朱家浜水闸设计——内外河水位(5)

2019-03-04 12:28

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7°~12°,不应过大,以免过闸水流脱离墙面,在主流与墙面之间产生回流,压缩主流使之更加集中,造成对岸坡和河床的冲刷。对于水闸闸下消能来说,严格控制下游的扩散角是十分必要的。在坚硬的粘土地基的岩石地基上,下游翼墙也可以采用扭曲面与岸坡连接。工程中采用的下游翼墙布置形式如下图2—1。

图2—1 下游翼墙布置形式

(2) 护坦

护坦的主要作用是消除过闸水流的能量,防止冲刷下游河床。水闸宜采用底流式消能,其消能设施的布置形式根据水位流量情况、地质条件、消能效果经技术经济比较后确定。当闸下尾水位深度小于跃后水深时,可采用挖深式消力池消能,消力池底板可采用斜坡面与闸底板连接,斜面坡度不宜小陡于1:4。当闸下尾水深度远小于跃进后水深,且计算的消力池又较深时,可采用挖深式与突槛式消力池结合的综合的综合式消力池。当计算的消力池很深,宜采用二级或多级消能。因为如采用一级消能,消力池的工作条件十分恶劣,不仅消力池中的流速和脉动压力增大,而且消力池池底扬压力也很大,消力池的稳定问题需慎重对待,处理不好甚至会影响闸室和边墙地基的稳定。

消力池内可设置消力池墩,消力梁等辅助消能工。消力墩、消力梁等辅助消能工设置的目的是为了改善水流条件,提高消能效果,且能减少消力池尺寸,节省工程量。当水闸闸下尾水位深度较深,且变化较小,河床及岸坡抗冲能力较强时,可采用面流式消能。当水闸承受水头较高且闸下河床及岸坡为坚硬的岩石时,可采用挑流式消能。

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(3) 海漫及防冲槽

流出消力池的水流,紊动现象仍很剧烈,底部流速较大,流速分布未恢复到正常状态,对河床仍有较强的冲刷能力,因此应设置一定长度的海漫以保护河床免受冲刷。为使海漫充分发挥作用,海漫宜做成1:10~1:20的斜坡。

为了防止水流冲刷,海漫末端应设置防冲槽,其深度一般应采用1.0~2.0m,防冲槽的上下游边坡可采用1:2~1:4,两侧边坡可与两岸边坡相同。

2.3水闸枢纽的布置

2.3.1枢纽建筑物的布置

水闸枢纽是经水闸为主的水利枢纽,一般由水闸、船闸、水电站和泵站等建筑物组成。与其它水利枢纽一样,水闸枢纽布置应根据闸址地形、地质、水流等条件,以及该枢纽中各建筑物功能、特点、运用要求等,合理安排好水闸与枢纽中其它各建筑物的相对位置。使水闸与枢纽其它建筑物布置紧揍直协调,形成一个整体效益最大的有机组合体,以充分发挥整个水部枢纽工程的作用。

以水闸为主体的水利枢纽,在总体布置时应首先考虑满足各类水闸的功能要求,确保水闸的正常运行。在这个基础上,再根据其他建筑物的功能、特点和运用要求进行布置。并且根据枢纽工程所发挥的作用有不同的侧重要求。

由于工程作用是挡潮防止江水倒灌和排水通航,所以工程的主要要求有:①闸门控制排水且洪水期防止江水倒灌;②交通方面满足城西河两岸的交通要求;③通航方面满足永宁江与西江的航运要求,闸孔能够通过100吨级船只,为减少工程开挖方量和工程投资,工程不另设航道,通过河道中心线和闸孔来满足通航要求。

2.3.2水闸与两岸的连接布置

水闸两岸连接应能保证岸坡稳定,改善水闸进、出水流条件,提高泄流能力和水能防冲效果,满足侧向防渗需要,减轻闸室底板边荷载影响,且有利于环境绿化等。 (1) 连接型式

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水闸两岸连接采用直墙式结构;水闸上下游最大水位差不大(1.81m ),考虑防渗和防冲等问题,采用直墙式连接适宜。 (2) 分缝设置

闸室两侧需要设置岸墙,由于闸室在闸底板中间部位设置了分缝,岸墙兼作边墩,并做成空箱式。 (3) 翼墙连接

上下游翼墙与闸室及两岸岸坡平顺连接。上游翼墙的平面布置采用扭曲面型式,下游翼墙的平面布置采用扭曲面与折线式组合。 (4) 翼墙长度

根据《水闸》设计规范要求,上游翼墙顺水流向的投影长度应大于或者等于铺盖长度。下游的翼墙平均扩散角每侧采用7°~12°,其顺水流向的投影长度大于或等于消力池长度。下游翼墙应在长度方向上以10m为单位段长度分段。成折线布置分布。翼墙的墙顶高程高于上下游最不利水位,高程取8m。

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第3章 枢纽布置设计

3.1 闸址选择和闸孔设计

3.1.1闸址选择

闸址选择关系到工程的建设成败和经济效益的发挥,是水闸设计中的一项重要内容。应当根据水闸承担的任务,综合考虑地形、地质条件和水文、施工等因素,通过技术经济比较,选定最佳方案。

闸址宜优先选在地质条件良好的天然地基上。土质地基中,以地质年代比较久的黏土、重壤土地基为最好;中壤土、轻壤土、中砂、出砂和砂砾石也可以作为水闸的地基。要尽量避开淤泥质土和粉、细砂地基,否则,应采取妥善的处理措施。

过闸水流的形态是选择闸址时需要考虑的重点。要求做到:过闸水流平顺,流速分布均匀,不出现偏流和危害性冲刷或淤积。排水闸宜选择在地势低洼、出水通畅处,且将闸址设在靠近主要涝区和容泄区的江河老堤的线上。冲沙闸大多布置在拦河闸与进水闸之间,紧靠拦河闸河槽最深的部位,或建在引水渠的进水闸旁。

3.1.2 闸孔设计

闸孔设计的任务是确定闸孔形式、闸孔尺寸和闸槛高程。闸孔形式是指闸底板的形式(堰型)和是否设置胸墙。闸孔尺寸包括孔口的净数、孔数和孔高。不设胸墙的孔高是指闸门高度;设置胸墙的孔高为胸墙底缘到闸底板顶面(闸槛高程)的高度。

3.2闸室的布置和构造

闸室段是水闸工程的主体,包括闸底板、闸墩、胸墙、闸门等。闸室布置应根据水闸挡水、泄水条件和运行要求,结合考虑地形、地质等因素,做到结构安全可靠、布置紧凑合理、施工方便、运用灵活、经济美观。

3.2.1 底板

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闸室底板有平底板、低堰底板和折线底板,其中平底板用的最多。当上游水位较高,而过闸单宽流量又受到限制时,或因地基表层松软需要闸底建基高程,或在多泥沙河流上有拦砂要求时,可将闸槛抬高,做成低堰底板。在坚实或中等坚实的地基上,当闸室高度不大,但上、下游河渠底高差较大时,可采用折线底板,其后部分可作为消力池的一部分。

对于多孔水闸,为适应地基不均匀沉降和减少底板内的温度应力,需要用沿水流方向的闸室横缝(温度沉降缝)将闸室分成若干段,没个闸段可为单孔、两孔或三孔。本设计底板顶高程-0.60m,厚0.8m。

3.2.2 闸墩

闸墩的主要作用是分隔闸孔,同时也支承闸门、胸墙、工作桥及交通桥等上部结构。闸墩长度应满足上部结构布置的要求,墩底长度一般等于地板长度,墩顶长度可小于或大于底板长度。

闸墩有中墩和边墩。通常将闸室胸墙或闸门挡水处得闸墩和岸墙的顶部高程称为闸顶高程。闸顶高程应根据挡水和泄水两种运用情况确定,挡水时,闸顶高程不应低于水闸正常蓄水位(或最高挡水位)加波浪计算高度与相应安全超高值之和;泄水时,,闸顶高程不应低于设计洪水致(或校核洪水位)与相应的安全超高值之和。为防止上游来水(特别是洪水)漫过闸顶,危害闸室结构安全,上述挡水和泄水两种情况下安全保证条件应同时得到满足。南岸边墩厚为2.0m。北岸边隔及隔墩考虑泵室结构布置需要厚度分别为2.70m和1.1m,局部设置为空箱结构,以节省投资及减少结构自重。

3.2.3 闸门

闸门形式的选择,应根据运用要求、闸孔跨度、启闭机容量、工程造价等条件比较确定。

闸门在闸室中的位置与闸室稳定、闸墩和地基应力、以及上部结构的布置有关。平面闸门一般设在靠上游侧,有时为了充分利用水重,也可移向下游侧。弧形闸门为不使闸墩过长,需要靠上游侧布置。

闸门不能承受冰压力,为此,应采用压缩空气、开凿冰沟或漂浮芦柴捆等方法,将闸门与冰层隔开。水闸采用液压启闭的水下卧倒式钢闸门,地面以上不需要启闭机房,全部


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