某攔河閘設(shè)計(jì)-水工建筑物課程設(shè)計(jì)

水工建筑物課程設(shè)計(jì)

學(xué)號(hào)20124113

姓名夏偉

目錄

前言..................................................4

第一章工程基本資料.....................................2

1.1工程概況...................................................2

1.2工程地質(zhì)條件................................................2

1.3工程地形條件................................................3

1.4工程土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)....................................3

1.5工程材料...................................................4

1.6工程水文氣象條件...........................................4

1.7批準(zhǔn)的規(guī)劃成果.............................................4

1.8施工條件....................................................5

第二章閘孔設(shè)計(jì).........................................5

2.1閘址的選擇..................................................5

2.2閘型確定....................................................6

2.3擬定閘孔尺寸及閘墩厚度.....................................6

2.3.1攔河閘寬頂堰出流情況判斷.........................................6

2.3.2閘門總凈寬計(jì)算....................................................7

2.3.3閘孔尺寸設(shè)計(jì)和布置................................................8

2.4校核泄洪能力................................................9

3.1消力池池長估算.............................................10

3.2消力池尺寸及構(gòu)造計(jì)算.......................................13

3.2.1消力池深度計(jì)算...................................................13

3.2.2消力池池長計(jì)算...................................................14

3.2.3消力池的構(gòu)造.....................................................14

3.3海漫設(shè)計(jì)...................................................15

3.3.1海漫長度計(jì)算.....................................................15

3.3.2海漫構(gòu)造.........................................................16

3.4防沖槽設(shè)計(jì).................................................16

3.5上、下游岸坡防護(hù)設(shè)計(jì).......................................17

第四章閘底地下輪廓線的布置...........................18

4.1防滲設(shè)計(jì)的目的.............................................18

4.2布置原則...................................................18

4.3地下輪廓線布置.............................................18

4.3.1閘基防滲長度的確定。.............................................18

4.3.2防滲設(shè)備設(shè)計(jì).....................................................18

4.3.3防滲設(shè)備尺寸和構(gòu)造。.............................................19

4.3.4校核地下輪廓線的長度.............................................19

4.4排水設(shè)備的細(xì)部構(gòu)造.........................................20

4.4.1排水設(shè)備的作用...................................................20

4.4.2排水設(shè)備的設(shè)計(jì)...................................................20

4.4.3止水設(shè)計(jì).........................................................21

第五章防滲計(jì)算........................................23

5.1滲流計(jì)算的目的............................................23

5.2計(jì)算方法...................................................23

5.3計(jì)算滲透壓力...............................................23

5.3.1地基有效深度的計(jì)算...............................................23

5.3.2分段阻力系數(shù)的計(jì)算...............................................24

5.3.3計(jì)算各角點(diǎn)的滲透壓力值。........................................26

5.3.4驗(yàn)算滲流逸出坡降.................................................26

第六章閘室結(jié)構(gòu)布置....................................27

6.1底板和閘墩設(shè)計(jì).............................................27

6.1.1閘底板的設(shè)計(jì).....................................................27

6.1.2閘墩設(shè)計(jì).........................................................27

6.2閘門與啟閉機(jī)設(shè)置...........................................29

6.3上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)...............................................31

6.3.1工作橋設(shè)計(jì).......................................................31

6.3.2交通橋設(shè)計(jì).......................................................32

6.3.3檢修橋設(shè)計(jì).......................................................32

6.4閘室的分縫與止水...........................................33

第七章閘室穩(wěn)定計(jì)算....................................33

7.1設(shè)計(jì)情況及荷載組合.........................................33

7.2完建元無水期荷載計(jì)算及地基承載力驗(yàn)算.......................34

7.2.1完建無水期荷載計(jì)算...............................................34

7.2.2地基承載力驗(yàn)算...................................................36

7.3正常擋水期地基承載力驗(yàn)算...................................37

7.3.1正常擋水期閘室荷載計(jì)算..........................................37

7.3.2地基承載力驗(yàn)算...................................................38

7.4閘室抗滑穩(wěn)定計(jì)算.................................................39

參考文獻(xiàn)：.....................................................41

前s

為了能更好的理解水工建筑物的基本原理，掌握水工建筑物設(shè)計(jì)

的基本方法，了解經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的的基本依據(jù)和課程要求，靈活運(yùn)用本課

程所學(xué)的方法。本書某攔河閘設(shè)計(jì)為例，在給出工程的基本資料的基

礎(chǔ)上運(yùn)用課程所學(xué)知識(shí)通過課程設(shè)計(jì)進(jìn)行完整的設(shè)計(jì)計(jì)算，以鍛煉自

己學(xué)識(shí)知識(shí)、分析問題、解決問題的能力，為以后開展實(shí)際工程項(xiàng)目

的功臣設(shè)計(jì)工作打下基礎(chǔ)。

本書所有表格皆自己設(shè)計(jì)，都是為了計(jì)算方便。如有什么不妥之

處還望老師指點(diǎn)，感謝潘起來老師在設(shè)計(jì)過程中的精心指導(dǎo)和教悔,

同時(shí)在課程設(shè)計(jì)中肯定還有許多不足之處，還望老師指點(diǎn)、教導(dǎo)！

第一章工程基本資料

1.1工程概況

本工程位于某縣城郊處，它是某河流梯級(jí)開發(fā)中最末一級(jí)工程。

該河屬穩(wěn)定性河流，河面寬約200m,深約7?10m。由于河床下切較

深又無適當(dāng)控制工程，雨季地表徑流自由流走，而雨過天晴經(jīng)常干旱,

加之打井提水灌溉，使地下水位愈來愈低，嚴(yán)重影響兩岸的農(nóng)業(yè)灌溉

和人畜用水。為解決當(dāng)?shù)?0萬畝農(nóng)田的灌溉問題，經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)的規(guī)

劃確定，修建擋水樞紐工程。

攔河閘所擔(dān)負(fù)的任務(wù)是：正常情況下攔河截水，抬高水位，以利

灌溉，洪水時(shí)開閘泄水，以保安全。

本工程建成后，可利用河道一次蓄水800萬m3,調(diào)蓄水至兩岸

溝塘，大量補(bǔ)給地下水，有利于進(jìn)灌和人畜用水，初步解決40萬畝

農(nóng)田的灌溉問題并為工業(yè)生產(chǎn)提供足夠的水源，同時(shí)對(duì)漁業(yè)、航運(yùn)業(yè)

的發(fā)展，以及改善環(huán)境，美化城鄉(xiāng)都是極為有利的。

1.2工程地質(zhì)條件

根據(jù)鉆孔了解閘址地層屬河流沖積相，河床部分地層屬第四紀(jì)螺

更新世Q3與第四紀(jì)全新世Q4的層交錯(cuò)出現(xiàn)，閘址兩岸高程均在41m

左右。

閘址處地層向下分布情況如下表1-1所示。

表1-1閘址處地層分布情況

土質(zhì)名稱重粉質(zhì)壤土細(xì)砂中砂重粉質(zhì)壤土中粉質(zhì)壤土

分布范圍河床表面以下高程28.8m厚度約高程22m以下厚度5-8m

由上而下深約3m以下5m

1.3工程地形條件

閘址處系平原型河段、兩岸地勢平坦，地面高程約為40.00m左

右，河床坡降平緩，縱坡約為1/10000,河床平均標(biāo)高約30.00m,主

河槽寬度約80700m,河灘寬平，呈復(fù)式河床橫斷面，河流比較順直。

1.4工程土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)主要包括物理性質(zhì)、允許承載力、滲透系

數(shù)等，具體數(shù)字如表1-2、1-3所示。

表1-2土的物理性質(zhì)指標(biāo)表

濕重度飽和重度浮重度細(xì)砂比重細(xì)砂干重度

19KN/m321KN/m311KN/m327KN/m315KN/m3

表1-3土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)表

內(nèi)摩擦角土基允許承載力摩擦系數(shù)不均勻系數(shù)滲透系數(shù)cm/s

自然含水量[cr]=200KN/m2混凝土、砌石與粘土中細(xì)砂層

時(shí)。=28。土基的摩擦系數(shù)1]=1.5~2.0K=5xl()-3

當(dāng)土基為密實(shí)細(xì)

飽和含水量砂土以下土層

砂層時(shí)值為

時(shí)夕=25°力］=2.4K=5xl0-5

/=0.36

1.5工程材料

1、石料

本地區(qū)不產(chǎn)石料，需從外地運(yùn)進(jìn)，距公路很近，交通方便。

2、粘土

經(jīng)調(diào)查本地區(qū)附近有較豐富的粘土材料。

3、閘址處有足夠的中細(xì)砂。

1.6工程水文氣象條件

1、氣溫

本地區(qū)年最高氣溫42.2°C,最低氣溫-20.7°C,平均氣溫14.4°C。

2、風(fēng)速

最大風(fēng)速V=20m/s,吹程0.6Km。

3、徑流量

非汛期（1?6月及10?12月）9個(gè)月份月平均最大流量9.1m3/s。汛

期（7?9）三個(gè)月，月平均最大流量為149m3/s,年平均最大流量

<2=26.2m3/s,最大年徑流總量為8.25億nA

4、冰凍

閘址處河水無冰凍現(xiàn)象。

1.7批準(zhǔn)的規(guī)劃成果

1、根據(jù)水利電力部《水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》

（SD112-78）的規(guī)定，本樞紐工程為HI等工程，其中永久性主要建

筑物為3級(jí)。

2、灌溉用水季節(jié)，攔河閘正常擋水位為38.50m。

3、洪水標(biāo)準(zhǔn)見表1-4所示。

表1-4洪水標(biāo)準(zhǔn)表

序號(hào)項(xiàng)目重現(xiàn)年洪水流量（m%）閘前水位（m）下游水位（m）

1設(shè)計(jì)洪水2063738.6538.5

2校核洪水5092039.8539.70

1.8施工條件

1、工期為兩年。

2、材料供應(yīng)情況

水泥由某水泥廠運(yùn)輸260Km至某市，再運(yùn)輸80Km至工地倉庫；其

它他材料由市汽車運(yùn)至工地；電源由電網(wǎng)供電，工地距電源線l.OKm；

地下水位平均為28.0~30.0mo

第二章閘孔設(shè)計(jì)

2.1閘址的選擇

閘址、閘軸線的選擇關(guān)系到工程的成敗和經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮，是水閘

設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，應(yīng)根據(jù)水閘的功能、特點(diǎn)和運(yùn)用要求，綜合

考慮地形、地址、水流泥沙、凍土、冰情，管理和周圍環(huán)境等因素，

通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較并考慮安全可靠、施工難易、操作運(yùn)用、工程量及

投資大小等方面的問題。在選擇過程中首先應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)、水流、

施工管理應(yīng)用及拆遷情況等方面進(jìn)行分析研究，權(quán)衡利弊，經(jīng)全面分

析比較，合理確定。

本次設(shè)計(jì)中閘軸線的位置和壩址已由規(guī)劃給出。

2.2閘型確定

本工程主要任務(wù)是正常情況下攔河截水，以利灌溉，而當(dāng)洪水來

臨時(shí)，開閘泄水，以保防洪安全。由于是建于平原河道上的攔河閘，

應(yīng)具有較大的超泄能力，并利于排除漂浮物，因此采用不設(shè)胸墻的開

敞式水閘。

同時(shí)、由于河槽蓄水，閘前淤積對(duì)洪水位影響較大，為便于排出

淤沙，閘底板高程應(yīng)盡可能低。因此，采用無底坎平頂板寬頂堰，堰

頂高程與河床同高，即閘底板高程為30.00m。

2.3擬定閘孔尺寸及閘墩厚度

現(xiàn)擬定該水閘為多孔出流水閘，閘墩墩頭為半圓形，

2.3.1攔河閘寬頂堰出流情況判斷

由于已知上、下游水位，可推算上游水頭及下游水深計(jì)算公式如

下式1-1、1-2、1-3、1-4所示：

上游水深：”-閘前水位-閘底板高程(2-1)

下游水位：%=下游水位-閘底板高程(2-2)

上游過水?dāng)嗝婷娣e：A=B.(a+H)(2-3)

Q

行進(jìn)流速：vo=—(2-4)

(2-5)

其中：a=0,cx=1.0

如表2-1所示：

表2-1上游水頭計(jì)算

序下游水深上游水深過水?dāng)嗝嫘薪魉偕嫌嗡^

流量Q(m'/s)孚㈣

號(hào)2v32g

hs(m)H(m)積A(m)o(m/s)Ho(m)

1設(shè)計(jì)流量6378.508.65865.000.7360.0288.88

2校核流量9209.709.85985.000.9340.04510.10

注：亨慮壅高15~20cm0

閘門全開泄洪時(shí)，為平底板寬頂堰堰流，根據(jù)以下公式2-6判別

出流情況。

hs>O.8Ho(2-6)

表2-2淹沒出流判別表

序號(hào)計(jì)算情況下游水深上游水頭流態(tài)

hs(m)Ho(m)hs>O.8Ho

1設(shè)計(jì)水位8.508.888.5027.11淹沒出流

2校核水位9.7010.109.7028.11淹沒出流

根據(jù)表2-2判斷在遇到設(shè)計(jì)洪水和家和洪水時(shí)該攔河水閘均以淹

沒出流的方式出流。

2.3.2閘門總凈寬計(jì)算

根據(jù)設(shè)計(jì)洪水和校核洪水兩種情況分別用試算法計(jì)算閘門總凈

寬，計(jì)算公式如下式2-7,、2-8所示:

B=Q

(2-7)

asm

3魄?

m=0.32+0.01---------a——=0.32+0.01x」-=0.385…。、

ao46(2-8)

0.46+0.75—

H

其中￡為堰流側(cè)收縮系數(shù)，暫取0.900；g取9.81；由《水力學(xué)》第

二版表9.6查知8淹沒系數(shù)

具體計(jì)算如下表2-3所示：

表2-3閘門總凈寬計(jì)算表

序總凈寬

流量側(cè)收縮系數(shù)流量系數(shù)上游水頭hs淹沒系

號(hào)3

Q(m/s)￡mHo(m)(7B。(m)

1設(shè)計(jì)流量6370.9000.3858.880.970.5526.75

2校核流量9200.9000.38510.100.960.6134.78

2.3.3閘孔尺寸設(shè)計(jì)和布置

根據(jù)《閘門設(shè)計(jì)規(guī)范》SL265-2001中閘孔尺寸和水頭系列標(biāo)準(zhǔn),

選定單孔凈寬b=5m,同時(shí)為了保證閘門對(duì)稱開啟，防止不良水流形

態(tài)，選用7孔，閘墩的邊墩寬度設(shè)計(jì)為1m,中墩寬1.5m。設(shè)2條永

久性直通式伸縮縫，伸縮縫處閘墩寬1.6m。閘孔總寬度為：

L=nbo+(n-1)d=7x5+2x1.6+4x1.5=44.2(m)

由于閘基為軟基河床，選用整體式底板，縫設(shè)在閘墩上，整體布

置如圖1-1所示。單孔取5m,墩寬1.5m.

圖2-1閘孔尺寸布置圖(單位：m)

2.4校核泄洪能力

閘墩采用半圓形墩頭，根據(jù)孔口與閘墩的尺寸可計(jì)算側(cè)收縮系數(shù)

H

￡=1-0.2[5-1)7。+或]笠(2-9)

no

其中：n=7,b=5m

由于墩頭均為半圓形，和小值查《水力學(xué)》第二版表9.1與

00

表9.2得金以便可計(jì)算側(cè)收縮系數(shù)￡和水閘的校核過流能力，其中實(shí)

際過閘流量。按一下式2-9計(jì)算

Q=asmBy[2gH^

(2-9)

其中：B=5x7=35(m),g=9.8

表2-4過流能力校核計(jì)算表

序堰上水頭校核過

h

計(jì)算情況8Q

號(hào)%(m)h"流能力

1設(shè)計(jì)流量6378.880.970.9180.3850.55797.0425.10%

2校核流量92010.100.960.9180.3850.611062.3415.50%

從表2-4可以看出設(shè)計(jì)情況超過了規(guī)定的要求，但出于安全的考

慮，所以不再進(jìn)行孔口尺寸的調(diào)整。

綜上所述決定采用水閘溢流寬度

B=35m,閘孔數(shù)n=7,每孔寬度b=5m

第二章消能防沖設(shè)計(jì)

由于本閘位于平原地區(qū)，河床的抗沖刷能力較低，所以采用底流

式消能。

設(shè)計(jì)水位或校核水位時(shí)閘門全開渲泄洪水，為淹沒出流無需消

能。閘前為正常高水位38.50m,部分閘門局部開啟，只宣泄較小流

量時(shí)，下流水位不高，閘下射流速度較大，才會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的沖刷河床

現(xiàn)象，需設(shè)置相應(yīng)的消能設(shè)施。為了保證無論何種開啟高度的情況下

均能發(fā)生淹沒式水躍消能，所以采用閘前水深H=8.5m,閘門局部開

啟情況，作為消能防沖設(shè)計(jì)的控制情況。

為了降低工程造價(jià)，確保水閘安全運(yùn)行，可以規(guī)定閘門的操作規(guī)

程，本次設(shè)計(jì)按1、3、5、7孔對(duì)稱方式開啟，分別對(duì)不同開啟孔數(shù)

和開啟度進(jìn)行組合計(jì)算，找出消力池池深和池長的控制條件。

3.1消力池池長估算

為了能找到合理的消力池池長估計(jì)，現(xiàn)將水閘開啟1孔、3孔和

5孔兩種情況下的0.8?2.0m開度的估算尺長和池深。計(jì)算公式如下式

所示：

收縮斷面水深：*=Ue(3-1)

其中：/由《水力學(xué)》第二版表9.7查得。

泄流量：Q=￡@ej2g(—o)(3-2)

其中：。取1.0,g取9.81。

單寬流量：q-贏(3-3)

其中：b=9m0

躍后水深：*2=Y(jl+8^7-D<3-4)

將下游河道看成是矩形斷面河流，水深與水力半徑相等，河寬100m,

永明渠均勻流計(jì)算公式計(jì)算下游水深：

Q=CA\[Ri=—h^nbhs

(3-5)

其中：i為1/10000,n查《水力學(xué)》第二版表9.7得0.0416。

消力池池深：d=Az(3-6)

aq-2_aq_2

一2如瓦22對(duì)(3-7)

其中：。()一水躍淹沒系數(shù)，可米用1.05~1.10這取1.06；a—水流

動(dòng)能校正系數(shù)，可采用1.0?1.05,這取1.02。

L=L+L.

消力池長度:Q(3-8)

()

Lj=^6.9(/ZC02—hcQ)3.9

L0=4m7(^+O.25Ho)Ho(3-10)

其中：PB—水躍長度校正系數(shù)，可采用0.7?0.8這取0.75o

m為0.385,"o為8.5m,由于該水閘為無坎寬頂堰勾=d。

池長、池深估算具體計(jì)算見下表3-1所示：

表3-1消力池池深池長估算表

開消力池尺寸

躍

開收縮

啟收縮下游

泄流量后

啟單寬水深

高系數(shù)水深流態(tài)池深池長水躍

孔Q流量水備注

度%

￡'判別dLs長。

數(shù)(帚/S)深

eq

(⑼(⑼(m)(m)(加)

n(⑼

(加)

0.80.55442.146.020.4803.6921.3961.57724.26415.625

1.00.61652.317.470.6004.0661.4171.63825.5216.81

自由

1.20.61762.348.900.7214.3892.0211.67726.51517.761

1出流

池身

1.5

0.61977.1111.020.9034.8052.2961.70227.59718.814控制

2.00.621101.0114.431.2065.3612.7011.68628.64819.883限開

0.80.554126.426.020.4803.6923.086

1.00.616156.937.470.6004.0663.512

3淹沒

1.20.617187.028.900.7214.3893.906

1.50.619231.3311.020.9034.805

為了節(jié)省工程造價(jià)，防止消力池過深，對(duì)開啟5孔開啟高度為

2.0米以上全部限開，得出開啟1孔開啟高度為1.2米為消力池的池

深控制條件。

3.2消力池尺寸及構(gòu)造計(jì)算

3.2.1消力池深度計(jì)算

根據(jù)所選擇的控制條件，估算池深為2.2m,用下式3-11、3-12用式

算法計(jì)算收縮斷面水深：

T0=H0+d(3-11)

2

…。十公^3⑵

其中：d-2.2m,夕=1.0,q=8.90m3/s,To=10.7o

表3-2收縮斷面水深試算表

砥)/m0.0700.0650.0630.6100.613

"/m8.44339.630410.189610.806710.7104

由表3-2可以看出：/2c0=0.613m

出池落差/Z按式3-1、3-12計(jì)算如下：

12

、aq的21.02x8.62821.02x8.628…皿、

Az=--上J=-------------------------------=0.7707(/7?)

222

2g(^h；2gh(2x9.8lx2.0212x9.81x4.6787

躍后水深：

_0.6274+8^S^-i)=4-6787m

2

驗(yàn)算水躍淹沒系數(shù)符合在1.05?1.10之間的要求。

d+兒+Az_2.2+2.021+0.7707

%==1.0669

丸c()24.6787

因?yàn)椋?.05<生<1.10,所以池深符合要求。

3.2.2消力池池長計(jì)算

根據(jù)池深為2.2m,用公式3-8、3-9、3-10計(jì)算出相應(yīng)的消力池

長度如下。

匕=6.9伙%2—%)=0.75x6.9(4.6787-0.614)=21.04(m)

,=4mM+O.25“o)”o=4x0.385J(2.2+0.25x8.5)x8.5=8.98(771)

L=4+L=21.04+8.98=30.02(m)

為了便于修建選取消力池長度為30mo

3.2.3消力池的構(gòu)造

采用挖深式消力池。為了便于施工，消力池的底板做成等厚，為

了降低底板下部的滲透壓力，在水平底板的后半部設(shè)置排水孔，孔下

鋪設(shè)反濾層，排水孔孔徑為10cm,間距為2m,呈梅花形布置。

根據(jù)抗沖要求，按式3-13計(jì)算消力池底板厚度。其中匕為消力

池底板計(jì)算系數(shù)，可采用0.15?0.20.取0.18；4為確定池深時(shí)的過閘

單寬流量；AH，為相應(yīng)于單寬流量的上、下游水位差。

t=k1=0.18,14.49219=0.458(m)(3-13)

由于泄洪時(shí)

取消力池底板的厚度t=0.6mo

圖3-1消力池構(gòu)造尺寸圖(單位：高程m,尺寸cm)

3.3海漫設(shè)計(jì)

3.3.1海漫長度計(jì)算

用公式3-14計(jì)算海漫長度結(jié)果列入表2。其中火,為海漫長度計(jì)

算系數(shù)，根據(jù)閘基土質(zhì)為中粉質(zhì)壤土則選12。取計(jì)算表中的最大值

42mo

Lp=KG,E(3-14)

表3-3海漫長度計(jì)算表

序號(hào)

流量。上游水深H下游水深%qA/T

11008.52.351.596.1523.81

22008.53.573.184.9431.87

33008.54.554.763.9536.92

44008.55.406.353.1040.11

55008.56.187.942.3241.73

66008.56.899.521.6141.71

77008.57.5611.110.9439.39

3.3.2海漫構(gòu)造

因?yàn)閷?duì)海漫的要求為有一定的粗糙度以便進(jìn)一步消除余能，有一

定的透水性，有一定的柔性。所以選擇在海漫的起始段為12米長的

漿砌石水平段，因?yàn)闈{砌石的抗沖性能較好，其頂面高程與護(hù)坦齊平。

后30米做成坡度為1：15的干砌石段，以使水流均勻擴(kuò)散，調(diào)整流

速分布，保護(hù)河床不受沖刷。海漫厚度為0.6米，下面鋪設(shè)15cm的

砂墊層。

3.4防沖槽設(shè)計(jì)

海漫末端河床沖刷坑深度按公式3-15、3-16計(jì)算，其中河床土

質(zhì)的不沖流速可按下式計(jì)算。按不同情況計(jì)算如表3所示。

d,n(3-15)

PoJ

式中：dm-一海漫末端河床沖刷深度(m)；

q.?--海漫末端單寬流量(n?/s)；

[vb]河床土質(zhì)允許不沖流速(m/s)；

hm---海漫末端河床水深(m).

鼠]=(3-16)

式中：卜o]—河床土質(zhì)的不沖流速，m/s；

v。一由《水力學(xué)》第二版表7.7取0.8m/s；

R—水力半徑，/?=-;

片一海漫末端河床水深，m。

具體計(jì)算見下表3-4所示：

表3沖刷坑深度計(jì)算表

序號(hào)n

計(jì)算情況q相應(yīng)過水水面積A濕周XMd'

1設(shè)計(jì)情況9.379001181.50131.201011.00-2.418

2校核情況12.201020120.41.53321.226512.20-1.258

根據(jù)規(guī)范確定防沖槽的深度為2m。采用寬淺式，底寬取4m,上

游坡率為2,下游坡率為3,出槽后作成坡率為5的斜坡與下游河床

相連。如圖3-1所示。

息愛'正用稽尺寸布置圖±91：1：200：

圖3-2海漫防沖槽構(gòu)造圖（單位：m）

3.5上、下游岸坡防護(hù)設(shè)計(jì)

為了保護(hù)上、下游翼墻以外的河道兩岸岸坡不受水流的沖刷，需

要進(jìn)行護(hù)坡。采用漿砌石護(hù)坡，厚0.3米，下設(shè)01米的砂墊層。保

護(hù)范圍上游自鋪蓋向上延伸2?3倍的水頭，現(xiàn)設(shè)計(jì)延長為30m,下

游自防沖槽向下延伸4?6倍的水頭，先設(shè)計(jì)為延長50mo

第四章閘底地下輪廓線的布置

4.1防滲設(shè)計(jì)的目的

防止閘基滲透變形；減小閘基滲透壓力；減少水量損失；合理選

用地下輪廓尺寸。

4.2布置原則

防滲設(shè)計(jì)一般采用防滲和排水相結(jié)合的原則，即在高水位側(cè)采用

鋪蓋、板樁、齒墻等防滲設(shè)施，用以延長滲徑減小滲透坡降和閘底板

下的滲透壓力；在低水位側(cè)設(shè)置排水設(shè)施，如面層排水、排水孔排水

或減壓井與下游連通，使地下滲水盡快排出，以減小滲透壓力，并防

止在滲流出口附近發(fā)生滲透變形。

4.3地下輪廓線布置

4.3.1閘基防滲長度的確定。

根據(jù)公式4-1計(jì)算閘基理論防滲長度為51m。其中C為滲徑系

數(shù)，因?yàn)榈鼗临|(zhì)為重粉質(zhì)壤土，查林繼鐳主編《水工建筑物》表

6-3取7。具體計(jì)算如下

L>CH(4-1)

其中H取正常灌溉時(shí)的閘前正常水深8.5m為最不利工況計(jì)算

=8.5x6=51m

4.3.2防滲設(shè)備設(shè)計(jì)

由于閘基土質(zhì)以粘性土為主，防滲設(shè)備采用粘土鋪蓋，閘底板

上、下游側(cè)設(shè)置齒墻，為了避免破壞天然的粘土結(jié)構(gòu)，不宜設(shè)置板樁。

4.3.3防滲設(shè)備尺寸和構(gòu)造。

1）閘底板順?biāo)鞣较蜷L度根據(jù)公式4-2計(jì)算，根據(jù)閘基土質(zhì)為

重粉質(zhì)壤土A取3.0o底板長度綜合考慮上部結(jié)構(gòu)布置及地基承載力

等要求，確定為25m。

L=AH（4-2）

匕=3x8.5=25.5（㈤

2）閘底板厚度為取;閘孔凈寬，=5，0=[*9=1.5實(shí)際取為1.5m。

066

3）齒墻具體尺寸見圖1。

閘底板尺寸布置圖比例（1:200）

圖4-1閘底板尺寸圖（單位：cm）

4）鋪蓋長度根據(jù)（3?5）倍的上、下游水位差，確定為35m。鋪蓋

厚度確定為：便于施工取為厚度取0.6m。為了防止水流沖刷及施工

時(shí)破壞粘土鋪蓋，在其上設(shè)置30cm厚的漿砌塊石保護(hù)層，10cm厚

的砂墊層。

4.3.4校核地下輪廓線的長度

鋪蓋長度+閘底板長度+齒墻長度=35+21+4.8=65.8〉/=51m

根據(jù)以上設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，實(shí)際的地下輪廓線布置長度應(yīng)大于理論的地

下輪廓線長度，通過校核，滿足要求。

4.4排水設(shè)備的細(xì)部構(gòu)造

4.4.1排水設(shè)備的作用

采用排水設(shè)備，可降低滲透水壓力，排除滲水，避免滲透變形，

增加下游的穩(wěn)定性。排水的位置直接影響滲透壓力的大小和分布，應(yīng)

根據(jù)閘基土質(zhì)情況和水閘的工作條件，做到即減少滲壓又避免滲透變

形。

4.4.2排水設(shè)備的設(shè)計(jì)

（1）水平排水水平排水為加厚反濾層中的大顆粒層，形成平

鋪式。反濾層一般是由2?3層不同粒徑的砂和砂礫石組成的。層次排

列應(yīng)盡量與滲流的方向垂直，各層次的粒徑則按滲流方向逐層增大。

反濾層的材料應(yīng)該是能抗風(fēng)化的砂石料，并滿足：被保護(hù)土壤的

顆粒不得穿過反濾層；各層的顆粒不得發(fā)生移動(dòng)；相鄰兩層間，較小

一層的顆粒不得穿過較粗一層的空隙；反濾層不能被阻塞，應(yīng)具有足

夠的透水性，以保證排水通暢；同時(shí)還應(yīng)保證耐久、穩(wěn)定，其工作性

能和效果應(yīng)不隨時(shí)間的推移和環(huán)境的改變而變差。

本次設(shè)計(jì)中的反濾層由碎石，中砂和細(xì)砂組成，其中上部為20cm

厚的碎石，中間為10cm厚的中砂，下部為10cm厚的細(xì)砂。

圖4-2反濾層構(gòu)造圖（單位：cm）

（2）鉛直排水設(shè)計(jì)本工程在護(hù)坦的中后部設(shè)排水孔，孔距為

2m,孔徑為10cm,呈梅花形布置，孔下設(shè)反濾層。

（3）側(cè)向排水設(shè)計(jì)側(cè)向防滲排水布置（包括刺墻、板樁、排

水井等）應(yīng)根據(jù)上、下游水位，墻體材料和墻后土質(zhì)以及地下水位變

化等情況綜合考慮，并應(yīng)與閘基的防滲排水布置相適應(yīng)，在空間上形

成防滲整體。

在消力池兩岸翼墻設(shè)2?3層排水孔，呈梅花形布置，孔后設(shè)反濾

層，排出墻后的側(cè)向繞滲水流。

4.4.3止水設(shè)計(jì)

凡具有防滲要求的縫，都應(yīng)設(shè)止水設(shè)備。止水分鉛直和水平止水

兩種。前者設(shè)在閘墩中間，邊墩與翼墻間以及上游翼墻鉛直縫中；后

者設(shè)在粘土鋪蓋保護(hù)層上的溫度沉陷縫、消力池與底板溫度沉陷縫、

翼墻、消力池本身的溫度沉降縫內(nèi)。在粘土鋪蓋與閘底板沉陷縫中設(shè)

置瀝青麻袋止水

圖3止水詳圖（單位：cm）

第五章防滲計(jì)算

5.1滲流計(jì)算的目的

計(jì)算閘底板各點(diǎn)滲透壓力；驗(yàn)算地基土在初步擬定的地下輪廓線

下的滲透穩(wěn)定性。

5.2計(jì)算方法

計(jì)算方法有直線比例法、流網(wǎng)法和改進(jìn)阻力系數(shù)法，由于改進(jìn)阻

力系數(shù)法計(jì)算結(jié)果精確，采用此種方法進(jìn)行滲流計(jì)算。

5.3計(jì)算滲透壓力

5.3.1地基有效深度的計(jì)算

有效深度用以下下公式5-1判斷：

當(dāng)4/S。25時(shí)7；=0.54

>(5-1)

54

1/S()+2

L^=65_

由于豆一天=26>5

所以地基有效深度為：Te=0.54=0.5x65=32.5(m)

由于1大于實(shí)際的地基透水層深度8m,所以取小值Te=8m。

5.3.2分段阻力系數(shù)的計(jì)算

通過地下輪廓的各角點(diǎn)和尖端將滲流區(qū)域分成9個(gè)典型段，如圖

4所示。其中1、9段為進(jìn)出口段，用式5-2計(jì)算阻力系數(shù)；3、5、7

段為內(nèi)部垂直段，用式5-3計(jì)算相應(yīng)的阻力系數(shù)；2、4、6、8段為

水平段，用式5-4計(jì)算相應(yīng)的阻力系數(shù)。各典型段的水頭損失用式

5-5計(jì)算。結(jié)果列入（表1）中。對(duì)于進(jìn)出口段的阻力系數(shù)修正，按

公式5-6、5—7、5-8計(jì)算,結(jié)果如表5-3所示。

圖5-1滲流區(qū)域分段圖（單位：m）

v

4=1.5勺嚴(yán)+0.441(5-2)

(5-3)

(5-4)

(5-5)

瓦=￡%(5-6)

%￥(5-7)

?=L21-「2—V---------------------------------7(5-8)

Tq

—\+24土+0.059，

[TJ[T

式中俏一進(jìn),出口段修正后的水頭損失值(m)；

ho—進(jìn)，出口段水頭損失值(m)；

B——阻力修正系數(shù)，當(dāng)計(jì)算的B'21.0時(shí)，采用B'=1.0；

S'-底板埋深與板樁入土深度之和(m)；

T--板樁另一側(cè)地基透水層深度(m).

各段滲透壓力水頭損失具體計(jì)算如下表5-1所示:

表5-1各段滲透壓力水頭損失

S

分段編號(hào)分段名稱邑TL§%h；

(m)

①進(jìn)口1.0————8——0.4510.348630.2525

②水平——01.57.0405.5644.301024.3972

③垂直1.5————7.0——0.2180.168520.16852

④水平——005.51.00.1820.140690.14069

⑤垂直1.0————6.5——0.1550.119820.11982

⑥水平1.01.06.5233.3232.568712.56871

⑦垂直1.0————6.5——0.2180.168520.16852

⑧水平——005.51.00.1820.140690.2172

⑨出口2.5————8——0.7030.543420.4669

合計(jì)10.9968.58.5

進(jìn)出口阻力系數(shù)和水頭損失修正計(jì)算具體如下表5-3所示:

表5-2進(jìn)出口段的阻力系數(shù)修正表

序號(hào)段另！JT'夕Ahh'

1進(jìn)口段1.07.00.72420.25250..09624.3972

2出口段2.55.50.85910.46690.07650.2172

5.3.3計(jì)算各角點(diǎn)的滲透壓力值。

用表1計(jì)算的各段的水頭損失進(jìn)行計(jì)算，總的水頭差為正常擋水

期的上、下游水頭差8.5m。各段后角點(diǎn)滲壓水頭=該段前角點(diǎn)滲壓水

頭一此段的水頭損失值，結(jié)果列入表5-4。

表5-3閘基各角點(diǎn)滲透壓力值

H,H,Hr,H6H；H9Hio

8.58.2483.853.6823.5413.4210.8530.6840.4670

5.3.4驗(yàn)算滲流逸出坡降

0.467

出口段的逸出坡降為:=0.1868小于壤土出口

2.5

段允許滲流坡降值[7]=0.50-0.60（查李繼鐳主編《水工建筑物》第5

版表6-5得），滿足要求，不會(huì)發(fā)生滲透變形。繪制閘底板的滲透壓

力分布圖5-2。

圖5-2閘底板下滲透壓力分布圖（單位：m）

第六章閘室結(jié)構(gòu)布置

6.1底板和閘墩設(shè)計(jì)

6.1.1閘底板的設(shè)計(jì)

（1）作用閘底板是閘室的基礎(chǔ)，承受閘室及上部結(jié)構(gòu)的全部

荷載，并較均勻地傳給地基，還有防沖、防滲等作用。

（2）型式常用的閘底板有平底板和鉆孔灌注樁底板。由于在

平原地區(qū)軟基上修建水閘，采用整體式平底板，沉陷縫設(shè)在閘墩中間。

（3）長度根據(jù)第四章433設(shè)計(jì)已知閘底板長度為25m。

（4）厚度根據(jù)第四章4.3.3設(shè)計(jì)已知閘底板厚度為1.5m。

6.1.2閘墩設(shè)計(jì)

（1）作用分隔閘孔并支承閘門、工作橋等上部結(jié)構(gòu)，使水流

順利的通過閘室。

（2）外形輪廓應(yīng)能滿足過閘水流平順、側(cè)向收縮小的，過流