水闸设计实例
本工程位于河南省某县城郊处，它是某河流梯级开发中最末一级工程。该河属稳定性河流，河面宽约200m ，深约7~10m 。由于河床下切较深又无适当控制工程，雨季地表径流自由流走，而雨过天晴经常干旱，加之打井提水灌溉，使地下水位愈来愈低，严重影响两岸的农业灌溉和人畜用水。为解决当地40万亩农田的灌溉问题，经上级批准的规划确定，修建挡水枢纽工程。
拦河闸所担负的任务是：正常情况下拦河截水，抬高水位，以利灌溉，洪水时开闸泄水，以保安全。
本工程建成后，可利用河道一次蓄水800万m 3，调蓄水至两岸沟塘，大量补给地下水，有利于进灌和人畜用水，初步解决40万亩农田的灌溉问题并为工业生产提供足够的水源，同时对渔业、航运业的发展，以及改善环境，美化城乡都是极为有利的。
（一）地质条件
根据钻孔了解闸址地层属河流冲积相，河床部分地层属第四纪蟓更新世Q 3与第四纪全新世Q 4的层交错出现，闸址两岸高程均在41m 左右。
闸址处地层向下分布情况如下表1所示。
闸址处系平原型河段、两岸地势平坦，地面高程约为40.00m 左右，河床坡降平缓，纵坡约为1/10000，河床平均标高约30.00m ，主河槽宽度约
80-100m ，河滩宽平，呈复式河床横断面，河流比较顺直。
（三）土的物理力学性质指标
土的物理力学性质指标主要包括物理性质、允许承载力、渗透系数等，具体数字如表2、3所示。
表3 土的力学性质指标表
1、石料
本地区不产石料，需从外地运进，距公路很近，交通方便。 2、粘土
经调查本地区附近有较丰富的粘土材料。
3、闸址处有足够的中细砂。
（五）水文气象
1、气温
本地区年最高气温42.2 C ，最低气温-20.7 C ，平均气温14.4 C 。 2、风速
最大风速 20=V m/s ，吹程0.6Km 。 3、径流量
非汛期（1～6月及10～12月）9个月份月平均最大流量9.1m 3/s 。
汛期（7～9）三个月，月平均最大流量为149m 3/s ，年平均最大流量 2.26=Q m 3/s ，最大年径流总量为8.25亿m 3。
4、冰冻
闸址处河水无冰冻现象。
（六）批准的规划成果
1、根据水利电力部《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》（SD112-78）的规定，本枢纽工程为Ⅲ等工程，其中永久性主要建筑物为3级。
2、灌溉用水季节，拦河闸正常挡水位为38.50m 。
3、洪水标准见表4所示。
1、工期为两年。
2、材料供应情况
水泥由某水泥厂运输260 Km 至某市，再运输80 Km 至工地仓库；其它他材料由市汽车运至工地；电源由电网供电，工地距电源线1.0Km ；地下水位平均为28.0~30.0m 。
（一）闸址的选择
闸址、闸轴线的选择关系到工程的安全可靠、施工难易、操作运用、工程量及投资大小等方面的问题。在选择过程中首先应根据地形、地质、水流、施工管理应用及拆迁情况等方面进行分析研究，权衡利弊，经全面分析比较，合理确定。 本次设计中闸轴线的位置已由规划给出。
（二）闸型确定
本工程主要任务是正常情况下拦河截水，以利灌溉，而当洪水来临时，开闸泄水，以保防洪安全。由于是建于平原河道上的拦河闸，应具有较大的超泄能力，并利于排除漂浮物，因此采用不设胸墙的开敞式水闸。
同时，由于河槽蓄水，闸前淤积对洪水位影响较大，为便于排出淤沙，闸底板高程应尽可能低。因此，采用无底坎平顶板宽顶堰，堰顶高程与河床同高，即闸底板高程为30.00m 。
（三）拟定闸孔尺寸及闸墩厚度
由于已知上、下游水位，可推算上游水头及下游水深，如表1所示：
注：考虑壅高15~20cm。
闸门全开泄洪时，为平底板宽顶堰堰流，根据公式1判别是否为淹没出流。
按照闸门总净宽计算公式(2)，根据设计洪水和校核洪水两种情况分别计算如下表。其中ε为堰流侧收缩系数，取0.96；m为堰流流量系数，取0.385。
根据《闸门设计规范》中闸孔尺寸和水头系列标准，选定单孔净宽m，同时为了保证闸门对称开启，防止不良水流形态，选用7孔，闸孔总宽度为：
L＝nb0+(n－1)d=()()2.1
4
6.1
2
8
7?
+
?
+
?=64m
由于闸基为软基河床，选用整体式底板，缝设在闸墩上，中墩厚1.2m，缝墩厚1.6m，边墩厚1m。如图1所示。
图1 闸孔尺寸布置图(单位：m)
（四）校核泄洪能力
根据孔口与闸墩的尺寸可计算侧收缩系数，查《水闸设计规范》（规范表2-2），结果如下：
对于中孔
870
.0
2.1
8
8
0=
+
=
s
b
b
得
976
.0
1
=
中
ε
；
靠缝墩孔
833
.0
6.1
8
8
0=
+
=
s
b
b
得
973
.0
2
=
中
ε；
对于边孔
163
.0
05
.
41
8
8
0=
+
=
s
b
b
得
909
.0
3
=
中
ε
；
所以
956
.0241909
.02973.04976.013
213
32211=++?+?+?=
++++=
n n n n n n 中中中εεεε
与假定接近，根据选定的孔口尺寸与上下游水位，进一步换算流量如下表所示：
所以不再进行孔口尺寸的调整。
（一）消能防冲设计的控制情况
由于本闸位于平原地区，河床的抗冲刷能力较低，所以采用底流式消能。
设计水位或校核水位时闸门全开渲泄洪水，为淹没出流无需消能。闸前为正常高水位38.50m ，部分闸门局部开启，只宣泄较小流量时，下流水位不高，闸下射流速度较大，才会出现严重的冲刷河床现象，需设置相应的消能设施。为了保证无论何种开启高度的情况下均能发生淹没式水跃消能，所以采用闸前水深H =8.5m ，闸门局部开启情况，作为消能防冲设计的控制情况。
为了降低工程造价，确保水闸安全运行，可以规定闸门的操作规程，本次设计按1、3、5、7孔对称方式开启，分别对不同开启孔数和开启度进行组合计算，找出消力池池深和池长的控制条件。
按公式（7）、（8）、（9）、（11）计算结果列入表1。
得出开启1孔开启高度为2米为消力池的池深控制条件。
（二）消力池尺寸及构造
1、消力池深度计算
根据所选择的控制条件，估算池深为2m ，用（10）、（11）、（12）式计算挖池后的收缩水深h c 和相应的出池落差ΔZ 及跃后水深h c ″，验算水跃淹没系数符合在1.05～1.10之间的
要求。
05.100.501
.025.320=++=''?++=
c s h Z h
d σ
2、消力池池长
根据池深为2m ，用公式（13）、（14）计算出相应的消力池长度为32ｍ。 3、消力池的构造
采用挖深式消力池。为了便于施工，消力池的底板做成等厚，为了降低底板下部的渗透压力，在水平底板的后半部设置排水孔，孔下铺设反滤层，排水孔孔径为10cm ，间距为2m ，呈梅花形布置。
根据抗冲要求，按式16计算消力池底板厚度。其中 1k 为消力池底板计算系数，取0.18； q 为确定池深时的过闸单宽流量； H '?为相应于单宽流量的上、下游水位差。
9.025.35.84.1118.0=-=t m ，取消力池底板的厚度 0.1=t m 。
图1 消力池构造尺寸图 (单位：高程m ，尺寸cm)
（三）海漫设计
1、海漫长度计算
用公式（18）计算海漫长度结果列入表2。其中 s k 为海漫长度计算系数，根据闸基土质为中粉质壤土则选12。取计算表中的大值，确定海漫长度为40m 。
因为对海漫的要求为有一定的粗糙度以便进一步消除余能，有一定的透水性，有一定的柔性。所以选择在海漫的起始段为10米长的浆砌石水平段，因为浆砌石的抗冲性能较好，其顶面高程与护坦齐平。后30米做成坡度为1：15的干砌石段，以使水流均匀扩散，调整流速分布，保护河床不受冲刷。海漫厚度为0.6米，下面铺设15cm 的砂垫层。
（四）防冲槽设计
海漫末端河床冲刷坑深度按公式19计算，其中河床土质的不冲流速可按下式计算。按不同情况计算如表3所示。
[]51051~4100R v R v v =??? ??= （20）
式中 []0v —河床土质的不冲流速，m/s ；
0v —查《水力学》可知此处取0.8m/s ； R —水力半径，
x A
R =
；
s
h ''—海漫末端河床水深，m 。
坡率为3，出槽后作成坡率为5的斜坡与下游河床相连。如图2所示。
图2 海漫防冲槽构造图 (单位：m)
（五）上、下游岸坡防护
为了保护上、下游翼墙以外的河道两岸岸坡不受水流的冲刷，需要进行护坡。采用浆砌石护坡，厚0.3米，下设0.1米的砂垫层。保护范围上游自铺盖向上延伸2～3倍的水头，下游自防冲槽向下延伸4～6倍的水头。
（一）闸底地下轮廓线的布置
1、防渗设计的目的
防止闸基渗透变形；减小闸基渗透压力；减少水量损失；合理选用地下轮廓尺寸。 2、布置原则
防渗设计一般采用防渗和排水相结合的原则，即在高水位侧采用铺盖、板桩、齿墙等防渗设施，用以延长渗径减小渗透坡降和闸底板下的渗透压力；在低水位侧设置排水设施，如面层排水、排水孔排水或减压井与下游连通，使地下渗水尽快排出，以减小渗透压力，并防止在渗流出口附近发生渗透变形。
3、地下轮廓线布置
（1）闸基防渗长度的确定。根据公式(2)计算闸基理论防渗长度为59.5m 。其中 C 为渗径系数，因为地基土质为重粉质壤土，查表取7。
5.595.87=?=L m
（2）防渗设备 由于闸基土质以粘性土为主，防渗设备采用粘土铺盖，闸底板上、下游侧设置齿墙，为了避免破坏天然的粘土结构，不宜设置板桩。
（3）防渗设备尺寸和构造。
1）闸底板顺水流方向长度根据公式(1)计算，根据闸基土质为重粉质壤土A 取2.0。底板长度综合考虑上部结构布置及地基承载力等要求，确定为18m 。
175.82=?=底L m
2）闸底板厚度为
6.1851
=?=
t m ，实际取为1.5m 。
3）齿墙具体尺寸见图1。
图1 闸底板尺寸图 （单位：cm ）
4）铺盖长度根据（3 ~5）倍的上、下游水位差，确定为40m 。铺盖厚度确定为：便于施工上游端取为0.6m ，末端为1.5m 以便和闸底板联接。为了防止水流冲刷及施工时破坏粘土铺盖，在其上设置30cm 厚的浆砌块石保护层，10cm 厚的砂垫层。
4、校核地下轮廓线的长度
根据以上设计数据，实际的地下轮廓线布置长度应大于理论的地下轮廓线长度，通过校核，满足要求。
铺盖长度+闸底板长度+齿墙长度= 理L >=++8.64188.640=59.5m
（二）排水设备的细部构造
1、排水设备的作用
采用排水设备，可降低渗透水压力，排除渗水，避免渗透变形，增加下游的稳定性。排水的位置直接影响渗透压力的大小和分布，应根据闸基土质情况和水闸的工作条件，做到即减少渗压又避免渗透变形。
2、排水设备的设计
（1）水平排水 水平排水为加厚反滤层中的大颗粒层，形成平铺式。反滤层一般是由2~3层不同粒径的砂和砂砾石组成的。层次排列应尽量与渗流的方向垂直，各层次的粒径则按渗流方向逐层增大。
反滤层的材料应该是能抗风化的砂石料，并满足：被保护土壤的颗粒不得穿过反滤层；各层的颗粒不得发生移动；相邻两层间，较小一层的颗粒不得穿过较粗一层的空隙；反滤层不能被阻塞，应具有足够的透水性，以保证排水通畅；同时还应保证耐久、稳定，其工作性能和效果应不随时间的推移和环境的改变而变差。
本次设计中的反滤层由碎石，中砂和细砂组成，其中上部为20cm 厚的碎石，中间为10cm 厚的中砂，下部为10cm 厚的细砂。
图2 反滤层构造图 (单位：cm)
（2）铅直排水设计 本工程在护坦的中后部设排水孔，孔距为2m ，孔径为10cm ，呈梅花形布置，孔下设反滤层。
（3）侧向排水设计 侧向防渗排水布置（包括刺墙、板桩、排水井等）应根据上、下游水位，墙体材料和墙后土质以及地下水位变化等情况综合考虑，并应与闸基的防渗排水布置相适应，在空间上形成防渗整体。
在消力池两岸翼墙设2~3层排水孔，呈梅花形布置，孔后设反滤层，排出墙后的侧向绕渗水流。
3、止水设计
凡具有防渗要求的缝，都应设止水设备。止水分铅直和水平止水两种。前者设在闸墩中间，边墩与翼墙间以及上游翼墙铅直缝中；后者设在粘土铺盖保护层上的温度沉陷缝、消力池与底板温度沉陷缝、翼墙、消力池本身的温度沉降缝内。在粘土铺盖与闸底板沉陷缝中设置沥青麻袋止水。
图3 止水详图 (单位：cm)
（三）防渗计算
1、渗流计算的目的：计算闸底板各点渗透压力；验算地基土在初步拟定的地下轮廓线下的渗透稳定性。
2、计算方法有直线比例法、流网法和改进阻力系数法，由于改进阻力系数法计算结果精确，采用此种方法进行渗流计算。
3、计算渗透压力
（1）地基有效深度的计算。
根据公式(3)判断 5
2.2300
≥=S L ，地基有效深度 e T 为
29585.05.00=?=?=l T e m ，大于实际的地基透水层深度8m ，所以取小值
8=e T m 。
（2）分段阻力系数的计算。通过地下轮廓的各角点和尖端将渗流区域分成9个典型段，如图4所示。其中1、9段为进出口段，用式(4)计算阻力系数；3、5、7段为内部垂直段，用式(5)计算相应的阻力系数；2、4、6、8段为水平段，用式6计算相应的阻力系数。各典型段的水头损失用式(7)计算。结果列入（表1）中。 对于进出口段的阻力系数修正，按公式（8）、(9)、(10）计算，结果如表2所示。
图4 渗流区域分段图（单位：m）
（
用表1计算的各段的水头损失进行计算，总的水头差为正常挡水期的上、下游水头差8.5m。各段后角点渗压水头=该段前角点渗压水头—此段的水头损失值，结果列入表3。
出口段的逸出坡降为：
324
.0
5.1
486
.0
=
=
'
'
=
S
h
J i
，小于壤土出口段允许渗流坡降值
[]60.0~
50
.0
=
J（查表得），满足要求，不会发生渗透变形。绘制闸底板的渗透压力分布
图5。
图5 闸底板下渗透压力分布图(单位：m)
（一）底板和闸墩
1、闸底板的设计
（1）作用闸底板是闸室的基础，承受闸室及上部结构的全部荷载，并较均匀地传给地基，还有防冲、防渗等作用。
（2）型式常用的闸底板有平底板和钻孔灌注桩底板。由于在平原地区软基上修建水闸，采用整体式平底板，沉陷缝设在闸墩中间。
（3）长度根据前边设计已知闸底板长度为18m。
（4）厚度根据前边设计已知闸底板厚度为1.5m。
2、闸墩设计
（1）作用分隔闸孔并支承闸门、工作桥等上部结构，使水流顺利的通过闸室。
（2）外形轮廓应能满足过闸水流平顺、侧向收缩小的，过流能力大的要求。上游墩头采用半圆形，下游墩头采用流线型。其长度采用与底板同长，为18m。
（3）厚度为中墩1.2m，缝墩1.6m，边墩1.0m。平面闸门的门槽尺寸应根据闸门的尺寸确定，检修门槽深0.20m,宽0.20m,主门槽深0.3m,宽0.8m。检修门槽与工作门槽之间留3.0m的净距，以便于工作人员检修。
（4）高度采用以下三种方法计算取较大值，根据计算墩高最大值为10.85m，另根据《水闸设计规范》中规定有防洪任务的拦河闸闸墩高程不应低于两岸堤顶高程，两岸堤顶高程为41.00m，经比较后取闸墩高度为11.00m。
H=校核洪水位时水深+安全超高
1）墩
=10.35+0.5=10.85m。
H=设计洪水位时水深+安全超高
2）墩
=9.15+0.7=9.85m；
H=正常挡水位时水深+h
3）墩
=8.5+0.59+0.4=9.49m。（式中波浪高度的计算请查阅相关书籍）
图1 缝墩尺寸详图（单位：cm）
（二）闸门与启闭机
闸门按工作性质可分为工作闸门、事故闸门和检修闸门；按材料分为钢闸门、混凝土闸门和钢丝网水泥闸门；按结构分为平面闸门、弧形闸门等。
1、工作闸门基本尺寸为闸门高9m ，宽8m ，采用平面钢闸门，双吊点，滚轮支承。
2、检修闸门采用叠梁式，闸门槽深为20cm ，宽为20cm ，闸门型式如图2所示。
图2 叠梁式检修闸门示意图
3、启闭机可分为固定式和移动式两种 常用固定式启闭机有卷扬式、螺杆式和油压式。卷扬式启闭机启闭能力较
大，操作灵便，启闭速度快，但造价高。螺杆式启闭机简便、廉价，适用于小型工程，水压力较大，门重不足的情况等。油压式启闭机是利用油泵产生的液压传动，可用较小的动力获得很大的启闭力，但造价较高。在有防洪要求的水闸中，一般要求启闭机迅速可靠，能够多孔同步开启，这里采用卷扬式启闭机，一门一机。
4、启闭机的选型
（1）根据《水工设计手册》平面直升钢闸门结构活动部分重量公式1，经过计算得16.9ｔ，考虑其它因素取闸门自重170KN 。
85.165.1012.0B H k k G 材支= （1）
式中 G —闸门结构活动部分重量，t ；
支k —闸门的支承结构特征系数，对于滑动式支承取0.8；对于滚轮式支承取1.0，对于台车
式支承取1.3。
材k —闸门材料系数，普通碳素结构钢制成的闸门为1.0；低合金结构钢制成的
闸门取0.8。
H —孔口高度，取9m ；
B —孔口宽度，取8m 。
（2）初估闸门启闭机的启门力和闭门力，根据《水工设计手册》中的近似公式：
G P F Q 2.112.0~10.0+=）（ （2）
= 4931702.1289010.0=?+?KN9
G P F W 2.112.0~10.0-=）（ （3）
851702.1289010.0=?-?=KN
式中 P —平面闸门的总水压力，
b h P 2
21γ=
，KN ；
Q F —启门力，KN ；
W F —闭门力，KN ；
由于闸门关闭挡水时，水压力 P 值最大。此时闸门前水位为8.5m ，本次设计的水闸为中型水闸，系数采用0.10，经计算启闭力 Q F 为493KN ，闭门力 W F 为85KN 。查《水工设计手册》选用电动卷扬式启闭机型号QPQ-2 ?40。
（三）上部结构
1、工作桥是为了安装启闭机和便于工作人员操作而设的桥。若工作桥较高可在闸墩上部设排架支承。工作桥设置高程与闸门尺寸及形式有关。由于是平面钢闸门，采用固定式卷扬启闭机，闸门提升后不能影响泄放最大流量，并留有一定的富裕度。根据工作需要和设计
规范，工作桥设在工作闸门的正上方，用排架支承工作桥，桥上设置启闭机房。由启闭机的型号决定基座宽度为2m，启闭机旁的过道设为1m，启闭机房采用24砖砌墙，墙外设0.66m 的阳台（过人用）。因此，工作桥的总宽度为1+1+0.24+0.24+0.66+0.66=6m。由于工作桥在排架上，确定排架的高度即可得到工作桥高程。
排架高度=闸门高+安全超高+吊耳高度
=9+0.5+0.5 =10m
工作桥高程=闸墩高程+排架高+T型梁高
=41m+10m+1m=51m。
图3 工作桥细部构造图(单位：cm)
2、交通桥的作用是连接两岸交通，供车辆和人通行。交通桥的型式可采用板梁式。交通桥的位置应根据闸室稳定及两岸连接等条件确定，布置在下游。仅供人畜通行用的交通桥，其宽度不小于3m；行驶汽车等的交通桥，应按交通部门制定的规范进行设计，一般公路单车道净宽为4.5m，双车道为7~9m。本次设计采用双车道8m宽，并设有人行道安全带为75cm，具体尺寸如图4所示。
图4 交通桥细部构造图(单位：cm)
3、检修桥的作用为放置检修闸门，观测上游水流情
况，设置在闸墩的上游端。采用预制T型梁和活盖板型
式。尺寸如图5所示。
图5 检修桥细部构造图(单位：cm)
（四）闸室的分缝与止水
水闸沿轴线每隔一定距离必须设置沉陷缝，兼作温度缝，以免闸室因不均匀沉陷及温度变化产生裂缝。缝距一般为15~30m，缝宽为2~2.5cm。整体式底板闸室沉陷缝，一般设在闸墩中间，一孔、二孔或三孔一联为独立单元，其优点是保证在不均匀沉降时闸孔不变形，闸门仍然正常工作。
凡是有防渗要求的缝，都应设止水设备。止水分铅直和水平两种。前者设在闸墩中间，边墩与翼墙间以及上游翼墙本身；后者设在铺盖、消力池与底板，和混凝土铺盖、消力池本身的温度沉降缝内。
本次设计缝墩宽1.6m，缝宽为2cm，取中间三孔为一联，两边各为两孔一联。
（一）设计情况及荷载组合
1、设计情况选择
水闸在使用过程中，可能出现各种不利情况。完建无水期是水闸建好尚未投入使用之前，竖向荷载最大，容易发生沉陷或不均匀沉陷，这是验算地基承载力的设计情况。正常挡水期时下游无水，上游为正常挡水位，上下游水头差最大，闸室承受较大的水平推力，是验算闸室抗滑稳定性设计情况。泄洪期工作闸门全开，水位差较小，对水闸无大的危害，故不考虑此种情况。本次设计地震烈度为6°，不考虑地震情况。
2、完建无水期和正常挡水期均为基本荷载组合。取中间三孔一联为单元进行计算，需计算的荷载见表1所示。
荷载计算主要是闸室及上部结构自重。在计算中以三孔一联为单元，省略一些细部构件重量，如栏杆、屋顶等。力矩为对闸底板上游端点所取。钢筋混凝土重度采用25KN/m3；混凝土重度采用23KN/m3；水重度采用10 K N/m3；砖石重度采用19KN/m3。
图1 完建无水期荷载分布图
根据荷载计算结果，采用公式（
1）、（2）进行地基承载力的验算，可得结论完建无水期的地基承载力能够满足要求，地基也不会发生不均匀沉陷。
地基承载力为 )61(min max B
e A G W M A G P ±=±=
∑∑∑，代入数值得；
27.9250
.93)18
02.061(182819.46814min
max =
-???=
P KPa
地基承载力平均值 []P P P P ≤+=
2min
max ，代入数值得；
[]200
89.92227.9250.93=<=+=P P KPa
偏心矩
∑∑-
=G M
B e 2，代入数值得； 02
.019.4681452.422422218-=-=e
地基不均匀系数 []ηη<=min
max P P
，代入数值得；
[]5.201.127.9250
.93=<==
ηη。
（三）正常挡水期验算
1、正常挡水期荷载计算除闸室自重外，还有静水压力，水重，闸底板所受扬压力由渗
透计算中可得。由于浪压力小于静水压力的5%，忽略不计。
图2 正常挡水期荷载分布图
1、地基承载力验算
根据荷载计算结果，采用公式（1）、（2）进行地基承载力的验算，可知正常挡水期的地基承载力及地基不均匀系数均满足要求。
地基承载力
21
.
76
31
.
100
)
18
41
.0
6
1(
18
28
08
.
44483
min
max
=
?
±
?
?
=
P
KPa
地基承载力平均值
[]200
26
.
88
2
21
.
76
31
.
100
=
<
=
+
=P
P
KPa
偏心矩
41
.0
08
.
44483
38
.
382127
2
18
=
-
=
e
地基不均匀系数
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32
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21
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76
31
.
100
=
<
=
=η
η
3、闸室抗滑稳定计算
闸底板上、下游端设置的齿墙深度为1.0m，按浅齿墙考虑，闸基下没有软弱夹层。滑动面沿闸底板与地基的接触面，采用公式（3）进行计算，其中的闸底板与地基之间的摩擦系数，根据闸址处地层分布可知为重粉质壤土和细砂，查闸室基础底面与地基之间的摩擦系数表得0.45，允许的抗滑稳定安全系数根据本工程主要建筑物为3级，查表得1.20。经计算闸室抗滑稳定满足要求。
抗滑稳定安全系数
]
[K
P
G
f
K≥
?
=
∑
∑
，代入数值计算得；
20
.1][50.113.1336508
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K K
湖北水利水电职业技术学院 综合练习报告 系别：水利工程系 专业：水利水电建筑工程 题目：水闸施工技术课程设计 班级：水工（3）班 姓名：陈浩 指导老师：陈道英 成绩： 日期：
目录 1 施工条件分析 1.1对外交通 1.2施工场地条件 1.3水文气象 1.4水电供应 1.5主要建筑物 2料场的选择与开采 2.1粘性土料场 2.2石料料场 2.3砂料料场 2.4水泥、钢筋、汽油及柴油 3施工导流设计 3.1施工标准及导流时段 3.3导流建筑物设计 3.3. 1施工洪水 3.3. 2施工围堰设计 4主体工程施工 4.1主要施工程序和主要工程量 4.2清淤工程 4.3开挖工程 4.4土方回填 4.5砌体拆除工程 4.6砼工程 4.7砌石、抛石工程 4.8碳纤维补强加固工程 4.9金属结构工程
4.10堤顶道路工程 5施工交通运输 5.1对外交通 5.2场内交通 6施工工厂设施 7施工总布置 7.1布置原则 7.2施工房屋建筑 7.3弃料场规划 7.4施工占地 8施工总进度 8.1编制原则 8.2施工进度安排 9主要技术供应 9.1主要材料供应 9.2主要施工机械设备10设计总结
1.施工条件分析 1.1对外交通 YJC排涝闸位于宜城市城区汉江干堤右岸，桩号为6+500处，距宜城市市城区中心5.0km。本工程可利用现有堤顶路面作为对外施工陆路交通，汉江航道亦可作为水路交通运送主要施工材料。 1.2施工场地条件 闸址两岸外滩及堤内坡脚均有部分空闲场地。由于水闸的规模不大，对场地要求相对不高，因此现有的场地条件基本能满足施工布置的需要。 1.3水文气象 水闸所在地流域位于湖北省水文气象分区第Ⅵ区，属北亚热带季风气候区，兼有南北过渡气候特征。据统计，流域多年平均降水量831mm，历年最大年降雨量1353.6mm（1967年），最小年降雨量为647.3mm（1972年），雨季多集中在夏秋两季，尤其以7、8月为最多，一般占全年降雨量的45%。多年平均气温15.6℃，历年最高气温为40℃，最低气温为-16℃。多年平均蒸发量1100mm，多年平均径流深约220mm，多年平均最大风速15.5m/s。年日照时数在2000h 以上，无霜期为230d，多年平均相对湿度为77%。全年、冬季、夏季主导风向分别为E、WNW、E。 1.4水电供应 工程的施工用水、用电较为方便，施工用水可直接从汉江中提取，用水水质和水量均能满足生产需要，施工用电可由施工单位自备变压器,从当地电网取电后向各施工点供电。 1.5主要建筑材料 工程所需主要建筑材料包括水泥、钢材、油料、块石、碎石、砂、土料。 钢材、油料等可从建材市场择优购买； 水泥从宜城市葛洲坝水泥有限责任公司购买，汽车运往工地；
5.5.1 ****闸拆建工程 （1）设计流量及水位组合 ****闸位于唐松河尾部、伏堆河汇流口上游，自排松林荡圩区35.71km2涝水入唐响河。当唐响河高水无法下泄时，关闭****闸，由松林荡排涝站反向抽排入黄河故道。 ****闸控制排涝面积35.71km2,10年一遇自排模数1.29m3/s/km2,推算得设计自排流量46.1m3/s；排涝水位考虑远期唐响河按10年一遇排涝标准疏浚，唐响河闸上10年一遇预排预降水位为1.5m，推算得****闸下设计水位为2.9m。****闸特征水位组合见表5.5.1。 表5.5.1 ****闸特征水位组合成果表 （2）工程总体布置 ****闸室为平底板宽顶堰型式，上下游第一节翼墙均采用圆弧扶壁式结构；闸孔为三孔，单孔净宽3.5m；闸室底板顺水流向长11.0m，垂直水流向总宽13.70m；闸室底板顶高程-1.00m，闸顶高程 5.50m，消力池顶高程-1.50m，河道底高程-1.00m；上游护坦长8.0m，浆砌块石护底长10.0m；下游消力池长10.0m，海漫长16.0m，防冲槽深1.5m；工作桥及排架采用钢筋混凝土固支结构，工作桥为“π”型，上设启闭机房，工作闸门采用三扇3.5m×3.5m平面钢闸门，配LQ-12T手电两用螺杆式启闭机3台套；交通桥采用现浇混凝土固支结构，桥面总宽5.5m。
（3）闸顶高程计算 根据《水闸设计规范》（SL265-2001）4.2.4条，水闸闸顶高程应根据挡水和泄水两种运用情况确定。挡水时，闸顶高程不应低于水闸正常蓄水位（或最高挡水位）加波浪计算高度与相应安全超高之和；泄水时，闸顶高程不应低于设计洪水位（或校核洪水位）与相应安全超高值之和。 本工程挡水为控制工况：闸顶高程不应低于水闸设计最高挡水位加波浪计算高度与相应安全超高值之和。经计算，设计防洪水位 4.55m 时闸顶高程为：H=4.55+△h ＝4.55+0.28+0.20＝5.03（m ），故闸顶高程取5.50m 。 （4）孔径计算 根据《水闸设计规范》（SL265-2001）宽顶堰计算方法，堰流处于高淹没状态，采用下式进行计算，计算结果见表5.5.2。 式中：B 0－闸孔总净宽（m ）； Q －过闸流量（m 3/s ）； H 0－计入行进流速水头的上游水深（m ）； H s －下游水深（m ）； g －重力加速度,g=9.8m/s 2； μ0-淹没堰流的综合流量系数。 表5.5.2 孔径计算成果表 () s s h H g h Q B -= 0002μ2 0065.0877.0? ?? ? ??-+=H h s μ
xxxx防洪挡潮闸重建工程 水工结构设计计算书 审核： 校核： 计算：
目录 一、基本设计资料 (1) 1.1 堤防设计标准 (1) 1.2 水闸设计标准 (1) 1.3 特征水位 (1) 1.4 结构数据 (2) 1.5 水闸功能 (2) 1.6 地基特性 (2) 1.7 地震设防烈度 (3) 二、闸顶高程计算 (4) 2.1 按《水闸设计规范》中的有关规定计算闸顶高程 (4) 2.2 按《堤防工程设计规范》中的有关规定计算堤顶高程 (5) 2.3 闸顶高程计算结果 (7) 2.4 启闭机房楼面高程复核计算 (8) 三、水闸水力计算 (9) 3.1 水闸过流能力复核计算 (9) 3.2 消能防冲计算 (11) 四、渗流稳定计算 (21) 4.1 渗流稳定计算公式 (21) 4.2 闸侧渗流稳定计算 (22) 4.3 闸基渗流稳定计算 (24) 五、闸室应力稳定计算 (28) 5.1 计算工况及荷载组合 (28) 5.2 计算公式 (29) 5.3 计算过程 (31) 5.4 计算成果及分析 (31) 六、闸室结构配筋计算 (32) 6.1 基本资料 (32) 6.2 边孔计算 (33) 6.3 中孔计算 (50) 6.4 胸墙计算 (50) 6.5工作桥配筋及裂缝计算 (52) 6.6 闸门锁定座配筋及裂缝计算 (53) 6.7 水闸交通桥面板计算 (56) 七、翼墙计算 (57) 7.1 计算方法 (57)
7.4 计算成果 (59) 7.5 配筋计算 (59) 八、其他连接挡墙计算 (60) 8.1 埋石砼挡墙计算（具体计算详见堤防设计计算书案例） (60) 8.2 埋石砼挡墙基础处理 (61) 8.3 中控楼浆砌石墙计算（具体计算详见堤防设计计算书案例） (62) 九、上下游护岸稳定计算 (63) 9.1 计算断面的选取与假定 (63) 9.2 计算工况 (63) 9.3 计算参数 (63) 9.4 计算理论和公式 (64) 9.5 计算过程（具体计算详见堤防设计计算书案例） (65) 9.6 计算结果 (65) 十、施工围堰计算 (66) 10.1导流级别及标准 (66) 10.2围堰顶高程确定 (66) 10.3围堰稳定计算（具体计算详见堤防设计计算书案例） (67) 十一、基础处理设计计算 (69) 11.1 闸室基础处理设计计算 (69) 11.2 翼墙基础处理设计计算 (73) 十二、闸室和翼墙桩基础配筋计算 (75) 12.1 计算方法 (75) 12.2 计算条件 (75) 12.3 第一弹性零点到地面的距离t的计算 (75) 12.4 桩的弯距计算 (76) 12.5 桩顶水平位移Δ计算 (76) 12.6 配筋计算 (76) 12.7 灌注桩最大裂缝宽度验算 (78)
水闸设计说明书专业方向：水利水电建筑工程
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
水闸设计说明书 一、 设计基本资料 节制闸闸前水位1.7m,闸后水位1.6m 。节制闸设计流量16.5m 3/s 。原有干渠底宽11.0m,渠道比降1：6000,边坡1：1.5，糙率0.025。渠道土质为沙壤土。采用C15混凝土，Ⅰ级钢筋。建筑物为Ⅳ级。进水闸轴线与干渠水流成90度角布置。 二、设计任务 设计节制闸一座，该建筑物横跨于干渠中，用以节制水位，保证设在节制闸左侧的进水闸顺利引水的要求。进水闸轴线与干渠水流成90度角布置。 三、成果要求 1、完成说明书约30页。（含各部分结构简图）。 2、计算机绘图一张，包括水闸纵剖面图，水闸平面图及细部构造图，配筋图等。 第一章 节制闸的水力计算 1.验算渠道的过水能力 根据已知资料，采用公式Q=ωC Ri ,可算出现在渠道过流能力Q ，同时同设计流量Q 设 比较，如果Q>Q 设。那么渠道能满足过水要求；如果Q 图1-1 渠道过水断面示意图 解：()h mh b +=ω= (11+1.5×1.6) ×1.6=21.44m 2 77.165.116.12111222=+??+=++=m h b χ m 21.44 1.2816.77 R ωχ= == m s m 2 1 05.136000 128.168.4144.21=???==Ri c Q ω< 现扩建渠道断面，以加大底宽处理。见表1-1： 设2、初拟闸孔宽度 闸孔形式采用宽顶堰，堰顶与渠底同高。采用公式 23 0'2H g b m Q s σ= g V H H 22 0+= b n b '= 式中：b —闸孔总净宽度；（m ） H —记入行进流速的堰顶水头；（m ） m '—含侧收缩影响的流量系数，查附表4-1； b '—每孔净宽；（m ） n —孔数； 0V —行进流速，按堰前（3~5）H 处的过水断面计算；（m/s ） s m 3 67 . 41 28 . 1 025 . 0 1 1 6 1 6 1 = ? = = R n C .5 . 16= 设 Q s m 3 水土保持方案范文集合5篇 水土保持方案范文集合5篇 为了确保事情或工作有序有效开展，常常需要预先准备方案，方案的内容多是上级对下级或涉及面比较大的工作，一般都用带“文件头”形式下发。那么我们该怎么去写方案呢？以下是整理的水土保持方案5篇，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助。 水土保持方案篇1 水利枢纽工程建设是人类改造自然界的一种手段,通过开发利用水资源,实现水资源在时间上和空间上的重新分配,达到为国民经济服务的目的。工程建成以后,可获得较大的社会经济效益和环境效益,如防洪、发电、灌溉、航运、水库养殖、旅游等。 但在工程开发建设过程中,必然会扰动原地貌、损坏土地及植被、产生大量弃土石渣,造成新增水土流失,如不及时采取防治措施,将危害区域环境和威胁下游安全,从而在一定程度上制约国民经济的可持续发展。因此,必须结合当地的实际情况,进行切实可行的水土保持方案设计,防治水土流失,为保护生态环境和工程安全服务。下面以该水利枢纽工程水土保持方案设计作为实例进行分析。 1 基本情况 1 . 1 项目区自然和社会环境概况 某水利枢纽工程位于吉林长春境内,该流域属北半球中纬度北温带, 流域年平均降水量比较充沛,水资源较丰富,特别是上游山区,山 高河陡,水能资源很也丰富。 全江段山岭连绵, 森林茂密, 植被良好,河谷狭窄,江道弯曲,河底为石质,有岩坎、暗礁和深潭。工程区现有水土流失是以地表径流冲刷引起的水力侵蚀为主,主要形式为面蚀,其次为沟蚀。水土流失强度为1286 t/km2·a,属轻度流失区。 1 . 2 工程概况 该水利枢纽是以防洪、灌溉为主,兼顾发电、供水和航运等综合利用的水利工程。 水库正常蓄水位为65.00 m,防洪限制水位61.00 m,防洪高水位67.94 m,相应防洪库容3.10×108 m3,调节库容1.14×108m3,灌溉农田面积33 533.3 hm2,电站总装机容量49.5 MW;提供工业和生活用水量1.0 m3/s;通航过坝设施按100 t级斜面升船机考虑。另外,为减少淹没损失,对库区4个片区采取工程防护措施。该水库为大型水库,属Ⅱ等工程。主要枢纽建筑物有:主坝、副坝、泄水建筑物、电站厂房、灌溉进水闸等。工程总工期42 个月。工程静态总投资98835.78万元,总投资101 605.36万元。 2 水土流失预测 工程建设中产生的水土流失量主要由两部分组成:一是由于工程扰动原地貌、破坏或占用土地及植被,使该范围内土壤侵蚀加剧所造成的水土流失量;二是由于工程建设产生的大量弃渣不合理堆放而增加的水土流失量。该工程扰动原地貌、损坏土地及植被面积达 2 310.14 hm2,工程施工期总弃渣量为55.06×104 m3。经采用类比法 项目四水闸设计 【教学目标】 1、掌握水闸的工作特点及分类；熟悉水闸的设计标准、水闸设计规范； 2、掌握闸孔口设计方法（1）了解闸孔类型的选择方法，（2）掌握水闸总净宽的计算方法及公式应用，（3）理解闸孔的分孔方法、单孔净宽、闸墩厚度拟定、分缝方法及有关构造规定等概念，（4）熟悉水闸的构造要求； 3、培养学生绘制水闸横剖面的动手能力及空间想象能力。 【教学要求】 图4-1 广东省东莞石龙水闸实景 引例 某排水闸建筑物等级为2级，水闸设计排水流量s，相应闸上设计水位（内河涌），浪高，闸下设计水位（外江）。防洪水位（外江），浪高，相应闸上水位（内河涌）。排水渠为梯形断面，渠底宽为12m，底高程，，渠顶高程，两岸边坡均为1:2。闸基持力层为粉质粘土，承载力为140kPa，渗透系数为×10-5 cm/s 。闸上无交通要求。，该地区地震烈度为Ⅵ度。 设计该水闸。 知识点 水闸设计应符合中华人民共和国行业标准SL265-2001 《水闸设计规范》和现行的有关标准的规定。 水闸设计的内容有：闸址选择，确定孔口形式和尺寸，防渗、排水设计，消能防冲设计，稳定计算，沉降校核和地基处理，选择两岸连接建筑物的形式和尺寸，结构设计等。 水闸设计应认真搜集和整理各项基本资料。选用的基本资料应准确可靠，满足设计要求。水闸设计所需要的各项基本资料主要包括闸址处的气象、水文、地形、地质、试验资料以及工程施工条件、运用要求，所在地区的生态环境、社会经济状况等。 【基本知识学习】 水闸的类型与工作特点 4.1.1 概述 水闸是一种低水头建筑物，兼有挡水和泄水的作用，用以调节水位、控制流量，以满足水利事业 取水枢纽进水闸设计计算说明书 一工程概况： 某灌区总灌溉面积97.6万亩，灌区分布在河道两岸，两岸灌溉面积大致相等。根据河流的水沙情况及取水要求，经过综合比较，修建由拦河坝，冲沙闸，进水闸组成的冲沙槽式Ⅱ等取水枢纽。 拦河闸横跨河道修建，于主河道正交，闸地质河宽270m，拦河闸底板高程与河床平均高程相同，为31.5m，两岸堤坝高程39.8m，闸上游限制最高洪水位38.8m，冲沙闸布置在拦河闸两侧，地板高程31.5m，进水闸为了满足两岸灌溉要求，采用两岸布置方案。枢纽平面布置如图1所示： 二工程资料： 1.气象：多年平均气温7.5°C 。月平均最搞气温20.3°C ，月平均最低气温-18°C，冻层深度1.0—1.5m，多年平均风速4.1m/s ，汛期最大风速8.4m/s 。 2.水文： 3 3 进水闸以5％的洪水作为停水标准，灌溉临界期相应的河道流量Q=400s m/3，闸址处平均含沙量1.8kg/m3，实测最大含沙量4.74kg/m3。 3.地质情况：渠道附近属于第四 纪沉积岩，厚度较大，两岸滩地 为粉质壤土及粉沙，其下为砾质 中沙，次下为砾质粗沙：沿河一 带地下水埋藏深度随地形变化， 一般在2.5m左右，因土质透水 性强，地下水位变化受河道水位 影响大，丰水期河水补给地下水 位较高，枯水季节，地下水补给 河水。 4.地基土设计指标： 地基允许承载能力 [σ]＝250KN/m2； 地基应力分布允许不均匀系数 η＝2～3； 砼与中砂摩擦系数 f＝0.4； 砼容重γ＝24KN/ m3； 回填土：尽量以透水性良好的砂 质中砂或粗砂回填，回填土壤容 重γ 干＝16KN/ m3；γ 湿 ＝10KN/ m3； γ饱＝20KN/ m3；C=0； 填土与墙后摩擦角δ＝0 5.地震：本地区不考虑地震影响 6.工程材料：石料场距闸址不远，石料抗压指数2500KN/cm左右，容重：γ＝24KN/ m3；采石场用粗细骨料及砂料，距渠首2.5—3.0km。 7.交通：进水闸有交通要求，要求桥面总宽5m 。 三设计资料： 1.渠道设计资料： 渠首底板高程32.10m； 每年最大引水流量Q＝78m3/s； 灌溉期正常挡水位35.00m； 相应下游水位34.80m； 渠道纵坡I＝1：3500； 渠道边坡m＝1.75； 渠道底宽B＝26m； 渠道顶部高程37.5m； 渠道顶部宽度6m； 2. 确定设计流量与水位： 以水闸最大引水流量78m3/s作为设计流量。因所设计进水闸为有坝式引水，根据有坝引水上游水位的确定办法，进水闸的上游水位是有拦河坝（闸）控制的。闸的上游设计水位，即拦河坝（闸）应该壅高的水位。其他时期的水位决定于相应时期内拦河坝（闸）泄流时的坝顶（闸前）溢流水位。所以上游水位是正常挡水位35.00m，相应下游水位34.80m。 3.泄流计算资料： 中华人民共和国行业标准 SL 265-2001 水闸设计规范 Desidn specification for sluice 2001-02-28发布 2001-04-01实施 中华人民共和国水利部发布 中华人民共和国行业标准 水闸设计规范 Desidn specification for sluice SL 265-2001 主编单位：江苏省水利勘测设计研究院 批准部门：中华人民共和国水利部 施行日期：2001年4月1日 中华人民共和国水利部关于批准发布《水闸设计规范》SL 265-2001的通知 水国科［2001］62号 部直属各单位,各省,自治区,直辖市,计划单列市水利(水务)厅(局),新疆生产建设兵团水利局： 根据部水利水电技术标准制定,修订计划,由水利水电规划设计总院主持,以江苏省水利勘测设计研究院为主编单位修订的《水闸设计规范》,经审查批准为水利行业标准,并予以发布.标准的名称和编号为： 《水闸设计规范》SL 265-2001(代替SD133-84). 本标准自2001年4月1日起实施.在实施过程中,请各单位注意总结经验,如有问题请函告主持部门,并由其负责解释. 标准文本由中国水利水电出版社出版发行.二○○一年二月二十八日 前言 根据水利部水利水电规划设计总院水规设字(1995)0037号"关于开展《水闸设计规范》(SD133-84)修订工作的意见",水利部水利水电规划设计管理局水规局技［1997］7号"关于印发水利水电勘测设计技术标准修订工作会议有关文件的通知",对SD133-84,(以下简称原规范)进行修订. 修订后的SL 265-2001《水闸设计规范》,(以下简称本规范) 主要包括下列技术内容： ---水闸的等级划分及洪水标准； ---水闸的闸址选择和总体布置； ---水闸的水力设计和防渗排水设计； ---水闸的结构设计； ---水闸的地基计算及处理设计； ---水闸的观测设计等. 对原规范进行修订的主要技术内容如下： ---拓宽了原规范的适用范围,在各章节中增加了有关山区,丘陵区水闸及建于岩石地基上水闸设计的若干规定； ---增加了有关水闸等级划分及洪水标准的规定； ---对有关水闸闸址选择方面的规定内容进行了修改和增订； ---增加了有关水闸枢纽布置的规定,并对有关水闸闸室结构,防渗排水设施,消能防冲设施 水闸设计实例 本工程位于河南省某县城郊处，它是某河流梯级开发中最末一级工程。该河属稳定性河流，河面宽约200m，深约7~10m。由于河床下切较深又无适当控制工程，雨季地表径流自由流走，而雨过天晴经常干旱，加之打井提水灌溉，使地下水位愈来愈低，严重影响两岸的农业灌溉和人畜用水。为解决当地40万亩农田的灌溉问题，经上级批准的规划确定，修建挡水枢纽工程。 拦河闸所担负的任务是：正常情况下拦河截水，抬高水位，以利灌溉，洪水时开闸泄水，以保安全。 本工程建成后，可利用河道一次蓄水800万m3，调蓄水至两岸沟塘，大量补给地下水，有利于进灌和人畜用水，初步解决40万亩农田的灌溉问题并为工业生产提供足够的水源，同时对渔业、航运业的发展，以及改善环境，美化城乡都是极为有利的。 （一）地质条件 根据钻孔了解闸址地层属河流冲积相，河床部分地层属第四纪蟓更新世Q3与第四纪全新世Q4的层交错出现，闸址两岸高程均在41m左右。 闸址处地层向下分布情况如下表1所示。 表1 闸址处地层分布情况 闸址处系平原型河段、两岸地势平坦，地面高程约为40.00m左右，河床坡降平缓，纵坡约为1/10000，河床平均标高约30.00m，主河槽宽度约80-100m，河滩宽平，呈复式河床横断面，河流比较顺直。 （三）土的物理力学性质指标 土的物理力学性质指标主要包括物理性质、允许承载力、渗透系数等，具体数字如表2、3所示。 表2 土的物理性质指标表 表3 土的力学性质指标表 1、石料 本地区不产石料，需从外地运进，距公路很近，交通方便。 2、粘土 经调查本地区附近有较丰富的粘土材料。 3、闸址处有足够的中细砂。 （五）水文气象 1、气温 本地区年最高气温 οC ，最低气温 οC ，平均气温 οC 。 2、风速 最大风速 20=V m/s ，吹程0.6Km 。 3、径流量 非汛期（1～6月及10～12月）9个月份月平均最大流量s 。 汛期（7～9）三个月，月平均最大流量为149m 3 /s ，年平均最大流量 2.26=Q m 3 /s ，最 大年径流总量为亿m 3 。 4、冰冻 闸址处河水无冰冻现象。 （六）批准的规划成果 对水闸设计要点及方法的研究 摘要: 随着国民经济的快速发展，水利已经不仅是作为农业的命脉，而是作为国民经济可持续发展的命脉，在我国现代化建设中发挥着越来越重要的作用。近年来，在全国范围内，掀起了水利工程建设高潮。本文基于笔者多年从事水利设计的相关工作经验,以水闸设计为研究对象, 对水闸设计经验进行了探索和研究。 关键词: 水闸设计；地基处理；消能防冲 Abstract: along with the rapid economic development, water conservancy has not just as the lifeblood of agriculture, but as the lifeblood of sustainable development of the national economy, and in our country’s modernization construction is playing a more and more important role. In recent years, around the country raised the water conservancy project construction upsurge. Based on years of experience in the water conservancy design related working experience, with locks design as the research object, the design experience of locks the exploration and research. Keywords: locks design; Foundation treatment; Away can prevent rushed 中图分类号：TV66文献标识码：A文章编号： 水闸的设计是非常复杂的,它不仅有主观的因素,还有客观的因素。堤防之险在于闸,水闸之险在于基．水闸的地基处理是水闸设计中的重点和难点。当天然地基不能满足承载力和沉降要求时,在满足水闸抗滑稳定的前提下,设计人员首先考虑采用轻型结构、增加水闸结构刚度等结构措施。 1 水闸的组成部分及其作用 水闸：闸室是水闸挡水和泄水的主体部分。通常包括底板、闸墩、闸门、胸墙、工作桥及交通桥等。底板是闸室的基础，承受闸室的全部荷载，并较均匀地传给地基，此外，还有防冲、防渗等作用。闸墩的作用是分隔闸孔并支承闸门、工作桥及交通桥等上部结构。闸门的作用是挡水和控制下泄水流。胸墙是用来挡水以减小闸门高度。工作桥供安置启闭机和工作人员操作之用。交通桥是为连接两岸交通设置的。 上游连接段：上游连接段的主要作用是引导水流平顺地进入闸室，保护上游河床及河岸免遭冲刷并有防渗作用。一般有上游护底、防冲槽、翼墙及护坡等部分组成。上游翼墙的作用是引导水流平顺进入闸孔并起侧向防渗作用。铺盖 1基本资料 1．背景资料 前进闸建在前进镇以北的红旗渠上，该闸的作用是： 1．1．防洪：当胜利河水位较高时，关闸挡水，以防止胜利河的高水入侵红旗渠下游两岸的低田，保护下游的农田和村镇。 1．2．灌溉：灌溉期引胜利河氺北调，以灌溉红旗渠两岸的农田。 1．3．引水冲淤：枯水季节，引水北上至下游的红星港，以冲淤保港。 1．2 地质资料 1．2．1 闸基土质分布情况如下表所示 表1-1闸基土层分布 1．2．2 闸基土工试验资料 根据土工试验资料，闸基持力层坚硬粉质粘土的各项参数指标为：凝聚力Ｃ=60.0kpa；内摩擦角?=19°；天然孔隙比e=0.6g；天然容重r=20.3KN/ m3。建闸所用回填土为啥壤土，其内摩擦角?=26°，凝聚力C=0。天然容前r=18KN/ m3。 1．3 气象资料 1．3．1气象资料不全 1．4 三材情况 1．4．1该地区“三材”供应不足。闸门采用平面钢闸门，尺寸字定，由工厂设计，加工制造。 1．4．2 该地区地震设计烈度为6度，故不可考虑地震影响。 1．5 基本水文资料 1．5．1 孔口设计水位、流量 根据规划要求，在灌溉期前进闸自流胜利河水灌溉，引水量为320 m3/s。此时相应的水位为：闸上游水位为1.86 m；闸下游水位为1.80 m。 枯水季节冬季，由前进闸自流引水送至下游的红星港冲淤保港，引水流量为100m3/s。此时相应的水位为：闸上游水位为1.44m；闸下游水位为1.38m。 1．5．2 闸身稳定计算水位组合 (1)设计情况：上游水位4.3m，浪高0.8m，下游水位1.0m。 (2)校核情况：上游水位4.7m，浪高0.5m，下游水位1.0m。 1．5．3 消能防冲设计水位组合 根据分析，消能防冲的不利水位组合是：引水流量300m3/s，相应的上游水位4.7m，下游水位1.78m。 1．5．4 下游水位流量关系 表1-2下游水位流量关系 1．6 闸的设计标准 根据《水闸设计规范》SI265—2001（以下简称SI265—2001），前进闸按III级建筑物设计。 1．7 水闸设计应用表格资料 1．7．1 闸身稳定计算水位资料 表1-3闸身稳定计算水位资料 水闸设计实例 本工程位于河南省某县城郊处，它是某河流梯级开发中最末一级工程。该河属稳定性河流，河面宽约200m ，深约7~10m 。由于河床下切较深又无适当控制工程，雨季地表径流自由流走，而雨过天晴经常干旱，加之打井提水灌溉，使地下水位愈来愈低，严重影响两岸的农业灌溉和人畜用水。为解决当地40万亩农田的灌溉问题，经上级批准的规划确定，修建挡水枢纽工程。 拦河闸所担负的任务是：正常情况下拦河截水，抬高水位，以利灌溉，洪水时开闸泄水，以保安全。 本工程建成后，可利用河道一次蓄水800万m 3，调蓄水至两岸沟塘，大量补给地下水，有利于进灌和人畜用水，初步解决40万亩农田的灌溉问题并为工业生产提供足够的水源，同时对渔业、航运业的发展，以及改善环境，美化城乡都是极为有利的。 （一）地质条件 根据钻孔了解闸址地层属河流冲积相，河床部分地层属第四纪蟓更新世Q 3与第四纪全新世Q 4的层交错出现，闸址两岸高程均在41m 左右。 闸址处地层向下分布情况如下表1所示。 闸址处系平原型河段、两岸地势平坦，地面高程约为40.00m 左右，河床坡降平缓，纵坡约为1/10000，河床平均标高约30.00m ，主河槽宽度约 80-100m ，河滩宽平，呈复式河床横断面，河流比较顺直。 （三）土的物理力学性质指标 土的物理力学性质指标主要包括物理性质、允许承载力、渗透系数等，具体数字如表2、3所示。 表3 土的力学性质指标表 1、石料 本地区不产石料，需从外地运进，距公路很近，交通方便。 2、粘土 经调查本地区附近有较丰富的粘土材料。 3、闸址处有足够的中细砂。 （五）水文气象 1、气温 本地区年最高气温42.2 C ，最低气温-20.7 C ，平均气温14.4 C 。 2、风速 最大风速 20=V m/s ，吹程0.6Km 。 3、径流量 非汛期（1～6月及10～12月）9个月份月平均最大流量9.1m 3/s 。 汛期（7～9）三个月，月平均最大流量为149m 3/s ，年平均最大流量 2.26=Q m 3/s ，最大年径流总量为8.25亿m 3。 4、冰冻 闸址处河水无冰冻现象。 （六）批准的规划成果 1、根据水利电力部《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》（SD112-78）的规定，本枢纽工程为Ⅲ等工程，其中永久性主要建筑物为3级。 2、灌溉用水季节，拦河闸正常挡水位为38.50m 。 3、洪水标准见表4所示。 1、工期为两年。 2、材料供应情况 水泥由某水泥厂运输260 Km 至某市，再运输80 Km 至工地仓库；其它他材料由市汽车运至工地；电源由电网供电，工地距电源线1.0Km ；地下水位平均为28.0~30.0m 。 （一）闸址的选择 闸址、闸轴线的选择关系到工程的安全可靠、施工难易、操作运用、工程量及投资大小等方面的问题。在选择过程中首先应根据地形、地质、水流、施工管理应用及拆迁情况等方面进行分析研究，权衡利弊，经全面分析比较，合理确定。 本次设计中闸轴线的位置已由规划给出。 （二）闸型确定 本工程主要任务是正常情况下拦河截水，以利灌溉，而当洪水来临时，开闸泄水，以保防洪安全。由于是建于平原河道上的拦河闸，应具有较大的超泄能力，并利于排除漂浮物，因此采用不设胸墙的开敞式水闸。 同时，由于河槽蓄水，闸前淤积对洪水位影响较大，为便于排出淤沙，闸底板高程应尽可能低。因此，采用无底坎平顶板宽顶堰，堰顶高程与河床同高，即闸底板高程为30.00m 。 （三）拟定闸孔尺寸及闸墩厚度 由于已知上、下游水位，可推算上游水头及下游水深，如表1所示： 水闸课程设计第一章总述 第一节概述 本工程是西通河灌区第一级抽水站的拦河闸，其主要任务是拦蓄西通河的河水，抬高水位满足抽水灌溉的需要; 洪水期能够宣泄洪水，保证两岸农田不被洪水淹没。 第二节基本资料 (一) 闸的设计标准 根据《水闸设计规范.》SD133-84(以下简称SD133-84),该闸按IV级建筑物设计。 (二) 水位流量资料 下游水位流量关系见表 (三) 地形资料 闸址附近，河道顺直，河道横部面接近梯形，底宽18米，边坡1:1.5，河底高程195.00米，两岸地面高程199.20米。 (四) 闸基土质资料 闸基河床地质资料柱状图如图所示 闸址附近缺乏粘性土料，但有足够数量的混凝土骨料和砂料。闸基细砂及墙后回填砂料土工试验资料如下表； 细砂允许承载力为150KN/m2，其与混凝土底板之间的摩擦系数f=0.35。 (五) 其他资料 1.闸上交通为单车道，按汽-10设计，带-50校核。桥面净宽4.0m，总宽为4.4m。 2.闸门采用平面钢闸门，有3米，4米，5米三种规格闸门。 3.该地区地震设计烈度为4度。 4.闸址附近河道有干砌石护坡。 5.多年平均最大风速12米/秒，吹程0.15公里。 第三节工程综合说明书 本工程为Ⅳ级拦河闸。设计采用开敞式水闸。 水闸由上游连接段、闸室段、下游连接段三部分组成。 闸室段位于上、下游连接段之间。是水闸工程的主体。其作用是控制水位、调节流量。包括闸门、闸墩、边墩、底板、工作桥、检修便桥、交通桥、启闭机等。 上游连接段的作用是将上游来水平顺地引进闸室。包括两岸的翼墙、护坡、铺盖、护底和防冲槽。 下游连接段的作用是引导过闸水流均匀扩散。通过消能防冲设施。以保证闸后水流不发生有害的冲刷。包括消力池、海漫、防冲槽以及两岸的翼墙和护坡。 第二章水力计算 第一节闸室的结构型式及孔口尺寸确定 ﹙一﹚闸孔型式的选择 该闸建在天然河道上，河道横部面接近梯形，因此采用开敞式闸室结构。该闸建在天然河道上，为了满足泄洪、冲沙、排污的要求，宜采用结构简单，施工方便，自由出流范围较大的无坎宽顶堰，考虑到闸基持力层是粘细砂，土质一般，承载能力不好，并参考该地区已建工程的经验，根据一般情况下，拦河闸的底板顶面可与河底齐平。即闸底板顶面（即堰顶）与西通河河底齐平，所以高程为195.00 m。（二）闸孔尺寸的确定 一建水利实务一建水利水电实务历年案例真题 及答案 xx年案例分析题、、题各20分。、题各30分) 背景资料 某水利工程经监理工程师批准的施工网络进度计划如下图。 合同约定：如工程工期提前，奖励标准为10000元/天;如工程工规延误，支付违约金标准为10000元/天。 当工程施工按计划进行到第110天末时，因承包人的施工设备故障造成E工作中断施工。为保证工程顺利完成，有关人员提出以下施工调整方案： 方案一：修复设备。设备修复后E工作继续进行，修复时间是20天; 方案二：调剂设备。B工作所用的设备能满足E工作的需要，故使用B工作的设备完成E工作未完成工作量，其它工作均按计划进行; 方案三：租赁设备。租赁设备的运输安装调试时间为10天。设备正式使用期间支付租赁费用，其标准为350元/天。 问题 1、计算施工网络进度计划的工期以及E工作的总时差，并指出施工网络进度计划的关键线路。 2、若各项工作均按最早开始时间施工，简要分析采用哪个施工调整方案较合理。 3、根据分析比较后采用的施工调整方案，绘制调整后的施工网络进度计划并用双箭线标注关键线路。 背景资料 根据《水利水电土建工程施工合同条件》，发包人与承包人 签订重力坝第Ⅱ标段混凝土浇筑工程施工合同。合同有如下约 定： 合同中混凝土工程量为20万m3，单价为300元/m3，合同工期10个月。 工程开工前，按合同价的10%支付工程预付款，自开工后的第1个月起按当月工程进度款的20%逐月扣回，扣完为止。 保留金从开工后第1个月起按当月工程进度款的5%逐月扣留; 当实际完成工程量超过合同工程量的15%时，对超过部分进行调价，调价系数为。 问题 1、计算第5个月的工程进度款、预付款扣回额、保留金扣留额、发包人当月应支付的工程款。 2、计算第10个月的工程进度款、预付款扣回额、保留金扣 留额、发包人当月应支付的工程款。 3、在第11个月进行工程完工结算时，计算承包人应得的工 程款总额以及发包人应支付的工程款总额。 简述水闸设计要点及方法 摘要：在我国水利工程当中，水闸的重要性是有目共睹的，而针对水闸进行科 学设计能够提升水闸项目在区域水资源合理化调配中的作用，本文首先就水闸的 主要组成与建设特点进行了分析，而后探讨了水闸设计的要点及质量控制方法。 关键词：水闸；设计要点；方法 引言 在我国水资源优化利用需求日益增大的今天，进行水利工程建设的工程需求 量不断增多，水闸是很多水利工程当中的重要结构，必须根据水利工程的运行要 求进行水闸设计才能够提升水闸项目在使用当中的运行效果，水闸结构设计工作 中地基设计与选择设计都非常重要。 1水闸的结构组成分析和水闸工程建设的需求 1.1水闸结构组成 1.1.1上游连接段结构 这段结构的主要作用就是使水流能够稳定顺利地进入闸室内，对上游连接段 进行科学设计与施工还能够对上游部分区域河床以及河岸进行保护，降低过大水 量对河岸的冲刷影响，这段工程结构相对复杂，例如要有铺盖结构和防冲槽，铺 盖结构的主要作用是防渗，而防冲槽的作用则是为铺盖头提供保护，而上游连接 段的翼墙结构则是帮助引导水流平顺地流向水闸闸孔，翼墙同时还能防止侧向渗 漏问题的发生。 1.1.2水闸扎实 闸室是水闸工程项目的重要组成，它能够为水闸实现挡水以及泄水功能提供 结构基础，水闸结构的主要组成部分为底板、闸墩以及闸门、胸墙等，其中的底 板是闸室工程建设的基础，底板必须承载闸室中所有结构的重量，并且将所承受 的荷载分散开来传递给水闸地基，而闸墩就是将水闸中向闸孔、闸门等上部结构 与底板结构分开的工程结构，闸门的作用就是对水流进行阻挡以及倾泻控制的工 程结构，水闸闸室中较为重要的部分有三，也就是闸门以及底板与闸墩，通常为 了提升闸室的坚固性会使用混凝土与钢筋材料进行闸室构建。 1.1.3下游连接段结构 这段结构的重要作用就是在水流经过闸室后，对其进行一定程度的扩散，并 消减一些过剩水能，通常的做法就是通过消力池的作用时水流在其中形成水跃现象，降低水能，这样水流在经由下游连接段流向河道等水系时就会更加平顺，过 闸后的水流也就不会对坝体造成太大的冲击力，实际设计中下游连接段的结构组 成主要包括消力池、翼墙护坦以及海漫、齿墙等，齿墙可以为海漫末端结构提供 保护，减少水流对这类结构的冲刷影响。 图1 某水闸工程平面设计图 1.2水闸设计营建的功能需求 水闸作为常见的水利工程建筑结构，其功能需求主要有两方面，首先就是能 够对水流进行阻挡，其次就是能够倾泻过剩水流，水闸建筑在平原地区非常常见，不过平原地区的近水区域通常都有较厚的软土结构层，这样就会导致水闸建筑地 水闸地基设计中相关处理方法研究 发表时间：2018-08-06T14:08:39.323Z 来源：《基层建设》2018年第17期作者：王涛 [导读] 摘要：笔者根据自身多年来在水利设计中的经验，对闸基础设计中的相关方法进行了深入探究，并分析水闸选址原则以及水闸处理方法，对闸门消能防冲设计方法进行了研究。 山东龙达兴建设工程有限公司山东济南 250000 摘要：笔者根据自身多年来在水利设计中的经验，对闸基础设计中的相关方法进行了深入探究，并分析水闸选址原则以及水闸处理方法，对闸门消能防冲设计方法进行了研究。全文以笔者的长期工作实践为基础。旨在为同行提供借鉴参考。 关键词：水闸地基设计；处理方法 前言：水闸是一种既能挡水，又能泄水的低水头水工建筑物，它依靠可以升降的闸门来控制水位，调节流量，在防洪、灌溉、排水、航运、发电等水利工程中得到十分广泛的应用。水闸一般可分为节制闸、进水闸、分水闸、排水闸、冲砂闸，不同的水闸其功能不同，在很多情况下，为满足水利工程的需要，多种类型的水闸可以一起应用于同一水利枢纽中。 水闸一般由闸室、防渗排水设施、消能防冲设施及两岸连接建筑物四个部分组成，闸室是水闸挡水和控制过闸水流的主体部分，它包括底板、闸墩、闸门、胸墙和工作桥。防渗排水设施是为了使闸基渗流处于安全工况而设置的，防渗设施通常多在水闸的高水位一侧，用透水性小的材料如粘土、钢筋混凝土等筑成水平防渗铺盖，或用板桩形成垂直防渗幕，借以增长闸基的渗流途径，减小作用于闸底的渗透压力，消除闸基产生渗透变形的可能性；在靠近闸室低水位一侧，设置排水设备，使进入闸基的渗水迅速排走，减小闸基的渗透压力，防止渗水逸出处地基发生渗透变形。消能防冲设施用以消除过闸水流的动能，减缓水流速度，防止水流对河底和岸坡的冲刷，它主要由护坦和海漫等部分组成。两岸连接建筑物是由岸墙（或闸室边墩）和上下游翼墙组成，其作用是挡土和导流，防止水流对堤岸的冲刷，使水流进出闸孔有良好的收缩和扩散条件。 1.水闸的选址原则 在水闸建设过程中，水闸的选址是非常关键的环节。分析已建水闸工程的失事，其主要原因往往是闸址地质条件不好，或虽然经过人工处理但仍未处理好，属于不良人工地基，导致水闸失稳、渗透破坏或者冲刷破坏。水闸选址的原则是水闸稳定安全、能够较好地满足水闸的使用要求、水流流态稳定、水闸便于管理、造价经济。针对上述情况，在满足水闸使用要求和管理的情况下，水闸在选址时应根据水闸的地质条件和水文条件选择地质条件良好的天然地基，最好是选用新鲜完整的岩石地基，或者是承载能力大、抗剪强度高、压缩性低、透水性小、抗渗稳定好的土质地基，如果在规划选址的范围内实在找不到地质良好的天然地基，只能对天然地基进行技术处理。对地基进行技术处理的造价是较高的，一般占总造价的20％～40％。经过技术处理的水闸地基如在施工或管理等方面不规范，容易导致地基破坏，最后致使水闸失事，所以在水问选址的时候应综合考虑各种情况，选择良好的天然地基。 2.水闸地基处理方法 水闸地基处理的方法很多，它们主要用于以下三个方面： 1）增加地基的承载能力，保证建筑物的稳定； 2）消除或减少地基的有害沉降； 3）防止地基渗透变形。 国外对于水闸地基处理的方法也很多，使用较多的主要有以下几种：置换法、排水固结法、灌入固化物法、振密或挤密法、加筋法和桩基法等。置换法根据置换材料不同可分为换土垫层法、挤淤置换法、强夯置换法、振动水冲法、砂石桩法、石灰桩法等；排水固结法主要有加载预压法、超载预压法和真空预压法等；灌入固化物法主要有深层搅拌法、旋喷桩法和水泥粉煤灰碎石桩法（CFG桩法）；振密或挤密法主要有强夯法、挤密砂石桩法和夯实水泥土桩法；加筋法主要有低强度混凝土桩复合地基法和钢筋混凝士桩复合地基法；桩基法主要有木桩法、预制管桩法、钻孔桩法。目前国内在增加水闸地基承载能力和减少地基有害沉降的处理方法方面最常用的是垫层法、砂井预压法、灌浆法和桩基法，加载预压法、超载预压法和真空预压法因所需工作面广和预压时间长，目前使用较少，强夯置换法、振动水冲法因实践经验比较少，现正处在探索过程中。 水闸地基处理方法很多，但每种方法都有一定的适用条件和局限性，不存在一个万能的解决方案。这里主要介绍桩基法。桩基法是常用于竖向荷载大而集中或受大面积地面荷载影响的结构以及沉降方面有较高要求的建筑物和精密设备的基础，桩基能有效地承受一定的水平荷载和上拔力。桩基法属于水闸深基础处理。其施工技术和工艺较浅基础复杂，造价高，但适应范围广，计算理论成熟，所以在水闸地基处理中经常使用桩基础。 桩基法是常用于竖向荷载大而集中或受大面积地面荷载影响的结构以及沉降方面有较高要求的建筑物和精密设备的基础，桩基能有效地承受一定的水平荷载和上拔力。桩基按施工方法可分为预制桩和灌注桩两大类，在水闸地基处理中经常使用桩基础。 根据《水闸设计规范》（SL265-2001），桩基础设计应满足下列规定。 1）水闸桩基础通常宜采用摩擦型桩（包括摩擦桩和端承摩擦桩）。 2）桩的根数和尺寸宜按承担底板底面以上的全部荷载确定，对于摩擦型桩，经论证后可适当考虑桩间土承担部分荷载。 3）预制桩的中心距不应小于3倍桩径或边长，钻孔灌注桩的中心距不应小于2.5倍的桩径。 4）桩的平面布置宜使桩群形心与底板底面以上基本荷载组合的合力作用点相接近，单桩的竖向荷载最大值与最小值之比不宜大于如下规定的允许值。 ①松软土质：1.5（基本组合），2.0（特殊组合）。 ②中等坚实土质：2.0（基本组合），2.5（特殊组合）。 ③坚实土质：2.0（基本组合），3.0（特殊组合）。 （5）在同一块底板下，不应采用直径、长度相差过大的摩擦型桩，也不应同时采用摩擦型桩和端承型桩。 6）当防渗段底板下采用端承桩时，应采取防止底板底面接触冲刷的措施。 3.水闸消能防冲方法设计研究 水闸消能防冲工程设计包括计算工况和消能防冲设施形式的选择，消力池（深度、长度、底板厚度）、海漫长度，河床冲刷深度计算水土保持方案范文集合5篇
4水闸设计
渠首进水闸设计说明书
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