摘#8195;要 本文對(duì)水閘設(shè)計(jì)中涉及的水閘的選址、閘型的選擇、水閘底板高程、水閘地基處理、水閘消能防沖方法設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了論述，并針對(duì)排水設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，是筆者多年工作的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，希望給以后的水閘設(shè)計(jì)工作提供一些參考。

關(guān)鍵詞 水閘設(shè)計(jì)；選址；閘型；底板高程；消能防沖

中圖分類號(hào) TV 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)031-0127-01

1 水閘設(shè)計(jì)

1）水閘的選址問(wèn)題。水閘的選址無(wú)疑是水閘建設(shè)過(guò)程中的首要環(huán)節(jié)。水閘在選址時(shí)應(yīng)綜合考慮各方面情況，最好選擇地質(zhì)條件良好的天然地基。一般在滿足水閘使用要求和管理的情況以后，再根據(jù)水閘的地質(zhì)條件和水文條件，優(yōu)先選用新鮮完整的巖石地基，在沒(méi)有這種完整的巖石地基的情況下，也可以考慮選擇一些承載能力大、壓縮性低、抗?jié)B穩(wěn)定好、抗剪強(qiáng)度高、透水性小的土質(zhì)地基。

2）閘型的選擇。水閘的閘型有很多種，具體功能和優(yōu)缺點(diǎn)也不盡相同，在閘型選擇的時(shí)候不能一味盲目地追求新穎。正是因?yàn)樗l型式的選擇是由多方面因素綜合決定的，所以應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際地質(zhì)地形、河道特性、施工管理等因素因地制宜地進(jìn)行考慮，確保閘型的選擇是科學(xué)的、合理的。

3）水閘底板高程。閘底板高程選定得是否得當(dāng)，對(duì)閘的制作、施工、造價(jià)以及質(zhì)量均有很大影響，因此水閘底板高程的確定同樣是一件馬虎不得的步驟。同閘型的選擇一樣，閘底板高程的確定也是要從地質(zhì)、水文地質(zhì)、經(jīng)濟(jì)以及滿足運(yùn)行要求等多方面綜合考慮。如：閘底板高程比較低的情況下，雖然有利于迅速排水使農(nóng)田不致受澇，但如果地質(zhì)較差的情況下，這就加重了地基開(kāi)挖和處理的難度，而且底板高程過(guò)低的話對(duì)于攔河閘來(lái)說(shuō)，給閘門(mén)的啟閉力、防沙沖沙布置均帶來(lái)困難。由此可見(jiàn)，閘底板高程的確定必須綜合考慮，選擇最優(yōu)方案。

4）水閘地基處理。目前對(duì)水閘地基處理的方法有很多，下面就對(duì)國(guó)內(nèi)常用的一些方法做簡(jiǎn)要敘述。

①預(yù)壓法：預(yù)壓法是通過(guò)預(yù)先加載，加速場(chǎng)地土排水固結(jié)，從而達(dá)到減少沉降和提高地基承載力的目的。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)在持續(xù)荷載作用下體積會(huì)發(fā)生很大壓縮，強(qiáng)度會(huì)明顯增長(zhǎng)的土，如淤泥質(zhì)土、粘性土地基等有著非常好的效果。缺點(diǎn)是：比較耽誤工期，一般施工工期緊的工程不建議采用，這是由于閘基地下水一般與河水連通，使得了圍封、降水難度比較大，所以要通過(guò)預(yù)壓法完成場(chǎng)地土固結(jié)沉降往往要耗費(fèi)比較長(zhǎng)的時(shí)間；②復(fù)合地基法：復(fù)合地基一般是由基體（天然地基土體）和增強(qiáng)體兩部分組成。它是天然地基在處理過(guò)程中被置換或增強(qiáng)而形成的一種人工地基。復(fù)合地基根據(jù)樁體材料的性質(zhì)不同一般可分“剛性樁復(fù)合地基”、“柔性樁復(fù)合地基”和“散粒體材料樁復(fù)合地基”三種，由于樁體材料的差異，它們加固機(jī)理、適用條件和施工工藝也有很大區(qū)別，在此我們就不一一介紹了；③換土墊層法：換土墊層法也是一種比較古老的地基處理方法。因?yàn)槠涫┕ず?jiǎn)便，而且運(yùn)用此方法處理的地基很少出現(xiàn)問(wèn)題，在工程質(zhì)量上有一定保證，所以一直是淺層地基處理的首選方法。淺層地基一般指軟弱土層小于3m，下臥層地基承載力較高的土層。因?yàn)槿绻麚Q填深度過(guò)大的話，這樣會(huì)出現(xiàn)增加基坑支護(hù)費(fèi)用，造成工程造價(jià)過(guò)高等問(wèn)題；④樁基法：樁基按施工方法可分為預(yù)制樁和灌注樁兩大類。樁基能有效地承受一定的水平荷載和上拔力，常用于以下幾種情況：受大面積地面荷載影響的結(jié)構(gòu)；豎向荷載大而集中的結(jié)構(gòu)；沉降方面有較高要求的建筑物。

5）水閘消能防沖方法設(shè)計(jì)。一般來(lái)說(shuō)，水閘消能設(shè)計(jì)的控制工況是：保持閘最高蓄水位，宣泄上游多余水量，下游水位取下限值。此種工況下閘門(mén)的初始開(kāi)啟度，往往是消力池深度計(jì)算的控制因素。水閘防沖設(shè)計(jì)的控制工況是：水閘泄放最大設(shè)計(jì)洪水流量，相應(yīng)下游水位最低。由于人類活動(dòng)加劇，氣候環(huán)境變遷，使得水文規(guī)律發(fā)生了巨大的變化，所以在選擇水閘閘上最高蓄水位、最低水位時(shí)還要考慮到河道地形和水文條件的變遷。

2 水閘排水問(wèn)題

1）消力池底板排水孔設(shè)計(jì)。消力池底板要承受多方面的力量，包括水流的沖擊力、水流脈動(dòng)壓力和底都揚(yáng)壓力等，具備相當(dāng)?shù)闹亓亢蛷?qiáng)度，能夠抗擊重物沖擊、經(jīng)壓耐磨。可以考慮在水平護(hù)板的后半部分設(shè)置部分垂直的排水孔，同時(shí)，排水孔呈梅花形布置，排水孔的下面可以鋪一層反濾層，能夠最大限度的進(jìn)行排水，減少護(hù)板底端的滲透壓力。

2）閘基防滲面層排水。由于上游與下游巨大的水位差產(chǎn)生的強(qiáng)力作用，上游水會(huì)從河床慢慢滲透，繞經(jīng)上游防滲鋪蓋、板樁以及閘底板，再經(jīng)過(guò)消力池的反濾層由排水孔流至下游，起到有效排水的作用。地基的滲水要想盡快的排出去，可以在高水位的一側(cè)大不量布置鋪蓋、淺齒墻、板樁等多個(gè)防滲止水的設(shè)施，滯滲延長(zhǎng)底板上游的滲透路徑，使作用在消力池底板上的滲透壓力緩緩減小壓縮。在低水位一側(cè)設(shè)置濾水層進(jìn)行排水，同時(shí)使用排滲管等設(shè)施排滲。

3）翼墻排水孔的設(shè)計(jì)。在水閘的使用過(guò)程中，除了閘基會(huì)出現(xiàn)滲流以外，還會(huì)發(fā)生側(cè)向滲流。所謂側(cè)向滲流是指滲水從上游繞過(guò)翼墻、岸墻和刺墻后向下游流去。這種側(cè)向滲流隱患很大，很可能造成水閘底板滲透壓力的增大，從而使得滲流出口處發(fā)生嚴(yán)重危害性的壓力變形。一般單向水龍頭的水閘可以在下游翼墻和保護(hù)坡處設(shè)置多個(gè)排水孔，并且在擋土墻的另一側(cè)孔口處設(shè)置反濾層。然而由于一些設(shè)計(jì)人員的馬虎和不專業(yè)，有一些工程中的排水孔設(shè)置在了進(jìn)口翼墻處，這種設(shè)計(jì)不僅浪費(fèi)資源，還會(huì)起到一些發(fā)面效果。比如，這樣的設(shè)置使得翼墻失去了大部分防滲、抗沖、增加滲透路徑的能力，使得上游的水流直接從排水孔滲入翼墻的后面，同時(shí)也減小了翼墻的作用。 所以，設(shè)計(jì)者要明確各個(gè)環(huán)節(jié)的作用，做到心中有數(shù)，做好側(cè)方向防滲排水設(shè)施。不能盲目的張冠李戴，鬧出笑話，也給工程帶來(lái)安全隱患。

4）防沖槽的設(shè)置。水利工程建設(shè)中，在水閘關(guān)卡的末端通常設(shè)有加固穩(wěn)定措施—防沖槽。因?yàn)樗鞯哪芰亢退俣仍诮?jīng)過(guò)關(guān)卡的作用雖然已經(jīng)得到一定的減緩，但末端水流仍具有一定的沖洗能力，這就足以對(duì)河床造成一定程度上的損害。常用的拋石防沖槽就是在末端水流處挖槽拋石，留下足夠多的石塊，當(dāng)水流沖刷河床形成沖坑的時(shí)候，預(yù)留在槽內(nèi)的石塊沿沖刷的斜坡陡段滾下，鋪蓋在沖坑的上游斜坡的上面。防止沖刷坑向上游擴(kuò)展，保護(hù)工程的安全。

3 結(jié)束語(yǔ)

水閘是一種既能擋水，又能泄水的水工建筑物，在防洪、灌溉、排水、航運(yùn)、發(fā)電等水利工程中得到十分廣泛的應(yīng)用。堤防之險(xiǎn)在于閘，說(shuō)明了水閘的重要性。水閘的地質(zhì)條件、施工條件、受力條件及其重要性等與其他建筑物相比有其特殊性。其設(shè)計(jì)是非常復(fù)雜的，它不僅有主觀的因素，還有客觀的因素。隨著科學(xué)的進(jìn)步，水閘的設(shè)計(jì)施工雖然越來(lái)越趨于成熟，但是如閘門(mén)止水容易損壞的問(wèn)題、水閘啟閉機(jī)的布置問(wèn)題和閘門(mén)啟閉機(jī)行程限位裝置過(guò)于簡(jiǎn)陋等一些細(xì)節(jié)問(wèn)題仍需要進(jìn)一步的規(guī)范。千里之堤毀于蟻穴，一個(gè)微小的因素就足以給整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與安全性造成威脅。綜上所述，我們可以看出水閘設(shè)計(jì)是要從多方面綜合考慮的，科學(xué)謹(jǐn)慎、細(xì)致入微是防范于未然要秉持的首要態(tài)度。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國(guó)水利部.水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-2001[S].中國(guó)水利水電出版社，2001.

[2]郭中瓊.水閘設(shè)計(jì)問(wèn)題的分析[J].中國(guó)水運(yùn)，2009，11.