水工建筑物：第七章 水闸

第7章水闸水库

灌溉湖泊引水供水河道发电机械提水河道引水方式无坝引水

自流引水有坝引水：进水闸、壅水坝（拦河闸）、防沙及冲沙设施等。7.1

概述7.1.1水闸的作用和类型水闸是一种低水头水工建筑物，具有挡水和过水的双重作用，在农业水利工程中应用很广。按任务可分为：节制闸排水闸分洪闸类型7.1.2

水闸的形式和组成闸后有洞身段优点：利于稳定（洞顶有填土覆盖）；便于交通。闸室敞露优点：过流能力大排漂、排冰能力强可通航上、下两层优点：根据需要分层控制闸门。开敞式涵洞式双层式水闸的形式按照闸室的结构形式可分为：（开敞式、胸墙式、涵洞式、双层式）水闸的组成

组成：闸室段、上游连接段及下游连接段等三个部分组成。闸室段组成：底板、闸墩、边墩、岸墙、闸门、胸墙、工作桥及交通桥等。上游连接段组成：上游翼墙、铺盖、护底、上游防冲槽及上游护坡等五个部分。下游连接段组成：下游翼墙、消力池、海漫、下游防冲槽及下游护坡等五个部分。工作特点：既挡水又过水的低水头水工建筑物。挡水水平水压力→闸室滑动。

要求：足够的重力来维持稳定；水位差→渗透（闸下和绕渗）①闸下→扬压力→降低闸室稳定；②绕渗→岸墙向河心倾斜或滑动；③地基及两岸土壤的细颗粒可能被带走，产生渗透变形。

要求：合理的防渗设施，有效地减少渗透压力，防止渗透变形。过水动能→流速大→冲刷下游河床；

要求：有效的消能防冲措施。软土地基——（不均匀）沉降设计要求：“通得过”、“站得稳”、“冲不垮”7.1.3

水闸的工作特点

7.1.4水闸的闸址选择综合考虑地形、地质、水流、潮汐、泥沙、冻土、冰情、施工、管理及周围环境等因素，并经技术经济比较后选定。7.2

水闸的孔口设计净宽、孔数和孔高（不设胸墙、设置胸墙）。确定闸孔的形式、尺寸和堰顶高程。①闸底板的形式(堰型)②是否设置胸墙

任务尺寸形式堰顶高程水闸的孔口设计水闸在过流期间可能出现的最不利情况。设计条件主要指“设计流量和上、下游水位”（1）进水闸

1）无坝引水的进水闸

灌溉临界期——河道来水条件与灌溉用水要求之间的矛盾特别尖锐的一段时期。灌溉保证率——在灌溉临界期内，保证满足灌溉的机率。

闸前水位的选择应为：从该河道历年的灌溉临界期平均水位的系列中，选取相应于灌溉保证率的水位，作为闸外河道的设计水位。河道来水流量大、引水流量小时，一般不考虑引水后对河道水位的影响当引水流量的比例较大时，即：较大时，要考虑引水后对河道水位的影响7.2.1

设计条件如果计算出引水口前水位小于进水闸下游河道的临界水位▽K

，则取▽K

为引水口前的水位。引水渠较长时考虑引水渠水头损失。闸后下游水位的确定▽下为Q引水量所对应的闸后干渠渠首水位，这个水位应满足灌区规划的要求（▽下—灌区规划中应该提供此值）。设计引水流量选取历年的灌溉临界期最大引水流量系列中相应于灌溉保证率的流量。渠道设计引水流量注意：在推求闸前水位时，是用平均水位系列，两者不同。其目的是提高和保证引水要求。

2）有坝引水的进水闸▽下=下游干渠渠首水位，由灌区规划中提供；▽上=▽下+（0.1~0.3），0.1~0.3为过闸水头损失；Qd=Q干渠，由灌区规划中提供。(2)拦河闸1）设计流量Q=天然河道的洪峰流量—其他建筑物可能泄走的流量

2）下游水位由闸后原河道的水位流量关系曲线查得，但还要考虑建闸后河床可能发生冲刷或淤积，因为这会使水位相应地降低或抬高。3）上游水位要考虑建闸后上游水位的壅高值(即上、下游水位差)。应尽量减小上游淹没损失或防洪工程的投资。一般情况，平原地区可采用=0.1~0.3m。宽顶堰——应用最广优点:①结构简单、施工方便；②自由出流范围大，泄流能力较大而稳定。

缺点：流量系数较小低堰——实用堰、驼峰堰

缺点：泄流能力受下游水位变化的影响比较显著

优点：流量系数较大

适用于：限制单宽流量而闸底建基高程不能抬高；地基表层松软需要降低闸底建基高程；多沙河流有拦沙要求。设胸墙:减小闸门高度；但减小过流能力，不利于排冰、漂浮物、通航等。a.闸槛高程较低，挡水高度较大；b.挡水高程高于泄水运用水位（闸室总宽度为低水位时过闸流量所控制），或闸上水位变幅较大而又需限制过闸单宽流量。7.2.2

闸孔形式7.2.3

闸顶高程挡水时，闸顶高程不应低于水闸正常蓄水位（或最高挡水位）加波浪计算高度加相应的安全超高之和；泄水时，闸顶高程不应低于设计洪水位（或校核洪水位）与相应安全超高之和。确定闸顶高程还要考虑软弱地基上的闸基沉降、多泥沙河流上下游河道变化引起的水位升降的影响，以及防洪堤身水闸两侧堤顶可能加高的影响等因素。安全超高下限值见下页表。

水闸安全超高下的限值单位：m

水闸级别运用情况1234、5挡水时正常蓄水位0.70.50.40.3最高挡水位0.50.40.30.2泄水时设计洪水位1.51.00.70.5校核洪水位1.00.70.50.4水闸安全超高下限值7.2.4

堰顶高程确定堰顶高程是闸孔设计的关键。将堰顶高程定的低些，则可以加大过闸水深，从而加大闸单宽流量，闸室宽度可以减小，但那时水闸高度将有所增加；若将堰顶高程定的高些，情况则相反。应综合比较，以求经济合理。对于拦河闸，特别是在平原地区上、下游水位差较小的情况下，堰顶应尽可能的建的低些，以便获得较大的过闸流量。但如果堰顶高程比河底低得多，则有可能产生淤积现象。堰流公式：孔流公式：7.2.5

闸孔总宽度及孔数

水闸的消能防冲特点：水流V→大，动能大，消能后还有一定的余能；河床为土质，抗冲能力低；折冲水流；原因：①下游翼墙扩散角太大；②工程布置不当，闸前来水不平顺、消能设施不当；③闸门不对称开启、单孔开闸等。波状水跃；当水流的弗汝德数很小，为1.0～1.7时，会出现波状水跃。7.3水闸的消能防冲7.3.1

过闸水流的特点消能：促使水流横向扩散，防止产生折冲水流、波状水跃；防冲：保护河床及河岸，防止剩余动能引起的冲刷。设施：消能——主要环节。

消能方式：底流式、面流式、挑流式。底流式消能：消力池、海漫和防冲槽，利用在消力池中的水跃消能。海漫：继续消除余能，使水流扩散并调整流速分布，以减小底部流速，从而保护河床免受冲刷。防冲槽：使冲刷终止于此处。7.3.2

消能防冲设施7.3.2.1消力池（a）下挖式（b）突槛式（c）综合式计算工况：计算消力池深度及长度最不利的运用情况并不一样，可用设计范围内不同的q及相应的上、下游水位，分别计算上述两个数值，从中取最大值作为设计值。消力池深度及长度计算的消力池深度一般为1~3m，如果大于3m，应采用多级消力池

消力池总长度：（2）辅助消能工措施

消力墩、消力齿等。(1)

消力池的布置及计算

（3）护坦构造

作用：①促使水流在护坦（池内）内产生水跃，②保护河床免受冲刷。荷载：自重、水重、扬压力、脉动压力，冲击力、拖曳力等；厚度：一般等厚，也有变厚：靠近闸室的一端厚度大些，向下游逐渐减小。前端厚度：

抗冲抗浮护坦构造7.3.2.2海漫及防冲槽过闸水流仍有一定的剩余动能（30％～60％），流速也较大，分布不均匀，且紊动较厉害。海漫长度影响因素：剩余动能、池末单宽流量、上下游水位差、河床土质抗冲能力、海漫表面粗糙度、扩散情况。海漫构造：粗糙、透水、柔性。材料：干砌块石、浆砌块石。海漫长度：适用于：（1）海漫

作用：进一步消除余能；防止冲刷坑向上游海漫延伸。

如果的计算值很大时，一般选用t=1.5~2.0m

防冲槽断面积“abcd”可根据下游河床冲至最深时，石块坍塌在冲刷坑上游坡面所需要的面积A确定。在粘土河床中往往会出现值小于零的情况，为安全起见，也常设置约1m深的齿墙。上游防冲槽设计内容及方法与下游防冲槽相仿，槽深小于下游

（2）

防冲槽7.3.2.3上游河床防护

双向过水7.3.2.4上、下游河岸的防护7.3.2.5其它消能防冲设施

沉井防冲墙、防冲板消能工、斜坡护坦消能工7.3.3消能防冲的设计条件单宽能量E最大的情况

(仅是一个参考的控制条件)

宜选择一种运用方式并不复杂而消能设施又比较经济的情况作为设计标准。

一般而言，对于消力池池深d的设计条件，与河道的断面形态有关：对宽浅河道：当q增大时，上涨得很慢，而

上涨相对要快些；此时上涨较为明显。所以，一般选择大流量；对窄深式的河道：当q增大时，上涨得很明显，而上涨相对要慢些；此时上涨相对较小。所以，一般选择小流量。7.3.2.27.3.2.27.3.2.2具体到闸型来说：泄（分）洪闸：宜以闸门全开，通过最大泄（分）洪流量作为控制消能设计的水力条件； 拦河（节制）闸：宜以在保持闸上最高蓄水位的情况下，排泄上游多余来水量作为控制消能设计的水力条件；排水（排涝）闸：宜以冬、春季蓄水期通过排涝流量为控制消能设计的水力条件。这里需要提醒一点：对同一个水闸而言：L池、d池、L海三者达到最大所对应的条件（最不利）不一定是相同的。闸门的运用管理对消能防冲影响很大必须对闸门开启方式作出一定的限制，如逐步开启、同步均匀提升。一般规定：分两次或三次开启，初始开启度为0.5~1.0m。避免闸门停留在可能发生振动较大的开度区，如e<0.1H，以及e=0.45~0.5H的情况。保证水跃均完整地发生在消力池内。闸门控制运用曲线可供闸门开启运用时参考。

7.4

闸基的防渗排水

闸基的防渗排水①增加闸室抗滑稳定性；②防止闸基土壤的渗透变形；③减少水量损失。确保安全，经济合理。①渗透压力适当减小；②不发生渗透变形。确定最优的地下轮廓布置及防渗排水措施，渗流压力、渗流坡降计算等目的设计要求内容7.4.1

地下轮廓的拟定内容：地下轮廓形状与防渗长度（1）

防渗长度L1铺盖、板桩及闸室底板等不透水（？）部分(连续)与地基的接触线，即第一根流线地下（闸基）轮廓线2地下轮廓线的长度？防渗长度3（a）起点是水流入土点；（b）终点是渗流出土点；（c）中间是连续线,即起点与终点之间没有间断。特点防渗长度的初拟方法SL256—2001《水闸设计规范》规定，为保证水闸安全，初步拟定防渗长度应满足：L≥C△H式中：L为水闸的防渗长度，m；△H为上、下游水位差，m；C为允许渗径系数，依地基土的性质而定。允许渗径系数排水条件地基类别粉砂细沙中砂粗砂中砾、细砾粗砾夹卵石轻粉质沙壤土沙壤土壤土粘土有反滤层13～99～77～55～44～33～2.511～79～55～33～2无反滤层

7～44～3(2)地下轮廓布置滞渗:上游一侧布置防渗设施，用来延长渗径、减小底板渗透压力、降低闸基渗流坡降等。总原则导渗:下游一侧布置排水设施，使渗透水流尽快地安全排走，以防止发生渗透变形，并减小底板渗透压力。方法：根据设计要求、地基土壤特性，并参考类似的工程

进行闸基防渗轮廓形状及尺寸的确定。总原则：滞渗与导渗相结合。步骤：初拟轮廓形状、尺寸（防渗长度）、渗流计算、稳定性复核、调整（a）粘性土地基

（b）砂性土地基

（c）多层土质地基

（d）岩石地基(1)减小渗透压力，提高抗滑稳定性。土壤颗粒之间具有粘聚力，不易产生管涌。但土壤与闸底板间的摩擦系数小，不利于闸室稳定。(2)防渗布置：重点——降低渗透压力。(3)措施：铺盖，不用板桩；因板桩在入土的过程中可能破坏粘土的天然结构，在板桩与其周围地基接触面上可能造成集中渗流的通道。(4)排水设施：在闸室下游护坦的下面设反滤层。(1)优：土壤与底板之间的摩擦系数较大，有利于闸室的抗滑稳定性。(2)缺：土壤颗粒之间无钻聚力或粘聚力很小，管涌问题较为严重，尤其在细砂和粉砂地基。(3)防管涌：采用铺盖与铅直防渗(如板桩等)相结合，延长渗径，降低渗流坡降。底板上游一侧设置板桩，有时在铺盖前端再加一道板桩。（1）透水层有承压水时，应设置铅直排水孔并穿过表层引出承压水，避免下游土层隆起，甚至发生流土。（2）在不同性质的冲积层地基中，如果水平渗透性大于铅直渗透性，也可利用铅直排水降低土质间的渗透压力；（3）地基深处有软弱层而影响水闸稳定时，同样可利用铅直排水降低该层渗透压力，以加大水闸有效重力，从而增加其稳定性。在岩石地基上建闸时，可根据防渗需要在闸室底板上游端设置水泥灌浆帷幕，并在其后设排水孔。7.4.2渗流计算

目的：确定渗透压力、为闸室稳定提供依据；

确定渗透坡降、验算地基是否会发生渗透变形。

理论法试验法（水力学试验、电模拟试验）流网法数值计算法（有限元或边界元）近似计算法（直线比例法、直线展开法、加权直线法、阻力系数法、改进阻力系数法）。闸基渗流为有压渗流，一般视为平面问题，在各向同性均质地基中，采用拉普拉斯(Laplace)方程式表示：式中h—计算点的水头值，称为水头函数，它仅是坐标的函数。

渗流计算《水闸设计规范》提出以下四点建议：推荐改进阻力系数法和流网法作为基本方法1在复杂土质地基上的重要水闸应采用数值计算法2

对于防渗布置比较简单、地基又不复杂的中、小型水闸，也可以考虑采用直线展开法或加权直线法。3

直线比例法精度较差，不宜采用。4防渗长度L7.4.2.1流网法流网的特性：流线与等势线互相正交，每一网格呈曲线正方形。流网边界线的确定方法：地下轮廓线是第一根流线；而地基不透水层的表面便是最后一根流线。如果透水层很深，则大致以地下轮廓线水平投影的中点为圆心，以该水平投影总长的1.5倍(或以板桩的3.0倍)为半径绘的圆弧作为最后一根流线。等势线：第一根和最后一根分别是地下轮廓线以外的上游和下游地基表面。防渗长度L流网法渗透压力：在等势线与底板交点，将等势线所表示的水头按比例绘出，即为底板底部铅直向上的渗透压力分布图。渗透坡降和渗透流速：任一网格的两等势线水头差△H和两等势线距离△S的比值，即为该网格的平均渗透坡降Jcp

误差：2%~5%7.4.2.2直线比例法

勃莱法假定：渗流水头沿渗径呈直线比例削减，即单位长度渗径的水头损失相等莱因法水平渗径除以3再与铅直渗径相加，即得折算后的防渗长度。计算简便，但误差大，对小型水闸仍可采用，对大、中型水闸可用以初步拟定地下轮廓尺寸。防渗长度L

加权直线法是将渗流理论法加以简化，该法仅对地下轮廓上、下游两端的铅直渗径进行加权处理，即把两端的铅直渗径乘以加权系数即得水平渗径，加权系数n为水平渗径与铅直渗径的比值。7.4.2.3加权直线法阻力系数法1.基本原理如图，根据达西定律：7.4.2.4改进阻力系数法阻力系数

——阻力系数，仅与分段的几何形状L/T有关，即边界条件的函数。比较复杂的地下轮廓：须把整个渗流区按以下方法分成几个典型渗流段(进出口段、内部铅直段、水平段、倾斜段)，每个典型渗流段都可利用理论解或试验法求得阻力系数（表7-3）。

改进阻力系数法水头损失

H=2.主要计算步骤：（1）确定地基计算深度

1）不透水层较浅时

2）不透水层较深时按式（7-20）计算有效深度，并与实际深度比较，确定计算深度。（2）将渗流区分为若干典型渗流段，计算各段阻力系数及水头值。若计算的阻力系数为负值()，应加以处理。

（3）进出口段的水头损失的修正。当进、出口处底板埋深及板桩长度的总值较小时

取1）当出口处有板桩时，其出口段渗透压力分布图形，可按图7-21进行修正。水力坡降呈急变形式的长度按下式计算：2）进、出口段齿墙不规则部位，可按下列方法进行修正

A、当：hx≥△h时，则

hx’=hx+△h

B、当：hx<△h时，应分两种情况考虑：a、当（hx+hy）≥△h时，则

hx’=2hx；hy’=hy+(△h-hx)b、当：（hx+hy）<△h时，则

hx’=2hx；hy’=2hy；hCD’=hCD+△h-(hx+hy)（4）计算出口段渗流坡降值J改进阻力系数法渗流区划分得多些；

进出口附近的水头损失修正方面考虑得详细些；阻力系数计算公式也有所不同。因此，计算精度高些。123改进地基土的抗渗稳定性计算渗透变形的类型管涌（接触冲刷—沿接触面的渗流将细粒带走）流土—膨胀、松动、隆起、断裂接触流土—垂直土层接触面流动时，将一层的细颗粒移入到另一层中去。流土和管涌的判别时，为流土破坏时，为管涌破坏

—小于砂砾土粗细颗粒分界粒径的土粒百分数含量；

—砂砾土的孔隙率。防渗设施：铺盖、板桩、齿墙及帷幕灌浆等。作用：滞渗。铺盖材料：粘土和粘壤土，混凝土、钢筋混凝土及沥青混凝土、土工膜等。尺寸及构造。板桩：木板桩、混凝土板桩、砂浆板桩。齿墙帷幕灌浆垂直土工膜排水设施：作用：导渗。排水孔、排水井、反滤层（土工织物）和垫层等。7.4.3

防渗排水设施7.5闸室的布置和构造

闸室——主体部分组成:底板闸墩(中墩、边墩、岸墩)

闸门

胸墙工作桥交通桥布置:功能要求初定，计算后终定底板根据受力形式：整体式及分离式。根据结构形式：平底板、低堰式。7.5.1底板（1）整体式平底板

上部荷载（含重力）通过底板传给地基，称为整体式平底板。作用：承载、防冲、防渗。长度(顺水流方向)满足：①上部结构布置控制(参照已建工程初定)；

②闸室抗滑稳定；③基底压力分布较均匀等要求。初拟：①L≥（1.5～4.5）△Hmax②L≈(1.5～2.5)Hmax厚度:必须满足强度和刚度要求对于大、中型水闸，取(l／8～1／6)闸孔净宽，一般为1.0～2.0m，最薄也不小于0.7m。齿墙：上、下游端，深为0.5～1.5m的浅齿墙增加稳定性和延长防渗长度。强度等级：计算、耐久性优点：抗震性能较好。空箱式底板

优点:刚度大，地基应力小，可提高地基承载能力（埋置较深）。缺点:施工较复杂，钢筋用量较多，一般很少采用。（2）分离式底板

底板与闸墩之间用沉降缝分开，上部荷载直接由闸墩传给地基。作用：防冲、防渗，不承载。底板可以做得较薄，配筋少。材料：混凝土；浆砌块石。适用条件：①砂土、砂壤土地基：沉降较快；②软弱地基：地基处理，桩基分离式平底板。

缺点：整体性较差，抗震性差。但桩基分离式底板可以建在地震区。7.5.2闸墩

作用：分隔闸门、支承闸门、胸墙、工作桥及交通桥等上部结构。长度：满足上部结构布置；也可以大于？（小于）底板长度。高度：上游部分(以闸门分界)的顶部高程一般要高出设计(或校核)水位，以使闸上交通桥既不妨碍过水，也不受波浪影响。下游部分：可以适当降低。闸墩水流平顺，施工简便、不易损坏；半圆形、尖圆形。

≥0.4m。如采用油压启闭，闸墩门槽处厚度应根据油压管布置的需要加以确定。必须满足稳定和强度的要求，混凝土和少筋混凝土闸墩厚约0.9～1.4m；浆砌石闸墩厚约0.8～1.5m。墩头形式门槽处厚度闸墩厚度框架式闸墩

7.5.3胸墙作用：减小闸门高度。顶部高程：同边墩顶部；底部高程：应不影响闸孔过水。底部迎水面应做成圆弧形，使水流平顺地进入闸孔。位置：取决于闸门形式、位置，

弧形门：胸墙设在闸门上游；

平面门：①上游②下游胸墙与闸墩连接7.5.4工作桥和交通桥作用：安置启闭设备、工作人员操作。高程：闸门高度、形式，启闭设备的型式。门底：高于上游最高水位。固定启闭设备：工作桥横梁底部：距底板高差约2倍门高再＋（1.0～1.5m）。活动启闭设备：桥的高度可以低些，但亦需大于1.7倍门高。弧形闸门、升卧式平面门，工作桥高度低得多。宽度：启闭设备所需的宽度＋2（0.6～1.2m）以上的富裕宽度，以满足操作及设置栏杆，总宽度约为3～5m。结构型式：板式、梁板式工作桥交通桥

作用：连接两岸。位置：闸室稳定、两岸交通连接等条件确定，通常靠低水位一侧，这样，闸门下游的闸墩高度可以低些。宽度（净宽）：单车道4.5m，双车道7.0m；人、牛马通行的约1.0～3.0m。荷载等级：参照规范结构形式：（1）梁式：简支梁式桥结构简单，运用可靠，施工方便，虽然钢筋用量较多，但仍是常用的形式。（2）拱式：应考虑拱脚处的水平推力。7.5.5缝和止水

作用：适应地基不均匀沉降、温度变化。类型：沉降缝、温度缝。位置：①缝墩；②底板中间；③相邻结构荷重相差悬殊、结构较长、面积较大的地方。间距：与地基土性质有关。止水：凡是具有防渗要求（防渗范围内）的缝都须设止水。要求：构造形成一个完整的止水体系。7.6闸室的稳定、沉降和地基处理

7.6.1.1荷载计算作用在水闸上的荷载主要有以下几种：

自重、水重、水平水压力、扬压力、波浪压力、地震作用和淤沙压力。土压力、风压力、冰压力、土的冻胀力。这里只介绍两种荷载的计算：水平水压力和波浪压力。其他的荷载计算可参考第一章或《水闸设计规范》。水平水压力上游水平水压力的计算与上游铺盖的建筑材料有关。对于粘土铺盖和混凝土铺盖的计算方法是不一样的。渗流区内任一点的水压力强度等于该点的静水压强（相对于下游水位）与渗透压强之和。（1）铺盖为粘土或粘壤土时（2）铺盖为混凝土时。7.6.1荷载及其组合水闸在施工期，运行期和检修期所承受的荷载是不同的。因此，在设计水闸时，应将各个时期可能出现的荷载进行不同组合，然后计算。水闸的荷载组合仍然是：

基本荷载组合：基本荷载；

特殊荷载组合：基本荷载+特殊荷载。7.6.1.2荷载组合波浪压力

波浪高度和长度按水闸设计规范中推荐的莆田试验站法，过去多用“安德烈雅诺夫”和鹤地水库公式。

荷载组合表荷载组合计算情况荷载自重水重静水压力扬压力土压力淤沙压力风压力浪压力冰压力土的冻胀力地震荷载其他基本组合完建√√√正常蓄水位√√√√√√√√√设计洪水位√√√√√√√√冰冻√√√√√√√√√√特殊组合施工√√√检修√√√√√√√校核洪水位√√√√√√√√地震√√√√√√√√√7.6.2表层抗滑稳定计算

计算单元的选择：（1）闸室顺水流方向设有沉陷缝时，以两缝之间的闸室段作为计算单元，一般应将边孔闸段和中孔闸段分别作为计算单元。（2）闸室顺水流方向未设沉陷缝时，对于闸孔数较少的小型水闸，取整个闸室包括边墩一起在内作为计算单元；对于闸孔数较多的水闸，可取单孔进行计算。闸室的稳定验算分：“表层抗滑稳定”“深层抗滑稳定”（1）土基上的水闸当闸室上、下游两端齿墙较浅，或者底板较长时，闸室滑动面可取为闸底板与地基的接触面；当闸室上、下游两端为深齿墙时，需沿着两齿墙之间地基土的滑动面进行验算。闸室抗滑稳定安全系数，应按下列两式之一进行计算。

粘性土地基上的大型水闸宜按第二式子计算。

7.6.2表层抗滑稳定计算按下列两式之一进行计算

抗滑措施？（2）岩基上的水闸当闸室设有两道检修闸门，或只设一道检修闸门而利用工作闸门与检修闸门进行检修时，应按下式计算闸室抗浮稳定安全系数。

基本荷载组合条件下：

特殊荷载组合条件下：

抗浮稳定验算7.6.3地基稳定和闸室沉降的验算（1）基底压力闸墩在顺水流方向刚度很大，可近似地把基底压力作为直线分布。地基应力验算的方法，主要采用材料力学方法，计算公式采用偏心受压公式。（a）结构布置及受力情况对称闸底板下地基应力的计算，按单向偏心受压公式计算：（b）结构布置及受力情况不对称基底应力受横向力影响较大，计算时应考虑横向力产生的作用。闸底板下地基应力按双向偏心受压公式来计算。（2）闸室沉降计算方法参考水闸设计规范，主要掌握减少闸室沉降（均匀、不均匀）的措施。尽可能利用天然地基，如遇有淤泥质土、高压缩性粘土和松砂等软弱地基，需进行地基处理。（1）垫层法（换土垫层）（2）振动水冲法（3）桩基础（4）其他方法（强力夯实法、沉井基础、深层搅拌桩）7.6.4地基处理习题某多孔水闸，两孔一联，两沉陷缝间闸室段的宽度为9m，闸室自重，水重；闸室前设钢筋混凝土铺盖（不作为阻滑板），铺盖与底板之间设止水铜片，由直线比例法求得上游齿墙端点（C点）的渗透压力强度为36kN／m2，闸基为沙壤土，闸底板与地基间摩擦系数f=0.4，有关尺寸如图所示，图中高程及尺寸单位为m。该闸为3级建筑物，允许抗滑稳定安全系数[Kc]=1.25。要求：审查上游水位为105.00m，下游水位与底板顶面齐平（100.00m）时，闸室沿地基表面AB面的抗滑稳定性，并绘出闸室部分的扬压力图及上、下游端水平水压力图。

7.7闸室结构计算

7.7.1闸墩计算内容：闸墩应力、门槽（或支座）应力。纵向应力横向应力最危险断面：闸墩与底板的结合面。最不利条件：在水闸检修期间，一孔检修（上、下游检修闸门关闭）而相邻闸孔过水。计算公式：最危险断面：闸墩与底板的结合面。最不利条件：闸门关闭承受最大的上下游水位差。计算公式：(1)平面闸门闸墩应力计算闸墩的受力条件主要是偏心受压，可假定闸墩为固定于底板上的悬臂梁，采用材料力学方法计算。正应力、剪应力

取高度1m的闸墩作为脱离体进行分析，沿高度方向分段进行计算。

(2)平面闸门槽应力计算(3)弧形闸门支座处应力计算受力条件复杂，采用有限单元法计算。7.7.2底板

在水闸工程中，应用最广的是整体式平底板。闸底板一方面要承受整体闸室（包括上部结构）的重量，另一方面还要承受地基对底板的反力。上部结构的重量，闸墩以及胸墙，闸门等的重量是已知的，而地基对底板的反力（大小与分布）是未知的。假如能计算出地基对底板的反力大小以及分布规律，则就可以用结构力学的方法求得底板的内力（Q、N、M）大小及分布。因此，底板结构计算的中心问题是如何确定地基对底板的反力的大小以及分布规律。工程上一般在底板上沿横向取单位宽度（1m）的板条作为计算对象，按梁进行计算。

计算方法：

倒置梁法、反力直线分布法（荷载组合法、截面法）及弹性地基梁法。（1）倒置梁法在闸室内沿垂直水流方向截取单宽板条，将此板条看成是倒置在闸墩上的连续梁。基本假定：地基反力（由偏心受压公式计算）顺水流方向呈直线变化，垂直水流方向呈均匀分布。则作用在倒置梁上的荷载：最后，按连续梁计算内力，并进行配筋计算。（2）反力直线分布法（荷载组合法、截面法）基本假定：

地基反力顺水流方向呈直线变化，垂直水流方向呈均匀分布。沿垂直水流方向截取单宽板条作为脱离体，考虑脱离体两侧的剪力（两侧的剪力差称为不平衡剪力），不平衡剪力由闸墩（85%~90%）和底板（10%~15%）共同承担，认为闸墩是作用在底板上的荷载，然后按静定结构计算各截面的内力。适用于相对密度Dr≤0.5砂土地基。

（3）弹性地基梁法1）基本思路把地基看成半无限大的弹性体，而把梁看成是均质的弹性体。梁在外荷的作用将产生弯曲变形、而地基也将产生沉陷。因为梁是作用在地基上，梁产生的变形值与地基产生的沉陷值应该是一致的。根据这“变形一致”的原理，就可以求出在外荷的作用下地基的反力和梁的内力。2）基本假定①地基为半无限大的理想弹性体，梁也是均质弹性体；②顺水流方向上的地基反力是按直线分布的，用偏心受

压公式计算；③垂直水流方向上的地基反力，利用梁在外荷作用下产

生的变形与地基相应产生的沉陷一致的原理来求解，

同时可求出梁的内力。3）

适用范围岩基、粘性土地基、相对密度Dr>0.5砂土地基（大、中型水闸）。4）计算单元

仍然是垂直水流方向取单宽（1m）板条进行分析计算。不过，由于闸门上、下游的水位差别较大，闸门上、下游底板上的荷载相差较大，工程上一般取两个板条（即在上游取一条，在下游取一条）进行分析计算。

5)计算步骤

（a）确定底板纵向（顺水流方向）地基反力（仍假定按直线分布）。用偏心受压公式计算。

（b）计算脱离体上的不平衡剪力作用在脱离体的荷载：底板自重q1、水重q2、中墩重（包括上部结构）G1、边墩重（包括上部结构）G2、浮托力q3、渗透压力q4和地基反力p，以及脱离体两侧的剪力Q1和Q2。脱离体两侧的剪力Q1和Q2方向相反，其差值△Q=Q1-Q2即为不平衡剪力。