水閘設(shè)計(jì)說明書

1、摘要江蘇省某地區(qū)地勢低洼，排水通道不暢，常常小雨小災(zāi)、大雨大災(zāi)，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，為此當(dāng)?shù)卣疀Q定疏通排水河道，加大排水能力，縮短排水時(shí)間，在排水河道末端興建排水閘，改善地區(qū)水利環(huán)境。根據(jù)實(shí)際地勢情況在該地區(qū)采用不設(shè)胸墻的開敞式水閘閘底板的高程采用河底高程，閘孔設(shè)置五孔。上游翼墻采用圓弧式翼墻，當(dāng)翼墻插入岸體一定深度時(shí)采用重力式擋土墻；下游翼墻采用鉛直的八字形翼墻，再采用懸臂式擋土墻。上游設(shè)置20m的鋪蓋，下游設(shè)置14m的消力池，池深0.6m，消力池后接18m長的防沖槽。關(guān)鍵字：閘孔計(jì)算；防滲排水；消能防沖；地基承載力；閘室穩(wěn)定AbstractGeography in certain pl

2、ace in Jiangsu province is low-lying and damp, drain passage Chang not, usually the light rain small disaster, heavy rain big disaster, seriously influence a local economy development, decide to dredge and drain course of river for this local government, enlarge catchment ability, shorten and drain

3、time, is draining course of river bitter end and building and lining up floodgate, improve water conservancy environment in the region.Dont establish the adoption bottom of river Gao Cheng of Gao Cheng of the scaleboard of the opening of chest wall Chang type floodgate Zha in the regions adoption ac

4、cording to the actual geography circumstance, the Zha bore establishes five bores.The upper stream wing wall adoption arc type wing wall, when the wing wall adopted a gravity type to block a soil wall while inserting certain depth of shore body;The downstream wing wall adoption lead keeps of the hor

5、oscope form wing wall, again adoption hang an arm type to block a soil wall.The upper stream establishes the bedding with 20 ms, the downstream establishes the eliminating of 14 ms dint pond, pond deep 0.6 ms, connect a 18 m to grow after eliminating dint pond of defending and hurtling slot.Keywords

6、: Zha bore calculation;defend to ooze catchment and eliminate can defend blunt; foundation loading dint;Zha room stability.目錄摘要IAbstractII第0章 緒 論1第一章 基本資料1第二章 閘孔設(shè)計(jì)42.1 閘址的選擇42.2 閘型的確定42.3 擬定閘孔尺寸及閘墩厚度42.4 校核泄洪能力6第三章 消能設(shè)計(jì)93.1 消能防沖設(shè)計(jì)的控制情況93.2 消力池尺寸及構(gòu)造123.2.1 消力池深度計(jì)算123.2.2 消力池池長133.2.3 消力池的構(gòu)造143.3 海漫設(shè)計(jì)

7、143.3.1 海漫作用143.3.2 海漫長度計(jì)算153.3.3 海漫構(gòu)造153.4 防沖槽設(shè)計(jì)163.4.1 作用163.4.2 工作原理163.4.3 尺寸163.5 上、下游岸坡防護(hù)17第四章 防滲排水設(shè)計(jì)184.1 閘底地下輪廓線的布置184.1.1 防滲設(shè)計(jì)的目的184.1.2 布置原則184.1.3 地下輪廓線布置184.1.4 校核地下輪廓線的長度194.2 排水設(shè)備的細(xì)部構(gòu)造194.2.1 排水設(shè)備的作用194.2.2 排水設(shè)備的設(shè)計(jì)204.2.3 止水設(shè)備214.3 防滲計(jì)算214.3.1 滲流計(jì)算的目的214.3.2 計(jì)算方法214.3.3 計(jì)算滲透壓力21第五章 閘室布

8、置265.1 底板和閘墩265.1.1 閘底板的設(shè)計(jì)265.1.2 閘墩設(shè)計(jì)265.2 閘門與啟閉機(jī)275.2.1 工作閘門275.2.2 檢修閘門275.2.3 啟閉機(jī)類型275.2.4 啟閉機(jī)的選型275.3 上部結(jié)構(gòu)285.3.1 工作橋285.3.2 交通橋295.3.3 檢修橋295.4 閘室的分縫與止水30第六章 閘室穩(wěn)定計(jì)算316.1 設(shè)計(jì)情況及荷載組合316.2 完建無水期荷載計(jì)算機(jī)地基承載力驗(yàn)算316.2.1 荷載計(jì)算316.2.2 地基承載力驗(yàn)算325.3 正常擋水期驗(yàn)算345.3.1 荷載計(jì)算346.3.2 地基承載力驗(yàn)算356.3.3 閘室抗滑穩(wěn)定分析35第七章 兩岸連

9、接建筑物設(shè)計(jì)377.1 上、下游連接建筑物的作用377.2 上游連接建筑物377.3 下游連接建筑物387.4 閘室與岸坡連接建筑物38第八章 結(jié) 論39參考文獻(xiàn)40附錄41附錄一：外文+翻譯41附錄二：圖紙51第0章 緒論畢業(yè)設(shè)計(jì)是完成教學(xué)計(jì)劃達(dá)到工科本科學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生學(xué)完全部教學(xué)計(jì)劃中規(guī)定的課程后，在教師指導(dǎo)下，獨(dú)立完成一項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)，是培養(yǎng)目標(biāo)所要求的理論聯(lián)系實(shí)際的重要環(huán)節(jié)，是教學(xué)計(jì)劃中進(jìn)行綜合訓(xùn)練的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，是有助于培養(yǎng)應(yīng)用性人才的一種教學(xué)形式，它將使學(xué)生在設(shè)計(jì)中綜合運(yùn)用所學(xué)知識，解決本專業(yè)方向的實(shí)際問題方面得到系統(tǒng)性的訓(xùn)練。這個(gè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容為五孔無胸墻開敞式

10、排水閘的設(shè)計(jì)和計(jì)算。通過這次設(shè)計(jì)，我對排水閘的驗(yàn)算有了全面的體驗(yàn)。在設(shè)計(jì)過程中，自己獨(dú)立分析和解決問題的能力得到了不斷的提高，也學(xué)會了廣泛查閱文獻(xiàn)資料、熟練使用規(guī)范手冊。新中國成立以來,我國的用水狀況發(fā)生了很大的改變。隨著經(jīng)濟(jì)與社會的發(fā)展，特別是改革開放20多年來，由于城市化進(jìn)程的加快，水利建設(shè)的重點(diǎn)已從農(nóng)業(yè)用水轉(zhuǎn)化為發(fā)展城市、發(fā)展工業(yè)及保護(hù)生態(tài)與環(huán)境。相應(yīng)水利工程的重點(diǎn)已從灌區(qū)建筑物轉(zhuǎn)變?yōu)榇罅康娜∷斔ㄖ铩１敬卧O(shè)計(jì)內(nèi)容包括閘孔設(shè)計(jì)、消能防沖設(shè)計(jì)、防滲排水設(shè)計(jì)、閘室布置與構(gòu)造、閘室穩(wěn)定計(jì)算、兩岸連接建筑物設(shè)計(jì)、施工圖繪制和設(shè)計(jì)說明編寫。第一章 基本資料工程概況本工程位于江蘇某市某地區(qū)，由于

11、該地區(qū)地勢低洼，排水通道不暢，常常小雨小災(zāi)、大雨大災(zāi)，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，為此當(dāng)?shù)卣疀Q定疏通排水河道，加大排水能力，縮短排水時(shí)間，因此決定在排水河道末端興建排水閘，以改善地區(qū)水利環(huán)境。排水閘所擔(dān)負(fù)的主要任務(wù)：排除洼地積水，防止洪水倒灌地質(zhì)條件本水閘持力層為中粗砂含少量礫石局部并夾有粘壤土質(zhì)淤泥薄層，黃褐或灰黃色,凝聚力，摩擦角，取綜合摩擦系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)地基承載力。根據(jù)水閘設(shè)計(jì)過水流量和水閘設(shè)計(jì)規(guī)范（SL-265-2001）1的平原區(qū)水閘樞紐工程分等指標(biāo)知本工程規(guī)模屬于中型，其主要建筑物級別為3級。地形閘址處系平原河段，兩岸地勢平坦，河床坡降平緩，渠道底坡為1/5000，上下游河道斷面相同均為梯

12、形，河底寬為68m，河底高程-2.5m，邊坡1:2。兩岸路面高程為5.0m。土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(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)據(jù)如表1-1、表1-2所示。表1-1 土的物理性質(zhì)指標(biāo)濕重度飽和重度浮重度細(xì)砂顆粒重度細(xì)砂干重度2715表1-2 土的力學(xué)性質(zhì)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) 回填土為粉砂土?xí)r，其內(nèi)摩擦角 混凝土、砌石與土基的摩擦系數(shù)，當(dāng)土基為黏壤土層時(shí)為黏土砂土中細(xì)砂層以下土層水文氣象 1、地震設(shè)計(jì)烈度：60。 2、多年平均年最大風(fēng)速：。 3、 冰凍。閘址處無河水冰凍現(xiàn)象。 4、孔口設(shè)計(jì)水位表1-3計(jì)算情況閘上水位閘下水位過水流量設(shè)計(jì)情況

13、2.5m2.4m460m3/s校核情況3.0m2.4m670m3/s 5、消能防沖設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)情況：閘上水位2.6m，閘下水位-1.0m，初始流量由閘門開度確定； 校核情況：閘上水位3.1m，閘下水位-1.2m，初始流量由閘門開度確定。 6、閘室穩(wěn)定計(jì)算 設(shè)計(jì)情況：閘上水位2.6m，閘下水位-2.0m。 校核情況：閘上水位3.6m, 閘下水位-2.0m。有關(guān)參數(shù)的規(guī)定 根據(jù)水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范（DL5077-1997）、水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（SL20397）確定。1、結(jié)構(gòu)重要系數(shù)：安全等級I、II、III分別為1.1，1.0，0.9。2、設(shè)計(jì)狀況系數(shù)：持久狀況=1.0；短暫狀況：=0.95；

14、偶然狀況：=0.853、永久作用分項(xiàng)系數(shù)：對結(jié)構(gòu)有利時(shí)：=1.05 , 對結(jié)構(gòu)不利時(shí)：=0.95。 4、可變作用分項(xiàng)系數(shù)：水重=1.0 水平水壓力=1.0 浮托力=1.0 滲透壓力=1.2 地震動水壓力=1.05、地震慣性力分項(xiàng)系數(shù)：=1.0結(jié)構(gòu)系數(shù)：=1.2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)系到工程的安全可靠、施工易難、操作運(yùn)用、工程量及投資大小等方面的問題。在選擇中首先應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)、水流、施工管理應(yīng)用及拆遷情況等放面進(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)中閘軸線的位置已由規(guī)劃給出。2.2 閘型的確定本工程主要任務(wù)是將該地區(qū)內(nèi)的洪澇水江河或湖泊，以

15、防止內(nèi)澇。疏通排水河道，加大排水力度，縮短排水時(shí)間，在排水末端興建排水閘，改善地區(qū)水利環(huán)境。由于是建于平原河道的排水閘，應(yīng)具有較大的泄洪能力，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)，由于某地區(qū)地勢低洼，排水通道不暢，常常小雨小災(zāi)、大雨大災(zāi)，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，為便于排水，閘底板高程應(yīng)盡量低，因此采用無底坎平板寬頂堰，堰頂高與河床同高，河底高程為閘底板高程，即閘底板高程為-2.5m。2.3 擬定閘孔尺寸及閘墩厚度由于已知上、下游水位，可推算出上游水頭及下游水深。如表2-1所示。計(jì)算說明： 設(shè)計(jì)時(shí)上游過水面積 校核時(shí)上游過水面積表2-1 上游水頭計(jì)算流量Q(m3/s)下游水深hs(

16、m)上游水深H（m）過水?dāng)嗝娣e（m2）行近流速v0（m2/s）v02/2g上游水頭H0（m）設(shè)計(jì)流量460校核流量6704.94.955.5390434.51.181.540.070.125.075.62閘門全開泄洪時(shí)為平板寬頂堰堰流，根據(jù)公式判別是否為淹沒出流，其判別計(jì)算見表2-2。表2-2 淹沒出流判別計(jì)算計(jì)算情況下游水深hs(m)上游水頭H0（m）流態(tài)設(shè)計(jì)水位校核水位4.94.95.075.62淹沒出流淹沒出流按照閘門總凈寬計(jì)算公式，根據(jù)設(shè)計(jì)和校核兩種情況分別計(jì)算見表2-3。按照閘門總凈寬計(jì)算公式： （2-1）其中為堰流側(cè)收縮系數(shù)，初擬為0.96；m為堰流流量系數(shù)，取為0.385；為淹沒

17、系數(shù)，由hs/H0的計(jì)算結(jié)果查水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-20011表A.0.1-2可得。計(jì)算結(jié)果見表2-3。表2-3 閘門總凈寬計(jì)算 流量Q(m3/s)下游水深hs(m)上游水頭H0（m）hs/H0淹沒系數(shù)BO(m)設(shè)計(jì)流量460校核流量6704.94.95.075.620.970.870.550.8854535根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-20011中閘孔尺寸和水頭系列標(biāo)準(zhǔn)，選定單孔凈寬b=7m,同時(shí)為了保證閘門對稱開啟，防止不良水流形態(tài),選用5孔。由于閘基為軟基河床，初步設(shè)計(jì)選用整體式底板，縫設(shè)在閘墩上，中墩厚1.5m，縫墩厚2m，邊墩厚1m。閘孔尺寸布置圖如圖（2.1）所示。閘孔總寬度為：

18、圖2.1 閘孔尺寸（ 單位：m ） 2.4 校核泄洪能力根據(jù)孔口閘墩尺寸可計(jì)算側(cè)收縮系數(shù)，查水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-20011A.0.1，計(jì)算如下： （2-2） （2-3） （2-4）式中 閘孔凈寬 （m）； 中孔側(cè)收縮系數(shù)； 閘墩厚度 （m）； 邊孔側(cè)收縮系數(shù)； 邊閘墩順?biāo)飨蜻吘壘€至上游河道水邊線之間的距離； 中孔的個(gè)數(shù)； 墩孔的個(gè)數(shù)； 邊孔的個(gè)數(shù)。（1） 設(shè)計(jì)時(shí)的泄洪能力 根據(jù)式2-2、2-3、2-4計(jì)算可得：對于中孔： 得 靠縫墩孔： 得 對于邊孔： 得 所以 （2） 校核時(shí)泄洪能力根據(jù)式2-2、2-3、2-4計(jì)算可得：對于中孔： 得 靠縫墩孔： 得 對于邊孔： 得 所以 與假定的接近

19、，根據(jù)選得的孔口尺寸與上下游水位，近一步換算流量如下表所示。 (2-5)其中為堰流側(cè)收縮系數(shù)已算出，m為堰流流量系數(shù)，為0.385。為淹沒系數(shù)，由hs/H0的計(jì)算結(jié)果查水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-20011表A.0.1-2可得。 (2-6) (2-7)計(jì)算結(jié)果見表2-4。表2-4 過流能力校核計(jì)算計(jì)算情況（）堰上水頭（）Q（）校核過流能力設(shè)計(jì)流量460校核流量6905.075.620.970.870.550.8850.960.9635266223.4%3.42%由式2-6、2-7可知，設(shè)計(jì)情況超過了5%的要求，說明孔口尺寸有些偏大，但根據(jù)校核情況滿足要求，所以不再進(jìn)行孔口尺寸的調(diào)整。第三章 消能設(shè)

20、計(jì)3.1 消能防沖設(shè)計(jì)的控制情況由于該水閘位于平原地區(qū)，河床抗沖刷能力較弱，所以建議采用底流式消能。在水閘工程中應(yīng)用非常普遍。由于水閘上、下游翼墻的平面擴(kuò)散對增加水閘總寬度影響不大，因此底流消能設(shè)施，通常采用消力池。水閘在泄水的過程中，隨著閘門的開啟度不同，閘下水深、流態(tài)及閘流量也隨之變化，設(shè)計(jì)條件較難確定。當(dāng)設(shè)計(jì)水位或校核水位是閘門全開宣泄洪水，為淹沒出流，無需消能。部分閘門局部開啟時(shí)，只宣泄較小流量時(shí)，下游水位不高，閘下射流速度較大，才會出現(xiàn)嚴(yán)重的沖刷河床現(xiàn)象，須設(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，采用閘前水深H=5.1m，閘門局部開啟情況，作為消能

21、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孔對稱開啟，分別對不同開啟孔數(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。計(jì)算下游的正常水深：根據(jù)水閘所在河流縱橫斷面圖，繪制下游水位與流量關(guān)系曲線，用明渠均勻流公式進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果填入表2-1； (3-1) (3-2) (3-3)式中 A過流斷面的面積，； C謝材系數(shù)，； R水力半徑，m； 糙率； 過水?dāng)嗝娴臐裰埽?渠道底坡，。表3-1 下游水深流量Q關(guān)系曲線糙率n底坡i邊坡m底寬b水深h濕周斷面面積A水力半徑R謝材系數(shù)C流量0.0251/50002680.6070.6841.

22、520.5936.6116.470.0251/50002680.8071.5855.680.7838.3626.640.0251/50002681.0072.4770.000.9739.7738.690.0251/50002681.2073.3784.481.1540.9552.500.0251/50002681.4074.2699.121.3341.9767.970.0251/50002681.6075.16113.921.5242.8785.040.0251/50002681.8076.05128.881.6943.68103.630.0251/50002682.0076.94144.00

23、1.8744.40123.710.0251/50002682.2077.84159.282.0545.07145.230.0251/50002682.4078.73174.722.2245.68168.15圖3.1下游水深h流量Q的 關(guān)系曲線由圖（3.1）可查出已知流量所對應(yīng)的下游水深。按公式計(jì)算， （）， (3-4) （）， (3-5) ， (3-6) ， (3-7) ， (3-8) (3-9)結(jié)果列入表3-2。表3-2 消力池池深、池長估算開啟孔數(shù)n開啟高度e收縮系數(shù)泄流量Q單寬流量(m3/sm)收縮水深躍后水深下游水深流態(tài)判別消力池尺寸備注池深d池長Lsi水躍長Lj10.80.61832

24、4.570.492.690.78自由出流0.2815.14151.00.620405.710.622.951.030.5515.86161.20.622476.710.753.161.140.4816.47171.50.625588.290.943.401.320.0516.58172,00.6307510.71.263.691.490.0716.411730.80.618964.570.492.69淹沒出流1.00.6201195.710.622.951.20.6221416.710.753.161.50.6251738.290.943.402.00.63022310.71.263.69通過

25、計(jì)算，排水閘消力池深取最大值0.55m，但考慮到工程實(shí)際情況和施工方便消力池池深為0.6m，消力池如果淤積勢必會影響消能效果，因此，為了節(jié)省工程造價(jià)，防止消力池過深，得出開啟高度為1.0m的消力池深為控制條件。3.2 消力池尺寸及構(gòu)造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0.6m，用下列公式計(jì)算：挖池后收縮水深： (3-10) 躍后水深： (3-11) 出池落差： (3-12) 式中 流速系數(shù)，取0.91.0; 躍后水深，m； 收縮水深，m； 總勢能，m； 出池河床水深，m。 計(jì)算挖池后的收縮水深和相應(yīng)的出池落差及躍后水深，驗(yàn)算水躍淹沒系數(shù)符合在1.051.10之間的要求。

26、3.2.2 消力池池長根據(jù)池深0.6m，用以下公式計(jì)算出相應(yīng)的消力池長度為17m。消力池長度： (3-13) 水躍長度： (3-14)式中消力池長度，m； 消力池斜坡段數(shù)水平投影長度，m； 水躍長度校正系數(shù)，可采用0.70.8； 水躍長度，m。表3-3 消力池池長計(jì)算表過閘水流排水閘460消力池底板高程（m）消力池底斜坡段水平投影長度（m）3.00躍后水深（m）2.95收縮水深（m）0.62水躍長度校正系數(shù)0.8水躍長度（m）16.077消力池長度（m）15.86經(jīng)計(jì)算，排水閘消力池總長為15.86m。考慮施工方便與工程的具體情況，確定消力池的池長為17m，確定坡段長水平投影為3.00m，斜坡

27、面的坡度為1:5，水平段長為14m。3.2.3 消力池的構(gòu)造采用挖深式消力池，底流式消力池設(shè)施有三種形式：挖深式、消力檻式和綜合式。消力池可采用斜坡面與閘底板相連接，斜坡面的坡度不宜陡于1:4，故采用1:5。為了便于施工，消力池底板做成等厚，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10 cm，間距為2m，呈梅花形布置。根據(jù)抗沖要求，按式計(jì)算消力池底板的厚度，其中為消力池底板計(jì)算系數(shù)，取0.18；為確定池深時(shí)的過閘單寬流量；為相應(yīng)于單寬流量的上、下游水位差。 取消力池底板的厚度t=70cm。消力池構(gòu)造尺寸見圖（3.2）。圖3.2 消力池構(gòu)造尺寸 （單

28、位：m)3.3 海漫設(shè)計(jì)3.3.1 海漫作用由于出池后水流仍不穩(wěn)定，對下游的影響較大，所以通過海漫進(jìn)一步消除余能，調(diào)整流速分布，使水流均勻擴(kuò)散，排出閘基滲水。3.3.2 海漫長度計(jì)算應(yīng)根據(jù)可能出現(xiàn)的不利水位、流量組合情況進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)=19，且消能擴(kuò)散情況良好時(shí)，海漫長度可按公式： (3-15)式中海漫長度，m； 海漫長度計(jì)算系數(shù)，可查水工建筑物教材； 消力池末端單寬流量，； 泄水時(shí)的上、下游水位差，m。表3-4 值河床土質(zhì)粉砂、細(xì)砂中砂、粗砂中砂、粗砂、粉質(zhì)壤土堅(jiān)硬粘土1413121110987用式(3-15）計(jì)算海漫長度，結(jié)果列入表2-5。其中為海漫長度計(jì)算系數(shù)，根據(jù)閘基土質(zhì)為粗砂壤土質(zhì)則選

29、12。取計(jì)算表中的最大值，確定海漫長度為18m。表3-5 海漫長度計(jì)算表流量（）上游水深（m）下游水深（m）(m)(m)510253550605.15.15.15.15.15.12.032.643.724.224.824.870.120.240.600.831.191.433.182.611.591.120.550.235.537.4410.4011.2711.2917.503.3.3 海漫構(gòu)造因?yàn)閷Ｂ笥幸欢ǖ拇植诙龋员氵M(jìn)一步消除余能，有一定的透水性和柔性，所以選擇海漫的起始段為8m長的漿砌石水平段。因?yàn)闈{砌石的抗沖性能較好，其頂面高程可與護(hù)坦齊平。后10m做成坡度為1:15的干砌石段

30、，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0.5m，下面鋪設(shè)15cm的砂墊層。3.4 防沖槽設(shè)計(jì)3.4.1 作用防止沖刷坑向上游擴(kuò)展，保護(hù)海漫末端安全。3.4.2 工作原理在海漫末端挖槽拋石預(yù)留足夠的石塊，當(dāng)水流沖刷河床形成沖坑時(shí)，預(yù)留在槽內(nèi)的石塊沿斜坡陸續(xù)滾下，鋪在沖坑的上游斜坡上，防止沖刷坑向上游擴(kuò)展，保護(hù)海漫安全。3.4.3 尺寸海漫末端河床沖刷坑深度按式其中河床土質(zhì)的不沖流速可按式按不同情況計(jì)算如表3-5所示。式中t海漫末端的可能沖刷深度，m； 海漫末端的單寬流量，； 床土質(zhì)的不沖流速，； 海漫末端的水深，m； 水力半徑，； 查水力學(xué)12可知此處取0.8。表3-6

31、海漫沖刷坑深度計(jì)算計(jì)算情況q相應(yīng)過水水面積A濕周v0海漫末端河床水深t；設(shè)計(jì)情況校核情況6.769.85634.29744.01102.08106.951.441.471.1521.1767.628.71-1.1650.503根據(jù)計(jì)算確定防沖槽的深度0.6m。采用寬淺式，底寬取23倍的深度，本次設(shè)計(jì)取1.2m。上游坡率取2,下游坡率取3，防沖槽后做成坡率為5的斜坡與下游河床相連。具體尺寸如圖（3.3）所示。圖3.3 海漫、防沖槽（單位：cm）3.5 上、下游岸坡防護(hù)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?？拷l室一段采用漿砌石護(hù)坡，厚0.4m，下設(shè)0.1m的砂層墊層

32、。保護(hù)范圍上游自鋪蓋向上延伸23倍的水頭，下游自防沖槽向下延伸46倍的水頭。 圖3.4護(hù)岸尺寸構(gòu)造圖（單位：mm）第四章 防滲排水設(shè)計(jì)4.1 閘底地下輪廓線的布置4.1.1 防滲設(shè)計(jì)的目的（1）防止閘基滲透變形（2）減小閘基滲透變形（3）減小水流損失（4）合理選用地下輪廓尺寸4.1.2 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，即高水位采用鋪蓋、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、排水孔排水和減壓井與下游連通，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。4.1.3 地下輪廓線布置1）閘基防滲長

33、度的確定初擬防滲長度應(yīng)滿足式 (4-1)式中：L閘基防滲長度，即閘基輪廓線防滲部分水平段和垂直段長度的總和，m； C允許滲徑系數(shù)，由于本工程為黏壤土地基，取5； H上、下游最大水頭差，m。根據(jù)式4-1，有 故，閘基理論防滲長度為28m。2）防滲設(shè)備由于閘基為中粗砂含少量礫石局部并夾有粘壤土質(zhì)為主，防滲設(shè)備采用黏土鋪蓋，閘底板上、下游側(cè)設(shè)置齒墻，為了避免破壞天然的黏土結(jié)構(gòu)，不宜設(shè)置板樁。3）防滲設(shè)備尺寸和構(gòu)造閘底板水水流方向長度，根據(jù)閘基土質(zhì)為粉質(zhì)粘土，查水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-20011表5，A取2.5根據(jù)式： (4-2) 綜合考慮上部結(jié)構(gòu)布置及地基承載力等要求，確定閘底板順?biāo)鞣较虻拈L度為1

34、4m。 閘底板厚度為： ,考慮到工程布置和施工條件，實(shí)際取1.5m。齒墻的具體尺寸見圖（4.1）。 圖4.1 閘底板（單位：cm）鋪蓋的長度根據(jù)35倍的上、下游水位差，確定為20m。鋪蓋厚度的確定:便于施工，上游端為0.6m，末游端為1.5m以便和閘底板連接。為了防止水流沖刷及施工時(shí)破壞黏土鋪蓋，在其上下設(shè)置30cm厚的漿砌石保護(hù)層，10cm厚的礫石墊層和10cm厚的砂墊層。4.1.4 校核地下輪廓線的長度根據(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。鋪蓋長度 + 閘底板長度 + 齒墻長度 = 20 + 14 =34mL理=28m由上式計(jì)算可知實(shí)際地下

35、輪廓線布置長度大于理論地下輪廓線，故滿足防滲要求，不必設(shè)板樁。4.2 排水設(shè)備的細(xì)部構(gòu)造4.2.1 排水設(shè)備的作用采用排水設(shè)備，可降低滲透壓力，排除滲水，避免滲透變形，增加下游穩(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，做到既減少滲壓又避免滲透變形。4.2.2 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。排水反濾層一般是由23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。相鄰

36、兩層間，較小一層的顆粒不得穿過較粗一層的空隙；反濾層不得被阻塞，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)中的反濾層有碎石，中砂和細(xì)砂組成，其中上部位20cm厚的碎石，中間位10cm厚的中砂，下部為10cm的細(xì)砂，具體尺寸見圖（4.2）。 圖4.2 反濾層 （單位：cm）2）鉛直排水設(shè)計(jì)。本工程在護(hù)坦的中部設(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

37、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)23層排水孔，呈梅花形布置，孔后設(shè)反濾層，排水墻后的側(cè)向繞滲水流。4.2.3 止水設(shè)備凡具有防滲要求的縫，都應(yīng)設(shè)止水設(shè)備。止水分鉛直止水和水平止水兩種。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)在黏土鋪蓋保護(hù)層上的溫度沉陷縫、消力池與地板沉陷縫、翼墻和消力池本身的溫度沉陷縫內(nèi)。在黏土鋪蓋與閘底板沉陷縫中設(shè)置瀝青麻袋止水。其詳細(xì)構(gòu)造見圖（4.3）。圖4.3 止水（單位：cm）4.3 防滲計(jì)算4.3.1 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。4.3.2 計(jì)算方法計(jì)算方法有直線比例

38、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,本次設(shè)計(jì)采用此種方法進(jìn)行滲流計(jì)算。4.3.3 計(jì)算滲透壓力根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-20011C.2.1可知：（1） 地基有效深度的計(jì)算。按照揚(yáng)壓力分布曲線、滲流量、出逸坡降值等均不在變化時(shí)有效深度為：當(dāng) 時(shí)，； (4-3)當(dāng) 時(shí)，。 (4-4)式中：-分別為地下輪廓不透水部分的水平投影長度和垂直投影長度。值從地下輪廓的最高點(diǎn)鉛直向下算起。若不透水層的埋深，則有效深度進(jìn)行計(jì)算；若，應(yīng)按實(shí)際透水層深度T計(jì)算。根據(jù)以上公式判斷，所以地基的有效深度為： 計(jì)算大于實(shí)際的地基透水層深度5m，所以取小值地基分段和阻力系數(shù)計(jì)算。先將實(shí)際的地下輪廓

39、進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喕怪蔀樗降暮痛怪钡膬刹糠秩鐖D（4.4）所示。圖4.4 滲流區(qū)域分段（單位：cm）其中1、9為進(jìn)出口段，3、5、7為內(nèi)部垂直段，2、4、6、8段位水平段。簡化時(shí)出口段的齒墻或段板樁的入土深度應(yīng)予以保留，以便的出實(shí)有的出口坡降。用以下公式計(jì)算各典型段的阻力系數(shù)：（1）進(jìn)、出口段： (4-5)式中：S板樁或齒墻的入土深度，m；T地基透水深度或?qū)嶋H深度，m； 進(jìn)、出口段的阻力系數(shù)。（2）內(nèi)部垂直段： (4-6)式中：內(nèi)部垂直段的阻力系數(shù)。（3）水平段： (4-7)式中：水平段的阻力系數(shù)； L水平段長度，m； 進(jìn)、出口段板樁或齒墻的入土深度，m。計(jì)算各典型段的水頭損失： (4-8)式

40、中：上、下游水位差。表4-1 各段滲透壓力水頭損失分段編號分段名稱123456789合計(jì)進(jìn)口水平垂直水平垂直水平垂直水平出口0.61.91.01.02.5001.001.901.005.04.44.42.53.53.53.52.54.0201.0121.00.504.483.090.402.953.032.950.400.7918.590.1371.2090.8480.1100.8090.8310.8090.1100.217H=5.10.1371.252O.8480.1100.8090.8130.8090.1280.215H=5.1進(jìn)出口段水頭損失局部修正。用下式計(jì)算得的進(jìn)、出口水頭損失與實(shí)際

41、情況相差較大，需進(jìn)行必要的修正。修正后的水頭損失為： (4-9)式中：進(jìn)出口段修正后的水頭損失，m； 計(jì)算出的水頭損失值，m； 阻力修正系數(shù)，可按下式計(jì)算，當(dāng)計(jì)算得時(shí)，采用； (4-10)式中：底板埋深與板樁入土深度之和，m； 板樁另一側(cè)地基透水層深度，m。修正后進(jìn)、出口段水頭損失將減小 進(jìn)口處=4.4m , =5m, =0.6m,將數(shù)據(jù)帶入上述公式計(jì)算得， 所以進(jìn)口水頭損失值應(yīng)予修正。進(jìn)口段水頭損失減小值為：出口處=2.5m ，=4m，=2.5m，將數(shù)據(jù)帶入上述公式計(jì)算得， 所以出口水頭損失值應(yīng)予修正。出口段水頭損失減小值為：根據(jù)以上計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果列入表4-2。表4-2 進(jìn)出口段的阻力系數(shù)

42、修正表段別進(jìn)口段出口段0.62.54.42.50.7150.990.1370.2170.0390.002171.2520.128計(jì)算角點(diǎn)的滲壓水頭。對于簡化后的地下輪廓各角點(diǎn)可用下式計(jì)算，中間沒有計(jì)算到的點(diǎn)，均用此段上下游段滲透水頭差內(nèi)插計(jì)算?？偟乃^差為正常擋水期的上、下游水頭差5.1m。計(jì)算結(jié)果列入表4-3。表4-3 閘基各角點(diǎn)滲透壓力值5.14.9833.7322.8842.7741.9651.1520.3430.2150驗(yàn)算滲流逸出坡降。為了保證閘基的抗?jié)B穩(wěn)定性，要求出口段的逸出坡降必須小于規(guī)定的容許值。出口段的逸出坡降J為： (4-11)驗(yàn)算閘基抗?jié)B穩(wěn)定性時(shí)，要求水平段和出口段的滲流

43、坡降必須分別小于規(guī)定的水平段和出口段允許J值。出口段的逸出坡降:,小于壤土出口段允許滲流坡降值（查表得），滿足要求，不會發(fā)生滲透變形。閘底板的滲透壓力分布如圖（4.5）所示。、圖4.5 閘底板滲透壓力分布 （單位：m）第五章 閘室布置5.1 底板和閘墩5.1.1 閘底板的設(shè)計(jì)a、作用。閘底板是閘室的基礎(chǔ)，承受閘室及上部結(jié)構(gòu)點(diǎn)的全部荷載，并較均勻地傳給地基， 還有防沖、防滲等作用。b、形式。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。c、長度。根據(jù)前面設(shè)計(jì)，已知閘底板長度為14cm。d、厚度。根據(jù)前面設(shè)計(jì)，已知閘底板厚度為1.5m。5

44、.1.2 閘墩設(shè)計(jì)a、作用。分隔閘孔并支撐閘門、工作橋等上部結(jié)構(gòu)，使水流順利的通過閘室。b、外形輪廓。應(yīng)能滿足過閘水流平順、側(cè)向收縮小、過流能力大的要求。上游墩頭采用半圓形，下游墩頭采用流線形。其長度采用與底板同長，為14cm。c、厚度。中墩1.5m，縫墩2.0m，邊墩1.0m。平面閘門的門槽尺寸應(yīng)根據(jù)閘門的尺寸確定，檢修深0.20m，寬0.20m，主門槽深0.3m，寬0.8m。檢修門槽與工作門槽之間留2.5m的凈距，以便與工作人員檢修。d、高度。采用以下三種方法計(jì)算，取較大值。根據(jù)計(jì)算墩高最大值為6.0m，令根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定，有防洪任務(wù)的排水閘閘墩高程不要低于兩岸堤頂高程，兩岸堤頂高程

45、為5.00m，經(jīng)比較后取閘墩高度為7.5m。H墩 = 校核洪水位時(shí)水深 + 安全超高 = 5.5 + 0.5 =6.0mH墩 = 設(shè)計(jì)洪水位時(shí)水深 + 安全超高 = 5.0 + 0.7 = 5.7m 其計(jì)算查閱相關(guān)書籍?？p墩尺寸見圖（5.1）。圖5.1 縫墩 單位：（cm）5.2 閘門與啟閉機(jī)閘門按工作性質(zhì)可分為工作閘門、事故閘門以及檢修閘門；按材料科分為鋼閘門、混凝土閘門和鋼絲網(wǎng)水泥閘門；按結(jié)構(gòu)可分為平面閘門、弧形閘門等。5.2.1 工作閘門工作閘門基本尺寸為閘門高6m，寬7m，采用平面鋼閘門，雙吊點(diǎn)，滾輪支承。5.2.2 檢修閘門檢修閘門采用疊梁式，閘門槽深為20cm，寬為20cm。5.2

46、.3 啟閉機(jī)類型啟閉機(jī)可分為固定式和移動式兩種，常用固定式啟閉機(jī)有卷揚(yáng)式、螺桿式和油壓式。卷揚(yáng)式啟閉機(jī)啟閉能力較大，操作靈便，啟閉速度快，但造價(jià)高。螺桿式啟閉機(jī)簡便、廉價(jià)，適用于小型工程、水壓力較大、門重不足的情況等。油壓式啟閉機(jī)是利用油泵產(chǎn)生的液壓傳動，可用較小的動力獲得很大的啟閉力，但造價(jià)較高。在有防洪要求的水閘中，一般啟閉機(jī)迅速可靠，能夠多孔同步開啟，這里采用卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，一門一機(jī)。5.2.4 啟閉機(jī)的選型（1）根據(jù)水工設(shè)計(jì)手冊11，平面直升鋼閘門結(jié)構(gòu)活動部分重量公式如下，經(jīng)過計(jì)算得8.44t，考慮其他因素取閘門自重85kN。式中 G閘門結(jié)構(gòu)活動部分重量，t；H孔口高度，取6m；B孔口寬度，取7m；閘門的支承結(jié)構(gòu)特征系數(shù)，對于滑動式支承取0.8，對于滾動式支承取1.0，對于臺車式支承取1.3；閘門材料系數(shù)，普通碳素結(jié)構(gòu)鋼制成的閘門為1.0，低合金結(jié)構(gòu)鋼制成的閘門取0.8。（2）初估閘門啟閉機(jī)的啟門力和閉門力。根據(jù)水工設(shè)計(jì)手冊11中的近似公式：式中P平面閘門的總壓力，kN， 啟門力，kN；閉門力，kN。由于閘門關(guān)閉擋水時(shí)，水壓力P值最大。此時(shí)閘門前