水工建筑物課設(shè)概要

1、1.水閘基本設(shè)計資料1.1.基本資料1.1.1工程概況東風渠起自魏縣北寨村南衛(wèi)河北岸，經(jīng)廣平、肥鄉(xiāng)，于曲周縣城南入滏陽河，是黑龍港流域老沙河系的較大排水渠之一，擔負東風渠以西地區(qū)排澇任務(wù)，排澇控制流域面積765km2。東風渠兼有輸水任務(wù)，主要引蓄黃河水和衛(wèi)河水，為邯鄲市水網(wǎng)、魏縣“梨鄉(xiāng)水城”及下游黑龍港地區(qū)提供灌溉用水和環(huán)境用水。東風渠也是引黃入冀補淀輸水渠道的重要組成部分。1. .2工程地質(zhì)工程區(qū)位于河北平原南部，地勢基本平坦開闊，總體自東南向西北略傾。該段渠道水流方向亦由東南流向西北。兩岸地面高程45.7555.10m，渠底高程為43.7846.66m，現(xiàn)狀渠道河口寬度為4672m。岸坡存

2、在沖蝕、坍塌現(xiàn)象，渠底多處坑洼不平。渠底淺部多分布有淤泥和雜物，厚度約0.51.0m。1.1.3水文規(guī)劃資料本水閘合理使用年限為50年,設(shè)計排瀝流量為83.2m3/s，引黃設(shè)計流量為58m3/s，上游設(shè)計排瀝水位為44.82m，下有設(shè)計排瀝水位為44.72m，上游引黃設(shè)計水位為44.08m，下游引黃設(shè)計水位44.03m，蓄水位為46.02m，河底高程為40.30m，渠底寬度為17m，邊坡頂部高程為48.5m。1.2設(shè)計標準本水閘主要建筑物級別為3級，水閘等級為四級，閘室康華穩(wěn)定安全系數(shù)，基本組合時k不小于1.20，特殊組合時k不小于1.05。本水閘本身并無交通要求，考慮到農(nóng)田耕作及水閘自身施工

3、運行要求設(shè)人行便橋。1.3設(shè)計任務(wù) 1.3.1閘孔設(shè)計包括閘孔型式與尺寸，閘底板型式及高程。1.3.2消能防沖設(shè)計 包括消力池、海漫、防沖槽型式與尺寸，上下游護坡湖底等。1.3.3 防滲排水 包括地下輪廓線設(shè)計，滲流計算，抗?jié)B穩(wěn)定驗算，反濾層設(shè)計等。1.3.4閘室結(jié)構(gòu)設(shè)計布置，分縫，止水布置，閘室穩(wěn)定計算。1.3.5兩岸建筑物設(shè)計包括閘室與上下游連接與兩岸岸坡的連接，側(cè)向防滲設(shè)計與驗算。 2.閘孔設(shè)計2.1閘孔型式的確定 此處東風渠上建一排水閘，無通航要求，因此底板采用寬頂堰式水平底板。 考慮到閘底板高程、水閘造價、下游河道地質(zhì)條件、水閘用途等條件，取底板=渠底=40.3m，要求洪水期能迅速排

4、泄洪水，因此，孔口型式采用開敞無胸墻式閘孔。2.2初步設(shè)計 2.2.1由Q設(shè)計求出B，再驗算Q設(shè)計根據(jù)設(shè)計資料，取設(shè)計流量為較大的設(shè)計排瀝流量，即Q設(shè)計=83.2/s， 上游水深H=上游設(shè)計排瀝-渠底=44.82-40.30=4.52m 下游水深hs=下游設(shè)計排瀝-渠底=44.72-40.30=4.42m 上游過水斷面面積A=（b+mh）h=(17+3*4.52)*4.52=138.13 濕周=b+2h1+mx2 =17+2*4.52*1+32 =45.59m 水力半徑R=A/=138.13/45.59=3.03m 流速V=CRi=1/n·R2/3·i1/2=1/0.022

5、*3.032/3*1/50001/2=1.35m/s 堰頂水頭H。=H+V。22g=4.52+1.3522*9.8=4.61m根據(jù)堰流公式 式中B。-閘孔總凈寬(m) Q-過閘流量(m3 /s)，即Q設(shè)計=83.2/s； H。-計入行近流速水頭的堰上水深(m)，即；H。=4.61m； g-重力加速度,可采用9.80(m/s2 )； m-堰流流量系數(shù),可采用0.385； -堰流側(cè)收縮系數(shù)，取0.95； -堰流淹沒系數(shù), =1時為自由出流； 計算得 B。=5.19m2.3分孔 根據(jù)本水閘等級、水位高工程等條件選擇平板鋼閘門。 孔數(shù)n在7孔以下選為奇數(shù)，以使水閘對稱開啟，避免下游出現(xiàn)折沖水流，顧本閘

6、取孔數(shù)n=3，單孔凈寬B。=3*3=9m5.19m，即b。=3m，分隔閘孔時，按設(shè)計規(guī)范，取中墩寬d1=1m，取邊墩寬d2=1m,中墩頭部為流線型，邊墩頭部為矩形。 閘孔總寬B= nbo+(n-1) d1=3*3+2*1=11m 閘底板總寬b0'=B+2d2 =11+2*1 =13m 取bcp=b河寬=17m， b-=b閘孔總寬=11m所以， b-/bcp=11/17=0.64,介于0.60.85之間，符合規(guī)范要求。2.4驗算Q設(shè)計對于多孔寬頂堰（有邊墩及閘墩）側(cè)收縮系數(shù)應(yīng)取邊孔及中孔的加權(quán)平均值， (2-1)N為閘孔數(shù)， z ，b分別為中閘孔及邊閘孔的側(cè)收縮系數(shù) =1-。（p1H+3

7、0.2）4bB(1 - bB) (2-2)式中o為考慮墩頭及堰頂入口形狀系數(shù)。矩形o=0.19，圓弧形0=0.10，且當P1H=0時，即為無堰坎寬頂堰。閘門單孔凈寬bo=3m， 閘孔總寬B=11m。將已知條件代入公式(2-2)求得： z=0.829b=0.910再將上面兩個數(shù)字代入（2-1）式求得： =0.856Q設(shè)計 = 故滿足要求。2.3 閘頂高程閘頂確定 閘頂高程是指閘室胸墻或閘門擋水線上游閘墩和岸墻的頂部高程。閘頂高程應(yīng)保證在最高水位以上有足夠起高，以防漫溢閘頂，超高值等于波浪中心線超過靜水位的高度，波浪高度以及安全加高的總和。由本閘地址處于平原地區(qū)海河流域，取計算風速v=19m/s，

8、風向垂直于水閘軸線，正常蓄水位時，閘前水域風區(qū)長度為0.25km，河床不沖流速v=1.0m/s，由基本資料知埋深在0.313m左右，取埋深10m，由級建筑物取最小安全超高0.4m。 頂1=上游+A正常=44.82+0.4=45.22 頂2=上游+d波浪設(shè)計 波浪高度2hB=0.073kv10D 得2hB=0.0136v32D13=0.0136×1932×0.2512=0.563m按重力壩公式計算波長LB=0.389vD13 (2-3)可得LB=4.656m查資料得，當閘前水深H大于半個波長LB時，h0的計算可簡化為h 0 2hB2LB (2-4)求得h0=0.428m查資料

9、得超高d=h0+2hB+ (2-5)為安全超高 =0.3代入公式得d=1.291m頂2=44.82+d=46.11m又提頂高程為48.11m根據(jù)規(guī)范要求 取閘頂高程48.50m2.4閘門頂高程的確定取閘門頂高程與閘頂高程齊平，即閘門頂=閘頂=48.50m2.5閘門高H門的確定 H門=閘門頂-底板=48.50-40.30=8.20m3水閘消能防沖設(shè)計3.1水閘消能防沖設(shè)計計算任務(wù) 水閘的修建，改變了原河道天然水流原有狀態(tài)，使閘上下游形成一定水位差，過閘水流具有較大功能從而有可能是下游河床產(chǎn)生嚴重沖刷，以致危害水閘的安全。平原區(qū)多用底流式消能措施，因此設(shè)計計算的主要任務(wù)是確定消能的型式，深度、長度

10、、護坦寬度、海漫的型式及尺寸，防沖槽的深度。3.2控制情況的確定3.2.1水躍位置與形式對消能的影響 （1）水躍位置與形式水躍位置決定于壩址收縮斷面水深hc的共軛水深hc與下游水深ht的相對大小?？赡艹霈F(xiàn)下列三種情況：第一種情況，ht=hc這種情況下，水躍直接發(fā)生在收縮斷面處，為臨界式水躍。第二種情況，ht<hc這種情況下，hc與ht不滿足水躍的共軛條件，這種銜接形式水躍發(fā)生在收縮斷面下游，為遠驅(qū)式水躍。第三種情況，hthc這種情況下，將發(fā)生淹沒式水躍。（2）對消能的影響建筑物下游可能出現(xiàn)的三種銜接形式,雖然都是通過水躍來消能,但由于水躍位置和形式的不同，消能效果和所需的消能建筑物尺寸是

11、各不相同的。從消能和水工觀點看，遠驅(qū)式水躍最不利，因為在此情況下，建筑物與躍前端面之間還存在著相當長的急流段，在這一段內(nèi)，流速很高，對河床沖刷能力很大。當建筑物下游產(chǎn)生遠驅(qū)式或臨界式水躍銜接時，為了改變這種銜接方式，必須設(shè)法加大建筑物下游水深，使水躍控制在緊靠建筑物之處，并形成淹沒程度不大水躍。3.2.2控制情況此處水閘工程采用底流式水躍效能，它是通過工程措施，促使閘水流在閘后規(guī)定范圍內(nèi)稍淹沒水躍，利用水躍的漩渦，撞擊、摻氣消除大部分能量。其消能防沖設(shè)施一般包括：消力池、海漫、防沖槽。根據(jù)水躍理論，消力池控制情況發(fā)生hc-ht最大時，池上的控制情況發(fā)生于hc-ht差值最大時，護坦厚度不利情況發(fā)

12、生于q(H)12max (q為入池單寬流量)海漫長度最不利情況發(fā)生于q（H）12max (q為出池單寬流量)，防沖槽深度不利情況發(fā)生于qmax時。本處選定最不利運用情況為上游正常蓄水位。下游初始水深為零，中間單孔閘門開啟，均勻分檔開啟。在開啟過程尋找上述控制情況。3.3消力池的設(shè)計3.3.1消力池的確定（1）不利工程的確定 根據(jù)水躍與下游水面的銜接規(guī)律，池深控制情況應(yīng)發(fā)生在躍后水深hc與下游水深ht差值最大，即hc-ht最大時。實際運用中，hc-ht最大可能發(fā)生在水閘某種情況下的閘門開啟過程中的某一開度ei下，計算中考慮到下游水位升高相對出閘流量增加有一段時間差，即hci-ht-1，當下游無水

13、時，初始開度ht可取本開度的一半。（2）列表確定最不利情況垂直收縮系數(shù)2由水力學第四版表8-8查得流量系數(shù)=0.60-0.17e/H (3-1)流量Q=be2gH0 (3-2)其中H0=上設(shè)排-河底=44.82-40.30=4.52m (3-3)單寬流量q=Q/B (3-4)由于中間開一孔，故B=b+2×d2=4m (3-5)hc= e2 (3-6)vc=22gH (3-7)hc=hc21+8vc2ghc-1（3-8）htAnRCQ0.59.250.02220.162280.45877839.918823.5370031200.02223.324560.85746544.304391

14、1.60381.532.250.02226.486831.21758646.9707323.63862460.02229.649111.5514848.906739.62912.561.250.02232.811391.8667350.4379759.692453780.02235.973672.16825351.7125183.996313.596.250.02239.135942.45937652.80983112.730941160.02242.298222.74243253.77742146.09694.5137.250.02245.46053.01910554.64583184.29

15、9251600.02248.622783.29063955.43585227.54425.5184.250.02251.785053.55797656.16225276.037862100.02254.947333.82184256.8359329.98446.5237.250.02258.109614.08280157.46504389.586672660.02261.271894.34130658.05604455.0449htQ關(guān)系計算表開孔數(shù)n開孔高度上游水深e/h流量系數(shù)收縮系數(shù)流速流量閘孔凈寬1ehe/hu2VcQB104.5200000410.54.520.1106190.580

16、5310.6168.8700618.1959364114.520.2212390.5610620.6218.50356715.84215411.54.520.3318580.5415930.6268.14292722.938634124.520.4424780.5221240.6367.72677729.48538412.54.520.5530970.5026550.657.27844235.482414134.520.6637170.4831860.6766.72743440.92971413.54.520.7743360.4637170.7076.17327145.82728430.54.

17、520.1106190.5805310.6168.87006124.5878113314.520.2212390.5610620.6218.50356747.526441331.54.520.3318580.5415930.6268.14292768.8158813324.520.4424780.5221240.6367.72677788.456141332.54.520.5530970.5026550.657.278442106.447213334.520.6637170.4831860.6766.727434122.78911333.54.520.7743360.4637170.7076.

18、173271137.481813單寬流量收縮水深躍后水深Hc1-Hc下游水深Hc1-Ht-1閘室總寬池落差消力池水深qHcHc1Hc1-HcHtHc1-Ht-1B0zd00000013002.0489840.3081.5209761.2129760.8254411.108255130.2557460.5158383.9605360.6211.9810741.3600741.1826981.155633130.4300370.4673925.7346570.9392.244891.305891.4474291.062192130.5544540.3552527.3713451.2722.3843

19、251.1123251.6599690.936897130.6271350.2164388.8706021.6252.434410.809411.8364440.774442130.6415810.07810610.232432.0282.3866790.3586791.9852950.550236130.563966-0.0432511.456822.47452.277889-0.196612.1115960.292595130.373545-0.093361.891370.3081.3932661.0852661.50332-0.7183313-0.00454-0.035853.65588

20、0.6211.8081671.1871672.1539670.30484813-0.04571-0.209685.2935290.9392.042591.103592.636102-0.1113813-0.1147-0.376686.8043191.2722.1627030.8907033.023187-0.473413-0.21866-0.533698.1882481.6252.2008950.5758953.344589-0.8222913-0.36736-0.666299.4453172.0282.1492230.1212233.61568-1.1953713-0.59961-0.759

21、3810.575532.47452.042203-0.43233.845705-1.5734813-0.94069-0.7607其中最不利情況Q=15.84m3（3）消力池深度的確定：池深設(shè)計的任務(wù)是根據(jù)水閘泄流最不利情況確定相應(yīng)水深，消力池深由水閘設(shè)計規(guī)范計算： 式(3-9) 式(3-10) 式(3-11) 式中：消力池深度，（m）； 收縮水深，（m）； 躍后水深，（m）； 水流動能校正系數(shù)，可采用1.01.05。本設(shè)計=1.0； 水躍淹沒系數(shù)，可采用1.051.10。本設(shè)計=1.05； 過閘單寬流量，（）； 池池落差，（m）；、消力池首、末端寬度，（m）；由前面表格求得d=0.5m(4)消

22、力池長度的確定 根據(jù)水閘設(shè)計規(guī)范（B.1.2-1）和（B.1.2-2）計算=+ 式（3.12） =6.9（-） 式（3.13） 式中 ：消力池長度（m）； 消力池斜坡段水平投影長度(m)； 水躍長度校正系數(shù)，可采用0.70.8，取0.70； 水躍長度(m)。閘底板與挖深后的消力池之間常用1:31:4的斜坡連接，本設(shè)計取1:4 所以：=4×d=4×0.5=2.0m確定消力池長度的條件：hc”- hC最大時。由上表知發(fā)生在中孔單開e=1.0m時， (-)max=1.36m 所以： =6.9×1.36=9.38m= + =2.0+0.70×9.38=8.57m

23、偏安全的選消力池長度為9米。(5)消力池底板厚度t的確定水閘泄水時池內(nèi)水流強烈紊動，護坦承受水流沖擊力，脈動壓力和底部揚壓力等作用，因此要求護坦應(yīng)有足夠的強度，整體性和穩(wěn)定性。護坦厚度應(yīng)按照抗沖和抗浮穩(wěn)定要求確定，并取最大值。 抗沖 式（3-14） 式中：k1消力池底板計算系數(shù)，可采用0.150.20，本設(shè)計取0.20； H 閘孔泄水時的上、下游水位差，m?？垢?t=k2(U-W±Pm)/b 式（3-15） 護坦上設(shè)有閘基滲水排出孔，可只按抗沖要求確定護坦厚度。三孔全開時計算表消力池底板厚三孔全開計算表QBqhth=4.52-htqht25112.2727271.517023.002

24、983.9384340.3969150114.5454552.2144382.3055626.9018540.52542875116.8181822.7628441.7571569.0380280.601266100119.0909093.2324771.28752310.315370.6423511251111.363643.6510630.86893710.592820.6509321501113.636364.0330030.4869979.5161640.6169661751115.909094.3869370.1330635.8032950.481801由以上表格可得tmax=0.6

25、5m,偏安全取t=0.70m采用等厚布置。（6）護坦材料及細部由于護坦表面受有高速水流的作用，因此護坦材料必須具有抗沖耐磨的性能，今采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)?；炷翗颂枮镃15,根據(jù)已建水閘實例，在護坦內(nèi)配置構(gòu)造鋼筋。為降低護坦下面的滲透壓力，在護坦上設(shè)置垂直的排水孔，并在護坦下面鋪筑反濾層，使地基中的滲水經(jīng)反濾層流出排水孔的孔徑一般為525cm,間距為1.03.0m,布置成梅花狀。本設(shè)計排水孔的孔徑取為20cm，間距為2.0m。但斜坡上或水流收縮斷面處不宜設(shè)排水孔，以免排水孔下土料被急流形成的局部真空吸出。消力池與閘底板、海漫、兩岸翼墻之間均應(yīng)設(shè)置沉降縫，位于防滲范圍內(nèi)的縫應(yīng)設(shè)止水。插圖3.3.2

26、海漫設(shè)計 海漫的作用：消除水流余能，調(diào)整流速分布，使水流均勻擴散，增大水深，減小流速，并保護河床免受沖刷。 經(jīng)過消力池后，水流能量一般可被消除40%70%，剩余能量還較大，同時出池水流的單寬流量和底部流速還較大，由于流速沿水深的分布規(guī)律，同下游河道不沖不淤正常狀態(tài)的分布規(guī)律相比，還相差較大，因此出池水流還需要進一步擴散，消能和行進流速的調(diào)整。為此，一般是緊接消力池設(shè)置海漫，海漫末端設(shè)防沖槽。海漫的作用是消除水流余能，調(diào)整流速分布，使水流均勻擴散，增大水深減小流速，并保護河床免受沖刷，而防沖槽是海漫末端的加固措施。1 漫長度的確定 由水閘設(shè)計規(guī)范P58當=19，經(jīng)計算為2.618滿足，且消能擴散

27、良好時海漫的長度可按 Lp=Ks 式 （3-16） 式中：消力池末端的單寬流量；海漫長度計算系數(shù)，（可由水閘設(shè)計規(guī)范表B.2.1查得=12-11，選取=11）。海漫長度的最不利情況是乘積最大時，計算時應(yīng)在水閘泄流量范圍內(nèi)，計算多個水位差與單寬流量的組合情況來確定最大值，列表如下：海漫長度計算表QBqhth=4.52-htqshLpLp/Ks25171.4705881.517023.002982.54839817.560071.5963750172.9411762.2144382.3055624.46590623.245962.11326975174.4117652.7628441.757156

28、5.84813626.601212.418292100175.8823533.2324771.2875236.6746528.418882.583534125177.3529413.6510630.8689376.85417728.798532.618048150178.8235294.0330030.4869976.15751827.295782.4814351751710.294124.3869370.1330633.75507321.315811.937801經(jīng)計算取海幔長度Lp=28.80m。海幔起始段一般布置510m或1/3海?？傞L的水平段，本設(shè)計取海幔水平段為8m。其后布置為不陡于

29、1：10的斜坡段，本設(shè)計取1：15。一是水流豎向擴散，加大水深，減少流速。(2)海漫的材料、構(gòu)造與布置為充分發(fā)揮海漫的作用，對海漫的構(gòu)造要求是：要有一定的粗糙性，以利于消除水流余能；要有一定的柔性，以適應(yīng)介于護坦與天然河床之間的過渡性地基變形；要有一定的透水性，以利于滲水自由排出。干砌石海漫，一般用大于30cm的塊石嵌砌而成，厚度為0.40.6m，其下鋪設(shè)碎石。粗砂墊層厚0.10.15m，縱橫方向每隔610m設(shè)一道漿砌石埂，斷面約0.3m×0.6m，以增加其抗沖能力，干砌石海漫常設(shè)在海漫后段，抗沖流速為2.54.0m/s。海漫的起始段布置為8m的水平段，以穩(wěn)定水流，為漿砌石。其后布置

30、為1：11的斜坡段，以使水流豎向擴散，加大水深，減小流速，為干砌石。本設(shè)計砌石厚度為0.6米。 插圖圖（ ）海漫尺寸圖（單位：）3.3.3防沖槽設(shè)計防沖槽的作用：當下游渠（河）床形成最終沖刷狀態(tài)時，確保海鰻不致破壞。水流經(jīng)海漫后余能得到進一步消除，流速與流速分布也逐漸接近下游河道水流的正常狀態(tài)，但仍具有一定的沖刷能力。為確保水閘安全，使下游河床免受沖刷，常在海漫末端河床內(nèi)開挖一梯形斷面槽，內(nèi)拋塊石，槽頂與海漫末端齊平形成一道防沖槽。當水流沖刷海幔下游天然河床而形成沖刷坑時，石塊將自動滾下覆蓋在沖坑上有坡面上形成防護層，以防止沖坑向下游擴散。防沖槽橫斷面大小與沖坑深度有關(guān)，沖坑深度愈大需要的防沖

31、槽斷面也愈大。海漫末端可能的沖坑深度按水閘設(shè)計規(guī)范（B.3.1）計算： 式 (3.17) 式中：海漫末端河床沖刷深度（m）； 海漫末端單寬流量（m3/（s.m），=7.35 m3/（s.m） 河床土質(zhì)允許不沖流速（m/s），因第二單元土質(zhì)為淤泥質(zhì)壤土，根據(jù)水力學P212取1.0 m/s； 海漫末端河床水深（m），根據(jù)htQ曲線查得3.65 m; dm =1.1× 7.351-3.65=4.44m 取4.5m沖坑上游邊坡一般取=23，本設(shè)計取=3，堆石覆蓋厚度一般取為0.30.5m,本設(shè)計取d=0.6m。則1m長（垂直水流方向）沖坑需要的堆石量為W沖=d1+m2t”×4 式（

32、3-18）代入數(shù)據(jù)得W沖=30.19m3防沖槽一般采用寬淺式以便施工，上游坡率與沖刷坑上游坡率相同，下游坡率取為m=4m，兩岸邊坡與河岸相同。底寬b取為槽深的23倍，本設(shè)計取為5m。防沖槽斷面積A=(4+4×3) ×2×1/2=16m2 插圖 圖（ ） 防沖槽尺寸圖（單位：）3.3.4防滲排水設(shè)計 水閘擋水時，由于水位差作用會在閘基及兩岸土體內(nèi)形成滲流。滲流不僅損失水量，更不利于降低閘室及兩岸連接建筑物的穩(wěn)定性，還可能會引起變性及滲透破壞，甚至導(dǎo)致水閘失事，為此水閘必須做好防滲排水設(shè)計。土基上的水閘建成擋水后，由于形成一定的水頭差，促使水自閘上游經(jīng)過閘基或繞過翼墻

33、向下游流動。這種現(xiàn)象稱為滲流。滲流分兩類，經(jīng)過閘基的稱為閘基滲流，沿兩岸翼墻的稱側(cè)向繞流。前者為有壓滲流，后者為無壓滲流。滲流對閘身的影響主要為：沿閘基的滲流對閘室產(chǎn)生向上的滲透壓力，從而減輕閘室的有效重量，降低抗滑穩(wěn)定性。側(cè)向繞流對翼、岸墻產(chǎn)生水平推力。滲流在土內(nèi)運動，由于滲透壓力的作用，可能造成土壤的滲流變形，發(fā)生管涌或流土，引起水閘失事。（非粘性土可能發(fā)生管涌或流土，粘性土則只能發(fā)生流土，不會發(fā)生管涌）。嚴重的水量損失將造成水量損失而達不到蓄水要求。因此，保證地基土壤的抗?jié)B穩(wěn)定性，保證滲流出口段和沿閘基底板面水平段的滲透坡降不得超過土壤滲透穩(wěn)定的允許值。（1）防滲設(shè)施布置防滲設(shè)施的型式有

34、兩種，一種是水平防滲設(shè)施；另一種是垂直防滲設(shè)施。地下輪廓線布置總是把這兩種防滲設(shè)施結(jié)合在一起，只有以那種位置的區(qū)別。水平防滲設(shè)施比較簡單，用各種相對不透水材料（與地基的透水性 相比而言）在地基表面作一層鋪蓋，一般布置在閘室上游，與閘室底板聯(lián)合成不透水的地下輪廓線，在鋪蓋上游端和閘室上游端布置一定深度的齒墻。上游齒墻可以有效地消耗滲透水頭，降低鋪蓋和閘室底部的揚壓力。下游齒墻則可以減少滲透水流的出逸坡降，減小滲透變形的可能性。垂直防滲通常采用灌漿、泥漿槽、混凝土墻、板樁等措施，在閘室的強烈透水層中形成一道或幾道隔水墻，可以有效地減少閘基的滲透量和滲透水頭，防滲效果一般比水平鋪蓋好。但是垂直防滲的

35、施工比水平防滲困難的多，在水閘工程中采用并不普遍。只有在結(jié)合某些特殊要求或施工條件比較有利的情況下采用，而且深度都比較淺，一般都不超過10米。閘基防滲設(shè)施布置，即地下輪廓線的布置，應(yīng)根據(jù)閘基地質(zhì)條件和水閘上下游水位差等因素結(jié)合閘室消能防沖和兩岸連接布置進行綜合分析確定，圍繞如何減少閘底板揚壓力，提高閘室抗滑穩(wěn)定性，防止閘基土壤發(fā)生滲透變形而展開的。一般采用阻滲和導(dǎo)滲相結(jié)合的方法。通常在閘的上游布置防滲設(shè)備。根據(jù)地基土壤的特點，防滲設(shè)備有水平鋪蓋，板樁（垂直）和齒墻，其目的是用來延長滲流途徑，以保證滲流坡降不超過土壤的允許值。為防止地基的滲流破壞，就必須限制水流的平均滲透坡降，在工程中則是用地下

36、輪廓線長度作為控制設(shè)計的標準。地下輪廓線指建筑物與地基接觸面的不透水邊界線，即鋪蓋、齒墻等防滲結(jié)構(gòu)及閘室底板與地基的接觸線長度L。地下輪廓線長度L為從鋪蓋最前端開始至鋪蓋末端齒墻至閘室底板末端齒墻，中間段末端齒墻至排水處（滲流出口處）。地下輪廓線布置型式主要有四種：重粘性土地基，這種地基包括重壤土和粘土，地下輪廓線布置最簡單，一般只要利用閘室底板的長度，就可以滿足防滲要求，不足時適當加深地板上下游端的齒墻。如果為了降低閘室底板滲透壓力，可以在上游增設(shè)鋪蓋，在閘室底板下設(shè)置排水。中等粘性土地基，包括中壤土、輕壤土和重砂壤土，地下輪廓布置基本上與重粘性土地基相同，采用鋪蓋和閘室底板組成水平防滲的地

37、下輪廓線，在地板下游端設(shè)置有反濾層組成的水平排水體。粉土和粉細沙地基，這類地基也包括輕粉治沙壤土，就水閘防滲角度來說是最危險的地基，地下輪廓的布置首先要保證閘室地基的抗?jié)B穩(wěn)定性，最好用板樁包圍起來。上游端和側(cè)面的板樁，可以減少滲透壓力，要求深一些。下游側(cè)板樁主要目的是降低滲水出逸坡降，防止閘基滲透變形，可以淺一點。水流出逸處要設(shè)置級配良好的反濾層，閘室上游設(shè)置鋪蓋。砂礫石和中粗沙地基，這類地基雖有強烈的透水性，但是抵抗?jié)B透變形的穩(wěn)定性比粉細沙強的多，可以采取懸掛式板樁防滲。板樁設(shè)置在閘室上游端比較好。由于這類地基比較堅實，各類垂直防滲體的施工多比較困難，在上下游水頭不大的情況下，也可以采用鋪蓋

38、的辦法防滲。本設(shè)計為粘性土壤地基，均采用平底式地下輪廓。其防滲設(shè)備為水平鋪蓋，淺齒墻。其材料有黏土，混凝土，鋼筋混凝土鋪蓋。本設(shè)計采用混凝土鋪蓋。（2）鋪蓋的尺寸 鋪蓋緊接閘底板設(shè)于上游河床上，其主要作用是延長閘基滲徑降低滲流水力坡降和滲透壓力，同時可防止河床免受水流沖刷。 鋪蓋長度一般為（35）H，（H為上下游最大水位差）本設(shè)計取4.0倍H，得L鋪蓋=4×4.52=18.08m 混凝土鋪蓋多采用（0.40.6）m厚，一般為等厚。本設(shè)計取0.5m厚，鋪蓋下設(shè)碎石墊層厚0.1m，鋪蓋上下游均設(shè)齒墻增加閘室的抗滑穩(wěn)定性并延長滲徑，齒墻深一般為（0.51.5）m，本設(shè)計采用0.5m。（3）

39、底板的尺寸按閘墩與底板連接方式不同分為整體式底板和分離式底板，因為三孔所以本設(shè)計采用整體式底板，底板順水流向長度應(yīng)按滿足上部結(jié)構(gòu)布置，閘室抗滑穩(wěn)定，地基承載力和水閘防滲要求確定，初擬時黏壤土地基取2.02.5倍H，本設(shè)計取2.5H，即L底板=2.5×4.52=11.3m，底板厚度與地基土質(zhì)，水閘荷載，單孔凈寬等因素有關(guān)，初擬時取閘孔凈寬的（0.20.125）倍，本設(shè)計取16倍的凈寬，即0.5m，齒墻高取0.5m，墊層厚取0.1m。閘基防滲長度在工程規(guī)劃和初級階段，閘基防滲長度即地下輪廓線L的長度，為保證閘基滲透穩(wěn)定性，初擬時防滲長度L應(yīng)滿足下式； L 式 （3-19） 式中：最小閘基

40、防滲長度，m； 水閘上下游最大水位差，m。H取下游無水，上游最高水位時的水位差，為4.52m； C 滲徑系數(shù)，與地基土質(zhì)情況有關(guān)，根據(jù)已知資料本設(shè)計取5。所以， =5×4.52=22.6m L=1.0+1.0+16.08+0.5+2.0+9.3+1.1=30.8m>Lmin=22.6m根據(jù)防滲尺寸圖計算防滲長度L=30.8m> ，滿足要求。3.3.5閘基防滲長度校核 插圖圖( ) 防滲鋪蓋尺寸圖（單位：）水平投影=1.0+16.08+1.0+11.3=29.38m，鉛垂投影 =0.5+0.5+0.1= 1.1 m， / =26.71>5，查水閘設(shè)計規(guī)范第240頁（c

41、.2.1-1），當 /5時,按下式計算有效深度:=0.5 式（3-20） 式中: 土基上水閘的地基有效深度（m）； 地下輪廓的水平投影長度（m）；地下輪廓線的垂直投影長度（m）。所以:=0.5×29.38=14.69m，因為不透水層為無限深所以有效深度為閘基透水層的計算深度。地下輪廓線的簡化，計算各段阻力系數(shù),公式選自水閘設(shè)計規(guī)范（C.2.2-1）至（C.2.2-3）。按等勢線的位置，將閘底板輪廓分成幾個典型流段，每一流段的阻力系數(shù)。 出口段： 式 （3-21） 內(nèi)部鉛直段：§y=2lnctg41-ST 式（3-22） 水平段：§x=L-0.7(S1-S2)T 式

42、（3-23）式中: 進出口段的阻力系數(shù)； S板樁或齒墻的入土深度（m）; T地基透水層深度（m）。 區(qū)：進口段，將s=1.0m，T=14.69m代入公式（3-21）求得1=0.459；區(qū)：水平段，將L=1.0m，S1=S2=0m，T=13.69m代入公式（3-23）求得2=0.073；區(qū)：內(nèi)部鉛直段，將S=0.5m，T=14.19m代入公式（3-22）求得3=0.035;區(qū)：水平段，將L=16.08m，S1=S2=0.5m，T=14.19m代入公式（3-23）求得4=1.08;區(qū)：內(nèi)部鉛直段，將S=0.5m，T=14.19m代入公式（3-22）求得5=0.035;區(qū)：水平段，將L=2m，S1=

43、S2=0m，T=13.69m代入公式（3-23）求得6=0.146;區(qū)：內(nèi)部鉛直段，將S=0.5m，T=14.19m代入公式（3-22）求得7=0.035;區(qū)：水平段，將L=9.3m，S1=S2=0.5m，T=14.19m代入公式（3-23）求得8=0.606;區(qū)：內(nèi)部鉛直段，將S=0.5m，T=14.19m代入公式（3-22）求得9=0.035;區(qū)：水平段，將L=1.0m，S1=S2=0m，T=13.69m代入公式（3-23）求得10=0.073；區(qū)：進口段，將s=1.0m，T=14.69m代入公式（3-21）求得11=0.459； i=0.459+0.073+0.035+1.08+0.03

44、5+0.146+0.035+0.606+0.035+0.073+0.459=3.04根據(jù)公式hi=H ·ii可求得 h1=0.683m；h2 =0.109m；h3=0.052m；h 4=1.612m；h 5=0.052m；h 6=0.217m；h 7=0.052m；h 8=0.901m；h 9=0.052m；h 10=0.109m；h 11=0.683m。4.閘室結(jié)構(gòu)布置4.1閘室結(jié)構(gòu)布置任務(wù) 確定閘室內(nèi)各部件，如底板、閘墩、閘門、胸墻、工作橋、交通橋等形式、布置、尺寸與構(gòu)造。4.2閘底板結(jié)構(gòu)形式閘室底板結(jié)構(gòu)布置型式與閘室基礎(chǔ)設(shè)計方案密切相關(guān)，本閘基為砂壤土，選擇整體小的底板型式為宜

45、，整體式底板是將閘墩與底板澆筑成整體閘室，分縫常設(shè)在閘墩內(nèi)，其特點是結(jié)構(gòu)整體性好，對地基不均勻沉降適應(yīng)性強，并有較好的抗震性，施工技術(shù)要求不高，水流條件好，易于滿足運用要求，孔徑不宜過大，否則底板應(yīng)力大，鋼筋用量多。底板順水流方向長度，應(yīng)按滿足上部結(jié)構(gòu)布置，閘室抗滑穩(wěn)定，地基承載力和水閘防滲要求確定。水閘上下游水位差H愈大，地基承載力愈低，底板應(yīng)力愈大，本設(shè)計初擬L底板=11.3m(前面已經(jīng)擬定)。4.3閘門結(jié)構(gòu)型式 本設(shè)計為平板鋼閘門 取閘孔凈寬b=3m，閘門高HD=8.2m；4.4工作橋結(jié)構(gòu)型式4.4.1工作橋橋面高程工作橋=上游+H門+A ，其中安全超高A取0.51.0m，本處取為0.8m，則 工作橋=44.82+8.2+0.8=53.82m；工作橋橋底高程底板=48.5m；工作橋高度H橋=53.82-48.5=5.32m4.4.2工作橋機構(gòu)型式采用T形梁式結(jié)構(gòu)梁高h工=（18120）B=0.150.375m， 本設(shè)計取0.3m；腹板b=(12.5+14)h工=0.0750.