1、 广东水利电力职业技术学院水利工程系毕业设计专 业：水利水电建筑工程（工程管理方向） 班 级：10工管（1）班 第2小组：熊齐伟 殷晨 指导教师：曾越二一三年一月1 综合说明 .- 1 -1.1 绪言 - 1 -1.1.1 工程地理位置 - 1 -1.1.2 工程建设缘由 - 1 -1.2 水文气象 - 1 -1.2.1 雨量 - 1 -1.2.2 径流 - 2 -1.2.3 气温和蒸发量 - 2 -1.2.4 台风 - 2 -1.3 地质 .- 2 -1.3.1第四系覆盖土层 - 2 -1.3.2 基岩 - 3 -1.3.3 工程地质评价 - 4 -1.4 工程任务和规模 .- 4 -1.5
2、 工程布置及主要建筑物 - 4 -1.5.1工程布置 .- 4 -1.5.2主要建筑物 .- 4 -1.6 金属结构和启闭设备 - 4 -1.6.1 金属结构 .- 4 -1.6.2启闭设备 .- 5 -1.7 工程管理 - 5 -1.7.1工程管理机构 - 5 -1.7.2工程管理运用 - 5 -1.8 环境保护 - 5 -1.8.1 自然环境 .- 5 -1.8.2 社会环境 .- 5 -1.8.3 环境保护设计 - 5 -2 水文气象 .- 7 -2.1 气象 .- 7 -2.1.1 雨量 - 7 -2.1.2 径流 - 8 -2.1.3 气温和蒸发量 - 8 -2.1.4 台风 - 8
3、 -2.2 水文基本资料 .- 8 -3 工程地质 .- 10 -3.1 概述 .- 10 -3.2 工程地质 - 10 -3.2.1 第四系覆盖土层 - 10 -3.2.2 基岩 - 11 -3.3 水文地质 - 11 -3.4 工程地质评价 .- 11 -4 工程任务和规模 - 12 -4.1 社会经济概况 .- 12 -4.2 工程任务 - 12 -4.3 工程规模和等级 .- 12 -5 工程布置及主要建筑物 .- 13 -5.1 设计依据 - 13 -5.2 工程布置 - 13 -5.2.1 A水闸工程总体布置原则 - 13 -5.2.2 A水闸工程总体布置 .- 13 -5.2.3
4、 A水闸结构形式 - 14 -5.3 主要建筑物设计 .- 14 -5.3.1 基本参数 .- 14 -5.3.2 闸址、闸型的选择和闸孔设计 .- 15 -5.3.3 防渗排水设计 - 15 -5.3.4闸室的结构和布置 - 22 -5.3.5 上下游连接建筑 - 24 -5.3.6 水闸的消能防冲设计 .- 25 -5.3.7 稳定分析 .- 31 -5.4 地基基础处理 .- 42 -5.4.1桩的数目计算 - 42 -5.4.2.桩长计算 .- 42 -5.4.3.桩基的布置 .- 44 -5.5 工程观测 - 44 -5.5.1 水位观测 .- 44 -5.5.2 过闸流量观测 -
5、44 -5.5.3 变形观测 .- 44 -5.5.5上下游冲刷淤积观测 .- 45 -6 金属结构及启闭设备 .- 46 -6.1闸门 .- 46 -6.1.1计算闸门重量 - 46 -6.1.2作用在闸门上总的水压力 - 46 -6.1.3闸门启闭机的启门力和闭门力 - 46 -6.2启闭设备 - 47 -7 工程管理 .- 48 -7.1工程管理机构 - 48 -7.2工程管理运用 - 48 -8 环境保护 .- 49 -8.1 环境现状 - 49 -8.1.1 自然环境 .- 49 -8.1.2 社会环境 .- 49 -8.2 环境保护设计 .- 49 -设计参考资料 .- 50 -附
6、图01附图02- 0 -1 综合说明1.1 绪言1.1.1 工程地理位置佛山大堤地处珠江三角洲腹地是我省十大堤围之一，大堤位于北江中下游，东平水道左岸， 上接北江大堤， 下至平洲水道的沙尾桥， 捍卫着佛山市市区和南海的桂城、小塘、平洲、大沥、盐步、黄岐、罗村7个镇的防洪安全。A水闸位于佛山市石湾区澜石镇鄱阳村佛山大堤石湾段桩号12+650处。 东平水道是北江下游的干流，也是广州通往三水、肇庆、梧州的重要航道。该水道从南海市紫洞口流入佛山市，途经沙口、石湾、澜石，再在登州头分平洲水道和潭州水道分别流入广州和顺德，总长37.0公里，在佛山市范围长13.5公里。地形和工程总体布置图见附图。1.1.2
7、 工程建设缘由闸门止水已老化破坏，内涌污水从门槽处涌出，污染东平河水；前翼墙两侧浆砌石挡土墙出现明显的裂缝，存在一定的防洪安全隐患。为了确保佛山大堤的防洪安全，按佛山大堤堤路结合高标准加固的规划要求重建A水闸。1.2 水文气象1.2.1 雨量雨量资料以南海气象站资料最详，资料系列也长。根据该站1957年至1988年共42年的资料分析，本地降雨具有雨量多，强度大，年内、年际变化大的特点。最大年降雨量2257.3毫米（1961年），最小年降雨量仅1171.3毫米（1990年），丰、枯比为1.93倍。降雨量年内分配不均匀，汛期（4月9月）多，枯水期（10月至次年3月）少；多年汛期平均降雨量为1291
8、.5毫米，占全年降雨量的79.5%，而枯水期仅占20.5%；另外降雨强度大，根据1964年至1999年共36年的资料- 1 -统计，最大24小时降雨量270.6毫米（1999年8月23日）,最大一小时降雨量89.7毫米（1994年8月14日），该雨量占日雨量的85.8%，可见降雨强度很大。1.2.2 径流地表径流与降雨分布规律相似，根据广东省水文总站1991年颁布的广东省水文图集查得多年平均径流流深为800毫米，变差系数Cv为0.30，市区（含城区、石湾区）多年平均径流量为0.6亿立方米，丰水年（P=10%）可达0.867亿立方米，枯水年（P=90%）为0.396亿立方米，丰、枯比为2.19；
9、另外地下水约为0.17亿立方米。此外本地还有丰富的过境客水，根据分析，紫洞口水位站多年平均过境水量为117.22亿立方米。人平均占有水量2555.9立方米/人，接近全国人均2700立方米/人水平，（若不计客水，人均占有量为171立方米/人）。径流水量年内分配不均，汛期（4月至9月）占总量75.79%，枯水期（10月至次年3月）仅为24.21%，汛枯比为3.31。1.2.3 气温和蒸发量工程所在地属亚热带海洋性气候，具有热时长，雨量多，无严冬的特点，根据南海市气象站1957年至1998年的资料统计，多年平均气温21.9度，极端最高气温38.5度（1982年7月29日和1990年8月17日），最低
10、气温-1.9度（1976年1月17日）；多年平均日照1804小时，平均无霜日346天。蒸发量：多年平均蒸发量为1510毫米（按广东省水文图集查得为1300毫米），最大年为1780毫米，最小年为1300毫米，干旱指数：平均蒸发量与平均降雨量之比为0.93。1.2.4 台风我省每年5月至10月是台风活动频繁期，台风登陆对我市均有不同程度的影响。根据1957年至1998年的资料统计，41年中有影响台风共99次，平均每年2.4次，其中有较大影响（阵风8级，降雨量80毫米）的共67次，平均每年1.6次。台风多数出现在7月至9月，10月份以后则明显减少，但近年来1011月也有台风。台风往往带来暴雨和暴潮，
11、对我市工农业生产和人民生命财产安全带来较大的威胁。- 2 -1.3 地质1.3.1第四系覆盖土层据钻孔的揭露，拟建场地地层厚度变化不大，各土层层位比较稳定，同土层土质大致相同。土层自上而下分布如下：填土（Q ml）杂填土分布于上部，由碎石、砂粒、粘性土块组成，硬杂质较多状态不均。素填土分布于中下部，土黄色灰黄褐色，以回填粉质粘土为主，含砂粒约15%25%，局部夹团块状粉砂。回填土呈粉性素填土状，粘塑性差，填积时间多年，经压实，稍湿很湿。粉质粘土（Q al+pl）灰色，含淤泥质约1020%，常夹薄层粉砂，冲、洪积，呈软塑软可塑状，很湿，饱和。 1淤泥质粉砂（Q al）灰色灰黑色，以粉砂为主，与淤
12、泥质土呈薄互层，具粘性，冲积，松散，饱和。 2+5淤质粉质粘土（Q al）灰色灰黑色，冲积，软塑，饱和。 2层常层夹粉砂薄互层； 5层呈淤质粘土淤泥状。局部夹约1.2米灰白色软可塑状粉质粘土层。 3粉质粘土（Q al）灰白色，含粉砂较多，冲积，软可塑状，饱和。 4细砂（Q al）灰白色，黄色，局部黄红色，含泥质稍高，局部夹薄层粉质粘土，冲积，松散，饱和。1.3.2 基岩 1全风化碳质泥岩灰黑色，泥质结构，呈硬塑坚硬土状。 2强风化碳质泥岩- 3 -灰黑色，泥质结构，岩芯土柱状碎块状，岩石软硬相间，整体性差，局部坚硬土状硬塑状，局部半坚硬状，常夹薄层中风化岩块。 3中风化碳质泥岩灰黑色，泥质结构
13、，岩石裂隙发育，岩芯破碎，呈粒状，整体性差，岩质较坚硬状。详细地质勘察报告参见佛山大堤工程地质勘察报告。根据钻孔地下水位观测，地下水位埋深标高：-0.300.29米，场地地下水主要是杂填土及素填土层积聚的上层滞水及 1淤泥质粉砂及 4细砂层上的孔隙水，碳质泥岩中存在少量的基岩裂隙水。场地中粉质粘土及淤质粉质粘土层透水性差， 1淤泥质粉砂及 4细砂层含水量较丰富， 1淤泥质粉砂埋藏深度7.509.10米， 4细砂层埋藏深度12.3014.40米，与河流有水力联系。各土层的渗透系数见佛山大堤工程地质勘察报告。1.3.3 工程地质评价本工程地质综合评价为软弱场地土类型，建基面土层压缩性大，允许承载力
14、低，不能作为建筑物地基持力层，应对地基进行加固处理。1.4 工程任务和规模A水闸位于北江下游东平水道的左岸，属于珠江三角洲河网地区，按单纯引水水闸考虑。由于水闸位于二级水源保护区其功能主要是防洪及引水释污，原则上不能向外排水。重建时适当考虑洪水期一定水头引水，以利于改善内河涌的水环境。确定A水闸基本上按原来的规模重建，水闸净宽4.5米，闸底板标高为-1.00米。本工程等别定为二等，主要建筑物为二级，次要建筑物为三级，临时建筑物为四级。- 4 -1.5 工程布置及主要建筑物1.5.1工程布置根据现有河涌、地形条件及周围环境、水流条件等因素，确定重建的水闸在原闸址上进行重建。采用单孔开敞式水闸，其
15、优点是便于采用液压式启闭机，液压室可布置在公路桥下，闸室外型美观。采用开敞式结构，有利于安全检查，防洪期间易于发现问题。其缺点是混凝土工程量稍大。1.5.2主要建筑物铺盖、闸底板、闸墩、胸墙、闸门、启闭机、工作桥、交通桥、检修桥、消力池、海漫、防冲槽、翼墙。1.6 金属结构和启闭设备1.6.1 金属结构闸门采用提升式平板钢闸门，按动水启闭进行设计，采用手电两用螺杆式启闭机启闭。1.6.2启闭设备本工程主启闭设备为主要用电设备，电源采用原闸的电源。由于采用成套设备装置，故电气设计较简单。1.7 工程管理1.7.1工程管理机构A水闸建成后，归由石湾区澜石镇水电所管理。水闸管理人员统一安排4人，工程
16、管理运行费用由行政事业费安排。- 5 -1.7.2工程管理运用应按堤防和水闸管理规范制订一系列的管理规章制度，包括水闸管理人员岗位责任制、水闸运行操作规程、闸门启闭机运行操作规程等，并积极进行岗位技术培训。1.8 环境保护1.8.1 自然环境佛山大堤地处珠江三角洲腹地，耕地面积0.94万亩，鱼塘0.35万亩，人口46.18万人。堤内地势平坦，河涌众多。由于生活和生产污水量大，河涌水质受到一定程度的污染。堤内植被绿化较好，生态环境保护良好。1.8.2 社会环境佛山大堤所捍卫的佛山市和南海市是珠江三角洲经济发达的地区市政基础设施较完善，人民生活水平较高。1.8.3 环境保护设计本工程是在原水船闸的
17、原址上重建的，取消通航功能，维持了旧闸原有的防洪、引水冲污、引水灌溉功能，维持原有的运行模式，只引水不排水。工程在施工期间，施工机械产生的噪声和粉尘会对局部环境造成一定的影响，但可通过采取适当的工程措施把这些影响降低到最低限度。另外，复堤后及时进行植草绿化以防止水土流失，土料场开挖后也应及时整平进行植草绿化。- 6 -2 水文气象2.1 气象 2.1.1 雨量雨量资料以南海气象站资料最详，资料系列也长。根据该站1957年至1988年共42年的资料分析，本地降雨具有雨量多，强度大，年内、年际变化大的特点。最大年降雨量2257.3毫米（1961- 7 -年），最小年降雨量仅1171.3毫米（199
18、0年），丰、枯比为1.93倍。降雨量年内分配不均匀，汛期（4月9月）多，枯水期（10月至次年3月）少；多年汛期平均降雨量为1291.5毫米，占全年降雨量的79.5%，而枯水期仅占20.5%；另外降雨强度大，根据1964年至1999年共36年的资料统计，最大24小时降雨量270.6毫米（1999年8月23日）,最大一小时降雨量89.7毫米（1994年8月14日），该雨量占日雨量的85.8%，可见降雨强度很大。历年降雨资料分析统计列表如下：表2-1 历年降雨均值及月内分配表 月份 1 2 3 49 10 11 12 全年合计多年平均雨量（mm）42.7 69.8 83.1 1291.5 76.6
19、36.6 25.1 1625.4分配比 2.63 4.29 5.11 79.46 4.71 2.25 1.55 100资料系列为：1957年至1998年表2-2 历年降雨特征值统计表 项目 年降雨量(mm)最大24小时降雨量(mm)最大一小时降雨量(mm)最大10分钟降雨量(mm)雨量均值(mm) 1625.4 128.01 51.7最大值(mm) 2257.3 270.6 89.7 30.5出现年月日 1961年 1999年8月23日 1994年8月14日 1975年7月20日统计年数1957-1998年421964-1999年361964-1999年361966-1999年34- 8 -2
20、.1.2 径流地表径流与降雨分布规律相似，根据广东省水文总站1991年颁布的广东省水文图集查得多年平均径流流深为800毫米，变差系数Cv为0.30，市区（含城区、石湾区）多年平均径流量为0.6亿立方米，丰水年（P=10%）可达0.867亿立方米，枯水年（P=90%）为0.396亿立方米，丰、枯比为2.19；另外地下水约为0.17亿立方米。此外本地还有丰富的过境客水，根据分析，紫洞口水位站多年平均过境水量为117.22亿立方米。人平均占有水量2555.9立方米/人，接近全国人均2700立方米/人水平，（若不计客水，人均占有量为171立方米/人）。径流水量年内分配不均，汛期（4月至9月）占总量75
21、.79%，枯水期（10月至次年3月）仅为24.21%，汛枯比为3.31。2.1.3 气温和蒸发量工程所在地属亚热带海洋性气候，具有热时长，雨量多，无严冬的特点，根据南海市气象站1957年至1998年的资料统计，多年平均气温21.9度，极端最高气温38.5度（1982年7月29日和1990年8月17日），最低气温-1.9度（1976年1月17日）；多年平均日照1804小时，平均无霜日346天。蒸发量：多年平均蒸发量为1510毫米（按广东省水文图集查得为1300毫米），最大年为1780毫米，最小年为1300毫米，干旱指数：平均蒸发量与平均降雨量之比为0.93。2.1.4 台风我省每年5月至10月是
22、台风活动频繁期，台风登陆对我市均有不同程度的影响。根据1957年至1998年的资料统计，41年中有影响台风共99次，平均每年2.4次，其中有较大影响（阵风8级，降雨量80毫米）的共67次，平均每年1.6次。台风多数出现在7月至9月，10月份以后则明显减少，但近年来1011月也有台风。台风往往带来暴雨和暴潮，对我市工农业生产和人民生命财产安全带来较大的威胁。- 9 -2.2 水文基本资料工程所在地位于北江下游东平水道的左岸，属于珠江三角洲河网地区，水文资料较缺。本流域上游有紫洞、澜石水位站，下游有五斗水位站，资料可靠。水文基本资料是外江各频率的洪潮水水位，洪水位按广东省水利厅1982年颁布的珠江
23、三角洲河网地区水面线推求。根据上游的澜石水位站和下游的五斗水位站各频率的洪水水位成果，采用内插的方法求得A水闸五十年一遇洪水位（P=2%）: 5.54 米，百年一遇洪水位（P=1%）: 5.75 米，相应内水位均为0.5米。地震工况的外江水位取常遇水位2.00米。- 10 -3 工程地质3.1 概述佛山市石湾区水利局根据河流流域规划的需要，为查明佛山大堤（沙口水闸至石 石 肯 堤段）土层组成情况，根据佛山大堤2000年地质勘察计划，共安排17个堤段（A闸）的地质勘察工作。2000年68月，由佛山市石湾建筑设计院对佛山大堤（沙口水闸至石 石 肯 堤段）进行岩土工程勘察，其中在佛山共完成钻孔3个（
24、其中1 个为技术孔），总进尺96.5米。3.2 工程地质3.2.1 第四系覆盖土层据钻孔的揭露，拟建场地地层厚度变化不大，各土层层位比较稳定，同土层土质大致相同。土层自上而下分布如下：（1）填土（Q ml）杂填土分布于上部，由碎石、砂粒、粘性土块组成，硬杂质较多状态不均。素填土分布于中下部，土黄色灰黄褐色，以回填粉质粘土为主，含砂粒约15%25%，局部夹团块状粉砂。回填土呈粉性素填土状，粘塑性差，填积时间多年，经压实，稍湿很湿。2）粉质粘土（Q al+pl）灰色，含淤泥质约1020%，常夹薄层粉砂，冲、洪积，呈软塑软可塑状，很湿，饱和。（3） 1淤泥质粉砂（Q al）- 11 -灰色灰黑色，以
25、粉砂为主，与淤泥质土呈薄互层，具粘性，冲积，松散，饱和。（3） 2+5淤质粉质粘土（Q al）灰色灰黑色，冲积，软塑，饱和。 2层常层夹粉砂薄互层； 5层呈淤质粘土淤泥状。局部夹约1.2米灰白色软可塑状粉质粘土层。（3） 3粉质粘土（Q al）灰白色，含粉砂较多，冲积，软可塑状，饱和。（3） 4细砂（Q al）灰白色，黄色，局部黄红色，含泥质稍高，局部夹薄层粉质粘土，冲积，松散，饱和。3.2.2 基岩（4） 1全风化碳质泥岩灰黑色，泥质结构，呈硬塑坚硬土状。（4） 2强风化碳质泥岩灰黑色，泥质结构，岩芯土柱状碎块状，岩石软硬相间，整体性差，局部坚硬土状硬塑状，局部半坚硬状，常夹薄层中风化岩块。
26、（4） 3中风化碳质泥岩灰黑色，泥质结构，岩石裂隙发育，岩芯破碎，呈粒状，整体性差，岩质较坚硬状。3.3 水文地质根据钻孔地下水位观测，地下水位埋深标高：-0.300.29米，场地地下水主要是杂填土及素填土层积聚的上层滞水及 1淤泥质粉砂及 4细砂层上的孔隙水，碳质泥岩中存在少量的基岩裂隙水。场地中粉质粘土及淤质粉质粘土层透水性差， 1淤泥质粉砂及 4细砂层含水量较丰富， 1淤泥质粉砂埋藏深度7.509.10米， 4细砂层埋藏深度12.3014.40米，与河流有水力联系。- 12 -3.4 工程地质评价本工程地质综合评价为软弱场地土类型，建基面土层压缩性大，允许承载力低，不能作为建筑物地基持力
27、层，应对地基进行加固处理。工程抗震烈度按7度设防。4 工程任务和规模4.1 社会经济概况A水闸是佛山大堤上的穿堤建筑物。佛山大堤所捍卫的佛山市和南海市是珠江三角洲经济发达的地区。佛山市总面积77.4平方公里，工、农、贸、旅游业发达，既是有名的侨乡，又是珠江三角洲重要工业城市， 1997年统计耕地面积0.94万亩，鱼塘0.35万亩，人口46.18万人，每平方公里人口密度5966人，社会总产值453.2亿元。水利作为国民经济的基础产业，要适应社会经济的发展需要。对堤防和穿堤建筑物按规范要求高标准建设，彻底消除防洪安全隐患，是必需和十分紧迫的，只有这样才能保障人民生命财产的安全，保障国民经济的可持续
28、发展。- 13 -4.2 工程任务A水闸位于北江下游东平水道的左岸，属于珠江三角洲河网地区，原水闸的功能主要是防洪、引水释污、引水灌溉并兼顾农艇通航。考虑到该闸现在已没有通航要求，重建时不再保留通航功能，按单纯引水水闸考虑；由于水闸位于二级水源保护区，其功能主要是防洪及引水释污，原则上不能向外排水。该闸以前只能在枯水期利用潮差引水，未能满足内河涌引水释污的要求，重建时适当考虑洪水期一定水头引水，以利于改善内河涌的水环境。4.3 工程规模和等级根据“佛山市城南区排水规划”和“佛山市江河流域规划”的计算成果，在满足引水释污及灌溉要求的基础上，确定A水闸基本上按原来的规模重建，水闸净宽4.5米，闸底
29、板标高为-1.00米。佛山大堤为广东省十大重点堤围之一，属于二级堤防，防洪地位十分重要。A水闸是佛山大堤上的穿堤建筑物，其稳固与否关系到整个防洪体系的安全。根据水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（平原、滨海部分）和广东省水利厅“粤水电总字19954号”文颁布的广东省防洪（潮）标准和治涝标准（试行）中的有关规定，本工程等别定为二等，主要建筑物为二级，次要建筑物为三级，临时建筑物为四级。5 工程布置及主要建筑物5.1 设计依据(1)佛山市江河流域规划(2)佛山市城南区排水规划(3)水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（平原、滨海部分）SDL217-87(4)广东省水利厅粤水电总字1995 4号广东省
30、防洪（潮）标准和治涝标准（试行）。(5)水闸设计规范SD133-84(6)水利水电工程钢闸门设计规范SL74-95(7)水工混凝土结构设计规范SL/T191-96- 14 -(8)建筑地基基础设计规范GBJ7-89(9)混凝土结构设计规范GBJ10-89(10)建筑结构荷载规范GBJ9-87(11)广东省水利水电建筑工程概算定额(12)建筑地基处理技术规范JGJ79-91(13)水工建筑物抗震设计规范SL203-975.2 工程布置5.2.1 A水闸工程总体布置原则（1）从长远管理运行考虑，确保水闸水流畅顺，确保防洪安全。（2）从实际出发，力求经济合理、安全可靠、施工方便。5.2.2 A水闸工
31、程总体布置根据现有河涌、地形条件及周围环境、水流条件等因素，确定重建的水闸在原闸址上进行重建。其优点是：基本上不用新征土地，原有内涌无须改道，工程量较少，既便于施工，又可减少工程投资。水闸结构初步选定两个方案：方案一是采用单孔开敞式水闸，以暗涵穿越道路后与原内河涌顺接；方案二是采用单孔箱涵。两个方案的总体布置基本一致，工程总体布置见附图。5.2.3 A水闸结构形式本工程闸底板高程为-1.00米，堤顶高程为7.04米，防浪墙顶高程为7.54米，本工程水闸结构初步选定以下两个方案：（1）方案一是采用单孔开敞式水闸，其优点是便于采用液压式启闭机，液压室可布置在公路桥下，闸室外型美观。采用开敞式结构，
32、有利于安全检查，防洪期间易于发现问题。其缺点是混凝土工程量稍大。- 15 -（2）方案二是采用单孔箱涵，其优点是可利用涵顶堤身填土的重量，解决防渗及抗滑稳定问题；整体式涵洞各部位构件的材料强度能较充分发挥，断面较小，工程量较省。其缺点是闸门放在外江进水口，启闭室需建工作桥与堤顶连接；更主要是结构检查不方便，防洪期间不易发现问题。经与有关部门协商讨论，本设计决定推荐方案一，即采用单孔开敞式水闸，以确保防洪安全和便于日后运行管理。5.3 主要建筑物设计5.3.1 基本参数(1)水位条件参数五十年一遇设计洪水位：5.54米，相应内涌水位：0.50米一百年一遇校核洪水位：5.75米，相应内涌水位：0.
33、50米设计最高检修水位：2.00米，相应内涌水位：0.50米设计最高引水水位：2.00米，相应内涌水位：0.50米(2)荷载公路桥设计荷载：汽-20公路桥校核荷载：挂-100工作桥面活荷载：3.5kPa回填中、粗砂内摩擦角：30回填土（压实）内摩擦角：25回填土（压实）凝聚力：10kPa(3)主要材料密度钢筋混凝土：2.5克/立方厘米素混凝土：2.4克/立方厘米回填中、粗砂：1.9克/立方厘米回填土料（压实）：1.85克/立方厘米钢材：7.85克/立方厘米浆砌石：2.3克/立方厘米干砌石：2.0克/立方厘米- 16 -5.3.2 闸址、闸型的选择和闸孔设计(1)闸址的选择：参照原工程，新水闸A
34、闸的闸址、闸轴线选在原水闸处。(2)闸型选择：当上游水位变幅大，下泄流量又有限时，为避免闸门过高（可以减小闸门度 和启门力，从而降低工作桥高和工程造价），所以采用带胸墙式开敞式水闸。(3)堰型选择：该处下泄流量小,泥沙较少，采用平底板宽顶堰 。其优点是结构简单，施工方便，泄流能力比较稳定，有利于排淤。(4)闸底板高程的确定：由于该闸的作用是引水释污属于进水闸，进水闸的底板高程常等于或略高于闸后的渠底。由于该河道泥沙含量少，所以取底板高程与渠底同高，为-1.0m。(5)闸顶高程确定：闸顶高程不应少于设计洪水位与安全超高（按珠江三角洲经验取2m）之和：5.54+2=7.54m，闸顶高程取7.6m(
35、6)孔口净宽：4.5m5.3.3 防渗排水设计1.底板：底板顺水流方向长度L. 底板既是闸室的基础，又兼有防渗、防冲刷的作用。它既要满足上部结构布置的要求，又要满足稳定及本身的结构强度等要求。根据闸上结构布置及地基承载力两方面的要求综合考虑，闸底板长度可按(5-1)LAH式中 A系数，对于砂砾石地基可取1.52.0，对于砂土、砂壤土地基可取2.02.5，粘壤土地基可取2.04.0，对于黏土地基可取2.54.5，本工程地基为粉质黏土，A=3H上、下游最大水头差 （m）（取校核水位5.75m，相应下游水位0.5m，H为5.25m，所以顺水流方向长度16m。L75.12.3底板厚度必须满足强度和刚度
36、要求，大中型水闸可取闸孔净宽的1/6 1/8，最薄不小于0.7m，所以取d=1m。底板构造，底板采用钢筋混凝土结构，上下游两端各设0.5m深的齿墙插入地基，底板分缝中设以V型铜片止水,位于底板面下方15cm处。2.铺盖:铺盖采用钢筋混凝土结构，其长度一般为2 4倍闸上水头或3 5倍上下游水位差，取20- 17 -m。铺盖厚为0.4m。铺盖与底板，翼墙之间用沉降缝分开。铺盖上下游设0.5m深齿墙嵌入地基，其头部不再设防冲槽，为了防止上游河床的冲刷，铺盖上游设块石护底，厚0.3m，其下设0.2m 厚的砂石垫层。3.防渗长度验算:水工建筑物初步拟定的闸基防渗长度应满足下式要求：（5-2）CHL式中
37、允许渗径系数，查水工建筑物表5-10，粘土取3 2C H 上下游最大水头差 （m）（取校核水位5.75m，相应下游水位0.5m）因此， m75.12.实际闸基防渗长度L=16+20=36m，即闸基轮廓线防渗部分水平段和垂直段长度的总和，防渗满足要求。L4.闸底轮廓布置图图 5 - 1 5.地下轮廓线简化图 5 - 2- 18 -6.确定地基有效深度:根据钻探资料，闸基透水层深度很大。故在渗流计算中必须取一有效深度，代替实际深度。由地下轮廓线简化图知：地下轮廓的水平投影长度L 0=36 m，地下轮廓的垂直投影长度S 0=1.5m 57.321.60水工建筑物中地基的有效深度计算公式为：(5-3)
38、00005,.5,1.62eeLTLSS式中 土基上水闸的地基有效计算深度 （m）eT地下轮廓的水平投影长度 （m）0L地下轮廓的垂直投影长度 （m)S故地基的有效深度 mLTe 18365.0.7.渗流区域的分段和阻力系数的计算表 5 - 1 区段名称 阻力系数 的计算公式进口段和出口段 41.0)(5.1230TS内部垂直段 )cotlny内部水平段 TSLX(7.021过地下轮廓的角点、尖点将渗流区域分成7个典型段: - 19 -进口段:将齿墙简化成短板桩，板桩入土深度为0.5m，铺盖厚度为0.4m。故 =0.5+0.4=0.9m,1S1T=18m；而另一侧的 =0.5m， =17.6m
39、。计算进口段阻力系数 ：2S2T01 6.17504cotln24.89.514cotln41.05.1 23230 ST=0.469铺盖水平段： =0.5m， =1.1m，L=20.5m,T=17.6m计算铺盖水平段阻力系数 ：1S2 1X1.6.750.7.021 TLX内部垂直段： =1.1m， =17.6m； =0.5m， =17m，内部垂直段阻力系数 ：1S1T2S2T1y 75.04cotln26.174cotln4cotln24cotln2211 Y=0.09底板水平段： =0.5m， =0.5m，L=15.5m，T=17m，底板水平段阻力系数 ：1S2 2x95.07.05.7
40、.022 TLx齿墙垂直段：S=0.5m，T=17m,齿墙垂直段阻力系数 ：2y0.0317.4cotln214cotln2 Sy齿墙水平段： = =0，L=0.5m，T=16.5m，齿墙水平段阻力系数 ：12 3x03.56)(7.03 TSLx出口段：出口段S=0.84，T=17.16m，计算出口段阻力系数 ：0246.01.6.178405.4.05.1232302 TS8.求各分段的渗压水头损失值水工建筑物中计算各典型段的水头损失公式为- 20 -(5-4)niiiHh1设计情况进口段： ； 铺盖水平段： ；mh76.029.3456.01 mh78.129.30452内部垂直段： ；
41、 底板水平段：1 4齿墙垂直段： ；齿墙水平段：h048.29.3505h048.129.3506出口段： m71.467校核情况进口段： ； 铺盖水平段： ；h9.02.3549.01 mh85.129.32内部垂直段： ；底板水平段：m1 604齿墙垂直段： ；齿墙水平段：h05.29.305h05.129.36出口段： 761.4679.对进、出口段水头损失值和渗透压力分布图形进行局部修正。计算公式查水工建筑物如下（5-5）0h（5-6）059.212. TS（5-7）0h进、出口段修正后的水头损失值，m0h- 21 -按式（5-5）计算的水头损失值，m0h阻力修正系数，按式（5-6）计
42、算，当计算的 时，则取 10.1底板埋深与板桩入土深度之和， mS地基透水层深度，mT板桩另一侧地基透水层深度或齿墙底部至计算深度线的铅直距离，m修正后的水头损失减小值，mh当阻力修正系数 时，除进、出口段的水头损失需修正外，在其附近的内部典型段也需修正1。进口处修正 5.019.832.1059.182.712.059.212.1 TS1.0，应予以修正。进口段水头损失应修正为： mh3.06.1进口段水头损失减小值为： h78187.02故铺盖水平段水头损失值应修正为： 612出口处修正 63.014.08.21.059.1825.612.059.212. TS1.0出口段水头损失应修正为
43、： mh47.0.3727出口段水头损失减小值为： ，故需进一mh096.48.0.24.065步修正 、 、 。4h56m9.08.256- 22 -mhh 704.1)8.04.(27.531)( 6574 验算： ，计算无误。H .5968.0 10.计算各角隅点的渗压水头：由上游进口段开始，逐渐向下游从总水头5.04m相继减去各分段水头损失值，即可求得各角点的渗压水头值。设计情况闸室各角点渗透水头值（单位：m） 表 5 - 21H3H45H67H85.04 4.66 2.5 2.36 0.656 0.56 0.47 0校核情况闸室各角点渗透压力值（单位：m）表 5 - 31H23H45
44、H67H85.25 4.83 2.61 2.46 0.69 0.59 0.5 011.作出渗透压力水头分布图图 5 -3- 23 -图 5 - 412.闸底板水平段的平均渗透坡降和出口处的平均出逸坡降：取校核情况：闸底板水平段的平均渗透坡降和出口处的平均出逸坡降：（1）闸底板水平段的平均渗透坡降，根据水工建筑物设计示例与习题中公式计算: xLhJma式中 闸底板水平段的水头损失最大值 （m）maxh闸底板水平段的长度 （m）L因此 查水工建筑物表（5-12）得 取0.30-,1.067.XJ XJ0.40, ,不会产生接触冲刷。XJ（2）出口处的平均出逸坡降, 根据水工建筑物中的公式计算: S
45、hJmax0式中 出口段修正后的水头损失最大值 （m）maxh闸底板埋深与板桩入土深度之和 （m）S因此 查表（5-12）得,59.084.0J 7.060J当渗流出口处设反滤层时，表列数值可加大 ， ， ，不会产生流%391.03.10J- 24 -土。闸基防渗满足抗渗稳定的要求。13.防渗:粘性土地基防渗常采用水平铺盖，以免破坏粘土的天然结构。铺盖采用钢筋混凝土结构，其长度一般为2 4倍闸上水头或3 5倍上下游水位差，取20m。铺盖厚为0.4m。铺盖与底板，翼墙之间用沉降缝分开。铺盖上下游设0.5m深齿墙嵌入地基，其头部不再设防冲槽，为了防止上游河床的冲刷，铺盖上游设块石护底，厚0.3m，
46、其下设0.2m 厚的砂石垫层。14.排水:在护坦和海漫底部平铺20cm的砂石垫层，并在上部设排水孔，孔径为5cm，间距为1m，孔下铺设反滤层，排水孔呈梅花形布置，孔内填以砂、碎石。5.3.4闸室的结构和布置1.闸底板：采用整体式底板，底板长度为16m，厚度为1m，采用钢筋混凝土结构，混凝土强度为C15。上下游两端各设0.5m深的齿墙插入地基，底板分缝中设以V型铜片止水,位于底板面下方15cm处。2.闸墩：长与底板同长为16m，上游高程高为7.6m，厚度为1m。下游初拟高程为6.8m，其上设交通桥，桥面高程为7.6m，与大堤相平。闸墩上设门槽（检修门槽、工作门槽），检修门槽设于上游，槽深0.2m
47、，宽0.2m。工作门槽深0.4m，宽0.6m。3.胸墙：为保证吊闸门的钢丝不浸入水中，胸墙设在工作闸门的上游侧，胸墙顶高程与闸顶高程取7.6m，胸墙底部高程为不影响引水为准，取2.2m，故胸墙高度为5.4m。胸墙采用钢筋混凝土板梁式结构简支于闸墩上，上梁尺寸为60x40cm，下梁尺寸为60x50cm,板厚25cm.- 25 -图 5 - 54.工作桥、交通桥、检修便桥工作桥：工作桥的宽度不仅满足启闭机布置要求，且两侧应留有足够的操作宽度。B=启闭机宽度+2 操作宽度 +2 栏杆宽度 +2 栏杆外宽度=1.7+2 0.8+2 0.15+2 0.05=3.7m,取工作桥净宽为4m,工作桥为板梁式结构，预制装配。垂直水流方向主梁尺寸50x30cm，平行水流方向主梁尺寸60x50cm，次梁尺寸40x30cm。图 5 - 6交通桥：闸上有交通要求，根据当地交通部门的建议，在工作桥的下游侧布置交通桥。闸上交通桥为单车道公路桥，按汽20设计，挂100校核。桥面净宽为4.5m，总宽为7m，采用板梁式结构，梁宽50cm，梁高60cm。- 26 -图 5 - 7检修便桥：为
