水闸设计相关问题探讨

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1、水闸设计相关问题探讨摘要本文对水闸设计中涉及的水闸的选址、闸型的选择、水闸底板高程、水闸地基处理、水闸消能防冲方法设计等方面进行了论述，并针对排水设计问题进行了详细说明，是笔者多年工作的经验总结，希望给以后的水闸设计工作提供一些参考。关键词水闸设计；选址；闸型；底板高程；消能防冲1水闸设计1）水闸的选址问题。水闸的选址无疑是水闸建设过程中的首要环节。水闸在选址时应综合考虑各方面情况，最好选择地质条件良好的天然地基。一般在满足水闸使用要求和管理的情况以后，再根据水闸的地质条件和水文条件，优先选用新鲜完整的岩石地基，在没有这种完整的岩石地基的情况下，也可以考虑选择一些承载能力大、压缩性

2、低、抗渗稳定好、抗剪强度高、透水性小的土质地基。2）闸型的选择。水闸的闸型有很多种，具体功能和优缺点也不尽相同，在闸型选择的时候不能一味盲目地追求新颖。正是因为水闸型式的选择是由多方面因素综合决定的，所以应结合当地实际地质地形、河道特性、施工管理等因素因地制宜地进行考虑，确保闸型的选择是科学的、合理的。3）水闸底板高程。闸底板高程选定得是否得当，对闸的制作、施工、造价以及质量均有很大影响，因此水闸底板高程的确定同样是一件马虎不得的步骤。同闸型的选择一样，闸底板高程的确定也是要从地质、水文地质、经济以及满足运行要求等多方面综合考虑。如：闸底板高程比较低的情况下，虽然有利于迅速排水使农

3、田不致受涝，但如果地质较差的情况下，这就加重了地基开挖和处理的难度，而且底板高程过低的话对于拦河闸来说，给闸门的启闭力、防沙冲沙布置均带来困难。由此可见，闸底板高程的确定必须综合考虑，选择最优方案。4）水闸地基处理。目前对水闸地基处理的方法有很多，下面就对国内常用的一些方法做简要叙述。①预压法：预压法是通过预先加载，加速场地土排水固结，从而达到减少沉降和提高地基承载力的目的。该方法的优点是：对在持续荷载作用下体积会发生很大压缩，强度会明显增长的土，如淤泥质土、粘性土地基等有着非常好的效果。缺点是：比较耽误工期，一般施工工期紧的工程不建议采用，这是由于闸基地下水一般与河水连通，使得了

4、围封、降水难度比较大，所以要通过预压法完成场地土固结沉降往往要耗费比较长的时间；②复合地基法：复合地基一般是由基体（天然地基土体）和增强体两部分组成。它是天然地基在处理过程中被置换或增强而形成的一种人工地基。复合地基根据桩体材料的性质不同一般可分“刚性桩复合地基”、“柔性桩复合地基”和“散粒体材料桩复合地基”三种，由于桩体材料的差异，它们加固机理、适用条件和施工工艺也有很大区别，在此我们就不一一介绍了；③换土垫层法：换土垫层法也是一种比较古老的地基处理方法。因为其施工简便，而且运用此方法处理的地基很少出现问题，在工程质量上有一定保证，所以一直是浅层地基处理的首选方法。浅层地基一般指

5、软弱土层小于3m，下卧层地基承载力较高的土层。因为如果换填深度过大的话，这样会出现增加基坑支护费用，造成工程造价过高等问题；④桩基法：桩基按施工方法可分为预制桩和灌注桩两大类。桩基能有效地承受一定的水平荷载和上拔力，常用于以下几种情况：受大面积地面荷载影响的结构；竖向荷载大而集中的结构；沉降方面有较高要求的建筑物。5）水闸消能防冲方法设计。一般来说，水闸消能设计的控制工况是：保持闸最高蓄水位，宣泄上游多余水量，下游水位取下限值。此种工况下闸门的初始开启度，往往是消力池深度计算的控制因素。水闸防冲设计的控制工况是：水闸泄放最大设计洪水流量，相应下游水位最低。由于人类活动加剧，气候环境

6、变迁，使得水文规律发生了巨大的变化，所以在选择水闸闸上最高蓄水位、最低水位时还要考虑到河道地形和水文条件的变迁。2水闸排水问题1）消力池底板排水孔设计。消力池底板要承受多方面的力量，包括水流的冲击力、水流脉动压力和底都扬压力等，具备相当的重量和强度，能够抗击重物冲击、经压耐磨。可以考虑在水平护板的后半部分设置部分垂直的排水孔，同时，排水孔呈梅花形布置，排水孔的下面可以铺一层反滤层，能够最大限度的进行排水，减少护板底端的渗透压力。2）闸基防渗面层排水。由于上游与下游巨大的水位差产生的强力作用，上游水会从河床慢慢渗透，绕经上游防渗铺盖、板桩以及闸底板，再经过消力池的反滤层由排水孔流至下

7、游，起到有效排水的作用。地基的渗水要想尽快的排出去，可以在高水位的一侧大不量布置铺盖、浅齿墙、板桩等多个防渗止水的设施，滞渗延长底板上游的渗透路径，使作用在消力池底板上的渗透压力缓缓减小压缩。在低水位一侧设置滤水层进行排水，同时使用排渗管等设施排渗。3）翼墙排水孔的设计。在水闸的使用过程中，除了闸基会出现渗流以外，还会发生侧向渗流。所谓侧向渗流是指渗水从上游绕过翼墙、岸墙和刺墙后向下游流去。这种侧向渗流隐患很大，很可能造成水闸底板渗透压力的增大，从而使得渗流出口处发生