船閘第六章 船閘水工建筑物(8-10學(xué)時)-(二、閘首、地基梁、防滲排水)2014-5-17

1、河海大學(xué)港海學(xué)院港航系河海大學(xué)港海學(xué)院港航系土基上，土基上，一般一般采用整體式。巖基上，常采用分離式。采用整體式。巖基上，常采用分離式。閘首的尺度，往往由布置需要決定的。閘首的尺度，往往由布置需要決定的。1）門前段：）門前段：2）門龕段（門庫段），）門龕段（門庫段），d：門龕深度(m) 一般為門厚加0.40.8m3）門后段（支持段），）門后段（支持段），底部寬度：底部寬度：頂部寬度：頂部寬度：土基上整體式，邊墩土基上整體式，邊墩空箱式空箱式底板常采用等厚底板常采用等厚臺階形底板臺階形底板空箱式空箱式底板底板巖基上，閘首分離式結(jié)構(gòu)，邊墩一般常用重力式（巖基上，閘首分離式結(jié)構(gòu)，邊墩一般常用重力式（

2、巖面較高時也可采用襯砌式或混合式巖面較高時也可采用襯砌式或混合式三峽船閘第三峽船閘第6閘首加錨半襯砌或混合式結(jié)構(gòu)閘首加錨半襯砌或混合式結(jié)構(gòu) 閘首底板厚閘首底板厚l底板厚度可取等于（1/31/4.5）邊墩的自由高度，但不應(yīng)小于其凈跨的（1/61/7），在粘性地基上取較大值，在砂性地基上可取小值。倒拱底板的拱厚一般取為口門寬度的（1/151/20），矢跨比一般為（1/71/10）。倒拱底板對邊墩的不均勻沉降對邊墩的不均勻沉降、相對水平位移相對水平位移和轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角相當(dāng)敏感，邊墩即使只產(chǎn)生較小的變位，也會使倒拱產(chǎn)生較大使倒拱產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力的附加內(nèi)力。因此，倒拱底板一般用于地基條件好，邊墩倒拱底板一般

3、用于地基條件好，邊墩高度不大的閘首。高度不大的閘首。失跨比失跨比：拱圈（或肋拱）的計算矢高s與計算跨徑l之比。（分離式，簡單些，不再講述）（分離式，簡單些，不再講述）船閘閘首計算特點船閘閘首計算特點1）結(jié)構(gòu)、荷載的空間性，決定了計算的復(fù)雜性。通常簡化為平面）結(jié)構(gòu)、荷載的空間性，決定了計算的復(fù)雜性。通常簡化為平面問題計算。問題計算。2）兩個分開：邊墩與底板分開計算，縱向分段計算）兩個分開：邊墩與底板分開計算，縱向分段計算3）寬縫施工的閘首，需要校核邊墩橫向穩(wěn)定性）寬縫施工的閘首，需要校核邊墩橫向穩(wěn)定性閘首結(jié)構(gòu)的計算內(nèi)容：閘首結(jié)構(gòu)的計算內(nèi)容：1）閘首結(jié)構(gòu)穩(wěn)定驗算包括：整整體抗滑、抗傾、抗浮、滲流穩(wěn)

4、定體抗滑、抗傾、抗浮、滲流穩(wěn)定性和地基承載力等驗算性和地基承載力等驗算。2）強度驗算包括：邊墩強度、邊墩強度、底板強度、局部強度等驗算底板強度、局部強度等驗算。 3）沉降計算1 1、整體抗滑穩(wěn)定計算、整體抗滑穩(wěn)定計算（反映了空間性，考慮了橫向回填土摩擦力） 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)按下式計算： 式中： Kc ：抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)； V：作用于閘首上的垂直力總和，kN； U ：作用于閘首底板上的揚壓力，kN； f ：閘首沿地基面的摩擦系數(shù)； H1、H2 ：作用于閘首上、下游端面的水壓力，kN； E1、E2 ：作用于閘首上、下端面的靜止土壓力，kN； Ep：作用于閘首下游端面埋深部分的抗力,kN,土基與埋置

5、不深的巖基可不計； Et ：邊墩背面與回填料間的摩擦力,kN,在粘性填土段可不計； kt ： 摩擦力折減系數(shù)：上、中閘首可取0.6，下閘首可取0.4； E ：邊墩背面的土壓力，kN； ：回填料與邊墩背面間的摩擦角，()，取=/2 。tgEkEtt2 1212()tpcVU fEEKHHEE一般采用分段法計算一般采用分段法計算1）門前段、門龕段的計算與閘室）門前段、門龕段的計算與閘室墻計算類似，計算豎向、橫向荷墻計算類似，計算豎向、橫向荷載作用下內(nèi)力；載作用下內(nèi)力；2）支持段（門后段）計算，考慮）支持段（門后段）計算，考慮巨大門推力作用，按獨立的墩墻巨大門推力作用，按獨立的墩墻計算抗滑穩(wěn)定、進行

6、強度校核計算抗滑穩(wěn)定、進行強度校核（門庫（門庫段）段）閘門推力閘門推力 式中 R閘門推力，kN； P作用于每扇閘門上的總水壓力,kN； 閘門與船閘橫軸線的夾角。 將閘門推力R分解為平行于船閘軸線的縱向分力E1及垂直于船閘軸線的橫向分力Ssin2PR2cosRS2sinRE1其它荷載其它荷載 支持墻還作用有門龕水壓力E2; 支持墻與門龕分縫間的水壓力E3; 支持墻與底板分縫間的揚壓力E4; 土壓力和自重等荷載。 其中其中E E3 3、E E4 4為縫隙水壓力，為縫隙水壓力， 均應(yīng)乘以均應(yīng)乘以0.50.5的折減系數(shù)。的折減系數(shù)。 1*cosnEql*cos/ tan 2nSql其中 作用的縱向水平

7、力的總和， 為作用的橫向水平力的總和。 支持墻的抗滑穩(wěn)定性支持墻的抗滑穩(wěn)定性 式中： 作用于支持墻全部垂直力的總和,（包括墻底 縫內(nèi)的揚壓力E4），KN； f 支持墻底面的摩擦系數(shù)，一般取 0.70.75； 作用于支持墻全部水平力的總和，kN E22()()RESRVfkcVRS（2 2）支持墻的強度計算）支持墻的強度計算 支持墻的強度計算，采用雙向彎曲受壓公式，墻底四角點應(yīng)力按下式計算： 式中： 支持墻底面的最大應(yīng)力， ， 為材料允許抗壓強度； 支持墻底的最小應(yīng)力， 0； F支持墻底面的面積，m2； Wx、Wz 支持墻底面對x、z軸的斷面模量，m3； Mx、Mz 分別為縱向水平力對x軸的力矩

8、和及橫向水平力、垂直力對z軸的力矩和，kNm。 zzxxminmaxWMWMFVmaxmin maxmin （3 3）帶形鋼筋）帶形鋼筋 當(dāng)支持墻不能獨立滿足水平抗滑穩(wěn)定要求時，則須設(shè)置當(dāng)支持墻不能獨立滿足水平抗滑穩(wěn)定要求時，則須設(shè)置縱向帶形鋼筋?？v向帶形鋼筋。帶形鋼筋所受的力可按下式計算： 式中 Eg 帶形鋼筋所受的力，kN； Em 閘門推力的縱向分力，kN； Ef 縫面上的縱向水壓力，kN； Es 作用于支持墻上門龕的縱向水壓力,kN； 折減系數(shù)，取為0.5； 作用于支持墻計算面以上的垂直力總和, kN； f 摩擦系數(shù)，取0.70.75； Kc支持墻抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，取為1.41.5。 當(dāng)

9、支持墻能夠獨立滿足水平抗滑穩(wěn)定時，則按構(gòu)造要求配置帶形鋼筋當(dāng)支持墻能夠獨立滿足水平抗滑穩(wěn)定時，則按構(gòu)造要求配置帶形鋼筋。cfsmgKfVEEEEV參見教材，參見教材，以及船閘設(shè)計參考資料。以及船閘設(shè)計參考資料。既然是局部內(nèi)力，意味著要和整體內(nèi)力疊加后，校核強度。既然是局部內(nèi)力，意味著要和整體內(nèi)力疊加后，校核強度。閘首廊道計算分段閘首廊道計算分段結(jié)構(gòu)、荷載的空間結(jié)構(gòu)、荷載的空間 性明顯。性明顯。橫向強度的驗算是主要的。橫向強度的驗算是主要的。分段法（水閘中，稱截條法）主要步驟分段法（水閘中，稱截條法）主要步驟a)縱向分段：縱向分段：b）不平衡剪力的計算和分配：）不平衡剪力的計算和分配：，（但沒有

10、滿足結(jié)構(gòu)段之間位移協(xié)調(diào)），（但沒有滿足結(jié)構(gòu)段之間位移協(xié)調(diào)）c)橫向荷載的分配：橫向荷載的分配：d)分段內(nèi)力計算：分段內(nèi)力計算：e) 內(nèi)力調(diào)整。內(nèi)力調(diào)整。1、閘首底板的縱向分段、閘首底板的縱向分段 閘首底板的特征段，一般可根據(jù)荷載、剛閘首底板的特征段，一般可根據(jù)荷載、剛度及跨度等因素劃分。底板的分段原則是度及跨度等因素劃分。底板的分段原則是使各特征段內(nèi)：使各特征段內(nèi)：a) 底板有大致相同的斷面；底板有大致相同的斷面；b) 邊墩的間距基本一致；邊墩的間距基本一致；c)作用荷載沿縱向變化較??；作用荷載沿縱向變化較??；分段數(shù)并不是越多越好分段數(shù)并不是越多越好!2、不平衡剪力的計算（反映豎向力、不平衡剪

11、力的計算（反映豎向力、縱向力的影響）縱向力的影響）整體來看，垂直力與地基反力是平衡的。各整體來看，垂直力與地基反力是平衡的。各段而言是不平衡的。在分割的截面上必然產(chǎn)段而言是不平衡的。在分割的截面上必然產(chǎn)生剪力以使各段保持平衡，生剪力以使各段保持平衡，此為不平衡剪力。此為不平衡剪力。 基底地基反力直線分布的假設(shè)基底地基反力直線分布的假設(shè)，（橫向因為，（橫向因為對稱荷載，均布；縱向不均布偏心受壓公式對稱荷載，均布；縱向不均布偏心受壓公式計算）計算）Qi = Ri Vi式中： Qi 不平衡剪力，kN； Ri 閘首沿縱向按直線反力法計算所得的 作用于該特征段上的地基反力，kN； Vi該特征段上的向下的

12、垂直力總和, kN； 包括自重、水重、浮托力、滲透壓力自重、水重、浮托力、滲透壓力。按彈性力學(xué)方法進行分配，式按彈性力學(xué)方法進行分配，式6-726-72；式中： QT相應(yīng)特征段上邊墩截面上的不平衡剪力，kN； Jy 邊墩和底板截面對y軸的慣矩，m4； H 邊墩高度，m； (Sy)abcd abcd截面對y軸的靜矩，m3。 (Jy)abef abef截面對y軸的慣矩，m4。 分配于底板上的不平衡剪力QH為： QH = Qi 2QTb)b) 人字閘門閘首，邊墩分配人字閘門閘首，邊墩分配85%85%和底板和底板15%15%；c)c) 邊墩集中力，底板分布力。邊墩集中力，底板分布力。 )J(21)S(

13、HJQQabefyabcdyYiT3、橫向荷載的分配、橫向荷載的分配擴散、傳遞擴散、傳遞水頭較高的船閘這種分配效應(yīng)更加明顯。水頭較高的船閘這種分配效應(yīng)更加明顯。中小水頭一般不考慮橫向荷載的分配。中小水頭一般不考慮橫向荷載的分配。集中力，考慮向集中力，考慮向下下45度擴散效應(yīng)，度擴散效應(yīng)，式中 hi橫向力Syi距閘首底板中心軸的距離，m；li 橫向力Syi在閘首底板處的分布長度，m。 1nyiiiSTl1nyiiiiS hMl假定：橫向水壓力沿閘首長度的分配，與邊墩假定：橫向水壓力沿閘首長度的分配，與邊墩受彎扭時橫向受彎扭時橫向變形成正比變形成正比。注意注意1 1：這里是指水壓力合力點高程斷面：

14、這里是指水壓力合力點高程斷面 注意注意2:2:式中，角度單位是度式中，角度單位是度 不是弧度不是弧度5 5、內(nèi)力調(diào)整、內(nèi)力調(diào)整1 1）對縱向斷面變化不大的閘首閘底）對縱向斷面變化不大的閘首閘底Mc、Qc閘首底板單位條寬的彎矩和剪力加權(quán)平均值，kNm，kPa。bi 各段的長度，m。Mip、Qip各特征段調(diào)整后的計算彎矩和計算剪力值，kNm，kPa；Mi、Qi各特征段單位條寬的彎矩和剪力值，kNm，kPa。iiCiiiCiM bMbQbQb2QQQ2MMMciipciip2 2）對于縱向斷面變化較大或有幃墻的閘首）對于縱向斷面變化較大或有幃墻的閘首底板底板3 3）當(dāng)橫向荷載進行分配后，不再進行內(nèi)力

15、）當(dāng)橫向荷載進行分配后，不再進行內(nèi)力調(diào)整。調(diào)整。 ？4 4）對重要船閘應(yīng)進行空間有限元分析、模）對重要船閘應(yīng)進行空間有限元分析、模型試驗型試驗計算內(nèi)容：計算內(nèi)容： 分離式閘首的邊墩和底板應(yīng)分別進行穩(wěn)定和強度計算。橫向的抗滑、抗傾穩(wěn)定性進行驗算；閘首的中間底板抗浮穩(wěn)定驗算；土基上分離式閘首邊墩沉降及邊墩傾斜驗算；強度驗算（底板及邊墩）6.4.3 分離式分離式閘閘首計算首計算三峽船閘第三峽船閘第6閘首加錨半襯砌或混合式結(jié)構(gòu)閘首加錨半襯砌或混合式結(jié)構(gòu) a)關(guān)鍵問題是求得地基梁與地基之間的接觸應(yīng)力關(guān)鍵問題是求得地基梁與地基之間的接觸應(yīng)力地地基反力，基反力，b)無限連續(xù)接觸轉(zhuǎn)化有限分段式接觸無限連續(xù)接觸

16、轉(zhuǎn)化有限分段式接觸呈臺階式分布；呈臺階式分布；(2)呈折線式分布；呈折線式分布；(3）也有用多項級數(shù)表示地基反力分布。）也有用多項級數(shù)表示地基反力分布。c)梁的靜力平衡，位移協(xié)調(diào)一致。梁的靜力平衡，位移協(xié)調(diào)一致。d)地基模型的合理選取地基模型的合理選取e) 邊載的影響不可忽視。邊載的影響不可忽視。1、連桿法、連桿法1）基本原理）基本原理鏈桿法鏈桿法受任意豎直荷載和力偶荷載的基礎(chǔ)梁，圖a所示；將全梁分為n個長度為c的區(qū)段，每一區(qū)段中心安置一根豎直連桿與地基相連，圖b所示；為組成幾何不變體系，加一根水平連桿，水平連桿不受力；采用混合法計算時，各豎直連桿內(nèi)力為未知，梁的某一截面的豎直位移和轉(zhuǎn)角未知；

17、將豎直連桿切斷，在梁的左端另加一根豎直連桿控制豎直位移，再加一個剛臂控制轉(zhuǎn)動，得到基本體系，如圖c所示；鏈桿法鏈桿法基本體系左端的水平連桿、豎直連桿和剛臂等同一個固端，因此這個基本體系就是一個懸臂梁，如圖d所示；比較基本系與原結(jié)構(gòu)在解除約束處的位移和附加約束處的力，可寫出混合法的典型方程； 典型方程：典型方程：X111X212 +Xn1ny0 a10 1p0 X121X222 +Xn2n y0 a20 2p0 X1n1X2n2 + Xnnn y0 an0 n p0 X1 X2 Xn 0 0 P=0a1X1 a2X2 an Xn 0 0 M=0 每個位移條件的位移包含3個部分，一部分kiXi由各

18、未知力引起，第二部分（y0ak0 ）是由y0 和0引起，如圖e所示；第三部分kp是由梁上的外荷載引起的撓曲變形。 ki包括i處單位連桿力在懸臂梁k處產(chǎn)生的撓曲、以及地基k處 的沉陷（沉降），與地質(zhì)條件，及采用的地基模型有關(guān)。 最后兩個方程表示基本體系的兩個平衡方程，分別對應(yīng)著沿y0方向的約束力R0和沿0方向的約束力矩M0 ，等于零。因為基本體系是靜定的，故在每一個平衡條件中只包括多余的約束力和外荷載兩部分，未知位移 y0 和0引起的力不存在。2）船閘整體式對稱結(jié)）船閘整體式對稱結(jié)構(gòu)、對稱荷載下的簡化構(gòu)、對稱荷載下的簡化X111X212X313X414X515y01p0 X121X222X323

19、X424X525y02p0 X131X232X333X434X535y03p0 X141X242X343X444X545y04p0 X151X252X353X454X555y05p0 X1 X2 X3 X4 X5+V=0式中： X kk鏈桿的內(nèi)力； y0閘室軸線處固定截面的位移； k pk鏈桿切口處由于外荷載產(chǎn)生的相對變位鏈桿切口處由于外荷載產(chǎn)生的相對變位； V作用于半梁上的垂直力總和； kii點處在單位力作用下使鏈桿點處在單位力作用下使鏈桿k切口處產(chǎn)生的相對變切口處產(chǎn)生的相對變位。由位。由地基的彈性變形地基的彈性變形及及梁的撓度梁的撓度組成。組成。3）懸臂式閘墻結(jié)構(gòu)）懸臂式閘墻結(jié)構(gòu)4）雙鉸底

20、板式）雙鉸底板式力矩平衡方程，僅包含邊底板、閘墻下力矩平衡方程，僅包含邊底板、閘墻下連桿反力的貢獻，注意中間底板連桿對力矩項無影響，為零！連桿反力的貢獻，注意中間底板連桿對力矩項無影響，為零！2、懸臂梁的撓（、懸臂梁的撓（nao）度）度在常截面梁情況下，只考慮彎矩項，采用圖乘法 。梁上荷載產(chǎn)生撓度的影響梁上荷載產(chǎn)生撓度的影響：3、地基的沉陷、地基的沉陷-地基模型地基模型1)半無限地基半無限地基a)半平面無限地基半平面無限地基nikiikpp1ki由下式確定，即 式中 c 鏈桿間距； Fki由Xi單位力在Xk方向上引起的地基變位，可根 據(jù)不同的地基模型選用相應(yīng)公式計算； ki由Xi單位力所引起的

21、K鏈桿處梁的撓度，可由 結(jié)構(gòu)力學(xué)方法求得； E0、E 分別為地基的變形模量及梁的彈性模量； 分別為地基的泊松比及梁的泊松比； x k與i之間的距離 23020(1)6(1)kiikkikikikiFvFEcEI0cacacaikiki3)(214ln1212ln222cxcxcxcxFki彈性半平面體沉陷公式b)半空間無限地基半空間無限地基2)半有限厚度地基半有限厚度地基目前常用的是平面問題目前常用的是平面問題3)文克爾地基又稱彈簧地基文克爾地基又稱彈簧地基（1）認為地基只有正應(yīng)力，無剪應(yīng)力，相鄰（彈簧）點的沉降）認為地基只有正應(yīng)力，無剪應(yīng)力，相鄰（彈簧）點的沉降與其他點的壓力無關(guān)；與其他點的

22、壓力無關(guān)；（2）不反映剪應(yīng)力傳遞、應(yīng)力擴散，無法反映邊荷載效應(yīng)；）不反映剪應(yīng)力傳遞、應(yīng)力擴散，無法反映邊荷載效應(yīng)；（3）缺點是基床系數(shù)與基底尺寸有關(guān)；）缺點是基床系數(shù)與基底尺寸有關(guān)；（4）地基模型參數(shù)少，便于分析，仍廣泛應(yīng)用于工程計算。）地基模型參數(shù)少，便于分析，仍廣泛應(yīng)用于工程計算。4)分層地基模型分層地基模型-值得在船閘中應(yīng)用！值得在船閘中應(yīng)用?。?）地基附加應(yīng)力，按半平面或半）地基附加應(yīng)力，按半平面或半空間無限地基計算空間無限地基計算（2）地基沉降等于沉降計算深度范）地基沉降等于沉降計算深度范圍內(nèi)各計算分層在側(cè)限條件下的壓圍內(nèi)各計算分層在側(cè)限條件下的壓縮量之和?？s量之和。 5)地基模型的

23、選擇地基模型的選擇v筆者經(jīng)過驗證建議，土基上底板筆者經(jīng)過驗證建議，土基上底板:v當(dāng)當(dāng) H/L2時，可按半無限深的彈性地基梁法計算；時，可按半無限深的彈性地基梁法計算；v當(dāng)當(dāng) 0.25H/L2時，可按有限深的彈性地基梁法計算。時，可按有限深的彈性地基梁法計算。參考文獻參考文獻H/L范圍范圍*文克爾地基文克爾地基有限壓縮層地基有限壓縮層地基半無限地基半無限地基船閘水工建筑物設(shè)計規(guī)范船閘水工建筑物設(shè)計規(guī)范120.25/2水閘設(shè)計規(guī)范水閘設(shè)計規(guī)范 132/2水工建筑物水工建筑物790.50.54.0*4*渠化工程渠化工程670.5渠化工程（第二版）渠化工程（第二版）792/2船閘設(shè)計船閘設(shè)計660.2

24、5/20.21.51.5渠化工程渠化工程660.25/20.4/23/23/2白寶生白寶生660.5/24/2丁行蕊丁行蕊280.25/20.21.51.5宰金珉宰金珉,宰金璋宰金璋730.5李龍昌、曲新華李龍昌、曲新華810.25/2025/24/24/2調(diào)查表明，調(diào)查表明，雙鉸式底板的閘墻，在墻后邊雙鉸式底板的閘墻，在墻后邊載作用下，呈向后傾斜的態(tài)勢。載作用下，呈向后傾斜的態(tài)勢。通道沉降、增建通道通道沉降、增建通道路基沉降對兩側(cè)建筑的影響路基沉降對兩側(cè)建筑的影響4、邊荷載、邊荷載-簡稱邊載，邊為鄰近、周邊之意簡稱邊載，邊為鄰近、周邊之意v在工程實際中考慮到砂基、粘性地基沉陷固結(jié)不同特點，為

25、在工程實際中考慮到砂基、粘性地基沉陷固結(jié)不同特點，為安全計，從可能的最不利情況出發(fā)，邊載采用兩個極限值，安全計，從可能的最不利情況出發(fā)，邊載采用兩個極限值，對底板增加彎矩取大值，反之取小值。對底板增加彎矩取大值，反之取小值。v當(dāng)采用彈性地基梁法時，應(yīng)考慮邊荷載的影響?？砂幢懋?dāng)采用彈性地基梁法時，應(yīng)考慮邊荷載的影響?？砂幢?-1-1的規(guī)定計及邊荷載計算百分數(shù)。的規(guī)定計及邊荷載計算百分數(shù)。地基類別地基類別邊荷載使內(nèi)力邊荷載使內(nèi)力減少減少邊荷載使內(nèi)力邊荷載使內(nèi)力增加增加邊載分布長度邊載分布長度水閘水閘規(guī)范規(guī)范砂性土砂性土50%100%地基梁長度的地基梁長度的1倍，倍，或可壓縮層厚度或可壓縮層厚度1.

26、2倍倍粘性土粘性土0%100%船閘船閘規(guī)范規(guī)范砂性土砂性土30%50%50%100%11.5倍閘底板半寬倍閘底板半寬粘性土粘性土20%30%70%100%v計算采用的邊荷載作用范圍可根據(jù)基坑開挖及墻后土料回填計算采用的邊荷載作用范圍可根據(jù)基坑開挖及墻后土料回填的實際情況研究確定，通常可采用彈性地基梁長度的的實際情況研究確定，通常可采用彈性地基梁長度的1倍或倍或可壓縮層厚度的可壓縮層厚度的1.2倍。倍。6.5.1 6.5.1 導(dǎo)航和靠船建筑物導(dǎo)航和靠船建筑物v導(dǎo)航和靠船建筑物型式：v（1）重力式導(dǎo)航、靠船建筑結(jié)構(gòu)；v（2）墩式、框架式導(dǎo)航、靠船建筑物；v（3）樁墩式、浮式、空箱式、扶壁式6.5

27、6.5 引航道上建筑物（略）簡單介紹引航道上建筑物（略）簡單介紹船閘引航道上的建筑物：有導(dǎo)航導(dǎo)航建筑物建筑物、靠船建筑物靠船建筑物以及護坡、護底護坡、護底等結(jié)構(gòu)。浮式導(dǎo)航墻： 適用于庫區(qū)或水深較大的河流中，預(yù)制施工進度較快，對地基無要求。但操作麻煩，維護工作量大，容易受水流及風(fēng)向等自然因素的影響，船舶?？坎惶硐?。 v導(dǎo)航、靠船建筑物結(jié)構(gòu)型式的選擇：建筑物高度水位變化幅度材料來源施工條件使用要求地基土壤性質(zhì)等因素確定盡可能采用結(jié)構(gòu)簡單、便于施工、使用盡可能采用結(jié)構(gòu)簡單、便于施工、使用方便、經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)形式。方便、經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)形式。v導(dǎo)航和靠船建筑物設(shè)置要求：前沿做成垂直平整面，以利于船舶停

28、靠及系泊安全；當(dāng)引航道水位變幅較大時，可在靠船建筑物正面分層設(shè)置系船鉤；為施工方便，墩與墩間的距離，常布置為等間距；1525m;墩與墩間一般設(shè)有人行引橋供管理人員工作及船員上、下岸之用。尺度應(yīng)滿足穩(wěn)定和強度要求；滿足系船、照明及信號裝置等布置要求。 護坡和護底的必要性：護坡和護底的必要性： 引航道的岸坡和底部，由于經(jīng)常受船閘泄水和溢洪時，由于經(jīng)常受船閘泄水和溢洪時水流的沖刷以及暴雨、風(fēng)浪及船行波的影響等，水流的沖刷以及暴雨、風(fēng)浪及船行波的影響等，容易造成岸坡崩塌，引起引航道泥沙大量淤積，阻礙船舶航行。因此靠近閘首附近的一段引航道的邊坡和底部，應(yīng)適當(dāng)加以保護。 6.5.2 護坡和護底護坡和護底

29、護坡和護底的型式：護坡和護底的型式：一般采用漿砌塊石；干砌塊石；混凝土塊體；草皮等護坡 護坡和護底的長度：護坡和護底的長度：在閘首外底部和輔導(dǎo)墻外鋪砌鋪砌30m左右長度的護底；左右長度的護底；護坡護坡結(jié)構(gòu)為結(jié)構(gòu)為25-40cm塊石塊石，下墊以下墊以10cm中石子和中石子和10cm黃砂黃砂；通常將漿砌塊石或干砌塊石護坡鋪至正常通航水位以上護坡鋪至正常通航水位以上0.5m左右左右，砌石岸坡以上至坡頂則可加鋪草皮保護以上至坡頂則可加鋪草皮保護。1、船閘的滲流、船閘的滲流船閘承受水頭差后，必將在地基及其兩側(cè)的回填土內(nèi)，產(chǎn)生船閘承受水頭差后，必將在地基及其兩側(cè)的回填土內(nèi)，產(chǎn)生滲透水滲透水流，簡稱滲流。流

30、，簡稱滲流。1）滲流的影響）滲流的影響a)滲透力降低建筑物滲透力降低建筑物的抗滑、抗傾、抗浮的的抗滑、抗傾、抗浮的整體穩(wěn)定性；整體穩(wěn)定性；b)引起地引起地基的基的滲透變形，引發(fā)事故；滲透變形，引發(fā)事故；因此，必須重視防滲與排水因此，必須重視防滲與排水2）船閘滲流特點）船閘滲流特點a)空間性：空間性：基底的縱向滲流；回填土的側(cè)向繞流；透水閘室的橫向基底的縱向滲流；回填土的側(cè)向繞流；透水閘室的橫向滲流。滲流。b）雙向性）雙向性(1)雙向水頭雙向水頭的船閘，顯然應(yīng)注意的船閘，顯然應(yīng)注意雙向防滲設(shè)計；雙向防滲設(shè)計；(2)透水閘室在灌泄水過程中，透水閘室在灌泄水過程中，相對于墻后排水管水位，會產(chǎn)生雙向相

31、對于墻后排水管水位，會產(chǎn)生雙向水頭，短期內(nèi)產(chǎn)生往返的水頭，短期內(nèi)產(chǎn)生往返的雙向滲流。雙向滲流。c）不穩(wěn)定性）不穩(wěn)定性閘室在灌泄水過程中，水頭由最大閘室在灌泄水過程中，水頭由最大最小最小最大，并可能有正反水最大，并可能有正反水頭的變化。頭的變化。3 3）影響船閘滲流的因素：上下水位的可變性，可能的滲流路徑）影響船閘滲流的因素：上下水位的可變性，可能的滲流路徑（1 1）閘室底透水與否。）閘室底透水與否。透水閘底時，透水閘底時，閘首和閘室均為獨立的擋水建筑物，各自滲流，并互相有所影響。縱向、側(cè)向、橫向滲流，明顯空間性。（2）閘室墻后回填土的構(gòu)筑方式。如一側(cè)回填、一側(cè)凌空，呈非對稱性，將會影響擋水線閘

32、首的滲流，即使不透水閘室，應(yīng)注意橫向滲流。（3）岸側(cè)墻后通常回填，墻后水位由墻后排水管或浸潤線決定。（4）河側(cè)墻后可能凌空，或少量回填，此時由下游或上游水位（壩上式）決定。填土寬度較大時，由墻后排水管、或由浸潤線決定。（5)浸潤線低于排水管，墻后水位由浸潤線決定；浸潤線高于排水管時，應(yīng)考慮排水管排水能力的影響。2、地基滲流變形及防治措施、地基滲流變形及防治措施1）流土）流土粘性土中，土顆粒之間有粘著力，土顆粒不易單獨移動。粘性土中，土顆粒之間有粘著力，土顆粒不易單獨移動。但在滲流逸出處有可能將部分土體（土塊）頂起，使其處于但在滲流逸出處有可能將部分土體（土塊）頂起，使其處于懸浮狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱

33、為流土。懸浮狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱為流土。4 4）船閘閘首地下輪廓線）船閘閘首地下輪廓線 地下輪廓線，亦即閘基滲流的第一根流線：該線長度稱為防滲長度或滲徑長度。b）雙向性）雙向性(1)雙向水頭雙向水頭的船閘，顯然應(yīng)注意的船閘，顯然應(yīng)注意雙向防滲設(shè)計；雙向防滲設(shè)計；(2)透水閘室在灌泄水過程中，透水閘室在灌泄水過程中，相對于墻后排水管水位，會產(chǎn)生相對于墻后排水管水位，會產(chǎn)生雙向水頭，短期內(nèi)產(chǎn)生往返的雙向水頭，短期內(nèi)產(chǎn)生往返的雙向滲流。雙向滲流。c）不穩(wěn)定性）不穩(wěn)定性閘室在灌泄水過程中，水頭由最大閘室在灌泄水過程中，水頭由最大最小最小最大，并可能有正最大，并可能有正反水頭的變化。反水頭的變化。2、地基滲

34、流變形及防治措施、地基滲流變形及防治措施1）流土）流土粘性土中，土顆粒之間有粘著力，土顆粒不易單獨移動。但在粘性土中，土顆粒之間有粘著力，土顆粒不易單獨移動。但在滲流逸出處有可能將部分土體（土塊）頂起，使其處于懸浮狀態(tài)。滲流逸出處有可能將部分土體（土塊）頂起，使其處于懸浮狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱為流土。這種現(xiàn)象稱為流土。防治流土的措施防治流土的措施（1）延長滲徑，或降低滲流水頭，從而延長滲徑，或降低滲流水頭，從而控制滲控制滲流坡降小于臨界值；流坡降小于臨界值；（2）可在逸出處鋪設(shè)）可在逸出處鋪設(shè)塊石等透水材料，作為塊石等透水材料，作為蓋蓋重，重，保護土壤的穩(wěn)定性保護土壤的穩(wěn)定性2）管涌）管涌對顆粒間粘

35、著力較小的無粘性土土壤，當(dāng)滲流坡降、滲流流對顆粒間粘著力較小的無粘性土土壤，當(dāng)滲流坡降、滲流流速大于一定數(shù)值時，小顆粒沿著滲流方向，通過孔隙被帶走，從速大于一定數(shù)值時，小顆粒沿著滲流方向，通過孔隙被帶走，從而孔隙增加，更大顆?？赡芾^續(xù)被帶走。如此發(fā)展，孔隙不斷擴而孔隙增加，更大顆?？赡芾^續(xù)被帶走。如此發(fā)展，孔隙不斷擴大，最終使地基產(chǎn)生較大沉降、甚至塌陷，導(dǎo)致建筑物失事。這大，最終使地基產(chǎn)生較大沉降、甚至塌陷，導(dǎo)致建筑物失事。這種現(xiàn)象稱為管涌。種現(xiàn)象稱為管涌。管涌主要與滲透坡降、顆粒組成的不均勻系數(shù)有關(guān)。管涌主要與滲透坡降、顆粒組成的不均勻系數(shù)有關(guān)。防治管涌的措施防治管涌的措施（1）延長滲徑，或

36、降低滲流水頭，延長滲徑，或降低滲流水頭，控制滲透坡降控制滲透坡降（2）設(shè)置反濾層。）設(shè)置反濾層。沿滲流方向，顆粒由小變大排列的組合材沿滲流方向，顆粒由小變大排列的組合材料。料。3、船閘的防滲與排水布置、船閘的防滲與排水布置1）應(yīng)考慮的因素）應(yīng)考慮的因素（1）船閘結(jié)構(gòu)型式，主要是船閘結(jié)構(gòu)型式，主要是閘室透水與否？重點透水閘室！閘室透水與否？重點透水閘室?。?）船閘在樞紐中的位置，船閘在樞紐中的位置，壩上式！，還是壩下式？壩上式！，還是壩下式？（3）墩（墻）后墩（墻）后回填土回填土的高程、寬度，以及的高程、寬度，以及排水設(shè)施排水設(shè)施的布置的布置（4）地基的地基的水文地質(zhì)條件水文地質(zhì)條件（土質(zhì)、土層

37、分布、以及不透水土層、（土質(zhì)、土層分布、以及不透水土層、承壓水的存在）承壓水的存在）（5）水頭大?。┧^大小2）應(yīng)遵循的原則）應(yīng)遵循的原則（1）先防后排，堵疏結(jié)合。）先防后排，堵疏結(jié)合。滲流方向而言，上游防滲堵截，下游滲流方向而言，上游防滲堵截，下游排水疏導(dǎo)。和諧精神！排水疏導(dǎo)。和諧精神?。?）防滲與減壓結(jié)合。）防滲與減壓結(jié)合。砂性土，以防滲為主，兼顧減壓；粘性土，砂性土，以防滲為主，兼顧減壓；粘性土，以減壓為主，一般不易產(chǎn)生滲流變形。以減壓為主，一般不易產(chǎn)生滲流變形。3）閘室為透水閘底的防滲布置）閘室為透水閘底的防滲布置（1）閘底縱向防滲）閘底縱向防滲(a)不透水鋪蓋。不透水鋪蓋。結(jié)合閘首上

38、游側(cè)回填、導(dǎo)航段不透水底板設(shè)置?？梢允钦惩恋热嵝越Y(jié)合閘首上游側(cè)回填、導(dǎo)航段不透水底板設(shè)置?？梢允钦惩恋热嵝圆牧?，也可混凝土等剛性材料，分塊間設(shè)置止水。材料，也可混凝土等剛性材料，分塊間設(shè)置止水。(b)板樁板樁上游側(cè)板樁，上游側(cè)板樁，可起到減壓和防滲作用；可起到減壓和防滲作用；下游側(cè)板樁，下游側(cè)板樁，主要防滲，反而會增大滲透壓力！主要防滲，反而會增大滲透壓力！粘性土中，粘性土中，不宜打設(shè)板樁，以防在板樁與粘土間產(chǎn)生集中滲流。不宜打設(shè)板樁，以防在板樁與粘土間產(chǎn)生集中滲流。可液化的砂性土中，可液化的砂性土中，宜在基底四周圍打板樁，封閉底板下液化土。宜在基底四周圍打板樁，封閉底板下液化土。板樁可以采用

39、板樁可以采用鋼筋混凝土、鋼板樁鋼筋混凝土、鋼板樁等。也可采用粘性土、水泥土等等。也可采用粘性土、水泥土等防滲墻，防滲帷幕（巖基中）防滲墻，防滲帷幕（巖基中）(c)逸出處的反濾層逸出處的反濾層反濾層有反濾層有蓋重蓋重的作用、又有的作用、又有防止管涌的防止管涌的作用。作用。常有常有分層反濾層，混合反濾分層反濾層，混合反濾層或土工織物反濾層。層或土工織物反濾層。船閘承受水頭差，反濾層設(shè)船閘承受水頭差，反濾層設(shè)置要比一般反濾層考究些！置要比一般反濾層考究些！（2）回填土側(cè)向防滲）回填土側(cè)向防滲回填土，一般經(jīng)過碾壓處理。主要應(yīng)防止回填土與墩墻接觸處產(chǎn)生回填土，一般經(jīng)過碾壓處理。主要應(yīng)防止回填土與墩墻接觸

40、處產(chǎn)生集中滲流。集中滲流。(a)不允許有向回填土側(cè)的倒坡、或有突出部分不允許有向回填土側(cè)的倒坡、或有突出部分，防止回填土與墩墻，防止回填土與墩墻脫空脫空(b)刺墻，刺墻，僅在回填土區(qū)內(nèi)；僅在回填土區(qū)內(nèi)；(c)防滲墻防滲墻，兩側(cè)回填土是防洪堤的一，兩側(cè)回填土是防洪堤的一部分時，深度可達地基的恰當(dāng)高程。部分時，深度可達地基的恰當(dāng)高程。（3）閘室橫向防滲）閘室橫向防滲（a)齒墻：齒墻：延長滲徑，增加抗滑穩(wěn)定性延長滲徑，增加抗滑穩(wěn)定性（b)板樁：板樁：常設(shè)于滲流出口處常設(shè)于滲流出口處（c)反濾層反濾層（d)墻后排水管墻后排水管縱向縱向1：2001：500；下游出口高程高于下游檢修水位或最低通；下游出口

41、高程高于下游檢修水位或最低通航水位航水位0.51.0m；橫向位于后趾垂直面外側(cè)；橫向位于后趾垂直面外側(cè)23m，也有專家認，也有專家認為應(yīng)在第一破裂角以外（為應(yīng)在第一破裂角以外（45-/2)。對于雙向水頭的船閘，必要時可設(shè)置上、下兩層排水管，在排水對于雙向水頭的船閘，必要時可設(shè)置上、下兩層排水管，在排水管出口處設(shè)置可控制閥門，以防止高水時水流進入墻后回填土內(nèi)。管出口處設(shè)置可控制閥門，以防止高水時水流進入墻后回填土內(nèi)。4）閘室為不透水閘底的防滲布置）閘室為不透水閘底的防滲布置（1）壩下式?。蜗率剑∮捎诖l總滲徑長度，遠大于需要的防滲長度。一般僅在回填土內(nèi)由于船閘總滲徑長度，遠大于需要的防滲長度。

42、一般僅在回填土內(nèi)設(shè)置排水管或明溝。設(shè)置排水管或明溝。（2）壩上式）壩上式在閘室墻后填筑寬度較大的回填土體，并在回填土內(nèi)設(shè)置排水管，在閘室墻后填筑寬度較大的回填土體，并在回填土內(nèi)設(shè)置排水管，以減少作用在閘室墻上的水壓力。以減少作用在閘室墻上的水壓力。在墻后只填筑較窄的回填土體，而不設(shè)置排水設(shè)施。在墻后只填筑較窄的回填土體，而不設(shè)置排水設(shè)施。在閘室墻后可以不填筑回填土或者不填筑到頂，此時整個滲流水在閘室墻后可以不填筑回填土或者不填筑到頂，此時整個滲流水頭由位于壩軸線的下閘首承受。頭由位于壩軸線的下閘首承受。A、防滲鋪蓋：、防滲鋪蓋：長度長度一般采用設(shè)計水頭的23倍；防滲鋪蓋有柔性和剛性的兩種；粘性

43、鋪蓋適用于砂性土地基，混凝土鋪蓋適用于透水性較小的地基。鋪蓋的滲透系數(shù)與地基土滲透系數(shù)之比宜小于0.01。鋼筋混凝土鋪蓋厚度約為2050cm，一般采用C20混凝土。為適應(yīng)地基沉降，鋼筋混凝土鋪蓋應(yīng)用縱橫縫分塊，縫距可取1020米，縫內(nèi)設(shè)置止水。4、防滲與排水防滲與排水構(gòu)造構(gòu)造 自學(xué)為主自學(xué)為主B、防滲板樁、防滲板樁可采用鋼筋混凝土板樁，板樁厚度一般采用1530cm，入入土深度不小于土深度不小于2.5m2.5m，樁尖應(yīng)埋入不透水層一定深度。在粘性地基中，由于板樁打入后粘性土被切斷，板樁與粘土的接觸面比較光滑容易產(chǎn)生集中滲流，因此在這類地基中一般不宜采用板樁，可采用防滲墻。防滲墻。防滲墻是使用專用機具鉆鑿圓孔或直接開挖槽孔，孔內(nèi)澆灌混凝土、回填黏土或其他防滲材料等形成連續(xù)的地下墻體。也可用灌注樁、旋噴樁、定噴樁等各類樁體連續(xù)形成防滲墻。C、齒墻齒墻 齒墻深度一般不大于2.0m，底寬不小于0.5m，巖基上齒墻較淺，一般嵌入新鮮巖層0.51.0m。D、排水管、排水管 墻后填土中的排水暗管，可采用塑料、鑄鐵、混凝土材料。預(yù)制混凝土管管徑一般為