水闸设计书.doc

水闸设计说明书

专业年级： 2023级
专业班级： 水工11-3
专业方向： 水利水电建筑工程
指导教师： 戚毅婷
学生姓名： 徐秀秀
学 号：

水利工程系
2023年11月
目录
第一章 项目基本资料-------------------------------------------------------------------------------------1
第一节 工程概况-------------------------------------------------------------------------------------- 1
第二节 地质、地形资料------------------------------------------------------------------------- ----1
第三节 水文气象---------------------------------------------------------------------------------------2
第四节 建筑材料------------------------------------------------ --------------------------------------2
第五节 批准的规划成果------------------------------------------------------------------------------2
第六节 施工条件---------------------------------------------------------------------------------------3
第二章 水闸布置--------------------------------------------------------------------------------------------4
第一节 闸址选择及水闸等级拟定------------------------------------------------------------------4
第二节 闸孔形式选择及闸底板高程拟定---------------------------------------------------------6
第三节 闸室布置---------------------------------------------------------------------------------------7
第四节 两岸及上下游连接建筑物布置------------------------------------------------------------9
第三章 水闸水力设计-------------------------------------------------------------------------------------11
第一节 闸孔尺寸拟定-------------------------------------------------------------------------------11
第二节 水闸的消能防冲设计----------------------------------------------------------------------13
第三节 水闸的防渗排水设计----------------------------------------------------------------------21
第四章 水闸闸室稳定分析-------------------------------------------------------------------------------27
第一节 荷载计算及荷载组合------------------------------------------------------------------------27
第二节 闸室地基承载力验算------------------------------------------------------------------------31
第三节 闸室抗滑稳定验算---------------------------------------------------------------------------31
第五章 水闸整体式闸底板结构计算---------------------------------------------------------------------32
第一节 计算闸底板纵向地基反力------------------------------------------------------------------32
第二节 列表计算---------------------------------------------------------------------------------------33
第三节 拟定不平衡剪力在闸墩和底板上的分派------------------------------------------------33
第四节 计算基础梁上的荷载------------------------------------------------------------------------35
第五节 计算地基反力及梁的内力及配筋计算---------------------------------------------------37
参考文献------------------------------------------------------------------------------------------------------41

第一章 项目基本资料

第一节 工程概况
本工程位于舟山展茅河流域。展茅流域地处舟山本岛东北侧的展茅街道境内，位于东经122°14′02″～122°18′42″、北纬30°00′29″～30°03′36″之间，流域控制面积28.50 km2。展茅流域的水系重要由大展河、茅洋河、螺门河、上潘孙河及一些支流（溪沟）组成。1990年后，因筑海塘，茅洋闸出水受阻，茅洋河水南下汇入大展河最后经长峙山闸和螺门闸入海。主河道大展河长约7.15km，发源于田公岙南风尖山，至张家村为上游段，长约2.8km，河道断面成V形，纵坡约2-5%，河道宽度6—10m；仅雨季有水，属山溪河流。
排水闸所担负的任务是：排水闸一般修在江河沿岸排水沟或河道末端，用以排除江、河两岸低洼地区的渍水以及防止江、河洪水倒灌，有时还要发挥蓄水和引水的作用。
本工程建成后，对渔业、航运业的发展，以及改善环境，美化城乡都是极为有利的。

第二节 地质、地形资料
地形地貌：本区地貌单元属浙东丘陵滨海岛屿区，是天台山余脉在东北延伸入海的出露部分，岛中央为山脊或分水岭，一般高程200～300m，最高山峰为黄杨尖海拔504m，平原呈小块分布于山间及滨海部位。流域大部分位于滨海平原区，平原区地面高程1.5m左右。河流源短流急、流量较小，单独入海，河谷开阔，堆积厚度大。
地层地质构造：本流域出露地层基岩多为侏罗系上统西山头组(J3x)深灰色英安质熔结凝灰岩，块状构造，新鲜岩石致密坚硬。
根据区域地质构造特性、新构造运动、地震等分析，本区虽老断裂纵横交错，且温州—镇海弱活动性断裂从本区西部海域通过，但地震活动水平相称低，为少震、震级小的地区，且地应力无集中表现。据“中国地震烈度区划图”（1990年版），本地区的地震基本烈度为Ⅶ度区。
第三节 水文气象
本流域内无气象观测台（站），与其邻近相距18km和8km设有定海和沈家门两个气象站。定海气象站始建于1951年，沈家门气象站始建于1957年，均有30年以上的气压、气温、湿度、降水、蒸发、风速、日照等项目的观测资料。
根据沈家门气象站1961～1992年观测记录资料，重要气象要素特性值如下：
数年平均气温　　　　16.1℃
数年平均日照时数　　2046h
数年平均蒸发量　　　1287mm（小型蒸发皿）
数年平均相对湿度　　80%
数年平均风速　　　　4.9m/s
最大风速　　　　　　40.1m/s
相应风向　　　　　　WNW
流域内无水文观测站。舟山岛上邻近流域的有定海和沈家门降水量观测站，具有较完整的降水量观测资料。另有长春岭水文站，观测项目有流量、降水量、蒸发量，其控制面积为3.8km2，内设长春岭、寺岭后、长春岭顶等三个降水量观测站。

第四节 建筑材料
石料：本地区不产石料，需从外地运进，距公路很近，交通方便。
黏土：经调查本地区附近有较丰富的黏土材料。
砂料：闸址处有足够的中细砂。

第五节 批准的规划成果
根据水利电力部《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》（SD112-78）的规定，本枢纽工程为Ⅲ等工程，其中永久性重要建筑物为3级。
展茅流域内无实测潮位资料，而定海潮位站有长系列的实测资料。考虑本流域距定海潮位站较近，规划中直接采用（套用）定海潮位站资料，以潮型与洪水不利组合为原则，影响排涝的控制要素重要是高潮位及其连续时间。由于本地较大暴雨多发生在台汛期。因此，规划中以数年平均最高潮位相近的实测潮型作为设计潮型。

第六节 施工条件
工期为2年。
材料供应情况。水泥由水泥厂运送至施工地点，其他材料由汽车直接运至工地电源由电网供电。

第二章 水闸布置

第一节 闸址的选择及水闸等级拟定
2.1.1闸址的选择
闸址的选择关系到工程建设的成败和经济效益的发挥，是水闸设计中的一项重要内容。
⑴应根据水闸功能、特点和运用规定，综合考虑地形、地质等因素通过技术经济比较后选定。
⑵闸址宜选在地形开阔、岸坡稳定、岩土坚实和地下水位较低的地点。闸址宜优先选用地质条件良好的天然地基避免采用人工解决地基。
⑶排水闸闸址宜选择在地势较低，出水通畅处，排水闸闸址宜选择在靠近重要涝区和容泄区的老堤坝线上。
根据基本资料可知展茅流域属典型的海岛丘陵地形地貌，流域内河道上游丘陵起伏，间有谷地，绵亘分水岭、山脚和由滩涂围垦而成的滨海平地。丘陵面积17.2 km2，占62.1%；平地面积11.3 km2，占38.%。分水岭高程在100～500m之间；平地高程在1～3m左右；流域大部分位于滨海平原区，平原区地面高程1.5m左右。河流源短流急、流量较小，单独入海，河谷开阔，堆积厚度大。
因此将排水闸设立于展茅流域。

2.1.2水闸等级的拟定
平原区水闸枢纽工程应根据水闸最大过闸流量及其防护对象的重要性划分等别，其等别应按表2-1拟定。规模巨大或在国民经济中占有特殊重要地位的水闸枢纽工程，其等别应经论证后报主管部门批准拟定。
表2-1平原水闸分等指标
工程等别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
规模
大⑴型
大⑵型
中型
小⑴型
小⑵型
最大过闸流量（m3/s）
≥5000
5000-1000
1000-100
100-20
<20
防护对象的重要性
特别重要
重要
中档
一般
——
由项目基本资料可得最大过闸流量为180m3/s，根据表1-1拟定为Ⅲ级中型水闸。
水闸枢纽中的水工建筑物应根据其所属枢纽工程等别、作用和重要性划分级别，其级别应按表2-2拟定
表2-2水闸枢纽建筑物级别划分
工程等别
永久性建筑物级别
临时性建筑物级别
重要建筑物
次要建筑物
Ⅰ
1
3
4
Ⅱ
2
3
4
Ⅲ
3
4
5
Ⅳ
4
5
5
Ⅴ
5
5
-
注：1.永久性建筑物指枢纽工程运营期间使用的建筑物。
2.重要建筑物指失事后将导致下游灾害或严重影响工程效益的建筑物。
3.次要建筑物指失事后不致导致下游灾害或对工程效益影响不大并易于修复的建筑物。
4.临时性建筑物指枢纽工程施工期间使用的建筑物。
根据表2-2得本项目水闸枢纽建筑物级别为Ⅲ级。

2.1.3洪水标准的拟定
平原区水闸的洪水标准。应根据所在河流流域防洪规划规定的防洪任务，以近期防洪目的为主，并考虑远景发展规定，按表2-3所列标准综合分析拟定

表2-3平原区水闸洪水标准
水闸级别
1
2
3
4
5
洪水重现期(a)
设计
100～50
50～30
30～20
20～10
10
校核
300～200
200～100
100～50
50～30
30～20
由表2-2可拟定洪水标准为五十年一遇。

第二节 闸孔形式选择及闸底板高程拟定
2.2.1 闸孔形式的选择
闸孔形式一般有宽顶堰型、低实用堰型和胸墙孔口型三种。
⑴宽顶堰型
宽顶堰型是水闸中最常用的底板结构形式。其重要优点是结构简朴、施工方便，泄流能力比较稳定，有助于泄洪、冲沙、排淤、通航等；其缺陷是自由泄流时流量系数较小，容易产生波状水跃。
⑵低实用堰型
低实用堰型有梯形、曲线形和驼峰形。实用堰自由泄流时流量系数较大，水流条件较好，选用适宜的堰面曲线可以消除波状水跃；但泄流能力受尾水位变化的影响较为明显，当hs>0.6H以后，泄流能力将急剧减少，不如宽顶堰泄流时稳。上游水深较大时，采用这种孔口形式，可以减小闸门高度。
⑶胸墙孔口型
当上游水位变幅较大过闸流量较小时，常采用胸墙孔口型。可以减小闸门高度和启门力，从而减少工作桥高和工程造价。
通过上述比较得本项目闸孔形式选择为宽顶堰型。

2.2.2 闸底板高程拟定
底板高程与水闸承担的任务、泄流或引水流量、上下游水位及河床地质条件的因素有关。
闸底板应置于较为坚实的土层上，并应尽量运用天然地基。在大中型水闸中，由于水闸工程量所占比重较大，因而适当减少底板高程，经常是有利的。当然，底板高程也不能定的太低，否则，由于单宽流量加大，将会增长下游消能防冲的工程量，闸门增高，启闭设备的容量也随之增大。
一般情况下，排水闸应尽量定的比河床低些，以保证将渍水迅速降至计划高程。
由于本项目河底高程为-1m左右，所以闸底板高程拟定为-1m

第三节 闸室布置
2.3.1 闸底板
⑴作用：闸底板是整个闸室的基础， 承担着上部结构的重量及水压力等荷载，将其均匀地传给地基，是整个闸室段的关键组成部分。
⑵形式：常用的底板有平底板和钻孔灌注桩底板，也可采用低堰底板、箱式底板、斜底板、反拱底板等。平底板按底板与闸墩的连接方式有整体式和分离式两种。
本项目采用整体式平底板。
⑶底板顺水流方向长度：底板顺水流方向长度要综合考虑到上部结构的布置、整个闸室段的抗滑稳定规定、地基承载力规定等。
⑷底板厚度：考虑强度、刚度的规定，底板厚度一般为1.5-2.0m，并此外设立齿墙。取值为1.5m。

2.3.2 闸墩
⑴作用：闸墩的作用是分隔闸孔，支承闸门和闸室的上部结构。
⑵长度：闸墩的长度应尽量满足上部设施的布置规定，一般与底板顺水流方向同长。
⑶厚度：闸墩的厚度应根据闸孔孔径、受力条件、结构构造规定和施工方法等拟定。根据经验，边墩为1.0m，中墩为1.2m。
⑷闸墩结构型式：闸墩结构型式应根据闸室结构抗滑稳定性和闸墩纵向刚度规定拟定，一般采用实体式。
⑸闸墩外形轮廓：闸墩的外形轮廓应能满足过闸水流平顺、侧向收缩小，过流能力大的规定。闸墩端部形状采用流线型。
⑹闸墩高度：闸墩H≥设计水位+hc=2.5+0.7=3.2m

2.3.3闸门与启闭机
闸门的选型与布置重要是拟定闸门与启闭机的设立位置、孔口尺寸、门型机型、数量、运营方式，以及运营和检修有关的布置规定等。
一般水闸多采用工作闸门和检修闸门。
㈠工作闸门
⑴闸门类型：闸门按门体的材料可分为钢闸门、钢筋混凝土闸门
木闸门及铸铁闸门等。钢筋混凝土闸门制造、维护较简朴，造价低廉；按结构特性分为平面闸门和弧形闸门等。平面闸门是水利工程中最常见的闸门，它的结构较简朴，操作运营方便可靠，对建筑物的布置也较易配合。
因此，本项目的工作闸门选为钢筋混凝土的平面闸门。
⑵闸门高度：根据闸门的类型及工作性质不同，闸门高度的拟定有所区别，闸门高度=正常挡水位+安全超高，正常挡水位可由表2-4得
表2-4 不同频率设计潮位表 （ 单位：m ）
设计频率
定海潮位站
《浙江省海塘工程技术规定》
1%
3.35
3.39
2%
3.14
3.14
5%
2.87
2.87
10%
2.67
2.66
20%
2.48
2.46

正常挡水位为3.14m，安全超高为0.3-0.5，因此，闸门高度为3.5m。
㈡检修闸门
检修闸门是代替工作闸门临时挡水、检修工作闸门时用的。
检修门槽与工作门槽之间应留1.5m的净距，以便于工作人员检修。
㈢启闭机
启闭机是一种专门用来启闭水工建筑物中的闸门用的起重机械，是一种循环间隔调运机械。特点为：荷载变化大；启闭速度低；工作级别一般规定较低，但规定绝对可靠；双吊点规定同步；要适应闸门运营的特殊规定。
启闭机的类型有多种。按机构特性分为固定卷扬式启闭机、油压式启闭机等；按传动形式分为机械传动的、液压传动的；机械传动的启闭机按布置形式分为固定式和移动式两类。
通过比较各种启闭机的优缺陷，本项目采用小型的螺杆式启闭机，小型的螺杆式启闭机一般多用于手摇，电动两用。

2.3.4上部结构
⑴工作桥：工作桥是供设立启闭机和管理人员操作时使用的桥。工作桥的总宽度取决于启闭机的类型、容量和操作需要。
因此本项目的工作桥总宽度为5m。
⑵交通桥：交通桥的作用是连接两岸交通，保证车辆和行人安全通过。
闸后交通桥净宽为12m。

2.3.5岸墙
水闸闸室与两岸（或堤、坝等）的连接型式重要与地基及闸身高度有关。本地基较好，闸身高度不大时，可用边墩直接与河岸连接。当闸身较高、地基软弱的条件下，如仍采用边墩直接挡土，由于边墩与闸身地基的荷载相差悬殊，也许产生不均与沉降，影响闸门启闭，并在底板内产生较大的内力。此时，可在边墩外侧设立轻型岸墙，边墩只起支承闸门及上部结构的作用，而土压力全由岸墙承担。因此，本项目岸墙采用扶壁式岸墙。

第四节 两岸及上下游连接建筑物布置
2.4.1两岸连接建筑物的结构形式
两岸连接建筑物的结构形式采用扶壁式挡土墙。扶壁式挡土墙由直墙、底板及扶壁三部分组成。运用扶壁和直墙共同挡土，并可运用底板上的填土维持稳定，当改变底板长度时，可以调整合力作用点位置，使地基反力趋于均匀。

2.4.2上下游翼墙布置
上下游翼墙均采用扶壁式挡土墙，上游采用圆弧段直立翼墙连接，下游采用扩散角为8-12º的圆弧直立（或扭曲面）翼墙连接，墙顶为斜坡，由闸墩高程渐变至地面（1.0m左右）高程。

2.4.3结构的耐久性
水闸结构物除了应满足强度、刚度、稳定性之外，还应根据结构部位所处的工作条件、地区气候以及环境等情况，分别满足抗渗、抗冻、抗侵蚀、抗冲刷等耐久性规定。永久性建筑物结构的耐久性涉及混凝土强度等级、抗渗性、抗冻性能、抗侵蚀性等，因此不同的环境条件，对结构有不同的规定。

第三章 水闸水力设计

第一节 闸孔尺寸拟定
3.1.1闸孔形式
根据各种形式的合用条件，闸孔形式选为宽顶堰型。
3.1.2闸孔尺寸
⑴计算上下游水深
已知上游水位2.55m，下游水位2.25m
上游H=2.55-（-1）=3.55m
下游hs=2.25-（-1）=3.25m
根据资料可知，闸址处河道的断面为梯形，河底高程在-1.0左右，河底宽度约为15-18米左右，边坡系数为1:3-1:3.5，河口高程位4.0米左右。简图如下：

A==150m2
==1.2m/s
=3.55+=3.62m

⑵判断堰的出流流态
hs≥0.8=0.8×3.62=2.896 拟定为淹没出流
⑶拟定闸孔总净宽
设ε为0.95

闸低总净宽B0根据公式

式中Q——过闸流量，m3/s
H0——计入行进流速水头的堰上水深，m
g——重力加速度，可采用9.81，m/s2
——堰流淹没系数，可按求得为0.83
m——堰流流量系数为0.385
ε——侧收缩系数
求得B0=19.4m
=19.4÷3.88=5孔
对于多孔闸，有

式中——单孔（中孔或边孔）闸孔净宽，为3.88m
N——闸孔数，为5孔
——中闸孔侧收缩系数，解得为0.962
——中闸墩厚度，为1.2m
——边闸墩顺水流向边沿线至上游河道水边线之间的距离，根据公式求得为10.4m
——边闸孔测收缩系数，解得为0.91
根据上述公式求得=0.952
可得=180.05
=0.03%≤5%
由此可得，拟定的孔口尺寸符合规定。

第二节 水闸的消能防冲设计
3.2.1消力池设计
3.2.1.1消力池深度d
为了计算消力池深度，本项目分为四种工况。
工况一：闸门各孔全开，he=0.5m
工况二：闸门各孔全开，he=1.5m
工况三：闸门各孔全开，he=3.5m
工况四：闸门1孔全开，he=3.5m

下面就四种工况进行分析计算：
工况一
已知：ε‘=0.618，he=0.5
⑴挖池前的收缩水深hc
=0.618×0.5=0.31
⑵挖池前的跃后水深
==0.561
==45.68
=45.86/19.4=2.364
=19.122
=1.746
⑶判别流态
已知m=2，i=1:1500，n=0.018，b=18

=45.86
=1.377
=0.6885
≥ 为自由出流
⑷假设σ0=1.05，=1.1448
⑸挖池后的总势能T0
=4.7648
⑹挖池后的收缩水深hc
求得hc=0.2648
⑺挖池后的跃后水深
=30.6812
=2.0479
⑻挖池后的出池落差Δz
=0.5979
⑼反算水跃淹没系数σ0
=1.187

工况二：
已知ε‘=0.63，he=1.5
⑴挖池前的收缩水深hc
=0.63×1.5=0.945
⑵挖池前的跃后水深
==0.513
==125.81
=125.81/19.4=6.485
=5.080
=2.544
⑶判别流态
已知=1.377
≥ 为自由出流
⑷假设σ0=1.05，=1.2942
⑸挖池后的总势能T0
=4.9142
⑹挖池后的收缩水深hc
求得hc=0.756
⑺挖池后的跃后水深
=9.922
=2.973
⑻挖池后的出池落差Δz
=1.01
⑼反算水跃淹没系数σ0
=1.238

工况三：
已知he=3.5
⑴下泄流量，单宽流量q
=216.926
=216.926/19.4=11.182
⑵he=2.5时，ε=0.69
==0.470
==192.107
⑶判别流态
根据明渠均匀流公式：
=192.11
可求得hs=3.115
0.8H0=2.896
,所认为淹没出流
因此，由于为淹没出流，本不设消力池，但为了项目完整性，故设d=1的消力池。

工况四：
已知he=3.5
⑴下泄流量，单宽流量q
=43.385
=(2×1+1.2×4+3.88×4)-2=20.32
=20.32/0.95=21.389
=2.028
⑵判别流态
根据明渠均匀流公式：
=43.385
可求得h下=1.333
=0.6665

0.8H0=2.896
,所以不是淹没出流
⑶假设=1
⑷挖池后的总势能T0
=4.62
⑸挖池后的收缩水深hc
求得hc=0.23
⑹挖池后的跃后水深
=34.457
=1.7748
⑺挖池后的出池落差Δz
=0.4563
⑻反算水跃淹没系数σ0
=1.196
根据上述分析计算，本项目的消力池深度d，最终拟定为1.14m

3.2.1.2消力池长度

式中 ——消力池长度，m
——消力池斜坡段水平投影长度，m，斜坡段的坡度为1:4
——水跃长度校正系数，采用0.7
——自由水跃长度，m
求得=13.67m

3.2.2海漫设计
3.2.2.1海漫的作用
由于出池后水流仍不稳定，对下游河床仍有较强的冲刷能力，所以通过海漫进一步消除余能，调整流速分布，使水流底部流速恢复到正常状态，以免引起严重冲刷，并能排出闸基渗水。
3.2.2.2常用的结构
常用的有干砌石海漫、浆砌石海漫、混凝土板海漫、钢筋混凝土板海漫。
在前段约1/4段采用混凝土板结构，余下的后段采用干砌块石结构。
海漫前段的混凝土厚度为10cm，海漫底层铺设砂砾，碎石垫层，以防止底流淘刷河床和被渗流带走基土，垫层厚度为10cm。
3.2.2.3海漫的长度计算

式中 ——海漫长度，m
——消力池末端单宽流量，2.25m3/(s·m)
——泄水时的上、下游水位差，2.123m
——海漫长度计算系数，查表得为10
求得=18m

3.2.3防冲槽设计
3.2.3.1 工作原理
在海漫末端挖槽抛石预留足够的石块，当水流冲刷河床形成冲坑时，预留在槽内的石块沿斜坡陆续滚下，铺在冲坑的上游斜坡上，防止冲刷坑向上游扩展，保护海漫安全。
3.2.3.2 冲坑深度

式中 ——海漫末端河床冲刷深度，m
——海漫末端单宽流量，m3/(s·m)
——河床土质允许的不冲流速，m/s，查表的0.75
——海漫末端的河床水深，m
=45.86/(19.4/0.95)=2.25 m3/(s·m)
=1.377+18×0.1=3.177m
求得=0.123m
3.2.3.3防冲槽深度
深度=1.5m，底宽b=1.5m，上游坡度m1=2，下游坡度系数m2=3.槽顶高程与海漫齐平，防冲槽的单宽抛石量V应满足护盖冲坑上游坡面大的需要，按公式估算

式中 s——冲坑上游护面厚度，1m
——冲坑上游护面斜长，m
m1——塌落的堆石形成的上游坡边坡系数为2
求得V=0.275
3.2.4上、下游河岸的防护
为了保护上、下游翼墙以外的河道两岸岸坡不受水流的冲刷，需要进行护坡，采用浆砌石护坡，厚0.3m，下设0.1m的砂垫层。保护范围上游自铺盖上延伸2-3倍的水头，下游自防冲槽向下延伸4-6倍的水头。

第三节 水闸的防渗排水设计
3.3.1闸室地下轮廓线布置
3.3.1.1 防渗设计的目的
防止闸基渗透变形；减小闸基渗透压力；减小水量损失；合理选用地下轮廓尺寸。
3.3.1.2 布置原则
防渗设计一般采用防渗和排水相结合的原则，即在高水位侧采用铺盖、板桩、齿墙等防渗设施，用以延长渗径减小渗透坡降和闸底板下的渗透压力，在低水位侧设立排水设施，如面层排水、排水孔排水或减压井与下游连通，使地下渗水尽快排出，以减小渗透压力，并防止在渗流出口附近发生渗透变形。
3.3.1.3地下轮廓线布置
⑴闸基防渗长度的拟定
根据公式求得闸基理论防渗长度为33.25m，其中C为渗径系数，由于地基土质为重粉质壤土，查表取7
=7×4.75=33.25m
⑵闸底板顺流长度拟定
根据闸基土质为重粉质壤土A取3，则
=3×4.75=14.25m

3.3.2渗流计算
3.3.2.1 渗流计算的目的
计算闸底板各点渗透压力；验算地基土在初步拟定的地下轮廓线下的渗透稳定性。
3.3.2.2 计算方法
计算方法有直线比例法、流网法和改善阻力系数法，由于改善阻力系数法计算结果精确，采用此种方法进行渗流计算。
3.3.2.3计算渗透压力
⑴地基有效深度的计算
根据判断＞5，地基有效深度为
=0.5×33.25=16.625m
⑵计算深度T
根据判断＜，因此T==16.625m
⑶分段阻力系数的计算
通过地下轮廓的各角点和尖端将渗流区域提成8个典型段，如图其中Ⅰ、Ⅷ为进出口段；Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ为垂直段；Ⅲ、Ⅵ为水平段。

=0.467 =0.031
=1.08 =0.12
=0.07 =0.85
=0.07 =0.486
⑷计算各分段的水头损失
根据公式可求得各分段的水头损失
各分段的水头损失(m)

0.7
0.046
1.62
0.18
0.105
1.27
0.105
0.727

⑸进出口段水头损失
=0.602
根据判断＜1，应修正，修正后水头损失减小值
=0.2786
同理 =0.81
=0.14
⑹进出口段齿墙不规则部位的修正
当时，按下式修正得
=1.62+0.2786=1.9
同理 当时，=0.867
⑺计算各角点的渗透压力值
总的水头差为正常挡水期的上、下游水头差4.75m。各段后角点渗压水头=该段前角点渗压水头-此段的水头损失值。
闸基各角点的渗透压力值
H1
H2
H3
H4
H5
H6
H7
H8
4.75
4.05
4.00
2.38
2.20
2.01
0.83
0.72

⑻验算渗流逸出坡降
=0.59m
小于出口段允许渗流坡降值J=0.6-0.8，满足规定，不会发生渗透变形。
⑼绘制闸底板的渗透压力分布图
水力坡降呈急变形式的长度，按公式求得3.09，并绘制图如下（单位m）
=3.09

3.3.2.4防渗措施
防渗设施是指构成地下轮廓的铺盖、板桩及齿墙，而排水设施则是指铺设在护坦、浆砌石海漫底部或闸底板下游段起导渗作用的砂砾石层。排水常与反滤层结合使用。
对于中壤土、轻壤土、重砂壤土多采用铺盖防渗，铺盖材料常用黏土、黏壤土、沥青混凝土、钢筋混凝土、土工膜。

3.3.3排水设计
3.3.3.1 排水设备的作用
采用排水设备，可减少渗透水压力，排除渗透水压力，排除渗水，避免渗透变形，增长下游的稳定性。排水的位置直接影响渗透压力的大小和分布，应根据闸基土质情况和水闸的工作条件，做到即减少渗压又避免渗透变形。
3.3.3.2 排水设备的设计
⑴水平排水的布置
水平排水为加厚反滤层中的大颗粒层，形成平铺式。反滤层一般是由2-3层不同粒径的砂和砂砾石组成的。
⑵竖直排水的布置
本项目在护坦的中后部设排水孔，孔距为2m，孔径为10cm。呈梅花形布置，孔下设反滤层。
⑶侧向排水的布置
侧向防渗排水的布置（涉及刺墙、板桩、排水井等）应根据上、下游水位，墙体材料和墙后土质以及地下水位变化等情况综合考虑，并应与闸基的防渗排水布置相适应，在空间上形成防渗整体。
在消力池两岸翼墙设2-3层排水孔，呈梅花形布置，孔后设反滤层，排除墙后的侧向绕渗水流。
⑷细部构造
凡具有防渗规定的缝，都应设止水设备。止水分铅直和水平止水两种。前者设在闸墩中间，边墩与翼墙间以及上游翼墙竖直缝中；后者设在黏土铺盖保护层上的温度沉陷缝、消力池与底板温度沉陷缝、翼墙、消力池自身的温度沉陷缝内。在黏土铺盖与闸底板沉陷缝中设立沥青麻袋止水。

第四章 水闸闸室稳定分析

第一节 荷载计算及荷载组合
4.1.1设计工况
水闸在使用过程中，也许出现各种不利情况。完建无水期是水闸建好尚未投入使用之前，竖向荷载最大，容易发生沉陷或不均匀沉陷，这是验算地基承载力的设计情况。正常挡水期时下游无水，上游为正常挡水位，上下游水头差最大，闸室承受较大的水平推力，是验算闸室抗滑稳定性设计情况。

4.1.2荷载计算
完建无水期：

⑴闸底板：=24×651.86=15644.64KN
⑵闸墩：中墩：=25×1.2×14.25×4×4=6840KN
边墩：=25×1×14.25×4×2=2850KN
⑶工作桥：=（2×0.1×1.2×26.2+4×0.3×0.8×26.2+5×0.2×26.2）×25=1441KN
⑷交通桥：=（12×26.2×0.2+2×1.2×0.1×26.2+3×0.7×0.4×26.2）×25=2279.4KN
⑸启闭机：G=0.55×10×5=27.5KN
⑹闸门：=1×1×0.156×3.51.43×3.880.08=1.04
1.04×5×10=52.15KN
正常挡水期：

⑴上游水压力：=0.5×10×3.552×26.2=1650.93KN

=0.5×10×（3.55+2.2）×2.4×26.2=1807.8KN
⑵浮托力：
=14.25×2.5×((12.25+9.25) ×1÷2) ×26.2×10=6517.25KN
⑶渗透压力：=2.38×0.5×10×26.2=312.204KN
=(14.25-0.5) ×0.724×10×26.2=2608.21KN
=0.5×1.48×(14.25-0.5) ×10×26.2=2665.85KN
⑷水重：=6.7×3.55×26.2×10=6231.67KN
⑸浪压力：求得=0.23
求得=2，查表得=6.22，=1.91，=0.44
=0.47， =0.1
=8.4KN/m
完建无水期荷载计算表
荷 载
自 重
（KN）
力 臂
（m）
力矩（KN·m）
-↘
↙+
闸底板
15644.64
7.1
111076.9
—
闸墩
中墩
6840
7.1
4856.