新華閘課程設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、摘要：新華閘是將原前進(jìn)二閘樞紐拆除后重建，故閘址不變。新華閘是為了引水灌溉，因此采用不設(shè)胸墻的開敞式水閘，堰頂高程略比河床高程高一點(diǎn)，為了消除余能，水閘消能措施采用底流式消能，設(shè)置消能坎來穩(wěn)定水躍，防止沖刷，消力池底部設(shè)置3層粒徑不同反濾層，海漫底部設(shè)置砂墊層。水閘閘底板采用整體式結(jié)構(gòu)，采用平板閘門，閘墩上部不同高度處設(shè)置工作橋、檢修橋和交通橋。閘基防滲在閘底板上游設(shè)置一定長度的鋪蓋，在閘底板下靠近上游處設(shè)置板樁，采用改進(jìn)阻力系數(shù)法求地下輪廓線各處滲透壓力，并驗(yàn)算是否符合滲流穩(wěn)定要求。最后進(jìn)行閘室穩(wěn)定計(jì)算。關(guān)鍵字：進(jìn)水閘 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 防滲設(shè)計(jì) 穩(wěn)定分析中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 新華閘初步設(shè)計(jì)目錄第一章 基本

2、資料21.1工程概況21.2 水文氣象31.3 工程地質(zhì)31.4.設(shè)計(jì)依據(jù)4第二章 樞紐布置62.1 樞紐任務(wù)及組成62.2 樞紐建筑物選型6第三章 水力計(jì)算73.1 閘址的選擇和閘孔設(shè)計(jì)73.2消能防沖設(shè)計(jì)11第四章 閘室布置174.1 底板174.2 閘墩174.3 閘門及啟閉機(jī)194.4 工作橋、交通橋、檢修橋20第五章 地下輪廓布置及防滲排水設(shè)計(jì)205.1 地下輪廓線布置205.2 滲透計(jì)算225.3 驗(yàn)算閘基抗?jié)B穩(wěn)定265.4 排水設(shè)施設(shè)計(jì)27第六章 閘室穩(wěn)定計(jì)算276.1荷載計(jì)算276.2 基底應(yīng)力計(jì)算286.3 閘室抗滑穩(wěn)定計(jì)算291第一章 基本資料1.1工程概況原前進(jìn)二閘樞紐位

3、于臨河城北前進(jìn)干渠上，該樞紐建于1966年，樞紐設(shè)計(jì)流量77.6m3/s，主要任務(wù)是引水灌溉，灌溉面積128萬畝。建筑物包括前進(jìn)第二節(jié)制閘、西樂進(jìn)水閘、新華進(jìn)水閘、甜菜支渠進(jìn)水閘及林場支渠進(jìn)水閘五座建筑物，其中西樂進(jìn)水閘、新華進(jìn)水閘的分水角均為30，甜菜支渠進(jìn)水閘及林場支渠進(jìn)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(jìn)二閘樞紐中的節(jié)制閘、西樂及新華進(jìn)水閘的設(shè)計(jì)流量分別為28m3/s、22m3/s及23m3/s，閘室結(jié)構(gòu)型式均為開敞式，閘下游設(shè)交通橋，橋面凈寬4.5m，汽8級標(biāo)準(zhǔn)。閘門為鋼筋混凝土平板門，起閉機(jī)為螺桿式起閉

4、機(jī)。該樞紐建成至今已有42年，在工程運(yùn)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(hù)坦等部位存在破損問題，漏水現(xiàn)象十分嚴(yán)重，直接威脅建筑物自身的安全；二是工程管理設(shè)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(jì)使用年限，隱患嚴(yán)重。根據(jù)該樞紐工程現(xiàn)狀及上級的要求，決定將原前進(jìn)二閘樞紐拆除后重建。21.2 水文氣象前進(jìn)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(yán)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(dāng)?shù)?/p>

5、的氣象站多年資料，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(dá)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(dá)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(fēng)季節(jié)，風(fēng)向多以西北風(fēng)和西風(fēng)為主，冬季風(fēng)力強(qiáng)，春季持續(xù)時間長，多年最大月平均風(fēng)速19.6m/s。1.3 工程地質(zhì)1.3.1地層巖性分布閘址區(qū)屬黃河沖積洪積平原，第四紀(jì)沉積較厚，根據(jù)鉆孔揭露，地層主要以灰色粉質(zhì)壤土、粉質(zhì)粘土和淺灰色細(xì)砂層為主?，F(xiàn)分述如下：粉質(zhì)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(nèi)摩擦角31.2，滲透系數(shù)4.01&#

6、215;10-5cm/s；粉質(zhì)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)1.09×10-6 cm/s；中砂、細(xì)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)2.65×10-31.22×10-3 cm/s。1.3.2工程地質(zhì)前進(jìn)二閘樞紐地層較為復(fù)雜，主要為中粉質(zhì)土、重粉質(zhì)土、粉質(zhì)粘土、中砂、細(xì)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(shí)，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。31.3.3工程地質(zhì)評價(1)地基承載力確定根據(jù)土的孔隙比、塑性指數(shù)、液性指數(shù)等指標(biāo)確定粉質(zhì)壤土的允許地基承載

7、力為140Kpa，粘土的允許地基承載力為150Kpa。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)和密實(shí)度，中細(xì)砂的允許承載力為180Kpa。（2）砂土的液化評價前進(jìn)二閘樞紐位于臨河地區(qū)，該區(qū)地震烈度為6°，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)水力坡降超過0.22時，飽和細(xì)砂將發(fā)生流土破壞。1.3.4結(jié)論（1）建議地基土的容許承載力采用150Kpa。（2）閘基地層細(xì)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(shí)際水力坡降最好控制在允許水力坡降范圍之內(nèi)。閘基存在振動液化的可能，需采取防振動液化的

8、措施。（3）閘基地下水位埋深較淺，建筑物基礎(chǔ)埋置地下水位以下，建議施工時應(yīng)采取排水措施。1.4.設(shè)計(jì)依據(jù)1.4.1工程等別按照水利部水規(guī)總院的審查意見，前進(jìn)干渠主要建筑物為3級建筑物，所以前進(jìn)二閘樞紐按3級建筑物設(shè)計(jì)。41.4.2設(shè)計(jì)指標(biāo)（1） 樞紐各閘上、下游斷面前進(jìn)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(shè)計(jì)指標(biāo)前進(jìn)二閘樞紐建筑物設(shè)計(jì)指標(biāo)表名稱設(shè)計(jì)情況加大情況流量（m3/s）上游水位（m）下游水位（m）流量（m3/s）

9、上游水位（m）下游水位（m）節(jié)制閘281037.51035.5301037.61035.7新華閘231035.6251035.8西樂閘221037.1241037.2甜菜閘41037.25.51037.3林場閘0.60.8（3） 閘基土物理性質(zhì)地基允許承載力：150Kpa地基土內(nèi)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。砼與地基土的摩擦系數(shù)：0.3（4） 邊墩后回填土部分內(nèi)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

10、KN/m3。（5） 其它指標(biāo)地震設(shè)計(jì)烈度：6°5第二章 樞紐布置2.1 樞紐任務(wù)及組成前進(jìn)二閘樞紐節(jié)制閘的作用是調(diào)節(jié)水位，控制流量。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、檢修便橋、交通橋、啟閉機(jī)等。上游連接段包括兩岸的翼墻和護(hù)坡以及河床部分的鋪蓋，有時為保護(hù)河床免受沖刷，還加做防沖槽和護(hù)底。用以引導(dǎo)水流平順地進(jìn)入閘室，保護(hù)兩岸及河床免遭沖刷，并與閘室等共同構(gòu)成防滲地下輪廓，確保在滲透水流作用下兩岸和閘基的抗?jié)B穩(wěn)定性。下游連接段包括護(hù)坦、海漫、防沖槽以及兩岸的翼墻和護(hù)坡等。用以消除過閘水流的剩余能量，引導(dǎo)出閘水

11、流均勻擴(kuò)散，調(diào)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 樞紐建筑物選型節(jié)制閘常建在分水閘、泄水閘的稍下游，以利分水和泄水；或建在渡槽、倒虹吸管等的稍上游，以利控制輸水流量和事故檢修；并盡量與橋梁、跌水、陡坡等結(jié)合，以取得經(jīng)濟(jì)效益。渠系節(jié)制閘的過水寬度要與上、下游渠道寬度相適應(yīng)，以利于連接。當(dāng)采用輪灌時，節(jié)制閘上、下游渠道的設(shè)計(jì)流量相同，下游水位即為與設(shè)計(jì)流量相應(yīng)的渠水位；當(dāng)采用續(xù)灌時，節(jié)制閘上下游設(shè)計(jì)流量不同，水位需取相應(yīng)流量的渠水位，但下游水位需計(jì)及下一級節(jié)制閘壅水的影響。渠道節(jié)制閘多用開敞式，閘檻高程宜與渠底相平，采用平底寬頂堰，閘下消能防沖工程都比較簡單，始流狀態(tài)可依靠護(hù)

12、坦上置的消力墩擴(kuò)散水流，撞擊消能。上下游翼墻力求平順，常采用扭曲面過渡，以減少水頭損失。節(jié)制閘的組成、結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)等與一般水閘相同。6第三章 水力計(jì)算3.1 閘址的選擇和閘孔設(shè)計(jì)3.1.1 閘址的選擇閘址、閘軸線的選擇關(guān)系到工程的安全可靠、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)是將原前進(jìn)二閘樞紐拆除后重建，故新華閘的閘址不變。3.1.2 閘型確定本工程主要任務(wù)是引水灌溉，工程位于凍脹劇烈區(qū)，應(yīng)具有較強(qiáng)的抗凍脹能力，故采用不設(shè)胸墻的開敞式水閘。各閘室之間采用

13、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(zhì)壤土、粉質(zhì)粘土和中砂，它們都處于飽和狀態(tài)。其中，粉質(zhì)壤土和粉質(zhì)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(yīng)將其挖除。參照閘址地質(zhì)剖面圖，清基高程應(yīng)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(yīng)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(diǎn)，閘底板高程取1035.5m，堰頂高程區(qū)1035.7m。3.1.3 閘孔尺寸和閘墩厚度閘孔總凈寬按SL2652001水閘設(shè)計(jì)規(guī)范中公式計(jì)算：總凈寬 7 堰流淹設(shè)系數(shù)： 式中 B0閘孔總凈寬(m)；

14、Q過閘流量(m3/s)；Ho計(jì)入行近流速水頭的堰上水深(m)；m堰流流量系數(shù)；堰流側(cè)收縮系數(shù)；堰流淹設(shè)系數(shù)；hs由堰頂算起的下游水深。計(jì)算如下：流量Q=23m3/s；上游堰上水深H=1037.51035.50.2=1.8m；上游干渠渠道水深h=1037.501035.50=2.0m；干渠流量為各閘流量總和：Q0=28+23+22+4+0.6=77.6m3/s；上游渠道斷面面積A0=(b+mh)h =(50+2×2)×2 =108m2；上游行進(jìn)流速m/s；計(jì)入行進(jìn)流速水頭的堰上水深為流量系數(shù)m 。對于直角寬頂堰(此式用于)8當(dāng)3時，m可視為常數(shù)，即m=0.32，H=1.8m，

15、帶入上式計(jì)算得m=0.373。下游水深由試算-圖解法求得：具體計(jì)算見表3-2表1 流量計(jì)算表bmhARQ1520.69.7217.680.554.721520.813.2818.580.717.6715211719.470.8711.231521.220.8820.371.0315.351521.424.9221.261.1720.031521.629.1222.161.3125.261521.833.4823.051.4531.0515223823.941.5937.39可得h-Q關(guān)系曲線如圖所示：由曲線可得到，設(shè)計(jì)情況當(dāng)Q=23m3/s時，下游水深h=1.514m，hs=h-0.2=1.3

16、14m 校核情況當(dāng)Q=25m3/s時，下游水深h=1.590m，hs=1.390m；則淹沒系數(shù)為：9設(shè)計(jì)情況：對于側(cè)收縮系數(shù)可近似假定為0.95，則：則設(shè)計(jì)為三孔，單孔凈寬B0=2m，總凈寬B0=6m；單寬流量m3/s；中墩厚度1m，邊墩厚度0.8m；閘孔總寬度B=2×1+6=8m。3.1.4校核泄洪能力 根據(jù)孔口與閘墩的尺寸可計(jì)算側(cè)收縮系數(shù)： , =0.1，P=0.2，H=1.80對于中孔 ， 對于邊孔 ， 所以用公式計(jì)算設(shè)計(jì)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(jìn)一步換算流量如下表所示： 表2 過流能力校核計(jì)算表計(jì)算情況 堰上水頭H0（m） （m3/s）校核過

17、流能力(%)設(shè)計(jì)流量231.830.7721.0000.95723.482.09%校核流量25 1.930.7721.0000.95725.421.68%設(shè)計(jì)情況符合規(guī)定5%的要求，說明孔口尺寸合理，所以不必進(jìn)行孔口尺寸的10調(diào)整。3.2消能防沖設(shè)計(jì)水閘泄水時水流具有較大的動能，而土質(zhì)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(yùn)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(kuò)散，防止產(chǎn)生折沖水流；另一方面要保護(hù)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(yīng)用比較廣泛的基本消能方式。根據(jù)節(jié)制閘實(shí)

18、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。3.2.1消力池（1）判斷下游水躍銜接形式查表確定=0.85m3/（s·m）當(dāng)=2.88m3/（s·m）時，可求得：m0=E0hk=2.030.946=2.146由水力計(jì)算手冊中躍后水深求解曲線查得”=hc“hk=1.42，則hc“=”×hk=1.42×0.946=1.34mhchk=0.695，則hc=0.695×0.946=0.657m同理，可以計(jì)算出不同單寬流量q下的hc“，計(jì)算結(jié)果如下:11q（m3/s·m）hk（m）0c"hc"（m

19、）備注0.40.2547.9922.460.62=0.85E0=2.03m0.80.4035.0372.130.861.20.5283.8451.901.001.60.6393.1771.761.1220.7422.7361.621.202.50.8602.3601.511.30將表中的及的對應(yīng)數(shù)值繪在圖中，得曲線與曲線由圖中曲線可知，hc“ 大部分都小于ht，即下游會產(chǎn)生淹沒式水躍，理論上可以不設(shè)消力池，但是為了穩(wěn)定水躍位置，充分消能及調(diào)整消力池后的流速分布，需修建消力池。（2）消力池的結(jié)構(gòu)形式底流式消能布置一般有挖深式消力池、檻式消力池和綜合式消力池，若下游水深不足，用降低護(hù)坦高程形成消力

20、池，是水閘設(shè)計(jì)中常用的型式，當(dāng)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(hù)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(jié)合本工程特點(diǎn)，新華進(jìn)水閘采用檻式消力池。12（3）消能坎的水力計(jì)算由曲線與曲線可知，(hc"-ht)值最大處為單寬流量q=0.5m³/（s·m）處，故消力池的設(shè)計(jì)流量為qd=0.5m³/（s·m）相應(yīng)于qd=0.5m³/（s·m）時，hk=0.294m，0=6.90，c”=2.34，hchk=0.322，hc“=0.69m，ht=0.62m，hc=0.09m

21、，則由公式：=c”+12×1（c”）² 得=2.54 式中=1.05-1.10則 '=-hthk=0.43由'查圖可得=1.47則所求坎高為c=hc-=0.096m<0.5m因此坎高按0.5m設(shè)計(jì)。（4）消力池長度計(jì)算 池長的設(shè)計(jì)流量取單寬加大流量，即m3/（s·m）此時， 查圖得：0.700，1.38則，水躍長度的計(jì)算：Lj=6.9hc1"-hc1=4.69m 則消力池長度Lsj=45z+0.70.8Lj=5×0.2+0.8×4.69=4.75m因此取消力池長度為5m。（5）消力池底板的厚度 水閘泄水時，消力池

22、內(nèi)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(yáng)壓力等作用，受力條件復(fù)雜，一旦破壞就會影響到水閘的安全.因此，護(hù)坦厚度的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮自身具有足夠重量、強(qiáng)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(shè)計(jì)規(guī)范抗沖和抗浮兩公式計(jì)算，并取其大值。13滿足抗沖要求： 滿足抗浮要求： 式中 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(jì)算系數(shù)，可采用0.150.20；K1消力池底板安全系數(shù)，可采用1.11.3；U作用在消力池底板底面的揚(yáng)壓力(kPa)；W作用在消力池底板頂面的水重(kPa)；Pm作用在消力池底板上的脈動壓力(kPa)，其值可取

23、躍前收縮斷面流速水頭值50%，計(jì)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(fù)；d消力池底板的飽和重度(kN/m3)；按抗浮要求計(jì)算底板厚度時，因?yàn)橄Τ氐撞吭O(shè)反濾層，中后部設(shè)排水孔，滲透壓力為零，即消力池上作用的揚(yáng)壓力與水重大小相等，相互抵消；而Pm的值很小，即消力池底板厚度不必考慮抗浮要求，只需計(jì)算抗沖要求下底板厚度。,則底板厚度取為0.5m。為了降低護(hù)坦底部的滲透壓力，在護(hù)坦中后部設(shè)鉛直排水孔，孔徑10cm，間距1.0m；設(shè)置反濾層以保護(hù)地基土，防止土粒被滲流帶入排水，在護(hù)坦底部設(shè)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。3.2.2

24、海漫（1）海漫長度計(jì)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(kuò)散情況及河床土質(zhì)等。根據(jù)SL2652001水閘設(shè)計(jì)規(guī)范公式計(jì)算 。式中 Lp海漫長度（m）；qs消力池末端單寬流量m3/s；14H上下游水位差；Ks海漫長度計(jì)算系數(shù)，可由表3查得；表3 Ks 表河床土質(zhì)粉砂、細(xì)砂中砂、粗砂、粉質(zhì)壤土粉質(zhì)粘土堅(jiān)硬粘土Ks14-1312-1110-98-7H=1.8m，qs=23/8=2.88m3/（s·m），新華閘閘址區(qū)土質(zhì)主要以中粉質(zhì)土、重粉質(zhì)土、粉質(zhì)粘土、中砂、細(xì)砂，因此取Ks=11，則：即海漫長度取24m。（2）海漫結(jié)構(gòu)一般在海漫起始段做510m長的漿砌石水

25、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(kuò)散，調(diào)整流速分布，保護(hù)河床不受沖刷。海漫水平段取10m，斜坡段14m，坡度為1:14，厚度為0.5m，下面鋪20cm厚的砂墊層。海漫如圖示：153.2.3 防沖槽水流經(jīng)過海漫后，能量雖能進(jìn)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(shè)計(jì)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(yù)留足夠的石塊，當(dāng)水流沖刷河床沖至最深時，預(yù)留在槽內(nèi)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(kuò)展，保護(hù)海漫安全。拋石體積可根據(jù)下

26、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(shè)計(jì)規(guī)范海漫末端河床沖刷深度為：式中 dm海漫末端河床沖刷深度（m）；qm海漫末端單寬流量（m3/s·m）v0河床土質(zhì)允許不沖流速（m/s）hm海漫末端河床水深（m）qm=23/8.8=2.61 m3/（s·m），V0取5m/s，hm=1.1m，則：m經(jīng)計(jì)算，d'<0，理論上可以不用建防沖槽。但為了保護(hù)海漫頭部，故在海漫末端建一構(gòu)造防沖槽。防沖槽的構(gòu)造為倒梯形斷面。其底寬2.0m，深1.0m，邊坡1：2，出槽后做成坡率為5的斜坡與下游河床相連，槽中拋以石塊。如圖示:16第四章 閘室布

27、置4.1 底板閘室底板有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(jiān)硬、緊密或中等堅(jiān)硬、緊密的地基上宜采用分離式底板。節(jié)制閘地基土以粉質(zhì)壤土、粉質(zhì)粘土和中砂為主，承載力不大，故選用整體式結(jié)構(gòu)。底板沿順?biāo)鞣较虻拈L度，取決于上部結(jié)構(gòu)布置并滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗滑穩(wěn)定要求。底板長度可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)擬定，黏壤土地基，可?。?.04）H，（H為上下游最大水位差）即（2.04）×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(qiáng)度要求，大中型水閘可取(1/61/8)b0(b0為閘孔凈寬)，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.

28、而新華進(jìn)水閘屬于小型閘，同時為了滿足抗凍要求，因此閘底板厚度取1.2m。在底板上下游設(shè)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(shè)0.1m厚的素混凝土墊層，齒墻內(nèi)填充砂礫石墊層。底板尺寸見下圖所示：4.2 閘墩4.2.1 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(jié)構(gòu)。閘墩長度應(yīng)滿足上部結(jié)構(gòu)的布置要求，該值一般等于底板長度，也可小于17底板長度，因此取閘墩長8m，中敦厚取1m，邊墩厚取0.8m。中墩頭尾部均采用半圓形，半圓形半徑為0.5m。平板閘門的門槽尺寸應(yīng)根據(jù)閘門尺寸及支撐方式而定。門槽深度一般為0.2

29、0.3m,門槽寬度為0.51.0m。因此，門槽深度取0.2m，寬度取0.5m；閘門門槽與閘墩頭部凈間距為2.5m。如圖示：4.2.2 閘頂高程水閘閘頂高程應(yīng)根據(jù)擋水和泄水兩種運(yùn)用情況確定。擋水時，閘頂高程不應(yīng)低于水閘正常蓄水位加波浪計(jì)算高度與相應(yīng)安全超高值之和；泄水時，閘頂高程不應(yīng)低于設(shè)計(jì)洪水位與相應(yīng)安全超高值之和。兩種情況下的安全保證條件應(yīng)同時滿足，因此分別在設(shè)計(jì)水位和校核水位下計(jì)算墩頂高程，并取其較大值。式中 平均波高（m），根據(jù)SL2652001水閘設(shè)計(jì)規(guī)范莆田試驗(yàn)站公式計(jì)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(shè)計(jì)情況下平均波高計(jì)算公式（

30、莆田試驗(yàn)站公式）：18式中 平均波高（m）計(jì)算風(fēng)速，可采用當(dāng)?shù)貧庀笳咎峁┑亩嗄昶骄畲箫L(fēng)速D風(fēng)區(qū)長度(m)風(fēng)區(qū)內(nèi)的平均水深（m）V0=19.6m/s，D=0.8km，Hm=2.0m，則墩頂=校核+hm+=1037.50+0.24+0.4=1038.14m（2）校核情況下V0=19.6m/s，D=0.8km，Hm=2.1m，則由莆田試驗(yàn)站公式得：0.24m，則，墩頂=校核+hm+=1037.60+0.24+0.5=1038.34m 故取墩頂高程為1038.3m，閘墩高1038.3-1035.7=2.6m4.3 閘門及啟閉機(jī)閘門形式的選擇，應(yīng)根據(jù)運(yùn)用要求、閘孔跨度、啟閉機(jī)容量、工作造價等條件19比

31、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，高為2.6m，距閘墩上游邊緣2.5m。啟閉機(jī)設(shè)在工作橋上，采用螺桿式啟閉機(jī)提升閘門。4.4 工作橋、交通橋、檢修橋小型水閘的工作橋一般采用板式結(jié)構(gòu)，高度視閘門和啟閉設(shè)備的形式及閘門高度而定。采用固定式啟閉機(jī)的平面閘門閘墩，由于閘門開啟后懸掛的需要，橋高應(yīng)為門高的兩倍再加1.01.5m的富裕高度；取工作橋?qū)?m,厚度0.5m，高度取6.5m。交通橋在閘室下游，凈寬4.5m，汽.8標(biāo)準(zhǔn)，高度4.5m。檢修便橋設(shè)在閘室上游，寬度1.5m，兩側(cè)采用鋼管欄桿，高度0.5m。第五章 地下輪廓布置及防滲排水設(shè)計(jì)5.1 地下輪廓線布置5.1.1 防滲長

32、度擬定 根據(jù)SL2652001水閘設(shè)計(jì)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：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）； 上下游水位差（m）； C允許滲徑系數(shù)值，見表4，當(dāng)閘基設(shè)板樁時，可采用表列規(guī)定值的小值20表4 允許滲徑系數(shù)值 地基類別排水條件粉砂細(xì)砂中砂粗砂中礫細(xì)砂粗礫夾卵石輕粉質(zhì)砂壤土輕砂壤土壤土粘土有反濾層1399775544332.5117955332無反濾層7443因此閘基防滲長度為：。5.1.2 地下輪廓布置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(cè)布置鋪蓋、板樁等防滲設(shè)施，用以延長滲徑，使?jié)B透坡降不超過

33、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(cè)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(chǎn)生滲透變形。地下輪廓的布置，因地基土質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件而定。新華進(jìn)水閘地基屬于粉質(zhì)壤土，為了增加滲徑長度，在閘底板上游設(shè)鋪蓋，鋪蓋設(shè)在緊靠閘室的上游河床，其主要作用是延長滲徑，降低滲透壓力和滲透坡降，同時具有上游防沖作用。因本水閘當(dāng)?shù)厝狈φ惩粒赃x用鋼筋混凝土鋪蓋，可以幫助底板抗滑，鋼筋混凝土鋪蓋板厚一般為0.40.6m，新華進(jìn)水閘屬于小型水閘，選0.5m，鋪蓋長度選(24)H=24×2=48m ，取鋪蓋長為6

34、m，鋪蓋前后端設(shè)齒墻，齒墻深0.5m，寬度0.5m，坡比1：1，為了減輕鋪蓋對翼墻的不利影響，鋪蓋與翼墻底板之間設(shè)沉陷縫，并在縫中設(shè)止水；在閘底板前端設(shè)置板樁，板樁深度取為2.5m，板樁距底板前沿0.2m 。水閘防滲布置圖如圖示:215.2 滲透計(jì)算驗(yàn)算防滲長度L實(shí)=1+0.5+0.5×1.414×2+6-0.5×4+0.5+0.5+0.5×1.414×2+8-2+2×2+0.8=21.2m>12.4m，滿足防滲要求。采用改進(jìn)的阻力系數(shù)法計(jì)算地下輪廓線上各處的滲透壓力。（1）計(jì)算阻力系數(shù)確定有效深度實(shí)際透水層深度T0=1035.

35、5-1027.0=8.5m LO=6+8=14m SO=1.5+2.5=4m 故，則Te=5L01.6L0S0+2=5×141.6×3.5+2=9.2m>T0所以采用實(shí)際透水層深度T0。簡化地下輪廓如圖示：22表5 阻力系數(shù)計(jì)算表區(qū)段阻力系數(shù)計(jì)算公式S(m)T(m)Lx(m)阻力系數(shù)進(jìn)口段1.08.50.502齒墻水平段7.50.50.067齒墻垂直段0.58.00.063鋪蓋水平段8.05.70.406板樁垂直段3.58.00.477板樁垂直段3.07.50.42923底板水平段7.57.30.647齒墻垂直段0.57.50.067齒墻水平段7.00.50.067出

36、口段1.08.00.507（2）計(jì)算滲透壓力求各分段的滲透水壓損失值hi=iiH，H=1.9，i=3.232進(jìn)口段 h1=0.29m 齒墻水平段h2=0.04m齒墻垂直段h3=0.04m 鋪蓋水平段h4=0.24m板樁垂直段h5=0.28m 板樁垂直段h6=0.25m底板水平段h7=0.38m 齒墻垂直段h8=0.04m齒墻水平段h9=0.04m 出口段h10=0.30m合計(jì)：H=0.29+0.04×2+0.24+0.28+0.25+0.38+0.04×2+0.30=1.9m進(jìn)出口水頭損失值的修正進(jìn)、出口水力坡降呈急變曲線形式，上表得出的水頭損失與實(shí)際情況有較大誤差，需要進(jìn)

37、行必要的修正，修正公式為：h0'=h0 其中24式中 按公式計(jì)算出的水頭損失，m； 阻力修正系數(shù)；底板埋深與地面以下板樁入土深度之和，m；板狀上游側(cè)底板下的地基透水層深度，m；對于進(jìn)口段：=8.5m，=1m，=8.5-1m=7.5m，則=0.71<1.0，應(yīng)予修正。進(jìn)口段水頭損失應(yīng)修正為h1=h1=0.71×0.29=0.21m進(jìn)口段水頭損失減小值h1=0.08mh2+h3=0.08m故修正各段水頭損失值： 對于出口段：=8.0m，=1.0m，=7.0 m，則=0.72 <1.0，應(yīng)以修正， 出口段水頭損失應(yīng)修正為h10'=h10=0.22m出口段水頭損失

38、減小值h10=0.08mh8+h9=0.08m故修正各段水頭損失值：則修正后的各段水頭損失值為：進(jìn)口段 h1=0.21m 齒墻水平段h2=0.08m齒墻垂直段h3=0.08m 鋪蓋水平段h4=0.24m板樁垂直段h5=0.28m 板樁垂直段h6=0.25m底板水平段h7=0.38m 齒墻垂直段h8=0.08m25齒墻水平段h9=0.08m 出口段h10=0.22m驗(yàn)算：m 計(jì)算無誤計(jì)算各角隅點(diǎn)的滲壓水頭由上游進(jìn)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(diǎn)和尖點(diǎn)的滲透壓力值：H1=1.9m，H2=1.69m，H3=1.61m，H4=1.53m，H5=1.29m，H

39、6=1.01m，H7=0.76m，H8=0.38m，H9=0.30m，H10=0.22m，H11=0繪制滲壓水頭分布圖根據(jù)以上算得的滲壓水頭值，并認(rèn)為沿水平段的水頭損失呈線性變化，即可繪出如圖示的滲壓水頭分布圖。5.3 驗(yàn)算閘基抗?jié)B穩(wěn)定節(jié)制閘所在位置地層以粉質(zhì)壤土、粉質(zhì)粘土和中砂層為主，根據(jù)SL2652001水閘設(shè)計(jì)規(guī)范查表得水平段和出口段的滲流坡降規(guī)定值分別為：0.100.13和0.350.40?？紤]到滲流出口處設(shè)置有反濾層，將上值加大30%為0.130.169和0.4550.52。水平段滲流坡降為小于規(guī)定值；26出口段滲流坡降為小于規(guī)定值；所以閘基符合滲流穩(wěn)定性要求。5.4 排水設(shè)施設(shè)計(jì)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(cè)設(shè)置排水設(shè)施。水閘的排水設(shè)施一般為平鋪式，通常在地基表面鋪設(shè)反濾層或墊層，設(shè)置反濾層是防止地基土產(chǎn)生滲透變形的關(guān)鍵性措施。在排水與地基接觸處，應(yīng)做好反濾層，反濾層布置與消力池下的反濾層相同。第六章 閘室穩(wěn)定計(jì)算6.1荷載計(jì)算新華閘所在地區(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(jì)，所以作用在水閘結(jié)構(gòu)上的主要荷載有：自重、水重、水平水壓力和揚(yáng)壓