濁溝蓄水閘設(shè)計

1、濁溝蓄水閘設(shè)計5.6設(shè)計依據(jù)5.6.1工程等級濁溝蓄水閘位于濁溝下游，是一座蓄水兼有排澇作用的水閘。濁溝蓄水閘設(shè)計流量為39.2m3/s，根據(jù)水閘設(shè)計規(guī)范（SL265-2001），按平原區(qū)水閘樞紐工程分等指標(biāo)，濁溝蓄水閘為小型水閘，工程等別為等。其主要建筑物級別為4級、次要建筑物級別為5級、臨時性建筑物級別為5級。5.6.2抗震設(shè)防烈度根據(jù)中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖(GB18306-2001)，本區(qū)地震動峰值加速度為0.05g，相應(yīng)的工程區(qū)地震基本烈度為度，本工程按地震烈度6度設(shè)防。5.6.3規(guī)劃設(shè)計成果規(guī)劃設(shè)計成果見表1.1.3-1。表1.1.3-1 濁溝蓄水閘規(guī)劃成果所在河道濁溝樁號0+000蓄

2、水情況流量（m3/s）3上游水位（m）24.70下游水位（m）24.55防洪情況上游水位（m）24.64下游水位（m）24.96閘尺寸孔數(shù)3孔寬（m）3.0閘頂高程（m）25.46閘底高程（m）21.11濁溝（0+000）溝頂高程（m）25.11溝底高程（m）20.61溝口寬（m）40溝底寬（m）101.2工程總體布置1.2.1水閘結(jié)構(gòu)型式1）閘室型式閘室型式為胸墻式，整體式閘室。2）底檻高程根據(jù)規(guī)劃數(shù)據(jù)，清淤整治后的濁溝0+000處溝底高程為20.61m。根據(jù)水力分析，閘檻高程低，單寬流量大，閘室寬度相應(yīng)減小。為防止淤積，保證水流暢通，閘檻高程應(yīng)稍高于溝底高程。綜合考慮取閘底檻高程為21.1

3、1m。3）閘孔凈寬閘檻高程確定后，根據(jù)水閘的設(shè)計流量及其水位組合，計算確定閘室總凈寬為9m。取3孔，單孔凈寬3.0m。4）閘頂高程濁溝頂規(guī)劃高程為25.11m，水閘下游防洪水位為24. 96m，安全超高0.5m，取閘頂高程25.46m。1.2.2閘基防滲措施主要利用閘室底板防滲，同時利用上游護(hù)底及下游消力池底板兼作防滲鋪蓋進(jìn)行水平防滲。1.2.3水閘總體布置建筑物由上游連接段、閘室段、下游連接段等幾部分組成。（1）上游連接段包括：上游設(shè)圓弧型翼墻，順?biāo)鞣较蜷L10.0m，采用漿砌石重力式結(jié)構(gòu)；鋪蓋采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，長10.0m、厚0.4m，與閘室、翼墻底板接頭處采用橡皮止水；上游護(hù)坡長度為24.

4、0 m；護(hù)底長度為14.0m，其中漿砌石護(hù)底長8.0m，厚0.4m，下設(shè)0.1m碎石墊層，砼護(hù)底0.4m厚，設(shè)60冒水孔、梅花形布置，間距1500m；砼護(hù)底下設(shè)反濾層0.6厚。（2）閘室段包括：底板采用C25鋼筋砼平板結(jié)構(gòu)，垂直水流向長為11.8m，順?biāo)飨蜷L為10.3m，厚度為0.6m，下設(shè)C10素砼墊層；閘墩采用鋼筋混凝土實心結(jié)構(gòu)，其長度與閘室底板等長，閘墩厚度根據(jù)主門槽及啟閉機(jī)臺排架柱的布置要求確定，中墩厚0.8m，邊墩厚0.6m，中墩上下游作成圓弧形墩頭，以改善進(jìn)出水流態(tài)；閘室啟閉機(jī)臺設(shè)在上游側(cè)；排架、工作臺為鋼筋砼結(jié)構(gòu)，上部啟閉機(jī)房采用磚混結(jié)構(gòu)，層高3.0m，屋面為現(xiàn)澆鋼筋砼平頂屋面

5、，0.5m高挑檐；閘門采用平面鋼閘門。啟閉機(jī)采用一臺1×100kN手電兩用螺桿式啟閉機(jī)。交通橋?qū)?.0m，采用鋼筋砼平板式。（3）下游連接段：消力池長為鋼筋砼綜合式結(jié)構(gòu)，長12.0m，深度0.5m，其中斜坡段長2.0m，底板厚0.4m，后段6.0m范圍設(shè)60冒水孔、梅花形布置，間距1500m，下設(shè)反濾層0.6厚；消力池兩側(cè)為圓弧型翼墻，采用漿砌石重力式結(jié)構(gòu)。海漫長度為18.0m，其中8.0m護(hù)底、護(hù)坡為M10漿砌塊石，10.0m為干砌石結(jié)構(gòu)，厚度0.3m，下設(shè)碎石墊層厚0.1m；海漫末端設(shè)深1.5m、底寬2.0m的防沖槽。1.3水力計算1.3.1閘孔凈寬計算濁溝蓄水閘底板高程21.1

6、1m、上游蓄水位24.70m、設(shè)計下游水位24.96m。閘門過流能力采用平底寬頂堰高淹沒度（hs/H00.9）公式計算：式中：B0閘孔總凈寬（m）；Q過閘流量（39.2m3/s）；H0計入行進(jìn)流速的堰前水深，計算得3.5m；0淹沒堰流的綜合流量系數(shù)，計算得0.971；hs由堰頂算起的下游水深（m），取3. 35m；經(jīng)計算，需閘孔寬度8.39m，取B0=9.0m1.3.2消能防沖設(shè)計（1）消力池深度按下式計算T0+0dZZ式中：d消力池深度(m)； 水躍淹沒系數(shù)，采用1.051.10； 躍后水深（m）； 收縮水深（m）； T0總勢能(m)； b1 消力池首端寬度（m）； b2消力池末端寬度（m）

7、； q過涵單寬流量（m3/s）； 水流動能校正系數(shù)，采用1.0； 流速系數(shù)采用0.95； Z出水落差（m）； 出池河床水深（m）。（2）消力池長度計算可由下式確定LsjLs+Lj Lj6.9(hc- hc) 式中：Lsj消力池長度(m)； Lj水躍長度（m）； Ls消力池斜坡段水平投影長度（m）； 水躍長度校正系數(shù)，取=0.70.8；（3）消力池底板厚度計算根據(jù)抗沖要求，消力池底板始端厚度可按下式計算：tk1式中： t消力池底板厚度(m)； 泄水時的上、下游水位差（m）； K1消力池底板計算系數(shù)，采用0.150.20。當(dāng)有揚(yáng)壓力作用時，根據(jù)抗浮要求，消力池底板厚度可按下式計算：tk2 式中：K

8、1消力池底板計算系數(shù)，取K1=0.2； K2消力池底板安全系數(shù)，取K2=1.2； 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)；作用在消力池底板上的脈動壓力(KPa)，其值可取躍前收縮斷面流速水頭值的5%;通常計算消力池底板前半部的脈動壓力時取“”號，計算消力池底板后半部的脈動壓力時取“”號； 消力池底板的飽和重度(KN/m3)。（3）海漫長度按下式計算LPKs式中：LP海漫長度(m); 消力池末端單寬流量（m3/s·m）; 上、下游水位差（m） Ks海漫長度計算系數(shù)，根據(jù)河床不同土質(zhì)查水閘設(shè)計規(guī)范表B.2.1。（4）海漫末端的河床沖刷深度計算dm

9、1.1-hm 式中：dm海漫末端河床沖刷深度(m)；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)。濁溝蓄水閘消能防沖設(shè)計工況采用設(shè)計排澇流量下惡劣放水工況：設(shè)計流量39.2m3/s，惡劣放水水位：上游水位24.70m，下游水位21.70m。經(jīng)計算分析，閘消能防沖計算結(jié)果詳見表1.3.2-1。根據(jù)計算結(jié)果，濁溝蓄水閘采用的消力池長12m、池深0.5m、底板厚0.4m、海漫長18.0m、防沖槽深1.5m，均滿足要求。表1.3.2-1 濁溝蓄水閘消能防沖計算結(jié)果過閘流量(m3/s)收縮斷面水深h(m)躍后水深(m)消力池深(m)水躍長度(

10、m)消力池底板厚(m)海漫長(m)防沖槽深(m)39.20.5312.040.37610.410.35516.01.381.3.3防滲排水設(shè)計（1）初擬滲徑長度閘基滲徑長度按下式計算：L=C·H式中：L閘基防滲長度(m)；H上下游水位差；4.35m為設(shè)計防洪工況； C滲徑系數(shù)，壤土取C=5。濁溝蓄水閘：L=4.35×5=21.75m，實際布置的地下輪廓總長約30.0m，大于滲徑長度計算值。（2）排水設(shè)計為降低上游護(hù)坦、下游消力池底板的滲透壓力，濁溝蓄水閘上游護(hù)底及下游消力池底板內(nèi)設(shè)排水孔，排水孔直徑0.06m，縱橫間距1.5m，其下鋪設(shè)反濾層，反濾層要求由下至上鋪設(shè)各0.2

11、m厚的中粗砂、瓜子片、碎石。1.4結(jié)構(gòu)計算1.4.1閘室穩(wěn)定及基底應(yīng)力計算蓄水閘分別計算完建期和防洪期二種設(shè)計條件下的基底應(yīng)力及抗滑安全系數(shù)。完建期的荷載組合為：自重+土壓力+其它施工時可能產(chǎn)生的力；防洪校核期荷載組合為：自重+水重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+土壓力。1）抗滑穩(wěn)定計算：式中：Kc抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)； f基礎(chǔ)底面與地基土之間的摩擦系數(shù)，取0.30； G作用在計算單元上的全部豎向荷載(KN)； H作用在計算單元上的全部水平荷載(KN)。2）基底應(yīng)力計算：式中：P 基底應(yīng)力的最大最小值（kpa）；G作用在計算單元上的全部豎向荷載(KN)；M作用在計算單元上的全部荷載對基礎(chǔ)底面形心軸產(chǎn)生的力矩(

12、KN.m)；A計算單元基礎(chǔ)底面面積(m2)；W計算單元基礎(chǔ)底面對形心軸的截面矩(m3)。3）計算結(jié)果及評價蓄水閘基底應(yīng)力計算結(jié)果詳見表1.4.1-1。表1.4.1-1 蓄水閘穩(wěn)定及地基應(yīng)力計算成果水閘名稱計算條件基底壓力（kPa）不均勻系數(shù)（）抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)最大最小計算值允許值計算值允許值濁溝蓄水閘完建期72.947.91.522.0防洪期59.838.81.542.03.261.2根據(jù)上表計算成果，閘基最大基底應(yīng)力為72.9kPa，由于缺少地質(zhì)勘探報告，本次設(shè)計地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值按120 kPa進(jìn)行復(fù)核，故閘基承載力滿足要求；閘基底應(yīng)力不均勻系數(shù)及抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均在規(guī)范規(guī)定范圍內(nèi)，滿足設(shè)計

13、要求。1.4.2翼墻穩(wěn)定及基底應(yīng)力計算濁溝蓄水閘翼墻為漿砌石重力式擋土墻，上游翼墻高4.7m0.5m，（水流方向投影）長10m；下游翼墻高5.2m0.5m，（水流方向投影）長12m。因上、下游翼墻尺寸相差不大，故選取下游翼墻最高處進(jìn)行計算。計算結(jié)果詳見表1.4.2-1。表1.4.2-1 蓄水閘擋土墻穩(wěn)定及地基應(yīng)力計算成果部位計算條件基底壓力（kPa）不均勻系數(shù)（）抗滑安全系數(shù)最大最小計算值允許值計算值允許值墻高5.65m完建期117.386.41.362.01.441.2防洪期109.460.81.802.02.131.2上表計算結(jié)果表明濁溝蓄水閘翼墻抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)、閘基承載力和地基壓應(yīng)力不

14、均勻系數(shù)均滿足規(guī)范要求。（地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值為120 kPa）。1.5電氣設(shè)計供電電源:本工程供電電源“T”接至附近10kV線路，導(dǎo)線型號為LGJ-35。電氣主接線及保護(hù)：根據(jù)用電負(fù)荷計算，均選用一臺S11-30/10 10±5%/0.4kV變壓器。變壓器采用戶外桿上布置方式，高壓側(cè)采用RW10-10型戶外高壓跌落式熔斷器作為變壓器短路及過負(fù)荷保護(hù)。啟閉機(jī)房內(nèi)設(shè)一XL-21（改）型動力箱，動力箱裝設(shè)一只NS型斷路器作為低壓母線的短路保護(hù)。閘門啟閉機(jī)控制方式：采用就地操作控制方式。防雷、接地及照明：為防止雷電波沿10kV配電線路侵襲變壓器，在變壓器高壓側(cè)裝設(shè)Y5WS-12.7/50型避雷

15、器，為防止直擊雷侵害，在啟閉機(jī)房頂四周敷設(shè)避雷帶，利用啟閉機(jī)房四周柱內(nèi)鋼筋作為防雷引下線與閘底板接地網(wǎng)可靠連接。利用閘底板作為自然接地網(wǎng)，其接地電阻值不應(yīng)大于4。涵上所有電氣設(shè)備的金屬外殼及金屬構(gòu)架都應(yīng)可靠接地。啟閉機(jī)房照明采用吸頂式熒光燈。1.6主要工程量濁溝蓄水閘主要工程量見表5.6-1。表5.6-1 濁溝蓄水閘主要工程量編 號分項工程名稱、部位或規(guī)格單位工程量備注一建筑工程土方工程1土方開挖m32641.782土方回填m31216.18壓實度0.92砼及鋼筋砼工程1C15砼墊層m338.922C25鋼筋砼閘底板m382.523C25鋼筋砼閘墩m3138.114C25鋼筋砼啟閉臺及排架m315.275C25鋼筋砼交通橋m328.786C25鋼筋砼護(hù)坦m332.057C25鋼筋砼消力池m386.648C25砼預(yù)塊護(hù)坡m336.929啟閉機(jī)房m237.17含裝修砌石工程1M10漿砌石擋土墻m3467.52M10漿砌石護(hù)底m377.243干砌石護(hù)底m335.844防沖槽拋石m363.445碎石墊層m3103.026反濾m388.01含排水管細(xì)部其它1止水橡皮延米23.522紫銅止水延米23.523螺旋鋼梯座1高5.0m4水尺根2均長3m二金屬結(jié)構(gòu)制作及