闸初步设计(全文).doc

第一章 设计概要某溧漕河是某流域综合治理湖西引排工程中南北向引排骨干河道之一，也是江苏省规划的五级航道。根据湖西引排工程总体布局，需拓浚某溧漕河，并在某溧漕河高低分界处修建控制建筑物，以控制高片洪水入侵低洼地区。鉴于原有某节制闸结构简陋、设计标准低、改造难度大，且不能满足通航要求，水利部某流域管理局以太管规（1999）42号文批复同意某溧漕河某闸改造工程可行性研究报告提出的拆除老闸、结合通航要求新建某闸枢纽工程方案。新建的某闸枢纽位于某溧漕河主河道上、老节制闸南侧约4公里的金坛市境内。工程由单孔16米节制闸和16135米船闸各一座组成。枢纽集中布置在主河道内，为减少东侧征地，并使航道尽可能顺直，其中心线与河道中心线基本重合，与测量基桩线相距57.5米。船闸上闸首与节制闸在同一横轴线上，节制闸布置在河道左岸，船闸布置在右岸，两闸中心线相距19.15米。节制闸及上闸首上设公路桥一座，桥面净宽9.0米。节制闸采用钢筋砼坞式结构，升卧式平面钢闸门，QPQ2250KN卷扬启闭机。节制闸上下游翼墙采用钢筋砼扶壁式结构。鉴于地基承载力不够，节制闸及翼墙采用钢筋砼钻孔灌注桩基础。节制闸下游采用浆砌块石护坡和浆砌石直立小挡墙与原河道顺接。船闸上下闸首均采用钢筋砼坞式结构，升卧式平面钢闸门， QPQ2250KN卷扬启闭机。上下游翼墙及基础处理方式与节制闸相同。船闸闸室墙采用钢筋砼整体坞式结构，闸室净宽16米，长135米，分为9节，每节第15米。闸室底板顶面高程0.0米（吴淞高程，下同），底板厚1.8米，总宽22.3米。为尽量减少各节闸室墙间基础不均匀沉降，采用浅层水泥搅拌桩基础加固地基。鉴于节制闸设控时间不长，大部分时间为开通闸运行，船闸上下游各设200米长靠船墩，靠船墩采用反对称布置方式，结合闸室直墙部分，能满足设计船型靠船要求。靠船墩采用重力式少筋砼结构，基础采用钢筋砼钻孔灌注桩。本章结束第二章 基本资料第一节 设计依据本工程初步设计编制的主要依据有：1某流域综合治理总体规划方案1987.62湖西地区引排工程可行性研究报告1997年修订本3某溧漕河某闸改造工程可行性研究报告1996.104太管规（1999）42号“关于湖西引排某闸改造工程可行性研究报告的批复”1999.35苏水计（1999）47号“关于转发湖西引排某闸改造工程可行性研究报告批复的通知”1999.46某闸枢纽闸位论证报告2000.97现行有关规范、规程和标准。第二节 水文、气象一、 自然地理概况某闸枢纽位于某流域湖西地区的金坛市境内。金坛市位于湖西的腹部，东西长43公里，南北宽有36.3公里，全区河流圩区较密，平原较少，地势呈马鞍形，东西高，中部低，西部为低山丘陵，茅山山脉绵亘南北；东部为洮鬲平原，地面高程79米，地势平坦，中部为低洼圩区，地面高程3.66.0米。全市总面积975.5平方公里，现有耕地约65万亩，非耕地21.6万亩，水面31.1万亩。金坛市水系以洮湖为中心，主要干河有某溧漕河、通济河、香草河、通济南河、薛埠河，某溧漕河是金坛洪涝水北排入江的主要出路。二、 水文气象枢纽地理位置约在北纬3148，东经11933。本地区属凉亚热带季风气候，雨水充沛，日照充足，气候温和，无霜期长，一年四季分明，冬季寒冷少雨，夏季多雨且炎热，春秋两季为冬夏季风交替时期，天气冷暖干湿多变。本地区降雨年季变化较大，全年有三个明显的多雨期，35月为桃花雨，67月为梅雨期，89月为台风雨。降雨量多年平均为1078毫米，年平均降雨径流量2.46亿立方米，最大年降雨量在1987年，达到1483.6毫米，1978年降雨量最小，仅555.8毫米。区域年平均无霜期226天，相对湿度80%，平均风速3.5米，平均日照2033小时，日照率46%，八月份多晴热天气，平均日照247.8小时，二月份日照最少，平均128.6小时。年平均气温15.3，一月最冷，平均气温2.3，七月最热，平均气温28.2。1955年1月出现最低气温-16，最高气温出现于1959年8月，为39.3。本地区年平均蒸发量1382.5毫米，略高于降水量，蒸降比1.30。三、 历史洪涝灾害特性金坛市西部为丘陵山区、中部是圩田、东部为高亢平原。其山区河道如通济河等，遇短期集中暴雨，会形成短时洪峰，威胁两岸堤防；中部圩区虽有湖泊河网调节，但遇长期阴雨，洪水积存不退，会造成外洪内涝。城市及周围地区受直通大运河、九曲河的某溧漕河洪峰影响巨大，尤其是通济河与某溧漕河两洪峰相遇，对洼地的威胁特别大。某地区57月为梅雨期，冷暖气流交替活动，常出现连绵阴雨，梅雨过多则成洪涝，过少或空梅则成干旱。54年、91年即为典型的梅雨型洪水，整个流域总量大，历时长，范围广，洪涝水排不出，高水位持续时间长，受灾面积大。79月若遇台风过境或倒槽影响，则会带来狂风暴雨，发生洪涝灾害，62年、77年由台风雨形成的洪水，雨强大，历时短，范围集中，降雨区水位暴涨，形成灾害。金坛历史上的水旱灾害大多发生在此期间。据不完全记载，明清两代（共543年）金坛发生水旱灾害的有101年；解放前38年中，共有6年发生水旱灾害，其中1931年7、8月份降雨594.8毫米，金坛水位达到6.4米，全市淹没耕地56万亩，灾民接近8万人。解放后共有20多年发生水旱灾害，其中水灾14次，较大的年份有1954年、62年、69年、74年、83年、91年，尤以91年特大洪水最为严重，直接经济损失达5.92亿元,旱灾8年，较大年份有58年、59年、66年、78年等，71年以后，因谏壁翻水站建成投产，湖西腹部平原圩区的河网水位基本可以保证在最低灌溉水位以上，抗旱重点主要集中在丘陵山区。四、 主要洪水、干旱年水文特征值主要大水年份金坛、王母观最高水位记录年 份站 名水位（米）说 明1931金 坛6.40王母观5.856.0按期1年调查资料推算1954金 坛无记录王母观5.631969金 坛6.05王母观5.481974金 坛6.03某闸最高水位6.33米王母观4.991991金 坛6.36王母观6.11主要干旱年份金坛、王母最低水位记录年 份站 名最低水位说 明1934金 坛1.56河道断流王母观洮湖干涸1958金 坛河道部分断流王母观2.121966金 坛2.30王母观2.211978金坛2.63王母观2.631979金坛2.51王母观2.49第三节 工程地质条件为摸清土层情况，为工程结构选型及建筑物设计提供可靠的依据，二000年十二月我院提出勘探要求，委请江苏省工程勘测研究院对所选闸址进行了详探。外业工作自12月17日开始，至2001年1月18日结束，完成取土试样孔19孔，进尺567.45米，标准贯入孔14孔，进尺448.5米，手摇钻孔13孔，进尺101.3米，抽水试验孔1孔，进尺12.35米，抽水试验观测孔6孔，进尺46.55米，抽水试验段1段。累计进尺1176.15米。另外取了4组筑填土样进行了击实试验。在抽水试验孔中和某溧漕河中各取一组水样进行了水质分析。各勘探点位置详见“勘探点平面位置图”。一、地形地貌场地区位于某水网平原西部，为三角洲高亢平原堆积地貌。地势起伏不大，地面高程4.7-6.6米。某河近南北向穿越场地区，在场地区南侧与通济河相通。某河两岸堤顶高程6.6-8.0米，堤顶宽7-8米，布设有（排涝、抽水）站、闸。河堤内滩地高低起伏，高程3.7-6.1米。堤两岸为村庄及农田，沟渠纵横、鱼塘密布，塘底高程2.2-4.9米；某河水与沟渠相通，勘察期间，灌水位3.52米。二、区域地质场地区位于扬子准地台江南隆起上，场地区东、西分别有新华夏系的茅山断裂、张渚-桥下断裂，南有滁河断裂，北有东西向丹阳-小河断裂分布，各距场地区数十公里。场地区地处上述断裂之间的相对稳定地块，区域地质构造稳定性较好。三、土层地质场地区在钻探深度范围内所揭示的土层，层为人工堆填土或耕作土层。此外，某河河底及塘、沟渠有少量淤土层分布。、层为第四纪全新世（Q4）冲洪积湖积层，层为第四纪晚更新世（Q3）冲洪积层。按其成因类型及土的特性可划分为十三层，自上而下土层土质及其分布如下：层：灰黄、褐黄色粉质粘土，局部为砂壤土，为人工堆土；表层含植物根系，局部为耕作土，偶含有机质、铁锰质斑、碎石子等。层厚0.2-2.5米。分布于某河两岸及沟塘埂等部位。层：灰色淤泥质粉质粘土、重粉质壤土，局部夹少量轻粉质壤土薄层，N=1击，流塑状态，层厚2.5米，仅在公路桥J01284孔揭示。1层：灰黄、褐黄、灰色粘土、粉质粘土，局部为重、中粉质壤土。该层表层局部为耕作土，含少量植物根系。含少量铁锰质斑或结核，含黑色有机质（J01275、J01289、J01290、J08001、J09003等孔）局部密集，为有机土。该层大部分地段分布，某河河道、大部分塘、沟渠处及J08003孔该层缺失，一般层厚0.6-3.5米。2层：灰、青灰色重粉质砂壤土、轻粉质壤土，偶夹中粉质壤土、粉质粘土薄层，含云母，偶见碎贝壳；含黑色有机质，局部富集为有机土。松散状态，中压缩性，层厚0.15-12.7米，场地区大多数地段分布，J01274、J01276、J01278、J08001、S0130孔处该层缺失。2层：灰色淤泥质中、重粉质壤土，夹少量粉质粘土，砂壤层薄层，含黑色有机质，局部为有机土。流塑状态，中压缩性，层厚0.6-6米呈透镜体状分布。3层：灰、黄灰色淤泥质粉质粘土、淤泥质重粉质壤土，夹轻粉质壤土、砂壤土薄层及透镜体，含黑色有机质，局部为有机土，偶见碎贝壳、小砂粒（礓）等。流塑状态，中-高压缩性，层厚0.8-17.4米，大部分地段分布，下游围堰及导流河南段该层缺失。4层：绿灰、灰、深灰色重粉质壤土、粉质粘土，偶含有机质、铁锰质斑、碎贝壳及小砂礓，局部见小孔洞，流塑状态，中压缩性，一般层厚1.5-12.8米，大部分地段分布，导流河南段、围堰部分等地段缺失。1层：褐黄、灰黄，局部为灰色粉质粘土，含铁锰质，可塑状态，中压缩性，层厚1.4-3.0米，主要分布在导流河南段及围堰部位。2层：黄、灰黄色重、中粉质壤土，夹粉质粘土、砂壤土薄层，局部互层，含少量铁锰质及小砂礓，软塑状态，中压缩性，层厚1.9-6.0米，主要分布在导流河南段、围堰部位。3层：灰黄色轻粉质壤土、重粉质砂壤土，夹粉质粘土薄层，局部互层，含云母，层厚2.9-7.7米，分布在导流河南段及下游围堰处。4层：青灰色重粉质砂壤土、轻粉质壤土，局部偶夹少量壤土薄层，含少量云母、碎贝壳，分布在导流河南段及下游围堰处，最大揭示厚度5.4米。层：灰色淤泥质重粉质壤土、中粉质壤土，含少量有机质，流塑状态，中压缩性，该层呈透镜体分布，一般层厚1.6-5.8米。层：绿灰、灰黄、深灰色重粉质壤土、粉质粘土，局部为中粉质壤土，可塑状态，中压缩性，偶含有机质、铁锰质斑、碎贝壳，偶见小孔洞，含少量砂礓，局部砂礓富集，该层场地区普遍分布，本次勘探未揭穿，最大揭示厚度12.6米。层：灰色重粉质壤土、粉质粘土，局部夹少量砂壤土，可塑状态，中压缩性，层厚3.2-4.9米，分布于公路桥西侧。层：黄、灰黄夹灰色粉质粘土、重粉质壤土，局部夹少量壤土、砂壤土，土质较杂，含铁锰质结核（斑），偶见砂礓，可-硬塑状态，中压缩性。场地区广泛分布，本次勘探未揭穿，最大揭示厚度16.3米。各土层分布详见“工程地质剖面图”。各土层物理力学指标详见“工程地质勘察综合成果表”。四、 水文地质条件勘察表明，场地区勘探深度范围内2层重粉质砂壤土、轻粉质壤土，为浅部承压含水层，以上覆1层粉质粘土为相对隔水顶板，下伏2层、3层淤泥质壤土、粉质粘土为相对隔水底板。勘探期间在J01265孔（抽水孔）处测得该承压水层承压水位4.29米，承压水头1.06米。场地区1层在某河河道及鱼塘底部位缺失，地表水体与2层承压水相通，2层承压水层仅局部承压，为微承压含水层。取水样对2层承压水和某河水进行水质分析，两组水样对砼均无腐蚀性，但砼搞渗标号不应小于S4，水灰比不应大于0.6。五、评价与建议节制闸底板底高程-1.80米，坐落在2、2层土上，这两层土质软弱，不宜选作本工程天然地基持力层，其下的3、4、层土力学强度较低，层土力学强度较高，建议采用桩基础，以层土作为桩端持力层。船闸底板底高程-1.8米，坐落在2、2、 3层土上，这几层土质软弱，不宜选作本工程天然地基持力层，其下的4、层力学强度较低，、层土力学强度较高，建议采用桩基础，以、层土作为桩端持力层。其中，闸室部分也可采用钢筋砼地下连续墙基础，连续墙应进入层土。公路桥桥址处层土质较软弱，不宜选作该工程天然地基持力层，层土力学强度较高，厚度较大，建议采用桩基础，以层土作为桩端持力层，砼桩浇筑前应做好清底工作。桥址西部J09001、J09002、J09003孔层土上部夹有砂壤土、轻粉质壤土透镜体，力学强度相对低一些，故桩端应穿过该透镜体进入层一定深度。上游靠船墩基础层、层土质软弱，不宜作为靠船墩天然地基持力层，层、层土力学强度较高，建议采用桩基础，层、层土均可选作桩端持力层。上游围堰河底处为2层砂壤土，故应对围堰渗流稳定进行计算。下游围堰河底处为1层软塑粉质粘土，对围堰边坡稳定有利。闸基坑范围内存在2层承压含水层，具中等透水性，基坑开挖应采取适当的降排水措施（建议采用两级或两级以上井点降水），并注意防止渗流引起渗透变形。由于基坑处有2、2、3层软弱土层，设计与施工均应考虑临时边坡的稳定问题。场地区、1、2层土均可作为填土料，其中2层轻粉质砂壤土、重粉质砂壤土适宜选作围堰土料，、1层土可选作筑堤及墙后回填土料，但应注意翻晒以降低含水率，同时要加强破垡碾压，控制好土料干密度，并应剔除有机土。六、地震烈度根据1990年中国地震烈度区划图所划分区域，本地区地震烈度为度，因此，抗震设计按规范要求对结构采取构造措施。第四节 工程任务与设计标准一、工程任务1防洪高低片调度闸是金坛市防洪的关键工程。湖西地区地形极为复杂，丘陵、平原高低交错，圩区间隔其间，地势呈西北高、东南低、周边高、腹部低；水网以洮鬲湖为中心，形成运河、洮鬲、南河等三大水系，联接三大水系的南北向河道主要有某溧漕河、越渎河、扁担河及武宜运河等，与之对应的入江河道分别是大运河、九曲河、新孟河和德胜河，引排河道与入江河道配合，一方面将湖西腹部地区洪涝水尽早外排入江，减轻这一地区及对某流域下游的洪水压力，另一方面，在灌溉期将长江水引入腹部，以向洮鬲、南河水系及某供水。某溧漕河引排水条件虽十分优越，但由于丹阳运河高片地势较金坛洮鬲低片高出2米左右，丹阳上游香草河流域汇水较快，往往形成高水南压金坛及洮鬲低片，危害低片后再行北排的局面。据水文水利计算，在湖西引排规划工况条件下，即沿江河道扩大并兴建枢纽，东西及南北向调节河道疏浚等，其中某溧漕河按20米底宽扩大，如不建高低片控制闸，遇湖西设计典型年1969年型暴雨，金坛最高水位仍然达到5.59米（吴淞高程，下同），仅比实况低0.36米，而高于金坛设计水位。如设立高低片调度闸，金坛最高水位可降至5.27米，比实况低0.68米，且低于金坛设计水位。遇1991年特大洪水，实况金坛最高水位6.36米，超过设计水位24天，若湖西引排其他工程完成但不建高低片调度闸，金坛最高水位仅降低0.17米，超设计水位天数仅减少4天；而建闸后，最高水位可降低0.57米，为5.79米，超设计水位天数可减少11天，最高洪水位超过设计水位0.29米，属于可抗御的洪水。因此，某闸作为高低片控制闸是洮鬲湖地区特别是金坛市防洪的关键工程。2. 航运某溧漕河历史上就是一条重要的航道，它南连湖西腹部，辐射安徽、南京等地，北接运河长江，1993年全线运量达到1190万吨，2020年将达到2420万吨。随着河道的扩大，航运能力还将得到提高。由于老某闸通航孔仅8米，远不能满足航运要求。随着江苏省交通厅实施拓浚某溧漕河至五级航道标准的规划，在兴建某节制闸的同时，必须修建船闸，以保证航运畅通。二、设计标准1. 防洪设计标准防洪设计标准按五十年一遇设计。2. 船闸设计标准船闸设计标准按五级航道标准设计。设计船型为一拖+10100吨级船队和一顶+2300吨级船队。3. 工程等级节制闸和船闸上闸首按二级建筑物设计，船闸下闸首及其他建筑物按三级建筑物设计。三、水位组合1稳定水位组合设计情况上游（丹阳）下游（金坛）说 明设计水位节制闸6.55.0五十年一遇上闸首6.55.0五十年一遇下闸首6.315.0五十年一遇校核水位节制闸6.54.6控制运行条件上闸首6.54.6控制运行条件下闸首6.314.6控制运行条件2消能水位组合金坛水位高于丹阳水位时，始终开通闸运行。丹阳水位6.5米，金坛水位4.6米，开闸泄水，泄水流量按250秒立米控制。3. 通航水位 闸上最高通航水位：6.31米; 闸上最低通航水位：2.77米； 闸下最高通航水位：6.31米；闸下最低通航水位：2.77米。本章结束第三章 工程设计第一节 枢纽位置选择某溧漕河某闸改建工程可行性研究报告已就某闸枢纽位置进行了论证。对南移2公里方案与在原某闸位置拆除重建进行了技术经济比较，南移方案具有符合高水高排的治水原则、投资较省及场址南移后不改变上下游的防洪利益等优点，确定新建枢纽的闸址南移至金坛市白塔乡小郑庄东南侧，距老某闸约2公里处。某流域管理局及省水利厅对可研报告批复的意见为“原则上同意某闸枢纽建于老节制闸南侧约2公里处的某溧漕河老河道上，具体工程位置及布置形式，请在初步设计阶段根据地质钻探资料进行技术经济论证和方案比选研究确定”。由于工程位于丹阳和金坛两市交界处，工程的兴建涉及到上下游水位关系，两市意见不一。镇江市、丹阳市认为重建某闸影响丹阳市局部地区排水，最好不建；常州市、金坛市认为重建某闸是金坛市城区和洮鬲地区防洪的关键工程，该工程是治理某既定项目，已经水利部和国家计委中咨公司审定，并列入建设计划，应尽快建设。省水利厅在充分听取各方意见后，组织专家组对该工程位置进行了论证，认为：目前治太工程已进入后期，改善沿江地区排水条件的丹阳城南分洪道拓浚、谏壁闸站加固、魏村枢纽新建等工程已经完成，九曲河河道拓浚即将完成、枢纽工程即将开工，建设湖西高水高排控制工程已具备条件，为充分发挥某流域和区域治理工程的整体效益，在运河高片与洮鬲低片之间建闸控制是必要的，因此，某闸控制工程必须尽快实施。为了兼顾流域和区域的治理要求，综合考虑上下游边界的水利关系，省水利厅要求对闸址位置进一步深入论证。省某水利设计研究院从流域治理要求、区域治理要求、低地排水、综合治理和管理调度、工程投资等方面对选择的五个闸位进行了充分的论证比较，认为闸址选择在老闸南侧约4公里的通济河口为最优。省水利厅再次组织专家组进行审查论证，同意上述意见，该闸位同时得到了常州和镇江两市的认可。闸址位置确定在老闸南侧约4公里的金坛市境内。根据现场地形情况，结合闸上公路桥与对外交通的连接，上闸首及节制闸横轴线确定在断面号0+685.5米处。第二节 总体布置某闸枢纽工程由16米单孔节制闸和16135米船闸各一座组成，可研报告提出了三种布置方案并进行了比选：方案一：节制闸布置在主河道上，船闸布置在导流河内，节制闸与船闸上闸首在垂直于某溧漕河中心线的同一横轴线上。新开航道直线部分与某溧漕河平行，上下游弯道连接半径按级航道标准取260米，与某溧漕河连接角度25，全长1800米。方案二：船闸布置在主河道上，节制闸布置在导流河上，枢纽的总体布置方案同方案一，仅交换了建筑物的位置。新开挖底宽20米的泄水河道，总长1600米。方案三：节制闸和船闸集中布置在主河道上，河道以西岸为基准线向东岸拓浚布置枢纽主体建筑，节制闸与船闸上闸首布置在同一横轴线上，两闸中心线相距60米。上下游直线段布置隔水墩各长300米，渐变收缩段各长300米，全长1400米。枢纽建成后填堵导流河恢复原水系。对上述三种布置方案，可研报告从建筑物工程量、挖压拆迁、工程投资等方面进行了综合技术经济比较，以方案三最为经济合理（详见某溧漕河某闸改建工程可行性研究报告），为推荐方案。工程位置向下游移动后，对上述三种布置方案无实质性的变化，本次设计集中对推荐方案进行进一步论证、优化，以求对工程投资、环境、管理运用等方面取得最佳效果。具体作如下调整：1.枢纽中心线基本与原河道中心线重合。某溧漕河现状河底宽度1015米，河口宽81米左右，根据湖西引排工程可行性研究报告该河需拓浚至底宽20米。1994年江苏省人民政府批复同意了某溧漕河由原六级航道升格为五级航道，河底宽度扩大至34米，河道边坡1：3，河口宽相应为89米，与现状河道相近。鉴于枢纽下游河道向东弯曲，今后，某溧漕河将改道与通济河相接，为使航道尽可能顺直，同时避免改变原河道造成大量的挖填方量，枢纽中心线与河道基桩线平行，相距57.5米。2.船闸中心线与节制闸中心线距离从60米降至19.15米。后期河道开挖底宽34米，河道边坡1:3，在高程6.5米平台处口宽73米，若两闸中心线取60米，枢纽建筑物总宽将达94米，建筑物处河底宽也将达76米，远超过按V级航道标准拓浚后的河道宽度，这样将形成小河道、大建筑物的不利布局，不仅增加了建筑物处的土方开挖和回填量，也增加了引河的土方开挖量及土地征用数量。改为19.15米，建筑物上下游河底宽度为35.15米，与规划河道底宽基本相同，既不会形成大河道、小口门或小河道、大口门的缺陷，建筑物与河道规模协调性得到改善，同时大量节省了土方开挖及回填工程量。综上所述，某闸枢纽工程船闸和节制闸集中布置在某溧漕河主河道上，枢纽中心线与河道基桩线平行，相距57.5米。节制闸与船闸上闸首在同一横轴线上，船闸布置在西侧，节制闸布置在东侧，两闸中心线相距19.15米。鉴于施工期将跨越二个汛期，加上某溧漕河航运非常繁忙，为满足导流及导航的需要，施工期在枢纽东侧开挖导流（航）河，导流（航）河底宽15米，边坡1:3，直线段平行于某溧漕河，导流河中心线距现状某溧漕河河口线为84.5米。第三节 结构型式及主要尺寸拟定一、 节制闸单孔16米节制闸采用钢筋砼坞式结构，闸底板顶面高程为0.0米，闸底板厚1.8米，上下游分设0.6米深齿墙。根据上部结构布置需要，闸底板顺水流方向长度为19.0米，垂直水流向宽度为18.6米，闸墩底部厚1.3米，高程6.5米以上为1.0米厚，闸墩顶高程7.5米。闸上设总宽3.8米工作桥一座及净宽9.0米公路桥一座。工作桥采用后张法预应力空心板梁结构，梁底高程14.6米，梁高1.2米；公路桥采用后张法预应力空心板梁结构，梁高0.9米，梁底高程按最高通航水位6.31米加通航净空5.0米为11.31米。节制闸底板坐落在2层粉质砂壤土中，地基允许承载力为67Kpa，其下为3层淤泥质粉质粘土，天然地基承载力不满足要求，采用钢筋砼钻孔灌注桩进行地基处理，设计桩径0.8米，桩底高程-25.0米，节制闸底板下共布设28根，按四排布置。节制闸上下游采用圆弧翼墙与河坡连接，其中上游翼墙圆弧半径19.50米，下游翼墙圆弧半径12.0米。翼墙采用钢筋砼扶壁式结构，墙顶高程6.5米，上设1.0米挡浪板。翼墙底板顶高程为0.0米，底板厚80厘米，宽6.2米。翼墙底板下设80的灌注桩，桩底高程为-28.0米。二、 船闸（一）上闸首船闸上闸首采用钢筋砼整体坞式结构，其结构形式及各部位尺寸均与节制闸相同。（二）下闸首下闸首采用钢筋砼坞式结构，闸底板顶面高程0.0米，底板厚度1.8米，闸底板顺水流方向长度为10.0米，垂直水流向宽度为18.6米，上下游分设深0.6米齿墙。闸墩底部厚1.3米，顶部厚1.0米，闸顶高程7.5米。闸上设净宽3.8米工作桥一座，工作桥采用后张法预应力空心板梁，梁高1.20米，梁底标高为14.6米。下闸首底板座落于2层软土中，地基承载力不满足要求，采用钢筋砼钻孔灌注桩进行地基处理。设计桩径0.8米，桩底高程-27.0米，共20根桩，四排布置。（三）闸室结构根据闸址处地质勘探报告，结构物基础坐落在2层和3层土中，分别为重粉质壤土和淤泥质粉质粘土，标准贯入击数分别为3击和1击，地基承载力标准值分别为67Kpa和65Kpa，埋深在高程-12.0-17.4之间。土质条件很差，不能直接用作基础持力层，必须进行地基加固处理。鉴于闸室段工程量较大，其基础处理方式的选择对工程投资及工期影响较大，在初步设计初期就闸室墙基础处理选择了钢筋砼钻孔灌注桩基础、深层搅拌桩基础、钢筋砼整体坞式结构、钢筋砼地下连续墙为基础的双锚板桩墙结构等四种结构型式进行方案论证比选（详见某闸枢纽方案论证报告）。1 钢筋砼钻孔灌注桩基础采用钢筋砼钻孔灌注桩基础加固地基，其上部结构船闸临土侧挡土墙及节制闸下游直立墙均采用钢筋砼扶臂结构，墙顶高程6.5米，上设1.0米挡浪板，挡墙底板宽8.0米，底板顶面高程0.0米，底板厚0.8米，直墙厚0.6米，每节闸墙（15延米长）设4道扶臂，臂厚0.4米。船闸与节制闸间的隔水墙采用钢筋砼空箱结构，空箱墙顶高程6.5米，上设1.0米挡浪板，空箱墙底板宽9.0米，两侧直墙厚0.6米，中间隔墙厚0.4米，空箱内填土高程3.0米，以控制完建期地基应力并增加运行期的整体稳定性。为满足检修期的防渗需要，两侧闸墙底部设8.2米钢筋砼防渗板桩各一道。设计灌注桩直径为80厘米，经核算，船闸闸室挡土墙每节墙需14根桩，桩底高程-29.0米，节制闸下游挡土墙及船闸中间隔水墙每节需12根桩，桩底高程-27.0米。2 水泥深层搅拌桩基础采用水泥深层搅拌桩基础其上部结构及防渗布置与采用钢筋砼钻孔灌注桩基础时相同。设计搅拌桩直径为60厘米，桩底高程-12.0米，经核算，船闸临土侧挡土墙、空箱隔水墙及节制闸下游挡土墙每节墙下所需搅拌桩根数分别为：193根、182根和193根。3 钢筋砼地下连续墙基础结合闸室墙防渗处理，采用钢筋砼地下连续墙基础，上接现浇直立墙的双锚板桩墙结构。高程0.0米以下为钢筋砼地下连续墙，墙底高程-12.0米，墙厚0.45米；高程0.0米以上为现浇钢筋砼直墙，墙顶高程6.5米，墙厚0.45米，上设1.0米挡浪板；在高程3.0米处设钢筋砼导梁，墙后17米处设钢筋砼锚碇墙，锚碇墙底板高程1.5米，底板厚0.5米，宽1.2米，墙身顶高程5.0米，墙身厚0.4米，锚碇墙与导梁间为钢锚杆连接，锚碇墙前设三七灰土置换原土料回填；在高程0.0米处设钢筋砼顶撑框格，与上部锚杆共同组成双锚板桩墙结构。4 钢筋砼整体坞式结构考虑到结构持力层地基承载力较差，为减小基础处理工作量，采用钢筋砼整体坞式结构，利用大底板以降低地基应力。设计底板顶面高程0.0米，底板宽22.3米，底板厚1.8米，闸墙顶高程6.5米，上设1.0米挡浪板，闸墙厚顶部0.8米，底部1.1米。经核算各工况条件下地基承载力基本满足要求。5 方案比选就上述四种结构形式从技术上、经济上以及工期安排等几方面进行了综合的比较，深层水泥搅拌桩方案不仅造价较高，由于土层不匀、含水量大且含有机质较多，技术上有一定的难度，加固效果难以控制，施工工期也长，不宜选用。采用钢筋砼钻孔灌注桩基础虽然具有比较成熟的经验，结构可靠性能好，技术上有保证，但工程投资较大，工期相对也较长。采用钢筋砼地下连续墙方案，结构受力明确，可从根本上解决地基承载力不足的问题，同时兼顾闸室墙检修期的防渗问题，工程造价相对较低，但该结构形式工序较多，对施工质量要求高，特别是锚碇墙前三七灰土填筑，其质量直接影响到结构的受力，还会带来闸室墙较大的位移。采用钢筋砼整体坞式结构，具有整体性好，刚度大的优点，且施工难度小，技术上安全可靠，且工期较短。鉴于闸基础软土层较厚，且具有中、高压缩性，加之各级墙下软土层埋深不均匀，会产生一定的不均匀沉降。该结构造价相对较高。综合考虑以上因素，方案论证报告推荐采用钢筋砼地下连续墙为基础的双锚板桩墙结构形式并上报工程建设处。建设处于3月3日组织由省水利厅、省水利工程建设局、河海大学、水利部南科院、江苏省水利勘测设计研究院等单位的专家对方案论证报告进行了审查研讨。参加会议的专家一致认为，深层水泥搅拌桩方案造价较高、施工工期较长、处理效果难以保证，不宜选用；钢筋砼钻孔灌注桩方案技术上比较成熟，结构可靠，但工程投资较大；钢筋砼地下连续墙方案造价较省，但需要加强施工质量管理，特别是锚碇墙前三七灰土的回填质量控制，对闸室墙位移有较大的影响；钢筋砼整体坞式结构要尽量减少基础不均匀沉降，需采取浅层搅拌桩、真空预压、振冲等方法对地基进行适当处理。会议对节制闸下游采用直立墙的结构形式提出了不同意见，建议灌注桩方案、整体坞式结构方案中增加节制闸下游护坡结构形式，地下连续墙方案采用原结构形式作适当优化，对上述三种方案五种结构形式从工程投资和工期上进一步比较论证，确定结构合理、施工方便、投资节省、施工工期较短的经济合理方案（详见“某闸枢纽工程基础处理方案研讨会会议纪要）。根据专家提出的建议及会议要求，我院对整体坞式结构增加了浅层水泥搅拌桩处理，同时增列了节制闸下游改坞式结构为浆砌石护坡的结构形式；地下连续墙方案中间隔离带宽度从13米缩至8米，灌注桩方案增列了改节制闸下游钢筋砼扶壁挡墙为浆砌石护坡的结构形式。同时，为更真实的反映各方案的工程造价，并将各结构的钢筋用量汇入工程投资估算中。各方案工程投资见工程量及工程投资汇总表。从计算结果看，整体坞式结构最省，地连墙（直立墙方案）次之，工程投资多出110万元。从工期安排看，灌注桩基础与地下连续墙基础及整体坞式结构方案工期基本相当，整体坞式结构方案施工工序较少，工作面基本不受工序影响，客观上具有抢工的条件，如增加施工机械及人员投入，工期比其它两方案可缩短60天左右。三种方案技术上均能满足本工程要求。综合考虑上述因素，设计选择钢筋砼整体坞式结构方案。工程量及工程投资汇总表（表一）（钻孔灌注桩方案）序号项目名称单位单价直墙方案护坡方案数量合价数量合价1砼底板封底立米328.67337.5110926229.5754302钢筋砼底板立米328.672902.59539651987.886533553直墙、隔墙、扶臂立米529.493758.7619902262955.615649654挡浪板立米618.1010866755108667555砼格埂立米457.11121.855676186.192851136防渗板桩立米825.22911.3752023607.55013187浆砌块石护底立米218.5812622758481348.1642946788浆砌块石护坡立米218.58595.351301319黄砂垫层立米114.3236041155735.0848403310碎石垫层立米94.2736033937735.0846929111挡墙底板立米328.67132.34347912浆砌石挡墙立米218.58344.257524913钻孔灌注桩立米590.564630.527345883200.32189470714钢筋制安吨4796488.722343901355.681705841合计93590047244345工程量及工程投资汇总表（表二）（整体坞式结构方案）序号项目名称单位单价直墙方案护坡方案数量合价数量合价1砼封底立米328.67337.5110926168.8554792钢筋砼底板立米328.6710837.835620605418.917810283钢筋砼闸墙立米529.483334.517655511818.189626944挡浪板立米618.1010866755108667555浆砌块石护底立米218.58717.441568166浆砌块石护坡立米218.58595.351301317砼格埂立米457.11125.28572678黄砂垫层立米114.32375.08428769碎石垫层立米94.27375.083536110浆砌块石挡墙立米218.58344.257524911挡墙底板立米328.67132.34347912基础处理立米239.975114.712273752557.461369913钢筋制安吨4796671.103218596343.81648863合计99512635669697工程量及工程投资汇总表（表三）（地下连续墙方案）序号项目名称单位单价数量合价1锚碇墙底板立米328.67162532452锚碇墙墙身立米419.5356.41495103钢筋砼直墙立米529.491579.58363294挡浪板立米618.10108667555锚拉杆吨600055.433325806三七灰土填筑立米102.74189.54302627钢筋砼顶撑框格立米457.1111455233918砼护底立米250440.641101609砂垫层立米114.32146.881678610地下连续墙立米827.882916241409811400g/m2土工布平米92937.62643812回填土增加立米1070207020013钢筋制安吨4796372.791787900合计68176546 各部位主要尺寸整体坞式结构闸室净宽16米，长135米，共分9节，每节长15米。闸室底板顶面高程0.0米，底板厚1.8米，垂直水流向宽22.3米。闸墙顶高程6.5米，上设1.0米挡浪板，闸墙底部厚1.1米，顶部厚0.8米。临节制闸侧闸墙每节增设3道丁字墙，外包钢护木，以防船只撞击闸墙造成结构物损坏。闸室墙下地基采用水泥搅拌桩加固，设计桩径0.6米，桩底高程-7.8米，桩距0.9米，梅花形布置，加固总宽25.3米。三、 上下游连接段上下游左右岸四角翼墙均采用钢筋砼扶臂式圆弧挡土墙，其中上游翼墙圆弧半径R=19.5米，下游翼墙左岸圆弧半径12米，下游右岸圆弧半径19.5米。墙顶高程上下游均为6.5米，上设1.0米高挡浪板。翼墙底板顶面高程0.0米，底板厚0.8米，宽6.2米。直墙及扶臂厚0.5米。为提高地基承载能力，采用钢筋砼钻孔灌注桩进行加固地基处理。设计灌注桩直径0.8米，桩底高程为-28.0米。船闸上下游翼墙及节制闸上游翼墙均设23根桩，节制闸下游翼墙设11根桩，均为梅花形布置。船闸上下游分设钢筋砼空箱隔水墙与节制闸分隔。隔水墙顺水流向长21.3米，底板顶面高程0.0米，底板厚0.6米。隔水墙基础采用水泥搅拌桩加固处理。节制闸底板上游设10米长、60厘米厚钢筋砼铺盖，40米长、15厘米厚素砼护底，下游设15米长、0.5米深钢筋砼消力池，消力池下游设15厘米厚素砼护底。船闸上闸首底板上游同节制闸。上、下闸首下游设15米长构造消力池，下闸首消力池后设15厘米厚素砼护底，砼护底总长为40米。节制闸及船闸上游设浆砌块石及砼护坡，长45.9米。船闸下游设浆砌块石及砼护坡，长35.5米。节制闸下游高程4.0米以下采用素砼护坡，高程4.0米以上设浆砌块石直立小挡墙与原河道及堤防相接。四、 上下游导航设施某闸枢纽工程由船闸和节制闸组成，由于节制闸设控时间不长，管理运行中按双线船闸上下行控制，其中，船闸按下行设计，节制闸按上行设计。在导航设施设计时，主要考虑节制闸开敞时上下行船队控制运行的情况。本工程设计船型为一拖加10100船队，船队总长为274米。由于船闸单独运行时间不长，上下行运行时，船闸下闸首闸门与节制闸闸门同时控制，靠船墩上下游各取200米长（加上船闸闸室和节制闸下游直立墙135米可满足船队要求）。靠船墩采用钢筋砼实体重力式结构，上设钢筋砼T形梁结构栈桥。靠船墩基础采用4根80钢筋砼钻孔灌注桩。桩底高程为-25.0米。五、船闸附属设施在船闸闸室墙闸墙两侧及靠船墩上设系船柱，船闸闸室墙内的系船柱间距为7.5米。在船闸闸室墙两侧系船柱的垂线上布置两排系船钩和助航环，系船钩和助航环间隔布置。在船闸两侧闸室墙上分别布置钢板防护木。防护范围从高程2.8米至高程6.5米。节制闸及船闸上下闸首高程2.8至7.5米处设防撞钢板。第四节 水力计算一、节制闸过流能力根据湖西可研报告计算分析，湖西片交往河道受灌溉供水要求控制，其设计干旱典型年为1971年，灌溉保证率为94%，2000年水平年用水高峰期湖西沿江总引水量日平均接近4000万方，运河片进入洮鬲腹部的水量约为2500万方，相应需经某溧漕河与越渎河引水约为125立方米/秒，7月中旬缺水量最大，旬沿江总引水量达到4.66亿立方，其中洮鬲片从运河高片引水2.98亿方，经某溧漕河与越渎河引水流量约为140立方米/秒，此时洮鬲腹部水位为2.8米。湖西引排工程项目中，某溧漕河、越渎河引水量占高片交往河道总量的40%50%左右。某溧漕河按V级航道改造后，其过水断面和过流能力比湖西规划河道过水断面增加50%左右，较现状河道断面增加约一倍，相当于湖西规划某溧漕河与越渎河两条河道的引水能力，相应可减少越渎河的拓浚工程量。按洮鬲腹部水位2.8米，过闸落差10厘米，计算某闸枢纽过流能力为138.6立方米。考虑到越渎河的引水能力，能满足最大引水流量140立方米/秒的灌溉引水要求。二、消能防冲设计设计工况为丹阳水位6.5米，相应金坛水位4.6米过闸流量250立方米/秒，其中船闸按50秒立米控制（控制单宽流量为3秒立米左右），实际节制闸过闸流量按200秒立米设计。计算公式： hc3-T0hc+q2/(2g2)=0经计算，节制闸 hc=1.248 hc”=4.47 船闸 hc=0.289 hc”=2.487计算结果不需建消力池，按规范要求，选用0.5米深构造消力池.消力池长度:节制闸 Lj=6.9*( hc”-hc)=22.23 Lsj=Ls+Lj=18.7米经计算消力池长度为18.7米,取20米。船闸 Lj=6.9*( hc”-hc)=15.17 Lsj=Ls+Lj=13.4米消力池长度取15米。三、 防渗设计节制闸及船闸上下闸首持力层均为2层土，该土层为灰色粉质砂壤土、轻粉质壤土，颗粒组成为：0.250.1mm占1%，0.10.05mm占28%，0.050.005 mm占64%，小于0.005 mm的占7%。节制闸及位组合采用校核水位组合，即上游6.5米，下游4.6米，船闸上下闸首按检修期考虑，外侧水位按上游3.0米(检修期水位，闸室内按0.0米（闸室底板顶高程）计算。根据水闸设计规范，渗径系数取9。节制闸地下轮廓线长度不应小于17.1米，船闸上下闸首防渗长度不小于27米。实际防渗长度均满足要求。四、 输水系统设计1 闸室灌（泄）水计算据湖西可研报告中分析，某闸枢纽工程在规划工情下，遇不同频率降雨时，节制闸全年只需控制320天，绝大部分时间节制闸开通闸。船闸全年平水通航时间很长，并且运行期的水头也不大，因此，本工程采用闸门门底集中输水。闸门以一定的速度（上闸首1.34米/分，下闸首2.64米/分）提升0.5米