第二节 建筑物工程
（一）建筑物级别
七里河治理工程规模为中型，工程等别为Ⅲ等，穿堤涵闸工程级别为4级。 （二）涵闸设计 1、水力计算
闸孔净宽按无压自由出流计算，采用公式（《水闸设计规范》SL265-2001）：
Q无压＝?nmb2gH023
式中：
σ——淹没系数，当σ＝1时为自由出流； ｎ——孔数；
m——宽顶堰包括侧收缩影响的流量系数； b——过流断面计算宽度（m），即为洞宽； H0——计入行近流速水头在内的堰上水深（m）。 计算结果见设计指标表4-2-2～4-2-4所示。 2、消能设计
以2m32m涵闸为例，闸后消能按综合式消力池做计算，消力坎高根据下式计算：
QFrt?bhtghthc1?ht2(1?8Frt?1)2H10?(Qmb2g)23式中：
c——消力坎高（米）； hc1——跃后水深（米）； Q——过闸流量（米3/秒）；
g——重力加速度，采用9.81（米3/秒）； ψ1——坎后水流收缩断面流速系数，ψ1＝0.95； b——闸孔总净宽（米）；
44
H10——坎前总水头（米）； ht——出池河床水深（米）； Frt——收缩断面弗汝德数；
m ——过坎水流的流量系数，m=0.42； 消力池深根据下式计算：
S?σhc\?H1?cQQ23H1?()?2gb2(σhc\)2mb2ghc\?hc2(1?Frc?1)22Q2hc?E0?22gψ2b2hc式中：
S——消力池深（米）； σ——安全系数； hc＂——跃后水深（米）； H1——坎上水深（米）； c——消力坎高（米）； ψ——流速系数；
hc——收缩断面水深（米）； Frt——收缩断面弗汝德数；
E0——以池底板为基准的泄水建筑物上游总能量； 其他符号意义同上式。 消力池长度根据下式计算： Lsj=Ls+βLj Lj=6.9(hc＂-hc) 式中：
Lsj ——消力池长度（米）；
Ls——消力池斜坡段水平投影长度（米）；
45
β——水跃长度校正系数，采用0.8； Lj ——水跃长度（米）； 其他符号意义同上式。
消能设计按闸前排涝水深3.5米，下游无水的情况考虑，首次开启高度0.2米，经计算，设计取消力池深0.4米，坎高0.6米，总长11米。
3、工程布置
涵闸主要由上游连接段、闸室段、涵洞段、下游连接段四部分组成。 上游连接段：采用M10浆砌块石变高八字墙，墙背面设M10浆砌块石护坡厚300mm。闸室与七里河河底之间的斜坡段设M10浆砌块石护底厚300mm。接七里河河底设抛乱石护底厚400mm。浆砌石底部和挡土墙背面均设复合土工膜(200/0.3/200)一层，并在土工膜下设M5水泥砂浆找平层厚50mm。
闸室段：采用胸墙式闸室，闸室顺水流方向长6.4m，闸墩厚0.5m，高5m，闸墩长4m，闸墩顶设置排架、机架桥和启闭机房。闸室均采用C25钢筋混凝土结构，底板下设C15混凝土垫层厚100mm，垫层下设复合土工膜(200/0.3/200)一层。
涵洞段：均采用C25钢筋砼箱涵，下设 C15素砼垫层厚100mm，垫层下设复合土工膜(200/0.3/200)一层，下图4-2-1为涵洞剖面图。
图4-2-1 涵洞断面图
下游连接段：涵洞出口采用一字型结构，涵洞两侧设C25钢筋砼悬臂式挡土墙，墙顶设栏铸铁杆。支沟两侧设M10浆砌块石护坡厚300mm，长5m，沟底设
46
M10浆砌块石护底厚300mm，长5m，浆砌块石下均设M5水泥砂浆找平层厚50mm。护底下游接抛乱石护底厚400mm，长5m，沟底渐变与现状支沟平顺连接。
4、结构、稳定计算 1）闸室计算
选取2m32m涵闸作闸室稳定分析。 （1）工况拟定
① 施工完建期：上下游无水，地下水位位于底板以下。 ②正常运用期：闸门开启放水，上游七里河设计洪水位。 （2）采用计算公式（对闸底板底面中心取矩） ①地基应力
?max?min＝式中：
GA(1?6e)， Bmin?min——闸室基底应力的最大值和最小值（kPa）；
∑G——作用在闸室上的全部竖向荷载（包括闸室底板底面上的扬压力在内）之和（kN）；
A——闸室底板底面面积，取19.2（m2）；
e——闸室相对于底板地面中心的偏心距（m），正值为偏向上游，负值为偏向下游；
B——闸底板顺水流向长度，取4（m）。 ②地基不均匀系数：
??
?max?min，
式中：
η——地基不均匀系数：
σmax——闸室基底应力的最大值（kPa）； σmin——闸室基底应力的最小值（kPa）。 ③抗滑稳定安全系数：
47
Kc＝f∑G/∑H， 式中：
Kc——沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数；
f——闸室底板与地基之间的摩擦系数，根据地勘取0.35；
∑G——作用在闸室上的全部竖向荷载（包括闸室底板底面上的扬压力在内）之和（kN）；
∑H——作用在闸室上的全部水平向荷载之和（kN）； （3）闸室稳定计算 计算成果见表4-2-1。
表4-2-1 闸室稳定计算成果表
地基应力（kPa） 涵闸尺寸 计算工况 偏心距e（m） 最大值σmax 最小值σmin 地基应力不均匀系数η 抗滑稳定安全系数Kc 施工完建0.13 87.88 72.58 1.21 期 2m×2m 运用0.16 83.66 65.18 1.28 1.89 期 注：根据地勘资料地基应力允许值σ允=100 kPa。地基应力不均匀系数η允=2.0；抗滑稳定性安全系数Kc允=1.25。
表中数据满足规范要求。 （4）挡土墙稳定计算
挡土墙以穿堤涵闸挡土墙为例做计算，计算工况： （1）完建期：地下水尚未形成；
（2）运用期：渠道排涝水位，墙后为地下水位。 回填土要求：
回填应采用壤土，要求分层碾压、夯实，压实度不小于0.95，压实后等效内摩擦角不小于30度。
计算公式：地基应力计算公式同闸室稳定计算公式。 挡土墙的稳定计算成果见表4-2-2。
地基应力满足地基允许承载力要求，抗滑安全系数及抗倾安全系数均大于相应工况允许值，满足稳定要求。
48