1.水力設(shè)計(jì)

水力設(shè)計(jì)一般包括：過流能力驗(yàn)算、擬定閘門制約運(yùn)轉(zhuǎn)方式和消能防沖設(shè)計(jì)計(jì)算。病險(xiǎn)水閘除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)時(shí)，影響水閘過流能力的主要因素包括設(shè)計(jì)水位的變化、孔口斷面尺寸和型式的變化、過水涵洞斷面尺寸以及涵洞長度的變化、消能防沖設(shè)施變化等。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)復(fù)核后的特征水位和規(guī)模，對水閘的過流能力進(jìn)行復(fù)核。當(dāng)采取加厚底板尺寸、加固閘墩以及增加底坎等措施時(shí)，過流面積、水流流態(tài)以及下游的出流狀態(tài)都可能發(fā)生變化，需要重新復(fù)核水閘的過流能力。
尤其要注意流態(tài)的變化，需要根據(jù)實(shí)際情況而采取和原設(shè)計(jì)以及安全鑒定時(shí)不同的過流能力計(jì)算公式來進(jìn)行驗(yàn)算。如果水閘為穿堤涵閘，閘室后緊鄰的涵洞斷面尺寸、長度變化都可能引起過流能力的變化。尤其是涵洞延長時(shí)，尚需重新判斷涵洞的流態(tài)，即涵洞為有壓、無壓、半有壓和長洞、短洞以及淹沒出流和非淹沒出流等不同的水流型式，據(jù)此選擇合適的計(jì)算公式驗(yàn)算其過流能力。
水力設(shè)計(jì)中閘門制約運(yùn)轉(zhuǎn)方式主要為今后水閘的管理提供技術(shù)支持。因此，對閘門的開啟程度以及相應(yīng)的過流能力也應(yīng)進(jìn)行必要的復(fù)核計(jì)算，以方便水閘的運(yùn)轉(zhuǎn)管理。消能防沖設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，需要特別注意特征水位變化引起的計(jì)算條件的變化，以此復(fù)核消能防沖工程能否滿足設(shè)計(jì)要求。

2.防滲排水設(shè)計(jì)

水閘的防滲排水設(shè)計(jì)主要是根據(jù)閘基地質(zhì)情況及上下游水位條件等進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，其內(nèi)容包括：進(jìn)行水閘的地下輪廓布置， 設(shè)計(jì)防滲、排水設(shè)施的型式、布置、構(gòu)造和尺寸；滲流壓力計(jì)算；滲流坡降計(jì)算，驗(yàn)算地基抗?jié)B穩(wěn)定性；濾層設(shè)計(jì)；防滲帷幕及排水孔設(shè)計(jì)；永久縫止水設(shè)計(jì)。除險(xiǎn)加固的水閘應(yīng)根據(jù)水閘存在的理由，按水閘實(shí)際的防滲、排水設(shè)施型式、布置、構(gòu)造和尺寸進(jìn)行防滲排水設(shè)計(jì)驗(yàn)算。不同水閘存在理由不同，在除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)根據(jù)加固設(shè)計(jì)采取的措施，對改建后的排水設(shè)施進(jìn)行復(fù)核計(jì)算。必須注意的是，一旦轉(zhuǎn)變了原防滲措施，須對滲流壓力進(jìn)行計(jì)算，因?yàn)樾略龅姆罎B設(shè)施可能會轉(zhuǎn)變滲流壓力分布，影響到閘室穩(wěn)定。防滲設(shè)計(jì)時(shí)，一方面要注意特征水位變化引起的計(jì)算條件的變化，另一方面，也需盡可能根據(jù)已建水閘多年觀測的數(shù)據(jù)對地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行必要的復(fù)核。

3.閘室結(jié)構(gòu)布置及穩(wěn)定性分析

三類閘除險(xiǎn)加固時(shí)，首先需根據(jù)新的設(shè)計(jì)條件對原結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算，然后結(jié)合安全鑒定中結(jié)構(gòu)存在的理由， 采取必要的工程措施進(jìn)行加固，同時(shí)按加固后的結(jié)構(gòu)尺寸重新進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和穩(wěn)定驗(yàn)算。驗(yàn)算時(shí)應(yīng)盡可能考慮工程措施中新老材料之間的差異性，以及這些差異將對工程安全運(yùn)轉(zhuǎn)帶來的影響。
水閘結(jié)構(gòu)分析及穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，其荷載的計(jì)算也應(yīng)考慮設(shè)計(jì)參數(shù)的轉(zhuǎn)變。同時(shí)，荷載組合中應(yīng)對檢修工況荷載組合進(jìn)行充分的考慮。有抗震要求時(shí)，應(yīng)根據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，對抗震設(shè)防烈度超過6 度的水工建筑物進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)校核。

4.地基處理及設(shè)計(jì)

當(dāng)水閘發(fā)生不均勻沉降或者地基總體沉降量較大時(shí)，需根據(jù)地質(zhì)情況重新復(fù)核地基承載力。閘室加固、防滲措施轉(zhuǎn)變時(shí)都需要重新驗(yàn)算地基承載力。
由于閘基處于混凝土底板之下，且閘底板鋼筋混凝土厚度一般均在0.8m 以上，鋼筋間距較小，因此，直接對地基加固有一定困難。當(dāng)?shù)鼗寻l(fā)生較大不均勻沉降時(shí)，需根據(jù)已有地質(zhì)資料認(rèn)真復(fù)核地基承載力，確定合理的加固措施。必要時(shí)增加地質(zhì)勘探工作，取得更為合理的地基土的物理力學(xué)指標(biāo)，確保采取的措施合理、經(jīng)濟(jì)且施工可行。

5.慎重對待閘底板高程的調(diào)整

當(dāng)因穩(wěn)定理由以及擋水等需要閘底板加固時(shí)，設(shè)計(jì)中一般會對加固后的閘室理由、底板結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的分析驗(yàn)算。而在這種情況下，易于忽視因閘底板高程變化而對河流河床變形和水力參數(shù)變化的考慮。以攔河水閘閘底板高程抬高為例。首先，假設(shè)流量Q不變(恒定流)、沙粒徑D 沿程不變、河寬B 不變、糙率不變、河流處于沖淤平衡狀態(tài)，可以得到水流基本方程：
Q=B·C·h1/2·i1/2
式中，i 是水力坡降，C 是謝才系數(shù)。同時(shí)，河流基本輸沙方程為：
S=D-Pmun
S=BD-PmC（hi）n/2
式中，p 和n 均為指數(shù)，n 一般大于4，m 為系數(shù)，u 為流速。根據(jù)上述假定，對比降i 推導(dǎo)出方程：
SDPB（n-3)/3=mC2n/3Qn/3In/3
可以得出，當(dāng)攔河閘閘底板高程抬高后，其上游河道河床比降i 變緩，而河流寬度沒有轉(zhuǎn)變，床沙粒徑D 沿程不變或轉(zhuǎn)變很小，在相同流量或來水過程下，水流的挾沙能力減弱，導(dǎo)致河流上游的淤積抬高。上游來沙將減少，將導(dǎo)致下游的沖刷。同時(shí)，上游河床比降變緩，同流量水位將會抬高，可能導(dǎo)致兩岸堤防加高。因此，當(dāng)需要對閘底板高程進(jìn)行轉(zhuǎn)變時(shí)，須對未來的河床演變和水面線影響作出合理的預(yù)測。

水閘 底板 涵洞

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