D0. 60 .70堅便粘土0. 00,500, 7MJ .0O帖上0. 50»0+600, 80 .90水平段滲流坡降為101.05.7755.0'3=L h J小于規(guī)定值;出口段滲流坡降為13.05.026.06,='=S h J小于規(guī)定值；所以閘基符合滲流穩(wěn)定性要求。5.4排水設施設計為了減小滲透壓力，增加閘室的抗滑穩(wěn)定性，需要在閘室下游側設置排水設施。水閘的排水設施一般為平鋪式，通常在地基表面鋪設反濾層或墊層，設置反濾層是防 止地基土產生滲透變形的關鍵性措施。在排水與地基接觸處，應做好反濾層，反濾層 布置與消力池下的反濾層相同。6閘室穩(wěn)定計算6.1荷載計算進水閘所在地區(qū)地震烈度為6°,地震力相對較小，可不考慮地震荷載，且渠道波浪 壓力可忽略不計，所以作用在水閘結構上的主要荷載有：自重、水重、水平水壓力和 揚壓力。鋼筋混凝土容重取25 kN/m3,素混凝土容重取24 kN/m3，沙礫石墊層容重取18 kN/m3。計算各種荷載大小并對閘底板中心取力矩，荷載按6-1至6-3公式計算，具體 計算結果見表6-1。自重二材料容重 體積（6-1水壓力=靜水壓強分布圖面積X閘孔總凈寬（6-2揚壓力 二揚壓力分布圖面積 底板長（6-3表6-1荷載計算表協(xié)豐力