节制闸课程设计书.docx

节制闸课程设计书.docx

《节制闸课程设计书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《节制闸课程设计书.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

节制闸课程设计书

节制闸课程设计书

一，设计基本资料

1.1，概述

本工程位于流过山东省淄博市境内的淄河中游，距齐鲁石化进水闸的下游约2公里处设置的节制闸。

目的是拦截淄河水流，抬高水位，以确保国家重点企业齐鲁石化和近数十万亩农田灌溉的供水。

淄河由沂蒙山脉为源头，从南至北，经临朐、青州、淄博、广饶汇入小清河，再流入渤海。

淄河是一条季节性河流，汛期时来水流量较大，通常约600m3/s；枯水期时河流干涸，河床能行人。

每当汛期山洪暴发，水流夹带大量泥砂，河床沉积着较厚的砂砾，而两岸的地表土为亚粘土。

1.2，规划数据

流域面积：

1670平方公里。

设计流量（5年一遇）：

Q=560m3/s，相应的闸上水位：

34.55m，闸下水位：

33.75m。

校核流量（20年一遇）：

Q=1300m3/s，相应的闸上水位：

36.35m，闸下水位：

35.62m。

蓄水期水位：

1.正常蓄水位：

闸上34.55m，闸下29.98m（闸下无水）。

2.最高蓄水位（校核水位）闸上35.90m，闸下31.98m。

3.恶劣放水水位：

闸上35.90m，闸下30.98m。

闸下水位与流量关系：

流量Q（m3/s）

0

50

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

水位H（m）

29.98

30.26

30.78

31.50

32.00

32.71

33.12

33.75

34.18

34.71

34.99

35.24

35.44

35.56

35.62

1.3，地质资料

根据钻探孔（见地形图）的地质资料看出，因受河流冲积影响，土层变化情况较复杂。

具体如下：

1#钻孔：

位于淄河左岸上，自地面高程约36.00m向下至28.50m为亚粘土，土质坚实；高程28.50m至26.00m为粉质粘土，较坚实；高程26.00m至21.00m为粉土；高程21.00mm至15.00m为粉质粘土。

2#、3#、4#、5#钻孔：

同1#钻孔地质资料。

6#钻孔：

位于淄河主河槽中，自河底高程29.98m至27.40m为冲积的砂砾；高程27.40m至26.20m为粉质粘土；高程26.20m至21.50m为粉土；高程21.50m至15.20m为粉质粘土。

7#、8#、9#、10#钻孔：

基本同6#钻孔地质资料。

地基土物理力学指标如下表：

土质

容量

（g/cm3）

饱和容量

（g/cm3）

渗透参数

k（cm/s）

允许渗透

坡降[J]

压缩模量

E（KN/cm3））

孔隙比

e

抗剪指标

磨擦角

（度）

凝聚力

C（N/cm2）

亚粘土

1.81

2.0

4×10-5

1.1

600

0.8

18

1.6

粉质粘土

1.68

1.91

3×10-4

1.0

800

0.85

16

1.1

粉土

1.56

1.84

1×10-4

0.8

1200

0.9

14

0.9

参照附近水利工程抗冲流速的资料：

亚粘土的抗冲流量V0=1.9m/s，粉质粘土的抗冲流速V0=1.7m/s，粉土的抗冲流速V0=1.0m/s。

1.4，交通要求及其他

1，公路桥面高程为37.18m，双车道。

桥面净宽为9m，按汽车-20级荷载标准设计。

2，淄河无通航要求，不设船闸，也不设鱼道。

二,闸址选择

闸址的选择关系到工程的成败和工程效益的发挥，是水闸设计的一项重要内容，应根据水闸的功能、运用要求和特点，综合考虑地形、地质、泥沙、施工、管理和周围环境等因素，通过技术经济比较，选定最佳方案。

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，应优先选用地质条件良好的天然地基，壤土、中砂、粗砂和细砂都适于作为水闸的地基，尽量避开淤泥土和粉、细砂地基。

过闸水流的流态是是闸址选择的重要因素，要求做到：

过闸水流平顺、流量分布均匀、不出现偏流和危害性冲刷或淤积，拦河节制闸宜选在河道顺直、河势相对稳定的河段，闸的轴线宜于河道中心线正交，其上、下游河道直线长度不宜小于5倍的水闸进口段水面宽度。

综合考虑以上闸址选择的最佳条件，临淄节制闸闸址选在淄博市临淄区以南，距齐鲁石化进水闸约2km处淄河的左岸河湾里，距离公路约100米（图1），这样既可拦截淄河水流，抬高水位，保证国家重点企业齐鲁石化的供水，又可确保附近数十万亩农田的灌溉，达到了设计目的。

而且该处地势开阔，地质条件较好,截弯取直，施工期间可以利用原河道导流，解决了施工导流问题。

新开挖渠道长约1km,济青公路处另外建设桥。

缩短原河道可以增加了可利用土地面积，地质条件也叫原河道好得多，在新开渠道和原河道之间的湿地是又是良好的游乐开发地。

图1闸址布置图

三,闸孔设计

3.1,堰型选择

考虑到淄河每当山洪暴发时，水流夹带大量泥沙，为满足泄洪、排沙的要求选用宽顶堰，此种堰型泄流能力比较稳定，结构简单，施工方便。

3.2,底板高程选定

闸底板置于土质较坚实的粉质粘土上，利用天然地基。

底板高程与新开渠道闸址处的河底齐平。

在1:

5000的地形图上量得点▽1=29.40m和点▽2=30.12m的距离为194mm，闸址处与点▽1=29.40m距离102mm，故闸址处高程：

▽址=29.40+（31.12-29.40）×102/194=29.78m

闸底板高程：

▽底板=▽址=29.78m

3.3,闸孔宽度计算

闸孔总净宽

初拟定新开渠道底宽b=61m，边坡m=2.5，断面形式如图

流量：

Q=1300m3/s

闸上水深：

H=36.35-29.78=6.57m

闸下水深：

hs=35.62-29.78=5.84m

行近流速：

V0=Q/A

闸上游连接段大约25m，由于5H=5×6.57=32.85m>25m，行近流速计算断面为梯形断面，断面面积：

A=（b+mH）H=（60+6.57×2.5）×6.57=502.11m2

V0=1300/502.11=2.59m2/s

H=H+αV/2g取α=1.0

=6.57+2.592/2×9.81=6.91m

hs/H=5.84/6.91=0.845>0.8,属于淹没出流。

利用下面公式计算闸孔总净宽

根据闸门形式、启闭设备条件、闸孔的运用要求和工程造价，并结合实例，先假定每孔净宽b。

=11m，闸孔数N=5，闸墩墩头采用圆弧形，侧收缩系数ε按SL265-2001规范式A.0.1-3计算。

b0/bs=b0/（b0+dz）=11/（11+1.5）=0.88,查SL265-2001规范表A.0.1-1知εz=0.98。

bb=6.57×2.5=16.43m

b0/bs=b0/（b0+dz/2+bb）=11/（11+1.5/2+16.43）=0.39,查SL265-2001规范表A.0.1-1知εb=0.918

侧收缩系数ε=（0.98×4+0.918）/5=0.968

hs/H=0.845，查SL265-2001规范表A.0.1-2得σ=0.925

取用m=0.385

闸孔总净宽:

L0=1300/（0.925×0.968×0.385××6.571.5）=45.0m

假定的闸孔净宽满足泄流量要求。

故闸孔总净宽为55m，5孔，每孔宽11m，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，闸底板采用分离式平底板。

中墩厚1.5m，边敦厚1.2m。

底板厚1.5m，墩头上游采用半圆形，半径0.75m，下游与上游相同。

闸墩与底板剖面图如图2：

图2闸墩与底板剖面图（单位：

m）

四，闸室段布置及尺寸拟定

常用的闸室底板有水平底板和低实用堰底板两种形式。

同3.3，临淄节制闸选用水平底板。

对于多孔水闸，为适应地基不均匀沉降和减小底板内的温度应力，需要沿水闸轴线方向用横缝（温度沉降缝）将闸室分成若干段，每个闸孔可为单孔、两孔或三孔。

由于临淄节制闸闸基为粉质粘土，较坚实，故采用分离式底板，即在单孔底板上设双缝，将底板与闸墩分开，这样闸室上部结构的重量直接由闸墩或连同部分底板传给地基。

具体分缝见图3。

闸底板材料选用钢筋混凝土。

闸底板高程29.78m，顺水流方向长度取决于地基条件和上部结构布置并满足抗滑稳定和地基允许承载力的要求，根据粘土地基经验，取（2.5—4.0）H，最大水头差H=4.9m，为安全起见，取H=5.0m（下同），（2.5—4.0）H=12.5—20m，初拟闸底板顺水流方向长17m，底板厚度必须满足强度和刚度要求，大、中型水闸可取（1/6—1/8）b0（b0为闸孔净宽），一般为1.0—2.0m，初拟闸底板厚度为1.6m。

齿墙深度可采用0.1—1.5m，取1.0m。

闸上自上游依次为工作桥、检修闸门槽、启闭台、工作闸门槽、交通桥。

工作桥依据规范拟定为1.2m，检修闸门槽深约0.15—0.20m，宽约0.15—0.30m，初拟定深0.20m，宽0.30m。

工作闸门槽应设在闸墩水流较平顺的部位，深度决定于闸门的支撑形式，一般为0.3m，门槽宽深比宜取1.6—1.8，拟定宽0.5m。

检修门槽与工作门槽之间净距不宜小于1.5m，以便检修，拟定2.0m。

启闭台对称置于工作闸门槽上，尺寸拟定宽4.0m。

交通桥依据规划要求桥面净宽9m，双车道、桥面高程37.18m。

所以如图3，闸室段顺水流方向总长：

上游与铺盖衔接的底板齿墙处增长1m。

闸顶高程依据SL265-2001规范取以下几个高程中最大者：

挡水时：

▽闸顶=▽蓄+▽浪+▽安

=34.55+0.80+0.50=35.85m

▽闸顶=▽挡水+▽浪+▽安

=35.90+0.80+0.50=37.10m

泄水时：

▽闸顶=▽设计+▽安

=34.55+1.00=35.55m

▽闸顶=▽校核+▽安

=36.35+0.70=37.05m

比较闸顶高程取▽闸顶=37.10m

闸门高的确定：

闸门顶高程应在可能出现的最高档水位以上有0.3—0.5m的安全超高，故：

▽闸门顶=▽最高+▽安

=36.35+0.40=36.75m

闸门高：

H门=36.75-29.78=6.97m取H门=7.0m

▽闸门顶=29.78+7.00=36.78m

启闭台底部高程：

▽台底=▽闸门顶+H门=+H安=36.78+7.00+0.50=44.28m

以上设计尺寸如图3。

图3闸室尺寸拟定

五，上有连接段及防渗设计

5.1上游连接段布置

铺盖主要用来延长渗径，应具有相对的不透水性；为适应地基变形，也要有一定的柔性。

铺盖常用黏土、黏壤土或沥青混凝土制成，有时也可选用钢筋混凝土作为铺盖的材料。

根据该处的地质条件和经济考虑，临淄节制闸选用黏土铺盖。

铺盖长度应由地下轮廓线设计方案比较确定，一般为闸上、下游最大水头的3—5倍，（3—5）H=（15—20）m，初拟定20m长。

铺盖上游端最小厚度由施工条件确定，一般不宜小于0.6m，拟定1.0m，并向闸室段加厚至1.6m。

铺盖上依次有0.1m厚垫层和0.3m厚浆砌块石保护层。

铺盖与底板衔接处为一薄弱部位，通常是：

在该处将铺盖加厚；底板前端做成斜面，使黏土能借自重及其上的荷载与底板紧贴；在该处铺设油毛毡等止水材料。

临淄节制闸在铺盖与闸底板衔接处加厚铺盖并设置止水。

综合布置如图4。

图4上有连接段布置

5.2地下轮廓线设计

上有连接段、闸底板拟定尺寸如上，由于临淄节制闸闸基为粘土，不适于打桩防渗。

地下轮廓线布置如图4。

图4地下轮廓线布置图

必须防渗长度

L﹦CHmax

允许渗径系数C以地基土的性质而定，本工程地基土为黏土，考虑无反滤情况，取C=4，必