新華閘課程設計

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 (31.4設計依據(jù) (42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 (73.1 閘址選擇和閘孔設計 (73.2 水閘的防沖、消能設計 (114閘室布置 (184.1 底板 (184.2 閘墩 (184.3 閘門及啟閉機 (214.4 工作橋、交通橋 (215地下輪廓布置及防滲排水設計 (225.1 地下輪廓線布置 (225.2 滲透計算 (235.3 驗算閘基抗?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 (29

2、6.3 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,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渠堤連接。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

3、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。汽-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

4、%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68,最低氣溫在一月份為-33.1,最高氣溫在七月份達到37.4,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/s。1.3工程地質閘址區(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

5、,沉積厚度0.54.0m,屬中等壓縮性土,內摩擦角31.2,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)1.09×10-6cm/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)2.65×10-31.22×10-3cm/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;砂土由松散密實,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。(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

6、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。(1建議地基土的容許承載力采用150Kpa。(2閘基地層細砂屬容易產(chǎn)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

7、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)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,所以前進二閘樞紐按3級建筑物設計。(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 (3閘基土物理性質地基允許承載力:=150Kpa地基土內摩擦角31.2° 、土層凝聚力15KN/m2。土壤濕

8、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:6°2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

9、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

10、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;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

11、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門而不致產(chǎn)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、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

12、,它們都處于飽和狀態(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,堰頂高程略比河床高一點,閘底板高程取1035.75m 。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 、分別為堰流的流量系數(shù)、側收縮系數(shù)和淹沒系數(shù)。(1淹沒系數(shù)。根據(jù)0/h H s

13、值判定淹沒度,查表得相應: 當h s /H 00.8時,為自由出流=1;當h s /H 0>0.8時,為淹沒出流,查表求值。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=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 。123=+=, m g0=+=,mB 196.6805.10=下游水深h s 由試算-圖解法求得 Q =(b +mhh 1(b +mhh b +2h1+m 22i 表3-1下游水深試算表 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-

14、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=1.389 m 。結果如下表所示 表3-2 上游水頭計算及流態(tài)判別 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: 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2.0m ,閘孔總寬度為:L =1×2+3×2.0=8m根據(jù)

15、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 -中閘孔側收縮系數(shù);z d -中閘墩厚度(m;b -邊閘孔側收縮系數(shù);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(m;對于中孔,948.0122*122-1*171.0-14=+=(x , 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 =計算設計情況下的流量與

16、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: 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(chǎn)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(chǎn)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。(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。88.20.823=q m 3/(s·m 當q =2.88m

17、3/(s·m時,可求得:92.081.988.23232=g q h k m 826.192.0680.100=k h E 由水力計算手冊中躍后水深求解曲線查得19.1='',則10.1=''=''k ch h m 。 同理,可算不同單寬流量下相應的h c ,如下表3-5所示: 將表中的h c,及q的對應數(shù)值繪在圖3-1中,得h c,=(q曲線與t=f(q曲線 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(chǎn)生遠驅式水躍銜接,為使下游產(chǎn)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式

18、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 ,0=6.625,c=0.

19、331,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 =0c ,s ,z躍后水深: c,=c 21+8q gc31水面跌落z :z =q 22g 1(t1(c 2式中:d -消力池深度(m;0-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;-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. 由上述數(shù)據(jù)計算可得z =0.421(212=0.043md=1.050.

20、6210.4870.043=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+L j L s=mp,取80% 。式中:L sj消力池長度(m;L j水躍長度(m;水躍長度校正系數(shù)可采用0.70.8,取80%;m消力池斜坡比,取m=5;L j=6.9(0.6220.161=4.42mL s=50.5=2.5mL sj=2.5+0.84.42=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

21、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)SL2652001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=k1qH,(3-7滿足抗浮要求:t=k2UW±P mb(3-8式中q最大單寬流量m3/(ms,q=25/8=3.1m3/(ms;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

22、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;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=0.1753.11037.51035.7=0.35m,則底板厚度取為0.5m。(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)SL2652001水閘設計規(guī)范公式: L P=k Sq

23、 SH,。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35查得;表3-6 K s表 H,=1037.51035.7=1.8m,q s=25/8=3.1m3/(ms,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 Sq SH,=11×3.0×1.8=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

24、度為0.5m,下面鋪15cm厚的砂墊層。圖3-3 海漫布置圖 水流經(jīng)過海漫后,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)SL2652001水閘設計規(guī)范海漫末端河床沖刷深度為:d m=1.1q m 0m式中d m海漫末端河床沖刷

25、深度(m;q m海漫末端單寬流量m3/(s·m;V0河床土質允許不沖流速(m/s;h m海漫末端河床水深(m;q m=25/15=1.67 m3/(s·m,V0取0.8 m/s,設h m=2.00m,則:d m=1.1q mV0m=1.1×1.670.82.00=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。圖3-4 防沖槽布置圖 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。

26、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,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= 1037.41035.5=1.9m即(2.04

27、.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求,大中型水閘可取(1618b0(b0為閘孔凈寬,b0=2.1m,一般為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: 4-1 底板尺寸示意圖4.2 閘墩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,

28、該值一般等于底板長度,也可小于底板長度,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

29、小于1.5m,取1.5m。具體尺寸如圖4-2所示。 圖4-2 閘墩尺寸示意圖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+式中m平均波高(m,根據(jù)SL2652001水閘設計規(guī)范莆田試驗站公式計算;安全超高(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:m h 平均波高(m 0v 計

30、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(m H m 風區(qū)內的平均水深(m v 0=19.6m/s ,D =0.8km ,H m =1037.41035.75=1.65m ,則 =(2校核情況下v 0=19.6m/s ,D =0.8km ,H m =1037.51035.7=1.8m ,則由莆田試驗站公式得:=m h 0.0122m ,為方便施工故取墩頂高程為1038.25m,閘墩高1038.251035.75=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

31、孔閘門寬度為2m,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

32、5.1 地下輪廓線布置根據(jù)SL2652001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=CH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 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=CH=71.9=13.3m。地下輪廓線的布置原則是“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

33、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(chǎn)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。 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°+(80.54+0.5+32=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

34、.5+0.5+3=4m,故L 0/S 0=84=2<5, 則T e =5L 01.6L0S 0+2=581.62+2=7.69m >T =1035.751030=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=1037.41035.5=1.9m (5進、出口段水頭損失修正進、出口水力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 =', 其中 +'+ '-

35、=059.0212121.12TS T T 式中0按i =i Hi公式計算出的水頭損失,m ;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=0.682<1.0,即取=0.682,可得1111h h h '-=0.387-0.264=0.123m ;h <2h ,故各段水頭損失需要修正為: 122552h h ='=2*0.077=0.154m 442h h ='=2*0.078=0.156m (

36、54633-h h h h h +='=0.778+0.132-0.155=0.755m (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)定表5-4 水平段和出口段允許滲透坡降值 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