水闸设计规范文档格式.docx

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---水闸的水力设计和防渗排水设计；

---水闸的结构设计；

---水闸的地基计算及处理设计；

---水闸的观测设计等.

对原规范进行修订的主要技术内容如下：

---拓宽了原规范的适用范围,在各章节中增加了有关山区,丘陵区水闸及建于岩石地基上水闸设计的若干规定；

---增加了有关水闸等级划分及洪水标准的规定；

---对有关水闸闸址选择方面的规定内容进行了修改和增订；

---增加了有关水闸枢纽布置的规定,并对有关水闸闸室结构,防渗排水设施,消能防冲设施和两岸连接结构等选型布置方面的规定内容进行了修改和增订（包括增加了闸室胸墙结构,冻胀土地基上和地震区的水闸结构,垂直防渗体和排水设施,大型多孔水闸消能防冲设施的选型布置等）；

---对有关水闸闸孔总净宽计算,消能防冲设施的设计计算和闸门控制运用方式的拟定等方面的规定内容进行了修改和增订（包括修改了以堰上水头为主要因素的闸孔总净宽计算公式和系数表,消力池深度和底板厚度的计算公式等,增加了以流速水头为主要因素的闸孔总净宽计算公式,上游护底首端的河床冲刷深度计算公式和跌坎面流式消能计算公式等）；

---对有关闸基渗透压力计算,闸基抗渗稳定性验算,滤层设计和永久缝止水设计等方面的规定内容进行了修改和增订（包括增加了岩石地基上水闸闸基防渗帷幕和排水孔设计的规定以及岩石地基上闸基渗透压力计算公式等）；

---对有关水闸荷载计算及组合,闸室和岸墙,翼墙的稳定计算,结构应力分析等方面的规定内容进行了修改和增订（包括修改了荷载类别及荷载组合表,闸室底板应力分析中对底板自重和边荷载的取值等,增加了水闸结构对材料的要求,土压力计算公式,岩石地基上闸室抗滑稳定计算公式,闸室检修时抗浮稳定计算公式和岩石地基上翼墙抗倾覆稳定计算公式等）；

---对有关岩土分类及其试验方法,水闸地基整体稳定计算,地基沉降计算和地基处理设计等方面的规定内容进行了修改和增订（包括修改了土的分类方法和水闸地基沉降计算公式等,增加了岩石分类方法,岩石与碎石土地基允许承载力指标,计算土质地基允许承载力的汉森公式,土质地基附加应力计算公式,岩石地基的处理方法和土质地基强力夯实处理方法等）；

---对有关水闸观测项目的设置,观测设施的布置,观测方法的拟定和整理分析观测资料的技术要求等方面的规定内容进行了修改和增订.

本规范解释单位：

水利部水利水电规划设计总院

本规范主编单位：

本规范参编单位：

水利部四川水利水电勘测设计研究院

本规范主要起草人：

陈登毅　张平易　许宗喜吴明全　袁文健

目　　次

1　总则

2　水闸等级划分及洪水标准

2.1　工程等别及建筑物级别

2.2　洪水标准

3　闸址选择

4　总体布置

4.1　枢纽布置

4.2　闸室布置

4.3　防渗排水布置

　4.4　消能防冲布置

　4.5　两岸联接布置

5　水力设计

6　防渗排水设计

7　结构设计

7.1　一般规定

　7.2　荷载计算及组合

　7.3　闸室稳定计算

　7.4　岸墙,翼墙稳定计算

　7.5　结构应力分析

8　地基计算及处理设计

　8.1　一般规定

　8.2　地基整体稳定计算

　8.3　地基沉降计算

　8.4　地基处理设计

9　观测设计

附录A　闸孔总净宽计算

附录B　消能防冲计算

附录C　渗透压力计算

附录D　土压力计算

附录E　浪压力计算

附录f　岩土分类

附录G　土质地基划分

附录H　地基允许承载力计算

附录J　地基附加应力计算

本规范的用词和用语说明

1　总　　则

1.0.1　为了适应水闸工程建设的需要,统一水闸设计标准和技术要求,提高水闸设计水平,做到技术先进,安全可靠,经济合理,实用耐久,管理方便,特制定本规范.

1.0.2　本规范适用于新建,扩建的大,中型水闸设计.大,中型水闸的加固,改建设计以及小型水闸设计可参照使用.

对于特殊重要的大型水闸设计,应进行专门研究.

1.0.3　水闸设计应认真搜集和整理各项基本资料.选用的基本资料应准确可靠,满足设计要求.

1.0.4　水闸设计应从实际出发,广泛吸取工程实践经验,进行必要的科学试验,积极采用新结构,新技术,新材料,新设备.

1.0.5　水闸设计除应符合本规范外,尚应符合国家现行的有关标准的规定.

2.1.1　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2.1.1确定.

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确定.

表2.1.1　平原区水闸枢纽工程分等指标

工程等别

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

Ⅴ

规　　模

大

（1）型

大

（2）型

中型

小

（1）型

小

（2）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

中等

一般

-

　　注：

当按表列最大过闸流量及防护对象重要性分别确定的等别不同时,工程等别应经综合分析确定.

2.1.2　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2.1.2确定.

表2.1.2　水闸枢纽建筑物级别划分

永久性建筑物级别

临时性建筑物级别

主要建筑物

次要建筑物

1

3

4

2

5

永久性建筑物指枢纽工程运行期间使用的建筑物.主要建筑物指失事后将造成下游灾害或严重影响工程效益的建筑物.次要建筑物指失事后不致造成下游灾害或对工程效益影响不大并易于修复的建筑物.临时性建筑物指枢纽工程施工期间使用的建筑物.

2.1.3　山区,丘陵区水利水电枢纽中的水闸,其级别可根据所属枢纽工程的等别及水闸自身的重要性按表2.1.2确定.山区,丘陵区水利水电枢纽工程等别应按国家现行的《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的规定确定.

2.1.4　灌排渠系上的水闸,其级别可按现行的GB50288-99《灌溉与排水工程设计规范》的规定确定.

2.1.5　位于防洪（挡潮）堤上的水闸,其级别不得低于防洪（挡潮）堤的级别.

2.1.6　对失事后造成巨大损失或严重影响,或采用实践经验较少的新型结构的2～5级主要建筑物,经论证并报主管部门批准后可提高一级设计；

对失事后造成损失不大或影响较小的1～4级主要建筑物,经论证并报主管部门批准后可降低一级设计.

2.2洪水标准

2.2.1　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,以近期防洪目标为主,并考虑远景发展要求,按表2.2.1所列标准综合分析确定.

表2.2.1　平原区水闸洪水标准

水闸级别

洪水重现期（a）

设计

100～50

50～30

30～20

20～10

10

校核

300～200

200～100

2.2.2　挡潮闸的设计潮水标准应按表2.2.2确定.兼有排涝任务的挡潮闸,其设计排涝标准可按表2.2.4确定.

表2.2.2　挡潮闸设计潮水标准

挡潮闸级别

设计潮水位重现期（a）

≥100

50～20

若确定的设计潮水位低于当地历史最高潮水位时,应以当地历史最高潮水位作为校核潮水标准.

2.2.3　山区,丘陵区水利水电枢纽中的水闸,其洪水标准应与所属枢纽中永久性建筑物的洪水标准一致.山区,丘陵区水利水电枢纽中永久性建筑物的洪水标准应按国家现行的SL252-2000的规定确定.

2.2.4　灌排渠系上的水闸,其洪水标准应按表2.2.4确定.

表2.2.4　灌排渠系上的水闸设计洪水标准

灌排渠系上的水闸级别

设计洪水重现期（a）

注：

灌排渠系上的水闸校核洪水标准,可视具体情况和需要研究确定.

2.2.5　位于防洪（挡潮）堤上的水闸,其防洪（挡潮）标准不得低于防洪（挡潮）堤的防洪（挡潮）标准.

2.2.6　按本规范2.1.6条规定提高或降低一级设计的水闸,其洪水标准可按提高或降低后的级别确定.

2.2.7　平原区水闸闸下消能防冲的洪水标准应与该水闸洪水标准一致,并应考虑泄放小于消能防冲设计洪水标准的流量时可能出现的不利情况.

山区,丘陵区水闸闸下消能防冲设计洪水标准,可按表2.2.7确定,并应考虑泄放小于消能防冲设计洪水标准的流量时可能出现的不利情况.当泄放超过消能防冲设计洪水标准的流量时,允许消能防冲设施出现局部破坏,但必须不危及水闸闸室安全,且易于修复,不致长期影响工程运行.

表2.2.7　山区,丘陵区水闸闸下消能防冲设计洪水标准

闸下消能防冲设计洪水重现期（a）

100

50

30

20

2.2.8　4,5级临时性建筑物的洪水标准应根据其结构类别按表

2.2.8的规定幅度,结合风险度综合分析合理选定.对失事后果严重的重要工程,应考虑遭遇超标准洪水的应急措施.

表2.2.8　临时性建筑物洪水标准

建筑物类型

建　筑　物　级　别

洪　水　重　现　期　（a）

土　石　结　构

10～5

混凝土,浆砌石结构

5～3

3　闸　址　选　择

3.0.1　闸址应根据水闸的功能,特点和运用要求,综合考虑地形,地质,水流,潮汐,泥沙,冻土,冰情,施工,管理,周围环境等因素,经技术经济比较后选定.

3.0.2　闸址宜选择在地形开阔,岸坡稳定,岩土坚实和地下水水位较低的地点.

闸址宜优先选用地质条件良好的天然地基,避免采用人工处理地基.

3.0.3　节制闸或泄洪闸闸址宜选择在河道顺直,河势相对稳定的河段,经技术经济比较后也可选择在弯曲河段裁弯取直的新开河道上.

3.0.4　进水闸,分水闸或分洪闸闸址宜选择在河岸基本稳定的顺直河段或弯道凹岸顶点稍偏下游处,但分洪闸闸址不宜选择在险工堤段和被保护重要城镇的下游堤段.

3.0.5　排水闸（排涝闸）或泄水闸（退水闸）闸址宜选择在地势低洼,出水通畅处,排水闸（排涝闸）闸址且宜选择在靠近主要涝区和容泄区的老堤堤线上.

　3.0.6　挡潮闸闸址宜选择在岸线和岸坡稳定的潮汐河口附近,且闸址泓滩冲淤变化较小,上游河道有足够的蓄水容积的地点.

3.0.7　若在多支流汇合口下游河道上建闸,选定的闸址与汇合口之间宜有一定的距离.

3.0.8　若在平原河网地区交叉河口附近建闸,选定的闸址宜在距离交叉河口较远处.

3.0.9　若在铁路桥或Ⅰ,Ⅱ级公路桥附近建闸,选定的闸址与铁路桥或Ⅰ,Ⅱ级公路桥的距离不宜太近.

3.0.10　选择闸址应考虑材料来源,对外交通,施工导流,场地布置,基坑排水,施工水电供应等条件.

3.0.11　选择闸址应考虑水闸建成后工程管理维修和防汛抢险等条件.

3.0.12　选择闸址还应考虑下列要求：

---占用土地及拆迁房屋少；

---尽量利用周围已有公路,航运,动力,通信等公用设施；

---有利于绿化,净化,美化环境和生态环境保护；

---有利于开展综合经营.

4　总　体　布　置

4.1　枢　纽　布　置

4.1.1　水闸枢纽布置应根据闸址地形,地质,水流等条件以及该枢纽中各建筑物的功能,特点,运用要求等确定,做到紧凑合理,协调美观,组成整体效益最大的有机联合体.

4.1.2　节制闸或泄洪闸的轴线宜与河道中心线正交,其上,下游河道直线段长度不宜小于5倍水闸进口处水面宽度.

位于弯曲河段的泄洪闸,宜布置在河道深泓部位.

4.1.3　进水闸或分水闸的中心线与河（渠）道中心线的交角不宜超过30°

其上游引河（渠）长度不宜过长.

位于弯曲河（渠）段的进水闸或分水闸,宜布置在靠近河（渠）道深泓的岸边.

分洪闸的中心线宜正对河道主流方向.

4.1.4　排水闸或泄水闸的中心线与河（渠）道中心线的交角不宜超过60°

其下游引河（渠）宜短而直,引河（渠）轴线方向宜避开常年大风向.

4.1.5　滨湖水闸的轴线宜与上游来水方向正交.当上,下游水面较宽阔时,可根据需要设一定长度的导水堤.

4.1.6　水闸枢纽中的船闸,泵站或水电站宜靠岸布置,但船闸不宜与泵站或水电站布置在同一岸侧.船闸,泵站或水电站与水闸的相对位置,应能保证满足水闸通畅泄水及各建筑物安全运行的要求.

4.1.7　多泥沙河流上的水闸枢纽,应在进水闸进水口或其他取水建筑物取水口的相邻位置设冲沙闸（排沙闸）或泄洪冲沙闸,并应注意解决进水闸进水口或其他取水建筑物取水口处可能产生的泥沙淤堵问题.

4.1.8　上,下游平水机会较多,且有一般通航要求的水闸,可设置通航孔.通航孔位置应根据过闸安全和管理方便的原则确定,但不宜紧靠泵站或水电站.

4.1.9　上,下游水位差不大,且有一般过木要求的水闸,可设置过木孔或在岸边设过木道.过木孔或岸边过木道位置应根据水流条件和漂木特点确定,但不宜紧靠泵站或水电站.

4.1.10　经常有水流下泄,且有过鱼要求的水闸,可结合岸墙,翼墙的布置设置鱼道.鱼道下泄水流宜与河道水流斜交,其出口位置不宜紧靠泄洪闸.

4.1.11　平原区上游有余水可以利用,且有发电要求的水闸,可结合岸墙,翼墙的布置设置小型水力发电机组或在边闸孔内设置可移式发电装置.

4.1.12　水流流态复杂的大型水闸枢纽布置,应经水工模型试验验证.模型试验范围应包括水闸上,下游可能产生冲淤的河段.

4.2　闸　室　布　置

4.2.1　水闸闸室布置应根据水闸挡水,泄水条件和运行要求,结合考虑地形,地质等因素,做到结构安全可靠,布置紧凑合理,施工方便,运用灵活,经济美观.

4.2.2　闸室结构可根据泄流特点和运行要求,选用开敞式,胸墙式,涵洞式或双层式等结构型式.整个闸室结构的重心应尽可能与闸室底板中心相接近,且偏高水位一侧.

1　闸槛高程较高,挡水高度较小的水闸,可采用开敞式；

泄洪闸或分洪闸宜采用开敞式；

有排冰,过木或通航要求的水闸,应采用开敞式.

2　闸槛高程较低,挡水高度较大的水闸,可采用胸墙式或涵洞式；

挡水水位高于泄水运用水位,或闸上水位变幅较大,且有限制过闸单宽流量要求的水闸,也可采用胸墙式或涵洞式.

3　要求面层溢流和底层泄流的水闸,可采用双层式；

软弱地基上的水闸,也可采用双层式.

4.2.3　开敞式闸室结构可根据地基条件及受力情况等选用整体式或分离式.

涵洞式和双层式闸室结构不宜采用分离式.

4.2.4　水闸闸顶高程应根据挡水和泄水两种运用情况确定.挡水时,闸顶高程不应低于水闸正常蓄水位（或最高挡水位）加波浪计算高度与相应安全超高值之和；

泄水时,闸顶高程不应低于设计洪水位（或校核洪水位）与相应安全超高值之和.水闸安全超高下

限值见表4.2.4.

表4.2.4　水闸安全超高下限值（m）

运用情况

4,5

挡水时

正常蓄水位

0.7

0.5

0.4

0.3

最高挡水位

0.2

泄水时

设计洪水位

1.5

1.0

校核洪水位

　　位于防洪（挡潮）堤上的水闸,其闸顶高程不得低于防洪（挡潮）堤堤顶高程.

闸顶高程的确定,还应考虑下列因素：

---软弱地基上闸基沉降的影响；

---多泥沙河流上,下游河道变化引起水位升高或降低的影响；

---防洪（挡潮）堤上水闸两侧堤顶可能加高的影响等.

4.2.5　闸槛高程应根据河（渠）底高程,水流,泥沙,闸址地形,地质,闸的施工,运行等条件,结合选用的堰型,门型及闸孔总净宽等,经技术经济比较确定.

建造在复式河床上的水闸,当闸基为岩石或坚硬的粘性土时,可选用高,低闸槛的布置型式,但必须妥善布置防渗排水设施.

4.2.6　闸孔总净宽应根据泄流特点,下游河床地质条件和安全泄流的要求,结合闸孔孔径和孔数的选用,经技术经济比较后确定.

4.2.7　闸孔孔径应根据闸的地基条件,运用要求,闸门结构型式,启闭机容量,以及闸门的制作,运输,安装等因素,进行综合分析确定.

选用的闸孔孔径应符合国家现行的（SL74-95）《水利水电工程钢闸门设计规范》所规定的闸门孔口尺寸系列标准.闸孔孔数少于8孔时,宜采用单数孔.

4.2.8　闸室底板型式应根据地基,泄流等条件选用平底板,低堰底板或折线底板.

1　一般情况下,闸室底板宜采用平底板；

在松软地基上且荷载较大时,也可采用箱式平底板.

2　当需要限制单宽流量而闸底建基高程不能抬高,或因地基表层松软需要降低闸底建基高程,或在多泥沙河流上有拦沙要求时,可采用低堰底板.

3　在坚实或中等坚实地基上,当闸室高度不大,但上,下游河（渠）底高差较大时,可采用折线底板,其后部可作为消力池的一部分.

4.2.9　闸室底板厚度应根据闸室地基条件,作用荷载及闸孔净宽等因素,经计算并结合构造要求确定.

4.2.10　闸室底板顺水流向长度应根据闸室地基条件和结构布置要求,以满足闸室整体稳定和地基允许承载力为原则,进行综合分析确定.

4.2.11　闸室结构垂直水流向分段长度（即顺水流向永久缝的缝距）应根据闸室地基条件和结构构造特点,结合考虑采用的施工方法和措施确定.对坚实地基上或采用桩基的水闸,可在闸室底板上或闸墩中间设缝分段；

对软弱地基上或地震区的水闸,宜在闸墩中间设缝分段.岩基上的分段长度不宜超过20m,土基上的分段长度不宜超过35m.当分段长度超过本条规定数值时,宜作技术论证.永久缝的构造型式可采用铅直贯通缝,斜搭接缝或齿形搭接缝,缝宽可采用2～3cm.

4.2.12　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要求确定,一般宜采用实体式.

闸墩的外形轮廓设计应能满足过闸水流平顺,侧向收缩小,过流能力大的要求.上游墩头可采用半圆形,下游墩头宜采用流线形.

4.2.13　闸墩厚度应根据闸孔孔径,受力条件,结构构造要求和施工方法等确定.平面闸门闸墩门槽处最小厚度不宜小于0.4m.

4.2.14　工作闸门门槽应设在闸墩水流较平顺部位,其宽深比宜取1.6～1.8.

根据管理维修需要设置的检修闸门门槽,其与工作闸门门槽之间的净距离不宜小于1.5m.

当设有两道检修闸门门槽时,闸墩和底板必须满足检修期的结构强度要求.

4.2.15　边闸墩的选型布置应符合本规范4.2.12～4.2.14条的规定.兼作岸墙的边闸墩还应考虑承受侧向土压力的作用,其厚度应根据结构抗滑稳定性和结构强度的需要计算确定.

4.2.16　闸门结构的选型布置应根据其受力情况,控制运用要求,制作,运输,安装,维修条件等,结合闸室结构布置合理选定.

1　挡水高度和闸孔孔径均较大,需由闸门控制泄水的水闸宜采用弧形闸门.

2　当永久缝设置在闸室底板上时,宜采用平面闸门；

如采用弧形闸门时,必须考虑闸墩间可能产生的不均匀沉降对闸门强度,止水和启闭的影响.

3　受涌浪或风浪冲击力较大的挡潮闸,宜采用平面闸门,且

闸门面板宜布置在迎潮侧.

4　有排冰或过木要求的水闸,宜采用平面闸门或下卧式弧形闸门；

多泥沙河流上的水闸,不宜采用下卧式弧形闸门.

5　有通航或抗震要求的水闸,宜采用升卧式平面闸门或双扉式平面闸门.

6　检修闸门应采用平面闸门或叠梁式闸门.

4.2.17　露顶式闸门顶部应在可能出现的最高挡水位以上有0.3～0.5m的超高.

4.2.18　启闭机型式可根据门型,尺寸及其运用条件等因素选定.选用启闭机的启闭力应等于或大于计算启闭力,同时应符合国家现行的SL41-93《水利水电工程启闭机设计规范》所规定的启闭机系列标准.

当多孔闸门启闭频繁或要求短时间内全部均匀开启时,每孔应设一台固定式启闭机.

4.2.19　闸室胸墙结构可根据闸孔孔径大小和泄水要求选用板式或板梁式.孔径小于或等于6m时可采用板式,孔径大于6m时宜采用板梁式.

胸墙顶宜与闸顶齐平.胸墙底高程应根据孔口泄流量要求计算确定.胸墙上游面底部宜做成流线形.胸墙厚度应根据受力条件和边界支承情况计算确定.对于受风浪冲击力较大的水闸,胸墙上应留有足够的排气孔.

胸墙与闸墩的连接方式可根据闸室地基,温度变化条件,闸室结构横向刚度和构造要求等采用简支式或固支式.当永久缝设置在底板上时,不应采用固支式.

4.2.20　闸室上部工作桥,检修便桥,交通桥可根据闸孔孔径,闸门启闭机型式及容量,设计荷载标准等分别选用板式,梁板式或板拱式,其与闸墩的连接型式应与底板分缝位置及胸墙支承型式统一考虑.有条件时,可采用预制构件,现场吊装.

工作桥的支承结构可根据其高度及纵向刚度选用实体式或刚架式.

工作桥,检修便桥和交通桥的梁（板）底高程均应高出最高洪水位0.5m以上；

若有流冰,应高出流冰面以上0.2m.

4.2.21　松软地基上的水闸结构选型布置尚应符合下列要求：

1　闸室结构布置匀称,重量轻,整体性强,刚度大；

2　相邻分部工程的基底压力差小；

3　选用耐久,能适应较大不均匀沉降的止水型式和材料；

4　适当增加底板长度和埋置深度.

4.2.22　冻胀性地基上水闸结构选型布置尚应符合下列要求：

1　闸室结构整体性强,刚度大；

2　Ⅲ级冻涨土地基上的1,2,3级水闸和Ⅳ,Ⅴ级冻涨土地基上的各级水闸,其基础埋深不小于基础设计冻深；

3　在满足地基承载力要求的情况下,减小闸室底部与冻涨土的接触面积；

4　在满足防渗,防冲和水流衔接条件的情况下,缩短进出口长度；

5　适当减小冬季暴