《水工建筑物》课程设计之前进水闸设计

3. 铺盖设计

3.1 铺盖材料选择

为充分利用灌区资源，减少投资，铺盖采用粘土铺盖；为防止铺盖被水流冲刷，应在其表面铺砂层，然后再砂层上在铺设单层或双层块石护面。 3.2 铺盖尺寸确定

（3?5）H,H为上下游最大水位差取3.7m 铺盖长度L铺? L铺?4?3.7?14.8m，取L铺?15m

为方便施工，铺盖上游端取1m，末端为2m，以便和底板连接。

校核地下轮廓线的长度：根据以上设计数据，实际地下轮廓线长度

L?15?15?30m?14.8m，满足要求。

4.侧向防渗

4.1 上游翼墙设计

上游翼墙除挡土外，最主要的作用是将上游来水平顺导入闸室，其次配合铺盖其防渗的作用。其平面布置要与上游进水条件和防渗设施相协调。顺水流流向的长度应满足水流要求，上游段插入岸坡，墙顶要超出最高水位0.5-1.0m，则上游翼墙顶部高程H上?2204.7?1.0?2205.7m 4.2下游翼墙设计

下游翼墙除挡土外，最主要的作用是引导出闸水流均匀扩散，避免出现回流漩涡等不利流态。翼墙平均扩散角采用7°-12°,顺水流流向的投影长度应大于或等于护坦长度24m，下游插入岸坡，墙顶一般高出最高泄洪水位。则下游翼墙墙顶高程H下?2201.78?0.5?2202.28m 4.3 翼墙布置形式

根据地基条件，翼墙采用曲线式，从边墩开始向上游延伸铺盖的长度15m，向下游延伸护坦的长度24m后，上下游翼墙以圆弧的形式转弯90°后与岸边连接，使水流条件和防渗效果好

5.排水止水设计

5.1 排水设计

5.1.1 水平排水： 水平排水采用反滤层排水，形成平铺式。排水反滤层一般是由2-3层不同粒径的砂和砂砾石组成的。层次排列应尽量与渗流的方向垂直，各层次的粒径则按渗流方向逐层增大。

该水闸中的反滤层设计由碎石、中砂和细砂组成，其中上部为20cm厚的碎石，中间为10cm厚的中砂，下部为10cm厚的细砂。如下图所示：

反滤层布置图 （单位 cm）

5.1.2 铅直排水：本水闸在护坦底板上设置三排排水孔，排距1.5m采用梅花形布置，孔径取10cm,孔距为3m。

5.1.3 侧向排水：侧向排水布置应根据上、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，并应与闸基排水布置相适应，在空间上形成防渗整体。

5.2止水设计

凡具有防渗要求的缝，都应设止水设备。止水分铅直止水和水平止水两种。前者设在闸墩中间、边墩与翼墙间以及上游翼墙铅直缝中；后者设在黏土铺盖保护层上的温度沉陷缝、护坦与底板温度沉陷缝、翼墙和护坦本身的温度沉陷缝内。在黏土铺盖与闸底板沉陷缝中设置沥青油毛毡止水。典型的缝间止水如下图

横缝止水片沥青油毛毡

典型的缝间止水示意图

第五章 渗流计算

闸底板的渗透压力计算采用改进的阻力系数法。

地基土为坚硬粉质粘土，厚度为T?2194.7?2178.7?16m,不透水厚度较大，所以应计算有效深度Te

L0?15?15?30m，S0?2?1?3m，L0/S0?30/3?10?5

计算深度Te?0.5L0?0.5?30?15m?16m，故有效深度Te计算。

1. 设计洪水位情况

1.1 渗流损失水头计算

设计情况下上游水位2204.3m，下游水位2201.0m，水位差H?3.3m 典型流端的阻力系数计算参照《水工建筑物》310页表6-4 进口处修正系数?1计算

?1?1.21?11?1.21??0.80?1.0''152?T2?S??112?()?2?(?0.059)12()?2(?0.059)????13??13?T?Th1??1h1?0.8?0.423?0.338m

'△h1?0.423?0.338?0.085m

h2?△h1，所以h2?h2?△h1?0.996?0.085?1.081m

'出口处修正系数?2计算

?1?1.21?11?1.21??0.86?1.01323?T'2?S'??12?()?2??(?0.059)?12()?2?(?0.059)?15??15?T?Th9'??2h9?0.86?0.422?0.363m

△h9?0.422?0.363?0.059m

h8?△h9，所以h8?h8?△h9?0.151?0.059?0.21m

' 水头损失列于下表

各段渗透压力水头损失（单位：m）

编号名称ζ计算公式S①进口段ζ=1.5*(S/T)^1.5+0.441②铺盖水平段ζ=(L-0.7*(S1+S2))/T③齿墙垂直段ζ=2/3.14*ln cot[π/4*(1-S/T)]④齿墙水平段ζ=(L-0.7*(S1+S2))/T⑤齿墙垂直段ζ=2/3.14*ln cot[π/4*(1-S/T)]⑥底板水平段ζ=(L-0.7*(S1+S2))/T⑦齿墙垂直段ζ=2/3.14*ln cot[π/4*(1-S/T)]⑧齿墙水平段ζ=(L-0.7*(S1+S2))/T⑨出口端ζ=1.5*(S/T)^1.5+0.441总和计算示意图如下：（比例1：100）

S1S2T1010111010101151313121313131215Lζ0.467151.1000.07720.1670.077151.0460.07720.1670.4673.645hi0.4230.9960.0700.1510.0700.9470.0700.1510.4233.300hi'0.3381.0810.0700.1510.0700.9460.0700.1510.4223.299 ▽2204.3m▽2201.0m▽2194.5m①②③④⑤⑥⑦⑧⑨

水闸水头损失计算图（单位：m）