船闸水工建筑物设计规范.doc

船闸水工建筑物设计规范1总 则1.0.1为适应船闸工程建设的需要，统一船闸水工建筑物设计的技术要求，提高船闸设计水平，做到技术先进、经济合理、安全可靠和适用耐久，制定本规范。1.0.2 本规范适用于新建、扩建和改建内河IVII级船闸水工建筑物设计，低于级的船闸和海船闸水工建筑物设计可参照执行。1.0.3 本规范采用定值单一安全系数法。1.0.4 船闸水工建筑物设计应积极慎重地采用新技术、新结构和新材料。1.0.5 本规范应与船闸工程设计的其他规范配套使用。1.0.6 船闸水工建筑物设计除应符合本规范的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。2 基 本 规 定2.1 一般规定2.1.1 船闸水工建筑物机构型式应根据自然条件、使用要求、受力特征、材料来源和施工条件等因素，通过技术经济比较确定。2.1.2 闸首和闸室等挡水结构设计必须满足稳定和强度要求，必须进行防渗和排水设计。2.1.3 溢洪船闸必须设置可靠的防冲和隔水等相应设施。2.1.4 隐蔽工程设计应根据建筑物的结构型式、荷载、使用要求及工程地质和水文地质条件等进行综合分析。2.1.5 船闸水工建筑物应设置必要的观测设备。2.1.6 大体积混凝土温度控制设计，可参照现行行业标准混凝土重力坝设计规范（SDJ21）的有关规定执行。2.1.7 船闸抗震设计应根据现行行业标准水运工程抗震设计规范（JTJ225）的有关规定执行。2.2建筑物级别2.2.1船闸水工建筑物应根据船闸级别及建筑物在工程中的作用，按表2.2.1划分为5级。船闸水工建筑物级别划分 表2.2.1船闸级别水工建筑物级别永久建筑物临时建筑物闸首、闸室导航、靠船建筑物I134、234、345、45-2.2.2 在综合性枢纽中，位于挡水前沿的闸首和闸室等挡水建筑物的级别应与枢纽中其他挡水建筑物级别一致。2.2.3 2级及以下永久建筑物符合下列情况之一者，其级别可提高一级： （1）水头超过15m； （2）建筑物失事后，将对下游工矿企业、城乡居民的生活和生产造成重大损失； （3）工程地质条件特别复杂； （4）建筑物采用实践经验较少的新结构或新材料。2.2.4 临时建筑物符合下列情况之一者，其级别可提高一级： （1）临时建筑物失事后，将对下游工矿企业、城乡居民的生活和生产造成重大损失； （2）临时建筑物失事后，将引起工程工期严重延误。2.3 基本资料2.3.1 船闸水工建筑物不同设计阶段的基本资料，应分别满足内河航运建设项目可行性研究报告编制办法、内河航运工程初步设计文件编制办法和内河航运工程施工图设计文件编制办法的要求。2.3.2 预可行性研究、工程可行性研究、初步设计阶段所需的过闸客货运输量、船型、自然条件、航道状况、施工条件、编制工程估算等基本资料的内容及深度，应符合现行行业标准渠化工程枢纽总体布置设计规范（JTJ220）的有关规定。2.3.3 施工图设计阶段应在初步设计已有资料的基础上，根据需要对地形、地质、资料进行补充，其内容和深度应符合现行行业标准水运工程测量规范（JTJ203）和渠化工程地质勘察规范（JTJ241）等的有关规定。2.3.4 各阶段所需的水文、地形和地质等专业技术的资料整理和成果分析，应按国家现行标准的有关规定进行。3 结构设计原则 3.1.1 船闸结构计算应考虑运用、检修、施工和特殊工况等情况，并应符合下列规定。 3.1.1.1 运用情况应考虑下列最不利的水位组合： （1）上游或墙前为上游最高通航水位，下游或墙后为相应的最低水位或排水管水位； （2）下游或墙前为下游最低通航水位，上游或墙后为相应的最高水位或排水管水位； （3）当船闸与其他水工建筑物并列布置时，相邻建筑物进行检修的不利水位； （4）可能出现的最大水位差； （5）其他不利组合。3.1.1.2 检修情况应按闸室全部抽干或闸首局部抽干考虑,闸内水位根据检修要求确定,闸外水位根据检修期可能出现的最高数位或排水管水位确定.3.1.1.3 完建情况应按船闸基本建造完成,墙后填土到设计标高,船闸尚未放水,地下水数位与闸底底面齐平的情况进行计算.3.1.1.4 施工情况应按船闸建造、填土和地下水水位处于不利情况进行计算。对设有临时施工缝的整体式底板，必须计算临时缝浇筑前和浇筑后两种情况。3.1.1.5 特殊工况应考虑校核洪水、地震、排水管堵塞和止水破坏。3.1.2 溢洪船闸除应考虑第3.1.1条的情况外，尚应根据可能放生的最不利水位组合，进行溢洪情况的计算。3.1.3 根据船闸各种计算情况的荷载性质，荷载组合可分为基本组合和特殊组合，并应符合下列规定。 3.1.3.1 基本组合应考虑下列情况的荷载： （1）基本组合1为相应于运用情况的荷载； （2）基本组合2为相应于检修情况、完建情况和施工情况的荷载。 3.1.3.2 特殊组合应考虑下列情况的荷载： （1）特殊情况1为相应于校核洪水、排水管堵塞或止水破坏情况的荷载； （2）特殊情况2为相应于运用期和检修期地震情况的荷载。 3.1.3.3 溢洪情况的荷载应列入基本组合1。3.1.4 船闸混凝土结构除应满足强度和限裂要求外，尚应根据所在部位的工作条件、地区气候和环境等情况满足下列要求。 3.1.4.1 船闸混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C20；砌石结构和填心的石材强度等级不应低于MU30；水泥沙浆强度等级不应低于M10。 3.1.4.2 混凝土结构的抗渗和抗冻等要求，应按现行行业标准水工钢筋混凝土结构设计规范（SL/T191-96）的有关规定执行。 3.1.4.3 对有抗冲刷或抗磨等耐久性要求的船闸结构材料应进行专门研究。3.1.5 船闸结构的混凝土材料和构造应按应按现行行业标准水工钢筋混凝土结构设计规范（SL/T191-96）的有关规定执行；结构计算应按现行行业标准水工钢筋混凝土结构设计规范（SDJ20-78）的有关规定执行。3.1.6 砌体石材应采用质地均匀、无裂缝、无风化的块石，且重量不宜小于30kg。3.1.7 船闸结构的回填料，宜采用粗砂、中砂或其他粗粒料，也可根据实际情况，因地制宜，经技术经济比较后采用其他填料。3.2 结构计算3.2.1 船闸结构设计应进行下列验算和计算： （1）结构整体抗滑、抗倾和抗浮稳定性演算； （2）地基承载力验算和地基沉降计算； （3）渗透稳定性验算； （4）结构各部位强度计算和限裂验算； （5）边坡整体稳定性验算； （6）其他验算或计算。3.2.2 岩基船闸抗滑稳定应进行抗剪强度或抗剪断强度验算，并应符合下列规定。 3.2.2.1 采用抗剪强度验算时，抗滑稳定安全系数应按下式计算： （3.2.2-1）式中 抗剪计算的抗滑稳定安全系数，应符合第3.3.1条的规定； 结构与地基接触面的抗剪摩擦系数，应按第4章有关规定执行，无实测资料时，可参照附录A选用； 作用于结构上全部荷载对滑动面法向投影的总和（kN）； 作用于结构上全部荷载对滑动面切向投影的总和（kN）。3.2.2.2 采用抗剪断强度验算时，抗滑稳定安全系数应按下式计算： （3.2.2-2）式中 抗剪断计算的抗滑稳定安全系数，应符合第3.3.2条的规定； 结构与地基接触面的抗剪摩擦系数，应按第4章有关规定执行，无实测资料时，可参照附录A选用； 作用于结构上全部荷载对滑动面法向投影的总和（kN）； 结构于地基接触面的抗剪断粘聚力（kPa），应按第4章有关规定执行，无实测资料时，可参照附录A选用； 结构于地基的接触面积（）； 作用于结构上全部荷载对滑动面切向投影的总和（kN）。3.2.3 土基船闸结构抗滑稳定安全系数应按公式（3.2.3-1）或（3.2.3-2）计算。粘性土地基上的船闸，没结构基地面的抗滑稳定安全系数宜按公式（3.2.3-2）计算； （3.2.2-1） （3.2.3-2）式中 抗剪计算的抗滑稳定安全系数，应符合第3.3.1条的规定； 结构与地基接触面的抗剪摩擦系数，应按第4章有关规定执行，无实测资料时，可参照附录A选用； 作用于结构上全部荷载对滑动面法向投影的总和（kN）； 作用于结构上全部荷载对滑动面切向投影的总和（kN）； 结构与土基之间的内摩擦角，应符合第3.2.4条的规定； 结构于地基接触面的抗剪断粘聚力（kPa），应符合第3.2.4条的规定； 结构于地基的接触面积（）。3.2.4 结构基底面与土基之间的内摩擦角值及粘聚力的值，可根据表3.2.4的规定采用。按表3.2.4的规定采用值和值时，应按公式（3.2.4）折算结构基底面与土基之间的综合摩擦系数。当粘性土地基折算的综合摩擦系数大于0.45或砂性土地基折算的综合摩擦系数大于0.50时，采用的值和值应进行论证。 （3.2.4）式中 结构基底面与土基之间的综合摩擦系数； 结构与土基之间的内摩擦角； 作用于结构上全部荷载对滑动面法向投影的总和（kN）； 结构于地基接触面的抗剪断粘聚力（kPa）； 结构于地基的接触面积（）。 土基的、值 表3.2.4土质地基类别（）（kPa）粘性土0.90（0.200.30）c砂性土（0.850.90）0注：表中为室内粘性土饱和固结快剪或砂性土饱和快剪试验测得的内摩擦角；c为室内饱和固结快剪试验测得的粘聚力；特别重要的大型船闸，采用的和值尚应经现场地基对混凝土板的抗滑强度试验论证。3.2.5 采用钢筋混凝土横撑或底板的分离式闸墙抗滑稳定，可计入横撑或底板的部分作用，在闸墙和横撑或底板的共同作用下，其安全系数应满足表3.3.1的要求。3.2.6 当船闸基面以下有软弱夹层或缓倾角结构层面时，应验算闸墙带动部分地基或沿倾斜基面的抗滑稳定性，其抗滑稳定安全系数应按下式计算： （3.2.6）式中 结构物沿软弱夹层或沿倾斜基面的抗滑稳定安全系数； 软弱夹层或倾角结构面的摩擦系数； 作用于滑动面以上的垂直力总和，含软弱夹层以上土层或岩层重力； 作用于滑动面以上的水平力总和； 滑动面与水平面的夹角，有利于稳定的倾角为正，反之为负。3.2.7 当墙基嵌入基岩较深，基岩完整或对基岩进行固结灌浆处理，并对墙基与基岩间进行接缝灌浆处理，进行抗滑稳定验算时，可计入基岩的抗力。3.2.8 船闸结构的抗倾稳定安全系数应按下式计算： （3.2.8）式中 抗倾稳定安全系数，应符合第3.3.3条的规定； 对计算截面前趾的稳定力矩之和，其中包括浮托力产生的力矩； 对计算截面前趾的倾覆力矩之和，其中包括渗透压力产生的力矩。3.2.9 船闸结构的抗浮稳定安全系数应按下式计算： （3.2.9）式中 抗浮稳定安全系数，应符合第3.3.4条的规定； 向下的垂直力总和； 扬压力总和。3.2.10 混凝土或砌石结构的船闸，宜采用材料力学方法验算应力。当闸墙较高或地质条件较复杂时，除应采用材料力学方法计算外，并应同时进行模型试验或采用有限元法进行计算分析。3.2.11 船闸渗透稳定计算应按第5章的有关规定执行。3.2.11 地基承载力、地基沉降和边坡稳定的计算应按第4章的有关规定执行。3.3安全系数3.3.1 抗滑稳定安全系数应符合表3.3.1的规定。抗滑稳定安全系数 表3.3.112、34、5岩基土基岩基土基岩基土基基本组合1.11.41.051.31.051.21.051.31.01.21.01.1特殊组合1.051.31.01.21.01.11.01.21.01.11.01.053.3.2 当岩基按抗剪断强度计算时，抗滑稳定安全系数应符合表3.3.2的规定。抗滑稳定安全系数 表3.3.2荷载组合安全系数基本组合3.02.5特殊组合2.52.33.3.3 抗倾稳定安全系数应符合表3.3.3的规定。抗倾稳定安全系数 表3.3.312、34、5基本组合1.61.51.41.51.41.3特殊组合1.51.41.31.41.31.23.3.4 抗浮稳定安全系数应符合表3.3.4的规定。 抗浮稳定安全系数 表3.3.4水工建筑物级别安全系数1、21.13、4、51.053.3.5 土基上的闸首结构，应控制地基应力的不均匀性，其最大应力与最小应力之比，砂性地基不应大于5，粘性地基不应大于3。3.3.6 土基上的分离式闸墙结构，地基不得出现拉应力。当地基不均匀沉降较大时应适当控制地基最大应力与最小应力之比值。3.3.7 岩基上分离式船闸结构地基反力的最小应力应大于零。在施工期，背水面可出现不大于0.1MPa的拉应力。3.3.8 砌石结构不宜出现拉应力。大型船闸的混凝土结构挡水前沿不应出现拉应力，背水面可出现不大于0.05MPa的拉应力。3.4 建筑物分缝3.4.1 在闸首、闸室和导墙等结构间，新旧建筑物间及地基土质、高程突变处，均应设置伸缩沉降缝。3.4.2 伸缩沉降缝的间距应根据地基条件、结构型式及尺寸、气候情况和施工条件等因素确定，闸室和导航墙可取1520m。岩基上的缝宽宜取1525mm，土基上的缝宽宜取2030m。3.4.3 伸缩沉降缝宜做成垂直贯通的永久缝，缝内应设置垂直和水平止水。止水材料可采用金属、橡胶或塑料等。重要部位可采用两道止水片。止水片每侧埋入长度可取200250mm。止水铜片厚度可采用1.01.6mm。4地 基4.1 一般规定4.1.1 地基设计应根据工程地质条件、建筑物结构型式、材料和施工条件等因素进行。4.1.2 岩土可按附录B的规定进行分类。岩土试验应符合现行国家标准土工试验方法标准(GBJ123)和工程岩体试验方法标准(GB/T50266)的有关规定.岩土参数应通过现场和室内试验确定。4.1.3 岩土试验应根据工程要求、岩土性质和荷载情况等，进行下列相应的试验。 4.1.3.1 粘性土宜进行固结快剪、无侧限抗压强度或三轴剪切试验。不宜采用直剪快剪试验方法。 4.1.3.2 饱和软粘土宜进行十字板剪切、无侧限抗压强度或三轴剪切试验。 4.1.3.3 当需要测定有效抗剪强度指标时，宜进行三轴固结不排水剪试验。 4.1.3.4 岩石应进行室内风干、饱和和天然状态下单轴极限抗压强度及软化系数、重度、变形等试验。 4.1.3.5 控制建筑物抗滑稳定的岩层、滑动面、结构面和软弱层，宜进行现场原位抗剪和抗剪断试验。4.1.3.6 建筑物持力层为基岩、基岩风化带和局部为土层时，宜进行混凝土与岩土层间的抗剪和抗剪断试验。4.1.3.7 砂土、粉土、粘性土、碎石土和基岩风化带，宜进行标准贯入、静力触探和动力触探等原位试验。4.1.4 整理土的抗剪强度指标时，应按现行行业标准港口工程地质勘察规范（JTJ240）的有关规定执行。4.1.5 地基设计应包括承载力、稳定性和沉降的计算。当天然地基不能满足要求时，应进行地基处理。4.2地基承载力计算4.2.1 验算地基承载力应考虑作用于基础底面上的合力偏心矩、倾斜率和基础形状等因素。当作用于基础底面的合力为偏心时，应根据偏心矩将基础底面积或宽度换算为中心受荷的有效面积或有效宽度。地基承载力验算应按附录C的有关规定进行。4.2.2 当受力层有多层土组成，各土层的抗剪强度指标相差不大时，其抗剪强度指标和土的重度，可按土层厚度加权平均后再计算地基承载力。当受力土层抗剪强度指标相差较大时，确定土层地基承载力应进行专门研究。4.2.3 非粘性土地基上的小型工程，可采用查表法确定地基容许承载力，见附录D。4.2.4 地基承载力的安全系数应满足下式要求： （4.2.4）式中 地基承载力的安全系数，应取2.03.0，1级建筑物取3.0；15级建筑物，以粘性土为主的地基取高值，以砂性土为主的地基取低值； 地基极限承载力的竖向分力（kN）； 作用于墙底面或基础底面上的竖向合力（kN）。4.3土坡和地基稳定验算4.3.1 欠压密、正常压密和压密比小于4的粘性土，土坡和条形基础的地基稳定验算，可按平面问题采用圆弧滑动面计算；当有软弱夹层或倾斜岩面等情况时，尚应采用非圆弧滑动面计算。4.3.2 土坡和地基稳定计算宜采用总应力法和有效应力法，最小安全系数可按下列计算方法试算求得。4.3.2.1 圆弧滑动面总应力法的安全系数可按下式计算（图4.3.2） （4.3.2-1）式中 安全系数；抗滑力矩（）；滑动力矩（）；第i个土条滑动面上土的粘聚力（）；第i个土条的弧长（）；第i个土条顶面上作用的荷载()；第i个土条宽度（）；第i个土条的重度()，设计低水位以下用浮重度计算，设计低水位以上、浸润线以下用饱和重度计算；第i个土条弧线中点切线与水平线的夹角；第i个土条滑动面上土的内摩擦角。4.3.2.2 采用十字板剪切强度或其他总强度，抗滑稳定安全系数可按下试计算（图4.3.2）： （4.3.2-2）式中 安全系数；抗滑力矩（）；滑动力矩（）； 第i个土条危险滑弧面上土的十字板剪切强度或其他总强度（）； 第i个土条对应的弧长（）； 第i个土条顶面上作用的荷载()； 第i个土条宽度（）； 第i个土条的重度()，设计低水位以下用浮重度计算，设计低水位以上、浸润线以下用饱和重度计算； 第i个土条弧线中点切线与水平线的夹角。4.3.2.3 圆弧滑动面有效应力法抗滑稳定安全系数可按下式计算： （4.3.2-3）式中 安全系数；第i个土条滑动面上土的粘聚力（）；第i个土条宽度（）；第i个土条顶面上作用的荷载()；第i个土条的重度()，设计低水位以下用浮重度计算，设计低水位以上、浸润线以下用饱和重度计算； 第i个土条滑动面上的孔隙水压力（）；第i个土条滑动面上土的内摩擦角。第i个土条弧线中点切线与水平线的夹角；4.3.3 当土坡和地基土体中有渗流时，应考虑渗流对稳定的影响。4.3.4 计算的土坡和地基稳定安全系数不得小于表4.3.4中规定的数值。抗滑稳定安全系数 表4.3.4抗剪强度指标定安全系数固结快剪1.11.3有效剪1.31.5十字板剪1.11.3快剪1.01.2 注：建筑物等级高的取高值，建筑物等级低的取低值； 荷载为基本组合取高值，荷载为特殊组合取低值； 施工期的稳定安全系数宜取低值，打桩前岸坡的稳定安全系数宜取高值。4.4 地基沉降计算4.4.1 地基最终沉降量可按下式计算： （4.4.1）式中 地基最终沉降量（）； 经验修正系数，按地区经验选用； 分别为第i层土受平均自重压力（）和平均最终压力（+）压缩稳定时的孔隙比；为第i层顶面与底面的地基自重压力的平均值，为第i层顶面与底面的地基垂直附加应力平均值；第i层土的厚度。4.4.2 建筑物地基为岩石、碎石土、密实砂土和第四纪晚更新世及其以前形成的粘性土，可不进行沉降计算。4.4.3 不包括软土的粘性土地基，当地基压力小于或接近于船闸闸基未开挖前作用与该基底面上土的自重压力时，土的压缩曲线宜采用ep回弹再压缩曲线，软土地基土的压缩宜采用ep曲线；大型船闸工程，土的压缩曲线宜采用elgp曲线。4.4.4 地基土压缩层的计算深度宜按式（4.4.4）确定，当确定后的计算深度以下有软土层时，尚应继续计算。 （4.4.4）式中 深度处地基垂直附加应力（）； 深度处地基自重压应力（）。4.5 地基处理4.5.1 地基处理设计应具有下列工程地质和水文地质资料。 4.5.1.1 软基处理应具有土层的分布、厚度、层面状态、有机质含量、主要物理力学指标及地下埋深、补给关系、水化学成分和渗透系数等资料。 4.5.1.2 岩基处理应具有基岩形态、埋深、节理裂隙和断层发育情况、岩石的抗压强度及岩溶溶洞和地下暗河沟通情况等资料。4.5.2 地基处理应满足下列要求：（1）建筑物对地基承载力和整体稳定的要求；（2）建筑物对沉降和不均匀沉降的要求；（3）渗透稳定的要求；（4）在建筑物和地下水长期作用下，不发生地基强度降低，影响正常使用的要求。4.5.3 土基应根据土层粪土、土质和使用要求，选用垫层、桩基、排水预压加固、粉煤灰碎石桩、水泥搅拌桩、压力灌浆、高压喷射注浆、振冲和强夯等处理方法。地基处理后，其强度增长应通过实验并结合经验确定。4.5.4 岩石地基应根据岩石不同地质问题，采用下列不同方法进行处理。 4.5.4.1 断层破碎带，可根据断层破碎带的规模大小、发育程度，采用开挖清除、压力灌浆和填塞混凝土等方法处理。 4.5.4.2 节理裂隙发育的岩基宜采用固结灌浆方法处理。 4.5.4.3 岩基内分布有软弱夹层或泥化夹层时，应根据其性质、埋深及对建筑物的影响程度分别进行处理。当埋深较浅时应予全部清除；当埋深较深、具有支撑作用时可部分保留或全部保留，但应采取防止强度降低的工程措施。 4.5.4.4 风化岩可根据风化程度、分布和埋深等条件进行处理。对全风化和强风化岩宜全部开挖清除。弱风化和微风化岩可根据建筑物的重要性和对地基的要求进行处理。 4.5.4.5 岩溶发育区的地基了根据岩溶发育程度、埋深、连通情况和水文地质条件等分别采用压力灌浆、填塞和开挖清除等方法处理。5防渗和排水5.1一般规定5.1.1 船闸防渗与排水设施应根据工程地质条件、水文地质条件、水头、结构型式和船闸在枢纽中的位置等因素，综合考虑选用下列型式；（1）防渗墙、板桩、帷幕、高压喷灌、齿墙、铺盖、止水、防渗土工布和劈裂灌浆等防渗措施；（2）排水管、排水盲沟、排水廊道、明沟、减压井和反滤层等排水设施。5.1.2 船闸防渗设计应考虑渗流的空间性。挡水线闸首的侧向防渗设施应与纵向基底防渗设施相适应。5.1.3 当闸室布置在挡水线上游时，墙后回填土应设置排水设施；当闸室布置在挡水线上游时，墙后排水设施的设置应经过论证确定。5.1.4 当闸室结构基础透水时，应沿闸室纵向和横向设置防渗设施。5.2防渗和排水设施5.2.1 闸首两侧回填土内不得产生集中渗流，并应满足下列要求。5.2.1.1 闸墩背面不宜设向填土侧的倒坡，水下部分沿墙高不宜有突出部分。5.2.1.2 当闸首为挡水线的一部分时，在闸首两侧回填土内或上游侧宜设置粘土防渗墙，必要时尚应设置刺墙等防渗设施。5.2.2 墙后排水设施的设计应符合下列规定。5.2.2.1 排水设施的起始点位置应满足防渗要求，宜布置在闸室的起点附近。出口高程可根据检修要求确定。5.2.2.2 闸室墙后填土中的排水管及排水盲沟，距闸墙背的距离宜取23m。当在闸墙内设置排水设施时，可采用排水廊道。5.2.2.3排水设施应设检查井，其间距宜取2550m。5.2.2.4排水管及明沟的纵坡宜取1：2001：500。5.2.2.5 高水头船闸或双向水头的船闸，必要时可设置上下两层排水设施。双向水头船闸的排水设施出口处应设有可控制的阀们。5.2.2.6 墙后排水设施可采用工程塑料、铸铁和混凝土等材料的排水管。5.2.3 岩基上的闸首和闸室等挡水结构，应根据防渗需要，设置防渗帷幕和排水设施，并符合下列规定。5.2.3.1 位于枢纽挡水线上的闸首或闸室，防渗帷幕设计应满足下列要求：（1）减少坝基和绕坝渗流；（2）防止在软弱夹层、断层破碎带、岩石裂缝充填物和抗水性能差的岩层中产生管涌；（3）具有连续性和耐久性；（4）防渗帷幕的设计参照现行行业的标准混凝土重力坝设计规范（SDJ21）的有关规定执行。5.2.3.2 闸首和闸室等挡水结构的排水设施设计应满足下列要求：（1）在良好闸基的帷幕下游设置排水设施，排除渗水，降低闸基渗透压力；（2）防止在地质条件较复杂的岩基上因设置排水而产生管涌；（3）排水设施的设计参照现行行业的标准混凝土重力坝设计规范（SDJ21）的有关规定执行。5.2.4 砂砾石地基防渗设施的型式应根据地质、水头和结构型式等条件，通过技术经济比较确定。防渗设施可采用截水槽、防渗墙、帷幕等垂直防渗设施和水平防渗铺盖。5.2.5 防渗铺盖设计应符合下列规定。5.2.5.1 铺盖材料的渗透系数与地基土的渗透系数之比宜小于1%。5.2.5.2 防渗铺盖长度应根据地基特性及其他防渗设施的情况确定。铺盖长度可采用设计水头的23倍或地下轮廓水平投影的25%40%。5.2.5.3 粘土铺盖厚度，上游端可采用0.51.0m，向下游逐渐加厚。粘土铺盖与闸首底板接触面宜做成斜面，并设止水，必要时可将底板与铺盖加深形成齿墙。5.2.5.4 混凝土铺盖厚度宜取0.30.5m，必要是应验算抗浮稳定，其表面可涂防水材料。铺盖应纵、横分块，缝距可取1020m，缝内应设置止水。5.2.6 防渗刺墙可采用混凝土、粘土或土工织物等材料。刺墙与边墩间应设止水。刺墙长度可取水头的13倍或嵌如岩层0.51.0m。刺墙顶应高于侧向渗流面，墙底最低处与边墩高程应相等，取厚度应根据防渗要求和受力情况确定。5.2.7 岩基上的齿墙深度可取0.51.0m，土基上的齿墙深度不宜大于2m。齿墙底宽不宜小于0.5m。5.2.8 混凝土防渗墙应满足下列要求。5.2.8.1 混凝土应有足够的抗渗性和耐久性，可在混凝土防渗墙内掺入粘土、粉煤灰或其他外加剂；5.2.8.2 混凝土防渗墙顶应做成光滑的楔形，并插入上部结构一定深度。5.2.9 反滤层可采用分层反滤层、混合反滤层或土工织物反滤层，并应符合下列规定。5.2.9.1 反滤层设计应满足下列要求：（1）保证被保护土的稳定性；（2）保证反滤层滤料的透水性；（3）被保护土与反滤层滤料的颗粒级配曲线大致平行。5.2.9.2 分层反滤层的级配宜按下列公式确定： （5.2.9-1） （5.2.9-2） （5.2.9-2）式中 、反滤层滤料颗粒级配曲线上小于含量15%、50%的粒径（mm）； 、被保护土料颗粒级配曲线上小于含量15%、50%、80%的粒径（mm）。5.2.9.3分层反滤层的每层厚度不宜小于0.15m，反滤层的铺设长度应使其末端的渗流坡降小于地基在无反滤层时的允许坡降。5.2.9.4 混合反滤层的厚度不宜小于0.6m。5.2.9.5 土工织物反滤层的设计应按现行行业标准水运工程土工织物应用技术规程（JTJ/T239）。5.3 渗流计算5.3.1 船闸的渗流计算可简化为平面问题。对大型和重要的船闸，宜进行空间渗流的试验研究。5.3.2 闸首和闸室的渗流计算水头，应分别按最不利的水位组合确定，5.3.3 墙后地下水水位的纵向分布应根据闸室相对于挡水线的位置及其附近地区的水文地质条件等因素按下列情况确定。5.3.3.1 当闸室处于挡水线下游，应按下列情况确定：（1）当闸首未设防渗和排水设施，墙后回填土中未设置排水管时，墙后地下水水位的纵向分布简化为上、下游水位的直线连线分布；（2）当墙后回填土的渗透系数与挡水线上土的渗透系数不同时，参照土的浸润线计算拟定墙后水位；（3）当墙后回填土中设有排水管时，根据填料性质和排水管布置综合分析确定地下水水位高程。当回填透水性材料时，地下水水位取排水管的中心高程。当下游水位超过排水管高程时，地下水水位以下游水位计；（4）当闸墙附近有池塘、沼泽时，需考虑其对地下水水位的影响。5.3.3.2 当闸室处于挡水线上游、墙后无排水管时，墙后水位应按上游水位确定。5.3.3.3 当溢洪船闸墙后回填土顶面设有可靠的防渗盖面时，可不考虑顶部溢洪对地下水水位的影响；当闸墙后回填土顶面未设可靠的防渗盖面时，应以闸顶溢流水位作为溢洪时的地下水水位。5.3.4 土基船闸的渗流计算可采用渗径系数法，并应满足下列公式要求： （5.3.4-1） （5.3.4-2）式中 地下轮廓线的化引总长度（m）； 渗径系数； 计算水头（m）； 地下轮廓线水平段长度（m）； 垂直段换算为水平段长度的换算系数，对多板桩，取2.0；对齿墙和单板桩，取1.5；对墙身垂直段，取小于等于1.0； 地下轮廓线垂直段长度（m）。5.3.5 在出口出设有反滤层时，其渗径系数可按表5.3.5采用。渗径系数 表5.3.5 土壤种类渗径系数c粉砂913细砂79中砂和粗砂67亚粘土和亚砂土56粘土345.3.6 水头较高或重要的船闸，宜同时采用阻力系数法、空间渗流计算法和三维电模拟试验法等进行分析研究。阻力系数法见附录F。6 荷载6.1 荷载计算6.1.1 作用于船闸水工建筑物上的荷载应包括下列内容：（1）建筑物自重力及水重力；（2）建筑物内部或上部填料重力；（3）闸门、阀门、启闭机械及其他设备重力；（4）土压力；（5）静水压力（6）扬压力，包括浮托力和渗透压力；（7）船舶荷载，包括船舶撞击力和船舶系揽力；（8）活荷载；（9）波浪力；（10）水流力；（11）地震力；（12）其他。6.1.2 建筑物自重力及建筑物内部或上部填料的重力，可按其尺寸和材料重度计算。当无实测资料时，材料重度可参照附录G采用。对重要工程，材料重度应通过试验确定。6.1.3 闸门、阀门、启闭机械及其他设备重力应通过计算确定，初步估算时，可按现行行业标准船闸设计规范 第四篇 船闸闸门、阀门设计（JTJ264）和船闸设计规范 第五篇船闸启闭机械设计（JTJ265）的有关规定执行。6.1.4 土压力的计算状态应根据地基性质、结构类型和回填土性质等因素按下列情况判别。6.1.4.1 土基上的重力式、扶壁式和悬臂式等结构，墙后填土应按主动土压力计算。6.1.4.2 土基上设斜桩和带横撑的直桩基础上或岩基上的重力式、扶壁式和悬臂式和混合式等结构，以及整体式结构，墙后填土应按静止土压力计算。6.1.4.3 墙高大于15m的整体式和悬臂式钢筋混凝土结构，应对附加土压力的影响进行分析研究。6.1.5 主动土压力的计算（图6.1.5），对无粘性多层土或折线墙背与垂直线夹角大于等于15度的仰角，且小于第二破裂面与垂直线的夹角时，第n层土的土压力合力可按式（6.1.5-1）计算，其土压力合力的水平分力和土压力的垂直分力可分别按式（6.1.5-2）和式（6.1.5-3）计算。第二破裂面与垂直线的夹角可按式（6.1.5-4）和（6.1.5-5）计算。 （6.1.5-1） （6.1.5-2） （6.1.5-3） （6.1.5-4） （6.1.5-5） 式中 第n层土的土压力合力（）；分别为第n层土上、下端处单位面积土压力强度（）；分别为第n层土上、下端处单位面积土压力的水平分力强度（）；分别为第n层土上、下端处单位面积土压力的垂直分力强度（）；第n层土的厚度（）；折线墙背与垂线的夹角，仰角为正值，俯角为负值；分别为第n层土的土压力合力的水平分力和垂直分力（）；第二破裂面与垂直线的夹角；第n层土的内摩擦角；参数；地面与水平面的夹角，在水平面以上为正，在水平面以下为负，且应小于等于。6.1.6 作用在墙背上，第n层土上、下端处单位面积土压力强度，第n层土上、下端处的单位面积土压力的水平分力强度，第n层土上、下端处的单位面积土压力的垂直分力强度，可分别按式（6.1.6-1）至（6.1.6-8）计算。 （6.1.6-1） （6.1.6-2） （6.1.6-3） （6.1.6-4） （6.1.6-5） （6.1.6-6） （6.1.6-7） （6.1.6-8） 式中 分别为第n层土上、下端处单位面积土压力强度（）；、分别为第n层土上、下端处单位面积土压力的水平分力强度（）；、分别为第n层土上、下端处单位面积土压力的垂直分力强度（）；地面荷载力系数；地面均布荷载（）；第n层土主动土压力系数；折线墙背与垂线夹角，仰角为正，俯角为负；地面与水平面的夹角，在水平面以上为正，在水平面以下为负，且应小于等于；第i层土的厚度（）；第i层土的重度，水下取浮重度；第i层土的内摩擦角；土与墙背间的摩擦角，按第6.1.9条确定。6.1.7 对无粘性土，当地面为水平面，墙背与垂直线夹角大于等于45度减/2，或墙身为L型结构时，计算主动土压力应计入墙背与垂直面间的土体重量。墙背水平向主动土压力系数可按下式近似计算： （6.1.7）式中 墙背水平向主动土压力系数； 土的内摩擦角。6.1.8 不同的墙背型式、回填土和荷载等情况下的主动土压力可按附录H近似计算。6.1.9 回填土与墙背间的摩擦角应根据回填土性质、墙背型式和粗糙程度等按下列规定采用：（1）仰斜的混凝土或砌体墙背采用（1/22/3），阶梯型墙背采用（2/31）；（2）垂直的混凝土或砌体墙背采用（1/31/2）；（3）俯斜的混凝土或砌体墙背采用（01/3）。注：为回填土的内摩擦角。6.1.10 粘性土主动土压力计算根据经验可选用下列计算方法。6.1.10.1 当地面为水平时，在垂直墙背或计算垂面上可按公式（6.1.10-1）和公式（6.1.10-2）计算土压力强度。 （6.1.10-1） （6.1.10-2）式中 主动土压力强度（），当小于等于0时，取0；地面均布荷载（）；第i层土的重度，水下取浮重度；第i层土的厚度（）；第n层土主动土压力系数； 第n层土的粘聚力（）；第n层土的内摩擦角。6.1.10.2 粘性土的主动土压力，可按楔体极限平衡图解法确定；当有经验时，也可采用等代内摩擦角，按无粘性土计算。土质较差或回填不密实的粘性土，可不计粘聚力。6.1.11 静止土压力系数，宜按主动土压力系数的1.251.5倍采用。6.1.12 当墙后填土遇到坚硬陡坡时，应以陡坡面为滑楔破裂面，有力系平衡计算土压力。6.1.13 土的重度、内摩擦角和粘聚力应根据工程地质钻探土样试验资料确定。土的重度无实测资料时，可参照附录G采用。6.1.14 作用于建筑物表面的静水压力，应根据不同的水位组合情况进行计算确定。水的重度取10（），高含沙量河流应根据实际情况确定。6.1.15 作用于结构基础底面的浮托力应按低水一侧的水位计算。6.1.16.1 土基上的渗透压力计算，基础地面高水一侧取全水头H，低水一侧取零，其间可根据渗透轮廓按直线或折线相连。渗径长度应按第5章的有关规定执行。6.1.16.2 岩基上的渗透压力计算，可参照现行行业标准混凝土重力坝设计规范（SDJ21）的有关规定计算。对未设帷幕和排水的船闸，单位长度上的总渗透压力可按下式计算： （6.1.16）式中 单位长度上的总渗透压力（）；渗压折减系数，可根据第6.1.16.3款的规定综合考虑确定；水的重度（）；计算面到水面的深度（）；墙截面宽度（）。6.1.16.3 在确定渗压折减系数时，应根据下述各因素综合考虑确定：（1）基岩节理裂隙不发育，地质条件良好，取较小值；（2）闸墙承受的水头较高时，取较大值；（3）建筑物级别较高时，取较大值；（4）建筑物材料为混凝土时，取较小值；浆砌块石取较大值；（5）施工质量及地基处理良好时，取较小值。6.1.17 闸墙水平计算截面的扬压力，当计算面位于低水位以下时，渗透压力可按第6.1.16条规定计算，其单位长度上的浮托力应按下式计算： （6.1.17）式中 船舶撞击力水的重度（）；计算面到水面的深度（）；墙截面宽度（）。6.1.18 闸墙背后填土时，作用于墙背的水压力可按静止水压力计算。墙后地下水水位的确定，应按第5章的有关规定执行。6.1.19 作用于衬砌式闸墙背后的水压力可按静水压力乘以渗压折减系数计算。6.1.20 船舶撞击力