梧桐河渠首闸工程设计毕业论文.doc

梧桐河渠首工程梧桐河渠首闸工程设计毕业论文目 录 摘要IAbstractII前 言11.工程概况21.1 基本情况21.1.1自然地理情况21.1.2水文气象21.1.3地势、地貌、地质及土壤31.1.4社会经济情况31.2工程建设的可行性和必要性41.3工程设计41.3.1设计原则41.3.2水田灌水定额51.3.3设计流量及进水闸闸孔净宽确定52涵闸的总体布置82.1 涵闸总体布置原则82.2 出口闸室段型式及总体布置82.3 涵洞布置92.4 上游连接段布置92.5 下游消能防冲段102.6 涵洞的防渗排水布置102.7 防冻措施102.8 涵洞进出口的防冲加固102.8.1 涵洞进口河槽防冲加固设计112.8.2 涵洞出口河槽防冲加固设计11113.涵闸的水力计算123.1涵闸设计基本资料123.2 拟定涵洞的布置型式123.3 洞过流能力的复核123.4 消能防冲设计143.4.1 计算共轭水深和水跃长度143.4.2 下游出口处水流衔接形式及消能计算154涵闸的防渗设计194.1 地下轮廓设计194.1.1 地下轮廓的设计步骤194.1.2 砂类土地基地下轮廓的布置204.1.3 闸基防渗长度的计算204.2 涵闸的防渗设备204.2.1 铺盖204.2.2 齿墙214.3 排水设备及反滤层214.3.1 排水设施214.3.2 反滤层224.4 止水设备235涵闸的结构计算245.1涵闸结构计算总论245.2 作用在建筑物上的荷载计算295.2.1 作用在涵洞上的垂直土压力计算295.2.2 涵洞的侧向土压力计算295.2.3 汽车荷载产生的垂直压力计算295.2.4 顶板自重305.2.5、侧墙自重305.2.6 作用在箱涵顶上的总均布荷载(包括自重)305.2.7 作用于箱涵底部的地基反力305.3 内力计算305.3.1 各结点杆端弯矩的计算315.3.2 杆端剪力及各截面剪力计算325.3.3 杆端杆件各截面弯矩计算，本工程仅算最大截面弯矩335.4 涵洞的配筋计算345.4.1 正截面配筋计算365.4.2 斜截面配筋计算385.4.3 抗裂度验算396出口闸室段设计406.1 闸室布置及稳定计算406.1.1 闸室段布置406.1.2 闸室稳定计算满足的条件406.1.3 闸室稳定计算416.1.4 闸室稳定验算426.2 闸底板的布置426.2.1 闸底板的布置简介426.2.2 底板的分缝436.2.3 底板结构尺寸436.3 底板结构计算446.3.1 计算方法简介446.3.2 内力计算456.3.3 配筋计算507挡土墙的结构设计527.1 基本资料547.2 挡土墙的形式及尺寸选择547.2.1 挡土墙的形式选择547.2.2 初拟横截面尺寸547.3 荷载计算547.3.1 土压力计算557.3.2浮托力计算557.3.3 挡土墙墙身自重557.3.4 静水压力计算557.3.5 土重计算567.4 抗滑稳定验算567.5 抗倾稳定验算577.6 地基应力验算577.7 挡土墙的配筋计算577.7.1 C-D截面外力计算587.7.2 墙身配筋计算587.7.3 墙身抗裂验算597.8 前趾的配筋计算607.8.1 外力计算607.8.2 前趾C-E截面的配筋计算617.8.3 C-E截面抗裂验算617.9 后趾配筋627.9.1 外力计算627.9.2 配筋计算637.9.3截面抗裂验算63结 论65参考文献66致 谢67前 言在取水输水及灌区工程中，涵闸是最常见的一种建筑物型式，其特点是数量多、规模小、结构比较简单，设计工作相对比较单一，主要就是水力计算和结构计算。涵闸的水力设计主要是过流能力（孔径）计算及消能防冲计算。涵闸的结构设计主要是通过洞身的内力计算确定各部位的结构尺寸以及钢筋混凝土构件的配筋量。本设计是根据黑龙江大学水利电力学院教学计划编写的。本设计说明书是根据松花江巨源二闸工程涵洞的工程概况、地质等基本资料为编写大纲编写，并借鉴了黑龙江省水利水电勘测设计研究院提供的初始资料。本设计简明清晰、介绍全面。考虑到本设计当中计算过程占有很大的比重，内容较繁琐，仅给出相应的公式、数据、计算说明、简要过程及计算结果。本设计共分为七章：第一章为设计资料；第二章为涵闸的总体布置；第三章为涵洞的水力计算，在已知设计基本资料的基础上初步拟定结构断面尺寸、进出口型式，并进行过流能力的校核及下游水流衔接情况的判断。第四章为涵闸的防渗设计及防渗设备、排水设备的选取。第五章为涵闸的结构计算。包括：作用在涵洞上的荷载计算、涵洞正截面、斜截面的配筋计算及抗裂验算。第六章为出口闸室段计算包括出口闸室段布置和闸底板结构计算。第七章为挡土墙的结构设计，根据已给工程资料，初步拟定挡土墙的型式及尺寸、进行结构计算，稳定校核，并分别对挡土墙的立墙、前趾悬臂、后趾悬臂进行配筋计算。1.工程概况1.1 基本情况1.1.1自然地理情况梧桐河进水闸处于梧桐河的上游。梧桐河它是松花江下游左岸较大支流之一，发源于鹤岗市背部山区的小兴安岭东麓余脉，邵家店北沟。总流域面积4516km2，全场237km，宽2030m，在鹤岗市境内的长度为120km，流域面积3512.9km2，干流上现没有控制性工程，它是梧桐河灌区的主要水源工程之一。梧桐河灌区与宝泉岭农场界邻，西北至双泉北甸子和梧桐河引水干渠，南至团结乡东胜村，距离市区40km，地理坐标东经1301813024，北纬47244730。该地区控制水田2.45万亩，区内有人口0.276万人。该地区内总的地势西北高，东南低。西北伟低山丘陵区，还把70120m，山峦起伏，沟谷纵横。弄南部伟平原区，地势平，坡降平缓。1.1.2水文气象本区属于寒温带大陆性季风气候区，冬季受西伯利亚冷气影响，漫长干燥、严寒，降水少；夏季常受太平洋北上暖气流影响，炎热多余；春季多风干燥；秋季降温快温差大。多年平均气温1.83，最高气温36，一般出现在7、8月份；最低气温-33，一般出现在1、2月份；年日照小时23002600，无霜期141天左右，冻土深度为1.62.1m，区内多西南风，最大风俗26m/s。多年平均降水量540640mm。降水年际变化和年内分配不均，降雨主要集中夏秋汛期，最多为917.8mm，最少为307.7mm，年内降水多集中在79月，降水量占全年的70%左右，56月降水占年降水的26.2%，冬季降水仅占全年的2%左右，暴雨多发在7、8月份；多年平均蒸发量1042mm（20cm测皿），相对湿度6570%。1.1.3地势、地貌、地质及土壤本地区属于松花江水系梧桐河流域，地势西北略高，东南略低，地势较为平坦，坡降在1/20001/5000左右，土壤主要以棕壤土、草甸土、白浆土、沼泽土为主。草甸土主要分布在平原或合股平地、低平地，表土层厚2030cm，下为粘的白浆层，是肥力较高的土壤，现大部分已开垦为耕地，是本灌区主要耕作土壤，下分为黑土型草甸土、白浆化草甸土、潜育草甸土、草甸土四个亚类；白浆土分布在地形坡度较小的刚坡地及向平原过度地上，表土层厚1020cm，下为粘朽的白浆土层，现大部分已开垦农田，是本灌区内的主要低产壤。白浆土是草甸白浆土的一个亚类；沼泽土分布在鹤立河中游合股和下游出口地带、所处地势低洼，地表常年或季节性积水；表层为1030cm厚泥灰层腐殖质层，下为潜育层，现已大部分开垦种植水田并逐步向水稻土转化。下为草甸沼泽土、泥炭腐殖质沼泽土、泥炭沼泽土三大亚类。东部的梧桐和区域丘陵漫岗地为暗棕壤，平原为草甸土和水稻土，图层厚1m左右，下部为粘土和沙、沙砾石。西部的大小鹤立河区域土壤主要是暗棕色森林土、草甸土和沼泽土三大类；南部的阿陵达河区域其土壤类型为草甸土和沼泽化黑土，表层厚0.52.6m从而结构及其理化性质分析。本区的地下水分为上层滞水和地下裂隙两种，上层滞水埋深一般812m，地下裂隙水一般埋深30100m，地下水呈西北东南流向，坡度为1/1000；该区处于河漫滩第四纪砂、沙砾石空隙潜水区，含层组是由全新统冲积的砂、沙砾石和中更新统冲积冰水堆积的砂、沙砾、层质碎石层构成。1.1.4社会经济情况该地区隶属于鹤岗市东山区团结乡，灌区周围交通便利，哈罗公路等主要道路与乡村公路连接，田间道路基本完善，便于大型农业机械设备的使用，提高了农业机械化水平。灵位，该地区内电力充足，能够保证农民在灌区期间使用说本的供电需要。灌区内共有人口2761同人女，耕地3万亩，其中水田2.45哇麻木。2005年粮食总产量0.159亿公斤，其中水稻亩产可达400公斤，农业产值0.26亿元。但由于两灌区的大部分始建于日伪时期，工程年久失修，灌排工程设施老化，田间工程不配套，无量水、配水设备，部分干渠段渗漏损失严重。灌区灌溉水利系数仅为0.45左右，毛灌溉定额高达969m2/亩。因此，灌区水土资源未得到充分利用和发挥其应有效益，有进一步开发利用的巨大潜力。1.2工程建设的可行性和必要性梧桐河进水闸位于鹤岗市东山区团结乡，距小山村1km，工程建于1985年，由于年久失修，进出口段的边墙倾斜、断裂现象严重，加上今年来灌区内部的发展，水田面积以有由建国初期的1.5万亩扩大到现在的2.45万亩，由于水量的增加，原有的进水闸已经不能满足灌区的灌溉需求，同时，为了提高该地区的人民生活水平，增加人民收入，今后灌区内的水田面积还继续怎家，供水矛盾日加激烈，为解决灌区内作物灌溉需水问题，必须重新建设一座能够满足供水需要的进水闸。随意，对进水闸进行重建是必要的和可行的。1.3工程设计1.3.1设计原则1 尽量采用一些新技术、新方法、节省投资；2 尽量利用当地材料，就地屈才，并且尽量不占用耕地，不改变原有提防，减少土方开挖；3 对已建居民点和开垦的土地应民良保护，已建防洪、排水、铁道等工程要充分利用，要从经济、技术重新复合。1.3.2水田灌水定额根据本灌区实际情况，特确定此次水田灌溉制度见表3-1生育期起迄日期（月日）灌水天数灌水定额（m3/亩）灌水率（m3/s/万亩）泡田期5.15.25251280.59反青期5.266.612450.43分蘖初期6.76.1812450.43分蘖盛期6.197.113730.65分蘖末期7.27.1110570.66拔节孕穗7.127.165310.72拔节孕穗7.197.291300抽穗开花期7.308.1315470.36乳熟期8.148.1613100.089合计118436 图3-1 灌区灌水率图（水稻）1.3.3设计流量及进水闸闸孔净宽确定梧桐河干流小山渠首以上流域面积为2750km2，多年平均来降水量为7.15亿m3,按设计保证率P=75%，因其上没有调节能力，扣除损失后，灌溉期可利用水资源量3080万立方米。 结合水田灌水定额，充分考虑到供水过程中的沿程和局部水头损失，以及田间用水损失，最后能真正用于灌溉的水量仅占总量的45%，最后确定进水闸的流量Q应满足不小雨3.25m3/s。 根据多年来梧桐河水文资料，以及梧桐河渠首多年来水位监测数据，将水闸前水深定为1.2米。在给定设计流量前提前，水流呈孔流时， d=Q2gHo式中 e闸门开度（m）；s宽顶堰孔流淹没系数和流量系数计算d=1.98m，设计中采用d=2m。进水闸不采用底砍，所以进水闸可视为宽顶堰型的闸孔出流，计算公式如下：Q=Ssbe2gHo其中，=0.60-0.176eHSs淹没系数；b闸孔宽度；e闸门的开度；H0闸前水头；计算结果如下表，（取闸孔宽为2.0米） 表3-2进水闸计算表Qe/HeH0b0.290.590.040.051.220.570.590.080.11.220.840.580.130.151.221.110.570.170.21.221.370.560.210.251.221.620.560.250.31.221.860.550.290.351.222.100.540.330.41.222.330.530.380.451.222.550.530.420.51.222.770.520.460.551.222.980.510.500.61.223.180.500.540.651.223.380.500.580.71.223.560.490.630.751.223.750.480.670.81.223.920.480.710.851.224.090.470.750.91.224.240.460.790.951.225.500.450.8311.224.540.450.881.051.224.680.440.921.11.224.810.430.961.151.224.940.421.001.21.22由上表可以看出，当闸孔宽为2.0米，e/H=0.58时，闸门的流量Q就可以满足设计要求。2涵闸的总体布置为进行涵闸的总体布置，必须根据规划要求提供所建涵闸的具体任务，位置及所需的设计资料这是涵闸总体布置的前提和依据。2.1 涵闸总体布置原则2.1.1 洞身长度应满足十年一遇洪水标准堤防设计断面要求。2.1.2 闸室段布置应满足运用管理方便、地基应力、稳定、经济等方面的要求。2.1.3 涵洞断面、进出口段应满足排水流量要求。2.1.4 洞底坡降应有利于排水。2.1.5 进出口段应考虑防冻要求。2.2 出口闸室段型式及总体布置2.2.1 闸室段位置：涵洞出口处2.2.2 闸室段型式：出口闸室段型式有竖井式、塔式、开敞式，本设计采用开敞式。2.2.3 闸室段总体布置2.2.3.1 闸室基本尺寸闸室单孔，孔宽2.0m，高1.5m，边墩宽0.8m，闸室总宽3.1m，闸室总长4.0m，其中涵洞段1.0m，上接支撑启闭机平台的排架柱、启闭机平台、启闭机平台与堤顶高程齐平。2.2.3.2 底板采用平底整体式底板与闸墩为整体，底板厚1.2m，四周齿墙厚0.6m，底板顺水流长4.0m，横水流方向宽3.1m，底板高程为149.3m。2.2.3.3 启闭机平台及排柱架启闭机平台由两根排架柱支承为整体式结构，排架柱断面20.2m,高1.91m，启闭机平台长2m，宽2.8m，厚0.2m。2.2.3.4 闸门采用平面钢闸门，闸门孔口尺寸1.52m。2.3 涵洞布置 2.3.1 涵洞总长21m,依据堤防设计断面而确定。 2.3.2 涵洞比降，采用i=0.0042.3.3 涵洞断面尺寸：由水力计算度额定宽1.5m，高2m。2.3.4 分缝与止水：根据地基情况，地基应力，不均匀沉陷等要求需设分缝，洞长21m，设2道分缝，间距为2cm,缝内设止水，采用适应变形的橡胶止水或塑料止水，缝内填赛沥青铀毛毯，内外壁用水泥胶粘剂铺土工膜。2.4 上游连接段布置2.4.1 翼墙渠（路）下涵进出口多采用八字形翼墙。当涵洞进出口无明显河槽时，为缩短翼墙长度和节省工程量，进口常做成末端为短墙的潜入式八字形翼墙。其墙顶坡度可同渠堤或路堤坡度。当涵洞出口流速不大，仅需做简单防冲加固时，出口翼墙也常采用这种形式。为便于进出口集纳水流，并减少出口翼墙末端的单宽流量，以减少冲刷，涵洞进出口翼墙扩散角多采用30左右。2.4.2 铺盖段平面呈收缩八字形，收缩角为45，边墙与铺盖板分开，有利于抗冻，边墙为一字形扩大式基础挡土墙，伸入铺盖下1.2m，铺盖板厚0.4m,基础换砂0.6m，铺盖段长5m，宽1.58m，上下游段设1.0m深齿墙。2.4.3 护砌段护砌防冲断长6.0m，宽8m,护底为0.3m厚干砌石，下设砂石垫层0.4m。上游端设防冲槽，护坡为干砌石，厚0.3m，下设垫砂层0.4m厚。2.5 下游消能防冲段2.5.1 消能段消力池为扩散式。扩散角为 30。消能断为整体式U形槽，底板下设0.6m厚浆砌石，消力池底板厚0.5m,消力池长7m，消力池深0.7m，2.5.2 下游防冲段海漫防冲段长8m，宽8m，护底为0.3m厚干砌石，下设砂石垫层0.4m,下游端设1.0m深干砌石防冲槽，护坡为干砌石，厚0.3m,下设砂石垫层0.4m。2.6 涵洞的防渗排水布置2.6.1 渗径长度计算：2.6.2 排水设施：2.6.2.1 在背水坡涵洞进口周围设置排水，采用无纺布外包碎石的排水带，在进口翼墙设排水孔。2.6.2.2 在进口干砌石护坡段下设排水反滤层，由干砌石、碎石、无纺布三层组成。2.7 防冻措施2.7.1 洞进口3m范围内洞基铺0.1m厚保温板。2.7.2 洞基粗砂做撼砂处理。2.7.3 采用抗冻结构型式。2.8 涵洞进出口的防冲加固水流经涵孔挤压后，其流速在洞内和进出口一定范围显著增加，涵洞虽经设置进出口连接断后使水流条件得到改善，但进出口范围以外的流速还往往超过土壤的容许冲刷流速。为保证渠堤及涵洞基础的安全，必须在涵洞进出口以外一定范围内做防冲铺砌。防冲加固工程的类型、结构和长度，应保证加固工程段以外，不发生有害冲刷，或是发生少量冲刷。2.8.1 涵洞进口河槽防冲加固设计进口河槽，应根据进口的坡度、土质并结合洞口形式进行加固。当涵洞进口河槽坡度平缓时，一般进口冲刷力不大。这时仅需在进口翼墙间以及以外一定范围内做防冲铺砌。翼墙以外的铺砌长度一般铺至渠（路）堤肩坡线外0.4m。2.8.2 涵洞出口河槽防冲加固设计涵洞出口流速往往大于出口河槽土的允许不冲流速，因此与涵洞出口相连的一段河槽就有被冲刷的危险。当冲刷严重时将危及涵洞的安全。当涵洞出口流速不大于6 m/s时，采用简单加固的方法，往往比采用消能设施经济。根据涵洞出口流速大小，按允许流速表（表2-1）选取适当的加固工程材料。表2-1 铺砌材料的允许流速出 口 流 速(m/s)1.01.01.81.86.06.0铺 砌 种 类无铺砌干砌片石浆砌片石混凝土 3.涵闸的水力计算3.1涵闸设计基本资料上游水深h1=1.2m，下游水深h2=1.0m。3.2 拟定涵洞的布置型式涵洞的布置型式包括：进出口型式，相应高程，涵洞纵坡，洞身断面型式与孔径尺寸等。3.2.1 涵洞进口为：八字斜墙 涵洞出口为：八字斜墙3.2.2 涵洞底坡比降1/2500计算得：.004。3.2.4 洞身断面初拟定为2.0m2.0m ,洞型采用单孔钢筋混凝土箱涵。h1a=1.21.5=0.8所以涵洞水流产生远驱式水跃。在涵闸工程中,主要是通过具有一定淹没度()的淹没水跃进行消能3.4.2.2 消力池深度及其长度的确定在施工排水基坑开挖不太困难的条件下，采用挖深式消力池的方案，常常是经济的。挖深式消力池的设计主要包括如下两方面内容：确定消力池的深度，使池中水深满足产生淹没水跃（淹没深度）的要求；确定合理的消力池长度，使之容纳下水跃的长度。（1） 消力池深度的计算 采用降低护坦形式的消力池初步估计消力池的深度。d=hc-ht=1.051.415-1.0=0.486mE0=hc+q22g2hc2=P1+H0带入数据得：E0=1.04mE0=E0+d=1.04+0.489=1.53m0=E0hk=1.61经查水力学上.吴持恭-第三版，共轭水深求截图得：c=1.12，=0.95hc=chk=0.72m取=1.05则：Z=q22g1ht2-1hc2=1.625229.810.9512-11.051.4152=0.088m则：d=hc-ht+Z=1.051.415-0.088+1=0.40m现对进行演算：=ht+Z+dhc=1.0+0.088+0.401.415=1.05所以满足在1.051.10之间的要求，故消力池深度为0.40m（2）消力池长度的计算本设计消力池长度采用0.9倍的水跃长度，即Lk=0.9Lj。 经查水力学上.吴持恭-第三版，附表-1 得：0=1.61 c=1.12 c1= 0.89hc1=c1hk=0.6460.89=0.575mhc=c1hk=1.12646=0.724mLj=10.8hc1(q2ghc13)0.93=7.3mLk=0.9Lj=0.97.3=6.57m所以消力池长度Lk=7.0m3.4.2.3 海漫的设计水流经过消力池后，虽然已经消除了大部分多余能量，但仍有一部分剩余能量没有消除。特别是流速分布不均，脉动仍较剧烈，具有一定的冲刷能力。且消力池后部的水流不同于渠道中的正常水流，主要表现为底流速大，表面流速小。因此，为保护消力池不受冲刷，护坦后仍需设置海漫等防防冲加固设施，以使水流均匀扩散，并将流速分布逐渐调整到接近天然河道的水流形态。海漫的长度计算海漫长度应根据可能出现的最不利水位和流量的情况进行设计，它与消力池出口的单宽流量及水流扩散情况、上下游水位差、地质条件、尾水深度以及海漫本身的粗糙程度等因素有关。根据水闸设计规范采用下式进行计算： (3-3)式中：海漫的长度（m）；消力池出口处的单宽流量（m3/s.m）； 上、下游水位差（m）；河床土质系数，当河床为中砂、粗砂及粉质壤土时，取1012，本工程取=12。又已知： H=H= 得： 取海漫长度为11m。因单宽流量较小，按构造要求布置护砌，设护砌块石厚0.3m，下设砂石垫层0.4m，末端设防冲槽深1.0m,前坡1：1，厚坡1：0.5，短边长1m。4涵闸的防渗设计涵闸防渗设计主要包括地下轮廓的合理选择、设计防渗、排水设施的型式、布置、构造与尺寸。由于水头差的存在，促使水在涵闸与土的接触缝及涵闸周围土体孔隙中移动，渗透水流由高水头向低水头流动，渗透水流将给涵闸周边以压力，作用于地面上的渗透压力将减轻涵闸的有效重量。同时沿涵闸四周或土体中移动的渗流有可能将土颗粒带走或者在渗流逸出处造成整体土体的移动，即产生管涌或者流土。涵闸防渗布置主要是通过调整渗径长度进而调整渗流出逸坡降或者出逸流速，以防止管涌或流土的发生。灌排渠系中的小型涵洞，一般可采用直线比例法确定所需要的不透水段长度，当涵洞的长度不满足渗径长度要求时，多采用设截水环的办法增加渗径长度。渠下排涵应考虑涵前水头及涵上渠过水两种情况对渗径长度的要求。在寒冷地区，由于土的冻融作用，使与涵壁接触面土的抗渗性能降低。春季通水时，往往由于上述原因产生渗透破坏。因此，在寒冷地区的渠下排涵设计中，除满足基本渗径长度要求外，还往往加截水环，以加长渗径长度。 4.1 地下轮廓设计 涵闸的地下轮廓是指涵洞洞底与地基土的接触部分，由不透水部分和透水部分组成。4.1.1 地下轮廓的设计步骤4.1.1.1 根据涵洞的上下游水位差大小和地基土质条件选择地下轮廓的形状和尺寸。初步拟定其不透水部分的长度时，一般均用渗径系数法，它的形状应根据地基的土质条件和涵闸对防渗的要求拟定。4.1.1.2 选择适当的方法对初步拟定的布置方案进行渗流计算，求出涵闸底所受的渗透压力以及渗透坡降，特别是渗流出口处的坡降（逸出坡降）。4.1.1.3 验算涵闸及地基的稳定性。4.1.1.4 根据稳定和经济合理的要求，对初拟的地下轮廓进行修改。4.1.2 砂类土地基地下轮廓的布置这一类土基最容易发生渗透变形，影响涵闸 的安全。因此，设计时应保证地下轮廓具有足够的防渗长度。布置地下轮廓时，应首先考虑采用防渗铺盖或者防渗墙。当铺盖防渗效果不理想或不经济时，应采用铺盖与板桩防渗墙相结合的布置型式。如果地基由相对均匀的砂类土组成，不透水层埋藏很深，主板桩应布置成“悬挂式”。对于一般砂土地基，打一道主板桩即能满足要求。4.1.3 闸基防渗长度的计算初拟的涵闸的地下轮廓线如图（4-1）所示。4.1.3.1 最小防渗长度计算根据事件经验，初拟的涵闸闸基防渗长度，均用渗透系数法，按公式（4-1）计算。 （4-1）式中：为地下轮廓线长度，；为上、下游水位差，；为渗透系数。本次设计涵闸的；地基土壤类别为粗砂，查水闸第二版、张世儒、夏维城编著表3-1，查得。最小防渗长度为： 4.2 涵闸的防渗设备 防渗设施是指构成地下轮廓的铺盖、板桩及齿墙。设置防渗设备以延长渗径,降低渗透压力,防止土壤的渗透变形,通过防渗设备的布置来调整或减少作用于建筑物下面的渗透压力,以利于建筑物的稳定。4.2.1 铺盖铺盖设在紧靠闸室的上游河底上，其主要作用是延长渗径，以降低渗透压力和渗流坡降；同时具有上游防冲作用。钢筋混凝土铺盖换可以协助闸室抗滑稳定。防渗铺盖有柔性铺盖和刚性铺盖两类柔性铺盖和刚性铺盖柔性铺盖由粘性、壤土、沥青、粘土混合物等筑成。实际工程中上游端一般采用0.60.8厚,靠近闸室处厚度为1.01.5。为了防止铺盖在施工期被破坏和运用时被水流冲刷，其上面应设置0.30.5的干砌石或混凝土保护层。刚性铺盖的材料是混凝土和钢筋混凝土。其厚度一般根据构造要求确定，最小厚度不小于0.4，在与底板连接处应加厚至到0.81.0。在寒冷地区，混凝土和钢筋混凝土铺盖应适当减小永久缝缝距。铺盖与闸底板。翼墙之间也要分缝，以适应地基变形和温度变化。缝宽可采用23。缝内均应设止水。4.2.2 齿墙 闸底板的上下游端一般都设有浅齿墙，辅助防渗，并有利于抗滑。齿墙深度一般为0.51.5，最大不宜超过2.0，否则施工困难。综合上述，本工程设计中防渗设备类型采用钢筋混凝土铺盖与边墙连成整体均成U型结构。钢筋混凝土铺盖的厚度采用0.4，涵闸底板上游端齿墙深度为0.6，下游端齿墙深度为0.6，以满足结构强度要求。 4.3 排水设备及反滤层涵闸设置排水设施的目的是将涵闸渗透水流尽快排到下游，降低渗压，排除闸基渗水，提高土壤抵抗渗透变形能力。为了防止地基土的渗透变形，应在渗流进入排水的个个方面都设置滤层，并使滤层与渗流方向大致成正交。排水一般不专门设置，而将滤层中颗粒粒径最大的一层厚度加大，成为排水层。4.3.1 排水设施排水在地基中的部位和形式主要有平铺式排水、垂直排水或者排水井和水平带状排水。4.3.1.1 平铺式排水这是一种很常见的形式，一般都布置在设有排水孔的护坦和海漫首端。布置平铺式排水时，一定要慎重选择其起点的位置和高程，勿使排水滤层的地面和底板齿墙齐平，造成严重冲涮。4.3.1.2 垂直排水或排水井这种形式多用于地基持力层或覆盖层的渗透系数远小于下卧层的情况，特别是下面的透水层含有承压水时，将排水井深入到该层内0.30.5，引出承压水，达到降低的目的的，排水井的井径一般为30左右，间距大致为3.0或者更大，井内填滤料。4.3.1.3 平带状排水这种形式多用于岩基上。综合上述，本设计采用平铺式排水。4.3.2 反滤层反滤层的作用是滤土排水，它是提高抗渗破坏能力、防止各种类渗透变形特别防止管涌的有效措施。在任何渗流流入排水设施处一般都要设置反滤层。4.3.2.1 反滤层的结构反滤层一般由23层不同粒径的非粘性土、砂和砂砾石组成。层面应尽量与渗流的方向垂直，沿渗流方向粒径逐层增大。4.3.2.2 反滤层的材料反滤层的材料应具有以下性质：1、质地坚硬，抗水性和抗风化能满足工程的要求；2、具有良好的级配；3、具有要求的透水性；4、粒径小于0.075的颗粒含量应不超过5%。为保证滤土排水的正常工作，材料布置的要求还应满足如下原则：1、被保护土壤的颗粒不得穿过反滤层，但对细小的颗粒，则可允许被带走，因为它被带走不会使土的骨架破坏，不至于产生渗透变形；2、各层的颗粒不得发生移动；3、相邻两层间，较小的一层颗粒不得穿过较粗一层的孔隙；4、反滤层不得被堵塞，而且应具有足够的透水性，以保证排水畅通；5、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遭到破坏。4.3.2.3 土工织物土工织物已广泛应用，它可以提高土体抗剪强度，增加稳定性，详见土工织物材料应用技术规范。综合上述，本设计反滤层为三层，最上层为干砌石，厚度为25；最下层为无纺布一层；中间层为碎石，厚度为15。4.4 止水设备为了适应由于各种原因，如不均匀沉降，温度变化以及冻融作用等产生的变形或构造要求，在涵闸各构件间均会有接缝，凡根据防渗要求不允许透水的缝，都应设止水设备。止水缝可分为水平缝和垂直缝，缝中分别设有水平止水和垂直止水。垂直缝主要设在闸墩缝墩之间，闸边墩与翼墙之间，以及翼墙各分段之间。水平逢主要设在闸前铺盖与闸底板之间，铺盖与两侧翼墙之间，闸底板之间，翼墙底板之间，有时闸后护坦与底板之间和护坦与翼墙之间，也用水平止水缝。各种接缝，分缝间距和缝宽根据相对沉陷量，温度伸缩和结构要求来拟定，一般分缝间距不超过1520，缝宽采用13。常用止水材料有沥青油毛毡，沥青麻片，金属止水片和橡胶止水带等几种。沥青油毛毡和沥青麻片可用于小型工程，有时也用于重要止水的充填料。本设计采用采用橡胶止水带。5涵闸的结构计算5.1涵闸结构计算