水工建筑物课件 水闸课程设计

水利与环境工程学院

水利水电工程专业07级

水工建筑课程设计

（1OT1年度第1学期）

设计题目：__________________

班级：__________________

姓名：__________________

学号：__________________

指导教师：__________________

长春工程学院水利与环境工程学院

水工教研室

2010年12月05日

目录

一、设计任务

二、设计基本资料--------------------------------------------------------------------1

2.1概述

2.1.1防洪...........-..........................-...........................1

2.1.2灌溉-----------------------------------------------------------------------2

2.1.3引水冲淤--------------------------------------------------------------------2

2.2规划数据-----------------------------------------------------------------------2

2.2.2闸室稳定计W水位组合--------------------------------------------------------2

2.3地质资料-----------------------------------------------------------------------3

2.4WI的设计标准-------------------------------------------------------------------3

2.5其它有关资料-------------------------------------------------------------------3

2.5.2三材...........-..........................-..........................-……4

253Mil声咨4

2.5.4风速资料........-..........................--4

3.2引水渠的布置-------------------------------------------------------------------4

3.31■井7KI巾J——,--—————————————————————————————--———5

3.3.1闸室段布置-----------------------------------------------------------------5

3.3.2上游连接段布置--------------------------------------------------------------5

3.3.3下游连接段布置

四、水力计算-------------------------------------------------------------------------6

4.1闸孑L设计...........-...........................6

4.1.2堰j选择及堰顶高程的确定----------------------------------------------------6

4.2消能防冲设计-------------------------------------------------------------------8

4.2.1消力池的设计----------------------------------------------------------------9

4.2.2海漫的设计--------------------------------------------------------------12

五、防渗排水设计--------------------------------------------------------------------13

5.1地下轮廓设计13

1

5.1.1底板...........-..........................-..........................-13

5.1.3侧向防渗-------------------------------------------------------------------14

5.1.4排水、止水----------------------------------------------------------------14

5.1.5防渗长度验算---------------------------------------------------------------14

5.2渗流计算-----------------------------------------------------------------------15

5.2.2确定地基的有成深度........................-...........................……15

5.2.3渗流区域的分段和阻力系数的计算--------------------------------------------16

5.2.4渗透压力计算：-------------------------------------------------------------16

5.2.5抗渗稳定验算---------------------------------------------------------------19

六、闸室布置与稳定计算--------------------------------------------------------------19

6.1闸室结构布置------------------------------------------------------------------19

6.1.1底板----------------------------------------------------------------------19

闸墩

6.1.3胸墙------------------------------------------------------------------——20

6.1.4工作桥一

6.1.5检修便桥——21

6.2闸室稳定计算------------------------------------------------------------------22

6.2.1荷载计算-------------------------------------------------------------------22

6.2.2和急定廿-------------------------------------------------------------------28

7.1闸墩设计..........-..........................-..........................——30

7.；；.基的地基反力计算-.......................-...........................-31

7.2.2彳：8g7jq,)j，j)声已-------------------------------------------------------33

7.2.3板条上荷载的计算---------------------------------------------------------34

7.2.4穹-----------------------------------------------------------------35

7.2.5配筋计算-----------------------------------------------------------------41

7.2.6裂缝校核-----------------------------------------------------------------42

八、两岸连接建筑物------------------------------------------------------------------43

九、水闸细部构造设计----------------------------------------------------------------43

十、基础处理------------------------------------------------------------------------43

十一、总结44

参考文献----------------------------------------------------------------------------45

2

水闸课程设计计算说明书

一、设计任务

兴化闸为无坝引水进水闸，该枢纽主要由引水渠、防沙设施和进水闸组成，本

次设计主要任务是确定兴化闸的型式、尺寸及枢纽布置方窠；并进行水力计算、防

渗排水设计、闸室布置与稳定计算、闸室底板结构设计等，绘出枢纽平面布置图及

上下游立视图。

二、设计基本资料

2.1概述

兴化闸建在兴化镇以北的兴化渠上，闸址地理位置见图2-2-1。该闸的主要作用

有防洪、灌溉和引水冲淤。

2.1.1防洪

1

当兴化河水位较高时，关闸挡水，以防止兴化河水入侵兴化渠下游两岸农田,

保护下游的农田和村镇。

2.1.2灌溉

灌溉期引兴化河水北调，以灌溉兴化渠两岸的农田。

2.1.3引水冲淤

在枯水季节，引兴化河水北上至下游的大成港，以冲淤保港。

2.2规划数据

兴化渠为人工渠道，其剖面尺寸如图2-2所示。渠底高程为0.5m,底宽50.0m,

两岸边坡均为1:2。该闸的主要设计组合有以下几方面：

图2-2兴化渠剖面示意图（单位：m）

2.2.1孔口设计水位、流量

根据规划要求，在灌溉期由兴化闸自流引兴化河水灌溉，引水流量为300n?/s,

此时闸上游水位为7.83口，闸下游水位为7.78m；在冬季枯水季节由兴化闸巨流引

水送至下游大成港冲淤保港，引水流量为lOOmVs,此时相应的闸上游水位为7.44m,

下游为7.38mo

2.2.2闸室稳定计算水位组合

（1）设计情况:上游水位10.3m,浪高0.8m,下游水位7.0m。

（2）校核情况：上游水位10.7m,浪高0.5m,下游水位7.0m。

2.2.3消能防冲设计水位组合

（1）消能防冲的不利水位组合：引水流量为300n?/s,相应的上游水位10.7m,

下游水位为7.78m。

（2）下游水位流量关系

2

卜游水位流量关系见表2-2-11,

表2-2-1下游水位流量关系

Q(mVs)0.050.0100.0150.0200.0250.0300.0

H下(m)7.07.207.387.547.667.747.78

2.3地质资料

2.3.1闸基土质分布情况

根据钻探报告，闸基土质分布情况见表2-37。

表2-3-1闸基土层分布

层序高程（m）土质情况标准贯入击数（击）

I11.75〜2.40重粉质壤土9〜13

II2.40-0.7散粉质壤土8

坚硬粉质粘土

III0.7〜-16.715〜21

（局部含铁锦结核）

2.3.2闸基土工试验资料

根据土工试验资料•，闸基持力层为坚硬粉质粘土，其内摩擦角6=19°,凝聚力

C=60.OKpa；天然孔隙比e=0.69,天然容重y=20.3KN/m3,比重G=2.74,变形模量

EO^.OXlO^Pa；建闸所用回填土为砂壤土，其内摩擦角小二26°,凝聚力C=0,天然

容重丫二18KN/n?；混凝土的弹性模量EL2.3X10'KPa。

2.4闸的设计标准

根据《水闸设计规范》SL265-2001,兴化闸按III级建筑物设计。

2.5其它有关资料

2.5.1闸上交通

根据当地交通部门建议，闸上交通桥为单车道公路桥，按汽TO设计，履带-50

校核。桥面净宽为4.5m,总宽5.5m,采用板梁式结构，见图2-5-1,每米桥长约

重80KNo

3

-----------------------------------------------------------------------------------

550.0

图2-5-1交通桥剖面图（单位：cm）

2.5.2该地区“三材•”供应充足。闸门采用平面钢闸门，尺寸自定，由于厂设计加

工制造。

2.5.3该地区地震烈度设计为6度，故可不考虑地震影响。

2.5.4该地区风速资料不全，在进行浪压力设计时，建议取L=10hl计算。

三、枢纽布置

兴化闸为无坝引水进水闸。整个枢纽主要由引水渠、防沙设施和进水闸等组成。

3.1防沙设施

闸所在河流为少泥沙河道，故防沙要求不高，仅在引水口设拦沙坎一道即可。

拦沙坎高0.8m,底部高程0.5m,顶高程1.3m,迎水面直立，背流坡为1:1的斜坡，

其断面见图37：

图3-1枢纽布置图1-1剖面

3.2引水渠的布置

兴化河河岸比较坚稳，引水渠可以尽量短（大约65m）,使兴化闸靠近兴化河河

岸。为了保证有较好的引水效果，引水角取35。，并将引水口布置在兴化河凹岸顶

4

点偏下游水深较大的地方。为了减轻引水口处的回流，使水流平顺的进入引水口，

引水口上、下游边角修成圆弧形。引水渠在平面上布置成不对称的向下游收缩的喇

叭状，见图3-1。

3.3进水闸布置

进水闸（兴化闸）为带胸墙的开敞式水闸。共3孔，每孔净宽7.0m。胸墙底部

高程为8.1m,闸顶高程为11.8m,闸门顶高程为8.3m。

33.1闸室段布置

闸底板为倒口型钢筋混凝平底板，缝设在底板中央。底板顶面高程为0.5m,厚

1.2m,其顺水流方向长16m。

闸墩为钢筋混凝土结构，顺水流方向长和底板相等，中墩厚1.1m,边墩与岸墙

结合布置，为重力式边墙，既挡水，又挡土，墙后填土高程为11.8m。闸墩上设有

工作门槽和检修门槽。检修门槽距闸墩上游边缘L7ni,工作门槽距闸墩上游边缘

5.29,胸墙与检修门槽之间净距为2.59。

闸门采用平面滚轮钢闸门，尺寸为7.6mX7.8m。启闭设备选用QPQ-2X25卷扬

式启闭机。工作桥支承为实体排架，由闸墩缩窄而成。其顺水流长2.3m,厚0.5%

底面高程11.8m,顶面高程16.5m,排架上设有活动门槽。

公路桥设在下游侧，为板梁式结构，其总宽为5.5m。公路桥支承在排架上，排

架底部高程8.5m。

3.3.2上游连接段布置

铺盖为钢筋混凝土结构，其顺水流方向长20m,厚0.4m。铺盖上游为块石护底，

一直护至引水口。

上游翼墙为浆砌石重力式反翼墙，迎水面直立，墙背为1:0.5的斜坡，收缩角

为15°,圆弧半径为6.6m0墙顶高程为11.0m,其上设0.85m高的混凝土挡浪板。

墙后填土高程为10.8m。翼墙底板为0.6m厚的钢筋混凝土板，前趾长1.2m,后趾

长0.2m。翼墙上游与铺盖头部齐平。

翼墙上游为干砌块石护坡，每隔12m设一道浆砌石格填。块石底部设15cm的

砂垫层。护坡一直延伸到兴化渠的入口处。

333下游连接段布置

闸室下游采用挖深式消力池。其长为21.5m,深为0.5m。消力池的底板为钢筋

5

混凝土结构，其厚度为0.7m。消力池与闸室连接处有1m宽的小平台，后以1:4的

斜坡连接。消力池底板下按过滤的要求铺盖铺设厚0.3m的砂、碎石垫层，既起反

滤、过渡作用，又起排水作用。

海漫长22nb水平设置。前8nl为浆砌块石，后16m为干砌块石，并每隔9nl设

一道浆砌石格城。海漫末端设一构造防冲槽。其深为1.0%边坡为1:2。槽内填以

块石。由于土质条件较好，防冲槽下游不再设护底。

下游翼墙亦为浆砌石重力式反翼墙。迎水面直立，墙背坡度为1:0.5,其扩散

角为10°,圆弧半径为4.8m。墙顶高程为8.5m,其上设高0.8m的挡浪板，墙后填

土高程为8.0m。下游翼墙底板亦厚0.6m钢筋混凝土板，其前趾长1.2nb后趾长0.2m。

翼墙下游端与消力池末端齐平。

下游亦采用干砌块石护坡，护坡至9.8m高程处。每隔8m设一道浆砌石格城。

护坡延仰至与防冲槽下游端部齐平。

四、水力计算

水力设计主要包括两方面的内容，即闸孔设计和消能设计。

4.1闸孔设计

闸孔设计的主要任务:确定闸室结构形式、选择堰型、确定堰顶高程及孔口尺

寸。

4.1.1闸室结构形式

该闸建在人工渠道上,故宜采用开敞式闸室结构。

在运行中，该闸的挡水位达10.3m〜10.7m,而泄水时上游水位为7.44m〜7.83m,

挡水位时上游最高水位比下游最高水位高出2.87m,故拟设设置胸腔代替闸门挡水,

以减小闸门高度，减小作用在闸门上的水压力，减小启门力，并降低工作桥的高度，

从而减少工程费用。

综上所述：该闸采用带胸墙的开敞式闸室结构。

4.1.2堰型选择及堰顶高程的确定

该闸建在少泥沙的人工渠道上,宜采用结构简单,施工方便，自由出流范围较大

的平底板宽顶堰。考虑到闸基持力层是坚硬粉质粘土,土质良好,承载能力大,并参

考该地区已建在工程的经验,拟取闸底板顶面与兴化渠渠底齐平，高程为0.5m。

4.1.3孔口尺寸的确定

6

(1)初拟闸孔尺寸。该闸的孔口必须满足引水灌溉和引水冲淤保港的要求。

1)引水灌溉

上游水深H=7.83-0.5=7.33m

下游水深hs=7.78-0.5=7.28m

引水流量Q=3OOm3/s

上游行近流速Vo-Q/A

A=(b+nH)H=(50+2X7,33)X7.33=473.96m2

V二300/473.96=0.633my/s

2

H0=H+aVo/2g(取a=1.0)

=7.33+0.63372X9.8=7.35m

hs/ho=7.28/7.4=0.99>0.8,故属淹没出流。

查SL265-2001表A-0・1-2,淹没系数。s=0.36

由宽顶堰淹没出流公式

B。二—.

岫小2g⑺h)

Uoi=O.877+(hs/ho-0.65)=0.877+(0.99-0.65)2=0.993

300

Boi=

0.993x728x72x931x6735-728)

=35.41in

2)引水冲淤保港

上游水深H=7.44-0.5=6.94m

下游水深h=7.38-0.5=6.88m

引水流量Q二100"7'/s

上游行近流速V0=Q/A

A=(b+mlI)H=(50+2X6.94)X6.94=443.3m7s

V0=Q/A=100/443.3=0.23m/s<0.5m/s,可以忽略不计，则H0^H=6.94m。

h$/Ho=6.88/6.9公0.99>0.8,故属淹没出流。

查SL265-2001表A・0・1-2,得淹没系数。s~0.36

7

由宽顶堰淹没出流公式

Q

Bo=

2g(4-h)

“2=0.877+(Hs/ho-0.65)=0.877+(0.99-0.65)2=0.993

_________________300__________________

BO2=

0.993x6.88xA/2x9.81xf6.94-6788;

=13.49m

1)2)

比较、的计算结果，BO2<BO1,可见引水灌溉情况是确定闸孔尺寸的控制

情况，故闸孔净宽瓦宜采用较大值35.41m。

拟将闸孔分为3孔,取每孔净宽为7.0m,则闸孔实际总净宽为B0=3X7.0=21.0m。

由于闸基土质条件较好，不仅承载能力较大，而且坚硬、紧密。为了减少闸孔

总宽度，节省工作量，洞底板宜采用整体式平底板。拟将分缝设在各孔底板的中间

位置，形成倒口型底板。中墩采用钢筋混凝土结构，厚1.1m,墩头、墩尾均采用半

圆形，半径为0.55m。

(2)复核过水能力

根据初拟的闸孔尺寸：

=

QBoU0hsJ2g(--h5)

=35X0.993X7.28X72x9B1x(7.35-7.28)

=296.5m3/s

Q实一GX1OO%=1.16%<5%

Q

实际过流能力满足引水灌溉的设计要求。

因此，该闸的孔口尺寸确定为：共分3孔，每孔净宽7.0m,2个中墩各厚1.1m,

闸孔总净宽为35.0m,闸室总宽度为39.4m。

4.2消能防冲设计

消能防冲设计包括消力池，海漫及防冲槽等三部分.

8

4.2.1消力池的设计

1）上下游水位连接形态的判别，闸门从关闭状态到泄流量为300m3/s往是分级

开启的。为了节省计算工作量，闸门的开度拟分三级，流量50机3/s；待下游的水位稳

定后，增大开度至150〃?'/s,待下游的水位稳定后，增大开度至300〃?3/$。

>当泄流量为50"?3/s时：

上游水深H-10.7-0.5-10.2m;

下游水深可采用前一级开度（即Q=0）时的下游水深t=7.0-0.5=6.5m;

上游行进流速%=2=50/718.08=0.0696m/s（Vo<0.5m/s）,可以忽略不计。

A

假设闸门的开度e=0.34m.巴=0.34/10.2=0.03338.65,为孔流。查《水

H

力学》（河海大学出版社），由表10.7（采用插值法）：

£'-0.611_0.613-0.611

0.0333=0.05-0

得-=0.6123,则：hc=^e=0.612X0.5=0.3062m

h=—1~/-11+——-r—1_7=0.894m

2\gh；

5m,故为淹没出流。

由（t・4”）=0.894,查SL265-2001表A・0・3-2（采用插值法），得孔

流淹没系数。'=0.53,所以有

b-0.45_0.52-0.45

0.7-0.6024=0.7-0.6

Q=ouEBDj2gH（）

U1=0.60-0.176—=0.5941

H

式中山一孔流流量系数。

因此Q=0.518X0.5941X0.34X35XV2x9.81x10.2=51.8m3/s

该值与要求的流量50〃z3/s十分的接近，才所假定的闸门开度e=0.34正确。此

时，跃后水深0.894<t=6.5m,故发生淹没水跃。

>当泄流量为150〃J/s时：

上游水深H=10.7-0.5=10.2m;

9

下游水深可采用前一级开度（即Q二50）时的下游水深t=7.2-0.5=6.7m;

上游行进流速匕=2二50/718.08=0.0699m/s（Vo<0.5m/s）,可以忽略不计。

A

假设闸门的开度e=0.98m.巴二0.98/10.2=0.0961<0.65,为孔流。查《水

H

力学》（河海大学出版社:，由表10.7（采用插值法）：

£’-0.613二0.0696-0.05

0.615-0.613—0.1-0.05

得£=0.614,则：h，=£'e=0.638X0.5=0.602m

h；=&[+-17=1.936m

2V8大

/?/<t=6.7叫故为淹没出流。

由（t-5765,查SL265-2001表A・0・3-2（采用插值法），得

孔流淹没系数。J0.5365,所以有

k-0.52=0.59-0.52

0.6-0.5765=0.6-0.5

Q=ou.Boj2gH（）

P=0.60-0.176—=0.5831

2H

式中U2一孔流流量系数。

因此Q=0.5365X0.5831X0.98X35XV2x9.81x10.2=151.8/n3k

该值与要求的流量150〃J/s十分的接近，才所假定的闸门开度e=0.98正确。

此时，跃后水深0.894<t=6.7m,故发生淹没水跃。

>当泄流量为300,//s时：

上游水深H=10.7-0.5=10.2m;

下游水深可采用前一级开度（即Q=150）时的下游水深t=7.54-0.5=7.04m:

上游行进流速%=2=50/722.6=0.069m/s（V（><0.5m/s）,可以忽略不计。

A

假设闸门的开度e=2.15m.—=0.215/10.2=0.2108<0.65,为孔流。查《水

H

力学》（河海大学出版社），由表10.7（采用插值法）：

得£'=0.620,则：h=/e=0.620X2.15=L333m

h；=与+驾-。2.385m

2\ghc

10

h：<E.04nl，故为淹没出流。

由（t-5957,查SL265-2001表A・0・3-2（采用插值法），得

孔流淹没系数。J0.52,所以有

Q=aUieBn12gH°

U3=0.60-0.176—=0.5629

H

式中UI一孔流流量系数。

因此Q=0.52X0.5629X2.15X35X也x9.81x10.2=311.6m3/s

该值与要求的流量300〃?3/s十分的接近，才所假定的闸门开度e=2.15正确。

此时，跃后水深2.385<t=7.04m,故发生淹没水跃。

将结果列如下表：

表4-2水面连接计算

Q

Ehct

序号£lw水面连接情况

(m%)(m)(m)(m)(m)

150.00.340.6120.3061.896.50淹发水跃

2150.01.980.6140.6021.946.70淹没水跃

3300.02.510.6201.3332.387.04淹没水跃

2）消力池的设计

a）、消力池池深：由表4-2可见，在消能计算中，跃后水深均小于相应的下游

水深，出闸水流已发生了淹没水跃，故从理论上讲可以不必建消力池。但是为了稳

定水跃，通常需建一构造消力池。取池深d=0.5m。

b）、消力池长度：根据前面的计算，以泄流量300〃J/s作为确定消力池长度

的计算依据。略去行进流速V。,则：

T°=H°+d=10.2+0.5=10.7m

a=0.27

11

h(.=0.56

—J+Q=4.32m

水跃长度L/6.9(/?/-%)=6.9X(4.32-0.56)=25.944m

消力池与闸底板以1：4的斜坡段相连接，L二dp=0.5X4=2.0%则消力池长度

L刃为

L”=LS.+PL7=2.0+0.75X25.944=21.458m

B一长度校正系数(0.7〜0.8)

取消力池长度为21.5m。

c)、消力池底板厚度计算：

t=K,

式中一心消力池底板厚度计算系数，可采用(0.15-0.20)K＞取0.17b

Q=300/(35+4.4)=7.61m31G•m)

H=10.7-7.78=2.92m

t=0.631m

由于消力池的池底板厚范围(0.5〜1.2)所以取消力池的池底板厚为0.7m,前

后等厚。在消力池底板的后半部设排水孔，孔径10cm,间距2nb呈梅花行布置，孔

内填以砂，碎石。消力池与闸底板连接处留有1米的平台，以便更好地促成出闸水

流在池中产生水跃。消力池在平面上呈扩散状，扩散角度10°。

4.2.2海漫的设计

1)海漫的长度为：

L〃二K§JqlAH

q=300/(35.0+4.4+tgl0°X(25.1+1)X2：l=5.765m3/(5-m)

H=10.7-7.78=2.92m

《为海漫长度计算系数，取心为7.0

L，=7.0j5.7652=21.97m

河床为坚硬粘土时(取8〜7

取海漫的长度为22.0m。

2)海漫的布置和结构.由于下游水深较大，为了节省开挖量，海漫布置成水平

12

的.海漫使用厚度40cm的块石材料,前5m用浆砌块石,后8m采用干砌块石。浆砌块

石海漫上社排水孔,干砌块石上社浆砌块石格梗,格梗断面尺寸为40cmX60cm。海漫

底部铺设15cm厚的砂粒垫层。

4.2.3防冲槽的设计

1）海漫末端河床冲刷深度为

海漫末端的平均宽度

^=1/2（50+50+2X2X7.04）

=64.08m

Q〃=300/64.08=4.68m3/（$.〃?）

对比较紧密的黏土地基，且水深大于3m,~.一可取为1.lm/s,/J=7.04m,则：

--7.04=-2.36m

1.1

d'<0,表示海漫出口不形成冲刷坑，理论上可以不建防冲槽;但为了保护海漫

头部，故在海漫末端一防冲槽。

2）防冲槽的构造。防冲槽为到梯形断面（见图4-2-1）。其底宽1.0m,深1.0m,

边坡1：2,槽中抛以块石。

综上所列其布置图如下图4-2-1：

图4-2-1消力池、海漫、防冲槽布置（单位：cm）

五、防渗排水设计

5.1地下轮廓设计

对于黏土地基，通常不采用垂直板桩防渗。故地下轮廓主要包括底板，防渗铺

盖和板桩。

5.1.1底板

底板既是闸室的基础，又兼有防渗、防冲刷的作用。它既要满足上部结构布置

13

的要求，又要满足稳定及本身的结构强度等要求。

1）底板顺水流方向的长度L为了满足上部结构布置的要求,L必须大于交通

桥宽、工作桥宽、工作便桥宽及其之间间隔的总和，即L约为12.0m。

从稳定和地基承载力的要求考虑，L可按经验公式估算

L=（H+2h-a）（1+0.1AH）K

因为HTO.25m,2h-0.5m,a-0.5m,AH-3.7m,KT.0,则

L=15.34n

综上所述，取底板顺水流方向长度L为16m

2）底板厚度d。根据经验，底板厚度为（1/5-1/7）单孔净跨，初拟d=L2m°

3）底板构造。底板采用钢筋混凝土构造，混凝土为150#。上下游两端各设0.5m

深的齿墙嵌入地基。底版分缝中设以“V”型铜止水片。

5.1.2铺盖

铺盖采用钢筋混凝土结构，其长度一般为2-4倍闸上水头或3-5倍上下游水

位差，拟取20m,铺盖厚度为0.4m。铺盖上游端设0.5m深的小齿墙，其头部不再

设防冲槽。为了防止上游河床的冲刷，铺盖上游设块石护底，厚0.3m,其下设0.2m

厚的砂石垫层。

5.1.3侧向防渗

侧向防渗主要靠上游翼墙和边墩。上游翼为曲面式反翼墙，收缩角取15°,延

伸至铺盖头部以半径为6.6m的圆弧插入岸坡。

5.1.4排水、止水

为了减小作用于闸底板上的压力，在整个消力池底板下部设砂砾石排水，其首

部紧抵闸底板下游齿墙。闸底板与铺盖、铺盖与上游翼墙、上游翼墙与边墙之间的

永久性缝中，均设以铜片止水。闸底板与消力池、消力池与下游翼墙、下游翼墙与

边墩之间的永久性分缝，虽然没有防渗要求，但为了防止闸基土与墙后填土被水流

带出，缝中铺贴沥青油毛毡。

5.1.5防渗长度验算

1）闸基防渗长度。必须的防渗长度为

L=CAHAH=3.7nio当反滤有效时，03；当反滤失效时，04。因此

1-11.1—14.8m

14

实际闸基防渗长度

r=0.4+0.5+0.7+19+1.3+1.0+0.7+13+0.7+1.0+0.7=39.0m

Z/>L,满足要求。

2）绕流防渗长度。必须的防渗长度为

L=CAH△H=3.C=7（回填土为砂土，且无反滤），因此L=25.9m

实际防渗长度

20

Lr=-H6=36.7m

cos15°

L'>L,满足防渗要求

其地下轮廓布置见下图

口铺盖辆片止水底扳护坦〜

____________一//…/______________________♦

05_05]9*¥]3O'*0

m\6s

图5-1-1地下轮廓布置（单位：m）

5.2渗流计算

采用改进阻力系数法进行渗流计算。

5.2.1地下轮廓线的简化

为了便于计算，将复杂的地下轮廓进行简化。由于铺盖头部及底板上下游两端

的齿墙均浅，简化后的形式如下图5-27：

▽0.5

2I，I4I3t0，［占

I）▽T7,9111II

I---------------------------------------------------------------1-------------------------------------------------1

图5-2-1地下轮廓简化图（单位：m）

5.2.2确定地基的有效深度

根据钻探资料，闸基透水层深度很大。故在渗流计算中必须取一有效深度，代

15

替实际深度。

由地下轮廓线简化图知：地下轮廓的水平投影长度L0=16+20=36m;地下轮廓的

垂直投影长度S0=l.3m。U/So=36/1.3=27,7>5,故地基的有效深度Te=0.5L0=18m（图

5-2-1）o

5.23渗流区域的分段和阻力系数的计算

过地下轮廓的角点、尖点，将渗流区域分成十个典型段。1、8段为进出口段,

3、6、二段为内部水平段，2、4、5、7则为内部垂直段。

表5-2-1各流段阻力系数为C

流段阻力系数为g段号ST

10.417.90.446

进口段和出C

4=1.5(―)3/2+0.441

口段

T80.717.42.988

20.518.00.028

41.3180.072

内部垂直段w2[r兀八S

€=ln[ctg(1)]

兀4T

51.317.20.029

70.517.20.029

SFO.5T=18.0

31.041

S产0.5L=20.0

内部水平段£-0.7(5,+52)

TS尸0.5T=17.2

60.890

S2=0.5L=16.0

则C；=2.988

5.2.4渗透压力计算：

1）设计洪水位时：仁10.3-7.0=3.3限根据水流的连续条件，经过各流段的

单宽渗流流量均应相等。

a）任一流段的水头?员失h肝等"，则

hi=0.49m

h2=0.03m

h；5=1.15m

16

hi=0.08m

h5=0.03m

hfi=0.99m

h7=0.03m

hs=0.50m

b)进出口段进行必要的修正：进出口修正系数四为

4=1.21-r-----------!=------------

V2S

12(-)2+2(-+0.059)

V=181Tl>17.9mS=0.4m

则川:0.34<L0应予修正hJ=4h.=0.17m

进口段水头损失的修正量为

Ah=0.49-0.17=0.32

修正量应转移给相邻各段

z

h2=0.03+0.03=0.06

h/=1.17+(0.33-0.03)=1.44m

同样对出口段修正如下

P2=1.21-r-----------1------------

T'q

12(/2+2(-4-0.059)

r=17.2用T=17.4mS=0.7m

则£2二°"75<1.0,故亦需修正。

出口段的水头损失修正为

hJ二/，h=0.24m

修正量△h=0.50-0.24=0.26m

h?'=0.03+0.03=0.06m

ht=0.99+(0.26-0.03)=1.22m

c)计算各角隅点的渗压水头：由上游出口段开始，逐次向下游从作用水头值

△h中相继减去各分段的水头损失值，即可求得各角隅点的渗压水头值

Hi—3.3m

H2=3.3—hi=3.3—0.17=3.13m

17

=3.13-0.06=3.07m

H3=H2-h/m

H,=H：-hj'm=3.07-1.44=1.63m

H5=Hrh；m=1.63-0.08=1.55m

ft=Ik-%'m=1.55-0.03=1.52m

z

H-=HG-h6m=1.52-1.22=0.30m

H«-Hz-h/m-0.30-0.06-0.24m

Hg=H8-h/m=0.24-0.24=0.00m

d）作出渗透压力分布图：根据以上算得渗压水头值，并认为沿水平段水头损

失呈线形变化，则其渗透压力分布图，如图5-2-2:

图5-2-2设计洪水位是渗透压力分布图（单位：m）

单位宽度底板所受渗透压力：

P,=-(HB+H-)X16X1=14.56t=142.69/&V

2

单位宽铺盖所受的渗透压力：

P,=-(H3+H4)X20X1=47.0t=460.6AW

-2

2)同样的步骤可计算出校核情况下的渗透压力分布，即

△H=4.7-1.0=3.7m

H,=3.70m

H2=3.51m

H3=3.44m

H.=1.83m

Hs=1.74m

H6=1.70m

H7=0.34m

H8=0.27m