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水利枢纽水闸防渗排水设计计算案例综述

水闸防渗排水设计应根据闸基的地质条件、闸基的布置和两侧的等高线，以及上游和下游水位的条件。

（1）绘制合适尺寸和类型的地下等高线

（2）渗流计算用于确定渗流压力，并检查闸基础的防渗稳定性。

（3）进行了防渗排水设施的结构设计。

1.1防渗排水设施的布置

水闸闸基的防渗设施包括水闸地下轮廓线的铺盖、板桩、尺墙与底板。排水设施主要指护坦内的排水孔，排水层以及反滤层等。

1.1.1铺盖

铺盖的主要作用是延伸河床，降低渗透压力和渗透水力坡降，防止河床被水冲刷。覆盖层主要包括粘土和粘壤土覆盖层、混凝土、沥青混凝土和钢筋混凝土覆盖层。

毯子的长度根据闸基防渗的需要而定，一般是上下游水位差的3-5倍。混凝土或钢筋混凝土垫层的最小厚度不应小于0.4m。沿水流方向的永久缝距可为8~20m，靠近翼墙的缝距宜小。接缝宽度可为2-3cm。

粘土或壤土垫层的厚度应根据垫层土料的允许水力坡降值计算确定。厚度不小于0.6m，向闸室方向逐渐加厚。毛毯上应设置保护层。

止水带与闸门底板连接处及两侧止水带与翼墙连接处设沉降缝，缝内设止水带。

本次设计采用钢筋混凝土垫层，垫层长度L=3H=37.22=21.66m，垫层厚度d=0.6m。垫层上设0.2m厚浆砌块石保护层和0.1M厚砂垫层。

1.1.2板桩

板桩的作用是扩大渗流直径，减小渗流梯度和渗流压力。板桩的防渗效果随透水地基的深度、位置和土层分布而变化。根据材料的不同，有木桩、钢板桩、钢筋混凝土板桩和砂浆浇注板桩。现在钢筋混凝土板桩被广泛使用。适用于砂土地基和砂砾石地基。板桩一般厚15-30cm，宽40-20m，深15-20m。

1.1.3齿墙

为了增加闸室的渗透性，闸底板上下游均应设置尺墙，尺墙还可延长渗流路径。齿墙深度一般为0.5-1.5m。本次设计齿墙深度为1m。

1.1.4排水设施

排水设施可以消除渗漏，避免渗漏变形，增加下游的稳定性。引流的位置影响渗透压的大小和分布。在设计中，应降低渗透压力，避免渗透变形。

水闸均采用瓦片式排水，布置在护坦排水孔下还海漫的头部。排水体是反滤层最大的一层颗粒物，一般为卵石、砾石和砾石，粒径1-2cm。厚度为0.2-0.3m。

本次设计采用粒径2cm，厚度0.3m的排水体。排水体下设反滤层，由0.2m中砂和0.2m粗砂组成。排水孔直径5cm，排距1m，孔距3m呈梅花形布置。

1.2防渗长度的确定

1.1.1初拟防渗长度的确定

—闸基防渗长度,即闸基轮廓线防渗部分水平段和垂直段长度的总和(m)；

ΔH—上、下游水位差(m)；

C—允许渗径系数值，当闸基设板桩时,采用规定的小值。

本工程闸基为轻粉质砂壤土，故取C=7，。

1.1.2闸底板尺寸的确定

闸底板顺水流方向的长度，可按照上部结构的布置要求，

本工程闸基为轻粉质砂壤土，取L=1.5H=1.5×7.22=18.05m，取L=20m。

本设计底板采用整体式底板，所以底板厚度d=（1/5～1/8）b=1.875～3m，取d=2m。

1.1.3闸基渗径长度验算

，故满足渗径长度要求。

1.3渗流计算

地下等高线初步确定后，对初步方案进行渗流计算。

闸基渗流计算有图解法和数值法两种方法。数值方法可分为全断面直线分布法和改进法。阻力系数法是以阻力系数法为基础的。本次设计采用改进的方法进行渗流计算。

按照地下轮廓形态简化计算表，可得到本设计的典型流段划分图。

1.3.1地基有效深度的确定

土基上水闸的地基有效深度可按下述公示计算：

当时,

当时,

Te—土基上水闸的地基有效深度(m)；

L0—地下轮廓的水平投影长度(m)；

S0—地下轮廓的垂直投影长度(m).

当计算的Te值大于地基实际深度时,Te值应按地基实际深度采用。Te=27.5m.

1.3.2分段阻力系数的确定

根据《水闸设计规范》SL265—2001附录C渗透压力计算中的C.2改进阻力系数法，分段阻力系数可按下述公示计算：

进出、口段：

—进、出口段的阻力系数；

S—板桩或齿墙的入土深度(m)；

T—地基透水层深度(m)。

内部垂直段：

—内部垂直段的阻力系数。

水平段：

—水平段的阻力系数；

—水平段长度(m)；

S—进、出口段板桩或齿墙的入土深度(m)。

经计算，各基