探討水閘設(shè)計(jì)要點(diǎn)及方法

張偉濤

【摘要】水閘是水利工程的一個(gè)重要組成部分，常言道，堤防之險(xiǎn)在于水閘，水閘的設(shè)計(jì)作為水利工程建設(shè)的一個(gè)重要方面，對(duì)其設(shè)計(jì)的要點(diǎn)與方法也有比較高的要求。本文主要對(duì)水閘設(shè)計(jì)的要點(diǎn)與方法進(jìn)行了一定的探討，主要包括水閘的選址，水閘的地基設(shè)計(jì)，水閘的消能防沖等。

【關(guān)鍵詞】水閘設(shè)計(jì)；要點(diǎn)；方法

1、前言

水閘是一種既能擋水，又能夠在工程中泄除多于的水量，是一種依靠升降閘門來(lái)控制水位的水工建筑物。在現(xiàn)階段水利工程中被廣泛的應(yīng)用在防洪、灌溉、排水、航運(yùn)和發(fā)電等多個(gè)行業(yè)之中。水閘一般可分為節(jié)制閘、進(jìn)水閘、分水閘，排水閘、沖砂閘，不同的水閘其功能不同，在很多情況下，為滿足水利工程的需要，多種類型的水閘可以一起應(yīng)用于同一水利樞紐中。

2、水閘設(shè)計(jì)要點(diǎn)及方法

在水利工程中最為重要的一個(gè)組成部分就是水閘，且其跟其他的建筑相比，較為特殊，所以對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)常常會(huì)受到多方面因素的影響，主要有三方面，第一受施工條件的影響； 第二受地質(zhì)條件的影響； 第三，受力條件的影響。 所以要想做好水閘的設(shè)計(jì)工作，就要做好以下幾方面的工作。

2.1水閘的選址原則

關(guān)于水閘選址的原則，筆者根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn)，供同行參考。在建筑水閘的時(shí)候，選址是十分重要的問(wèn)題，特別是近些年由于選址不當(dāng)造成問(wèn)題的事故的增多，使得建筑師們有著自己的考慮。一般來(lái)說(shuō)，選址不當(dāng)是造成事故的重要原因，再加上工作人員沒(méi)有很好的進(jìn)行處理，使得地基不穩(wěn)、水閘失靈，很多的水閘發(fā)生滲水現(xiàn)象，甚至被沖刷破壞。

水閘選址有一定的原則可循，穩(wěn)定性和安全性是選址的基本原則之一，為了更好的滿足水閘的使用要求，水流的穩(wěn)定以及造價(jià)是需要綜合考慮的問(wèn)題，成功的水閘一般都是安全的、穩(wěn)定的、同時(shí)使便宜的。針對(duì)這種情況，我們?cè)谒l選址的過(guò)程中，需要考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件和環(huán)境，選擇一些本省質(zhì)量很好的地基，同時(shí)對(duì)于巖石地基也有要求，需要承載能力強(qiáng)，壓縮性好，滲水能力強(qiáng)的土質(zhì)地基，然后在選擇的范圍方面可以適當(dāng)?shù)臄U(kuò)大。

如果選擇的天然地基的話，需要對(duì)地基做二次技術(shù)處理，一般來(lái)說(shuō)，這種處理的費(fèi)用是非常高的，一般會(huì)達(dá)到總造價(jià)的五分之一到三分之一，因此如果能在當(dāng)?shù)卣业絻?yōu)良地基，考慮各方面的因素，做好施工和技術(shù)管理工作，這是最好的方式，如果沒(méi)有，只能選擇天然地基進(jìn)行改造，保證不會(huì)發(fā)生事故。

2.2做好地基處理工作

在如今的水利工程建設(shè)中，處理水閘的地基已成為一個(gè)重點(diǎn)施工環(huán)節(jié)了，通常來(lái)說(shuō)在水利工程施工中，處理地基的方法有很多，而就現(xiàn)階段的工程項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，對(duì)地基處理一般有以下幾個(gè)主要目的：第一，能夠進(jìn)一步提高地基的承載能力，使得建筑工程更為穩(wěn)定，且具有較強(qiáng)的承載力。第二，有利于處理好地基中不同的安全隱患問(wèn)題，并將地基中的有害物質(zhì)消除掉，防止地基發(fā)生沉降。第三，能夠有效減少土壤中水分的含量，避免因?yàn)榇嬖诘臐B漏隱患而使得地基發(fā)生變形，并最終導(dǎo)致地基出現(xiàn)滑移的隱患。

現(xiàn)階段，在我國(guó)水閘地基中常見(jiàn)的安全隱患有兩方面，其一，承載力較低，其二，沉降嚴(yán)重。所以，在如今的一些工程項(xiàng)目中要想解決這兩個(gè)問(wèn)題，就要使用不同的技術(shù)手段：①墊層法；②替換法；③填充法；④灌漿法等。其中，由于墊層法和填充法在工程項(xiàng)目中不易受外界因素的影響，且對(duì)于地基處理有著較高的強(qiáng)度，所以這兩種方法在處理水閘安全隱患方面最為常用且備受關(guān)注。

2.3水閘消能防沖方法設(shè)計(jì)研究

水閘消能防沖工程設(shè)計(jì)包括計(jì)算工況和消能防沖設(shè)施形式的選擇，消力池（深度、長(zhǎng)度、底板厚度）、海漫長(zhǎng)度，河床沖刷深度計(jì)算和跌坎計(jì)算消力池（深度、長(zhǎng)度、底板厚度）、海漫長(zhǎng)度、河床沖刷深度計(jì)算和跌坎計(jì)算在很多專著中均有較為明確實(shí)用的計(jì)算方法。但如何準(zhǔn)確選擇計(jì)算工況，如何選取消能防沖設(shè)施等方面論述得不多，同時(shí)很多水閘因計(jì)算工況的不準(zhǔn)確導(dǎo)致工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，消能防沖設(shè)施形式選擇不當(dāng)導(dǎo)致消能防沖設(shè)施經(jīng)常沖壞。

2.3.1水文條件的變遷

（1）河網(wǎng)區(qū)聯(lián)圍筑閘改變了原來(lái)河網(wǎng)分流條件，使主河道水位雍高。（2）河道灘地的碼頭、工廠、道路以及眾多的占用河道斷面的橋墩，這些設(shè)施除了束窄了行洪斷面外，還改變了河道原來(lái)的天然狀況，改變了水流的邊界條件，加大了糙率，因而提高水位。

2.3.2河道地形的變遷

天然河道隨季節(jié)的變化其來(lái)水量在變化，其含砂量也在變化，河床總是時(shí)沖時(shí)淤，處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。若河道上游筑水庫(kù)，則攔截了洪水，削平了洪峰，亦攔截了泥砂。洪峰值少，夾帶泥砂少，改變了天然的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，河道筑閘后，加劇了這種不平衡狀態(tài)。由于水閘消能設(shè)計(jì)的控制工況是：保持閘上最高蓄水位，宣泄上游多余來(lái)水量，下游水位取下限值，水閘防沖設(shè)計(jì)的控制工況是：水閘泄放最大設(shè)計(jì)洪水量，相應(yīng)下游水位最低，所以由于下游河床不斷降低，下游水位低值也隨之降低，隨河道變遷出現(xiàn)的新低水位低于原設(shè)計(jì)工況的下限低值，原控制條件就不能適應(yīng)變化了的河床，消能防沖效果必然差，很多水閘經(jīng)常發(fā)生護(hù)坦或海漫被沖壞的情況。

2.4閘室安全計(jì)算

閘室的安全與穩(wěn)定對(duì)于水閘功能的發(fā)揮具有重要的作用，因此對(duì)于水閘的閘室需要進(jìn)行一些計(jì)算，確保其安全。需要計(jì)算的主要包括荷載組合、基底應(yīng)力計(jì)算、抗滑穩(wěn)定計(jì)算等。其中荷載組合又可以為基本組合和特殊組合兩種，不同的組合方式又有所差別。而基底應(yīng)力的計(jì)算包括力矩計(jì)算、正常運(yùn)用情況下的基底應(yīng)力以及竣工檢修情況的計(jì)算等?？够€(wěn)定計(jì)算需要計(jì)算閘室在正常運(yùn)用情況下的總彎矩以及總重，以此來(lái)得出抗滑穩(wěn)定系數(shù)。

3、結(jié)語(yǔ)

在水利工程施工之中水閘具有著獨(dú)特性和個(gè)性，在設(shè)計(jì)中水閘要結(jié)合實(shí)際進(jìn)行嚴(yán)格控制，這主要是由于工程中水閘是不存在共性的，如何使水閘設(shè)計(jì)做到安全、經(jīng)濟(jì)和合理，提高水利工程建設(shè)的設(shè)計(jì)水平，始終是擺在設(shè)計(jì)人員面前的一項(xiàng)重要的任務(wù)。在這些水利工程建設(shè)中，有很多成功的工程設(shè)計(jì)、施工經(jīng)驗(yàn)需要系統(tǒng)地進(jìn)行總結(jié)和理論提高，同時(shí)還有很多工程問(wèn)題和技術(shù)難點(diǎn)有待于去解決和攻關(guān)。

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