船闸第六章 船闸水工建筑物(8-10学时)-(二、闸首、地基梁、防渗排水)2014-5-17

1、河海大学港海学院港航系河海大学港海学院港航系土基上，土基上，一般一般采用整体式。岩基上，常采用分离式。采用整体式。岩基上，常采用分离式。闸首的尺度，往往由布置需要决定的。闸首的尺度，往往由布置需要决定的。1）门前段：）门前段：2）门龛段（门库段），）门龛段（门库段），d：门龛深度(m) 一般为门厚加0.40.8m3）门后段（支持段），）门后段（支持段），底部宽度：底部宽度：顶部宽度：顶部宽度：土基上整体式，边墩土基上整体式，边墩空箱式空箱式底板常采用等厚底板常采用等厚台阶形底板台阶形底板空箱式空箱式底板底板岩基上，闸首分离式结构，边墩一般常用重力式（岩基上，闸首分离式结构，边墩一般常用重力式（

2、岩面较高时也可采用衬砌式或混合式岩面较高时也可采用衬砌式或混合式三峡船闸第三峡船闸第6闸首加锚半衬砌或混合式结构闸首加锚半衬砌或混合式结构 闸首底板厚闸首底板厚l底板厚度可取等于（1/31/4.5）边墩的自由高度，但不应小于其净跨的（1/61/7），在粘性地基上取较大值，在砂性地基上可取小值。倒拱底板的拱厚一般取为口门宽度的（1/151/20），矢跨比一般为（1/71/10）。倒拱底板对边墩的不均匀沉降对边墩的不均匀沉降、相对水平位移相对水平位移和转角转角相当敏感，边墩即使只产生较小的变位，也会使倒拱产生较大使倒拱产生较大的附加内力的附加内力。因此，倒拱底板一般用于地基条件好，边墩倒拱底板一般

3、用于地基条件好，边墩高度不大的闸首。高度不大的闸首。失跨比失跨比：拱圈（或肋拱）的计算矢高s与计算跨径l之比。（分离式，简单些，不再讲述）（分离式，简单些，不再讲述）船闸闸首计算特点船闸闸首计算特点1）结构、荷载的空间性，决定了计算的复杂性。通常简化为平面）结构、荷载的空间性，决定了计算的复杂性。通常简化为平面问题计算。问题计算。2）两个分开：边墩与底板分开计算，纵向分段计算）两个分开：边墩与底板分开计算，纵向分段计算3）宽缝施工的闸首，需要校核边墩横向稳定性）宽缝施工的闸首，需要校核边墩横向稳定性闸首结构的计算内容：闸首结构的计算内容：1）闸首结构稳定验算包括：整整体抗滑、抗倾、抗浮、渗流稳

4、定体抗滑、抗倾、抗浮、渗流稳定性和地基承载力等验算性和地基承载力等验算。2）强度验算包括：边墩强度、边墩强度、底板强度、局部强度等验算底板强度、局部强度等验算。 3）沉降计算1 1、整体抗滑稳定计算、整体抗滑稳定计算（反映了空间性，考虑了横向回填土摩擦力） 抗滑稳定安全系数按下式计算： 式中： Kc ：抗滑稳定安全系数； V：作用于闸首上的垂直力总和，kN； U ：作用于闸首底板上的扬压力，kN； f ：闸首沿地基面的摩擦系数； H1、H2 ：作用于闸首上、下游端面的水压力，kN； E1、E2 ：作用于闸首上、下端面的静止土压力，kN； Ep：作用于闸首下游端面埋深部分的抗力,kN,土基与埋置

5、不深的岩基可不计； Et ：边墩背面与回填料间的摩擦力,kN,在粘性填土段可不计； kt ： 摩擦力折减系数：上、中闸首可取0.6，下闸首可取0.4； E ：边墩背面的土压力，kN； ：回填料与边墩背面间的摩擦角，()，取=/2 。tgEkEtt2 1212()tpcVU fEEKHHEE一般采用分段法计算一般采用分段法计算1）门前段、门龛段的计算与闸室）门前段、门龛段的计算与闸室墙计算类似，计算竖向、横向荷墙计算类似，计算竖向、横向荷载作用下内力；载作用下内力；2）支持段（门后段）计算，考虑）支持段（门后段）计算，考虑巨大门推力作用，按独立的墩墙巨大门推力作用，按独立的墩墙计算抗滑稳定、进行

6、强度校核计算抗滑稳定、进行强度校核（门库（门库段）段）闸门推力闸门推力 式中 R闸门推力，kN； P作用于每扇闸门上的总水压力,kN； 闸门与船闸横轴线的夹角。 将闸门推力R分解为平行于船闸轴线的纵向分力E1及垂直于船闸轴线的横向分力Ssin2PR2cosRS2sinRE1其它荷载其它荷载 支持墙还作用有门龛水压力E2; 支持墙与门龛分缝间的水压力E3; 支持墙与底板分缝间的扬压力E4; 土压力和自重等荷载。 其中其中E E3 3、E E4 4为缝隙水压力，为缝隙水压力， 均应乘以均应乘以0.50.5的折减系数。的折减系数。 1*cosnEql*cos/ tan 2nSql其中 作用的纵向水平

7、力的总和， 为作用的横向水平力的总和。 支持墙的抗滑稳定性支持墙的抗滑稳定性 式中： 作用于支持墙全部垂直力的总和,（包括墙底 缝内的扬压力E4），KN； f 支持墙底面的摩擦系数，一般取 0.70.75； 作用于支持墙全部水平力的总和，kN E22()()RESRVfkcVRS（2 2）支持墙的强度计算）支持墙的强度计算 支持墙的强度计算，采用双向弯曲受压公式，墙底四角点应力按下式计算： 式中： 支持墙底面的最大应力， ， 为材料允许抗压强度； 支持墙底的最小应力， 0； F支持墙底面的面积，m2； Wx、Wz 支持墙底面对x、z轴的断面模量，m3； Mx、Mz 分别为纵向水平力对x轴的力矩

8、和及横向水平力、垂直力对z轴的力矩和，kNm。 zzxxminmaxWMWMFVmaxmin maxmin （3 3）带形钢筋）带形钢筋 当支持墙不能独立满足水平抗滑稳定要求时，则须设置当支持墙不能独立满足水平抗滑稳定要求时，则须设置纵向带形钢筋。纵向带形钢筋。带形钢筋所受的力可按下式计算： 式中 Eg 带形钢筋所受的力，kN； Em 闸门推力的纵向分力，kN； Ef 缝面上的纵向水压力，kN； Es 作用于支持墙上门龛的纵向水压力,kN； 折减系数，取为0.5； 作用于支持墙计算面以上的垂直力总和, kN； f 摩擦系数，取0.70.75； Kc支持墙抗滑稳定安全系数，取为1.41.5。 当

9、支持墙能够独立满足水平抗滑稳定时，则按构造要求配置带形钢筋当支持墙能够独立满足水平抗滑稳定时，则按构造要求配置带形钢筋。cfsmgKfVEEEEV参见教材，参见教材，以及船闸设计参考资料。以及船闸设计参考资料。既然是局部内力，意味着要和整体内力叠加后，校核强度。既然是局部内力，意味着要和整体内力叠加后，校核强度。闸首廊道计算分段闸首廊道计算分段结构、荷载的空间结构、荷载的空间 性明显。性明显。横向强度的验算是主要的。横向强度的验算是主要的。分段法（水闸中，称截条法）主要步骤分段法（水闸中，称截条法）主要步骤a)纵向分段：纵向分段：b）不平衡剪力的计算和分配：）不平衡剪力的计算和分配：，（但没有

10、满足结构段之间位移协调），（但没有满足结构段之间位移协调）c)横向荷载的分配：横向荷载的分配：d)分段内力计算：分段内力计算：e) 内力调整。内力调整。1、闸首底板的纵向分段、闸首底板的纵向分段 闸首底板的特征段，一般可根据荷载、刚闸首底板的特征段，一般可根据荷载、刚度及跨度等因素划分。底板的分段原则是度及跨度等因素划分。底板的分段原则是使各特征段内：使各特征段内：a) 底板有大致相同的断面；底板有大致相同的断面；b) 边墩的间距基本一致；边墩的间距基本一致；c)作用荷载沿纵向变化较小；作用荷载沿纵向变化较小；分段数并不是越多越好分段数并不是越多越好!2、不平衡剪力的计算（反映竖向力、不平衡剪

11、力的计算（反映竖向力、纵向力的影响）纵向力的影响）整体来看，垂直力与地基反力是平衡的。各整体来看，垂直力与地基反力是平衡的。各段而言是不平衡的。在分割的截面上必然产段而言是不平衡的。在分割的截面上必然产生剪力以使各段保持平衡，生剪力以使各段保持平衡，此为不平衡剪力。此为不平衡剪力。 基底地基反力直线分布的假设基底地基反力直线分布的假设，（横向因为，（横向因为对称荷载，均布；纵向不均布偏心受压公式对称荷载，均布；纵向不均布偏心受压公式计算）计算）Qi = Ri Vi式中： Qi 不平衡剪力，kN； Ri 闸首沿纵向按直线反力法计算所得的 作用于该特征段上的地基反力，kN； Vi该特征段上的向下的

12、垂直力总和, kN； 包括自重、水重、浮托力、渗透压力自重、水重、浮托力、渗透压力。按弹性力学方法进行分配，式按弹性力学方法进行分配，式6-726-72；式中： QT相应特征段上边墩截面上的不平衡剪力，kN； Jy 边墩和底板截面对y轴的惯矩，m4； H 边墩高度，m； (Sy)abcd abcd截面对y轴的静矩，m3。 (Jy)abef abef截面对y轴的惯矩，m4。 分配于底板上的不平衡剪力QH为： QH = Qi 2QTb)b) 人字闸门闸首，边墩分配人字闸门闸首，边墩分配85%85%和底板和底板15%15%；c)c) 边墩集中力，底板分布力。边墩集中力，底板分布力。 )J(21)S(

13、HJQQabefyabcdyYiT3、横向荷载的分配、横向荷载的分配扩散、传递扩散、传递水头较高的船闸这种分配效应更加明显。水头较高的船闸这种分配效应更加明显。中小水头一般不考虑横向荷载的分配。中小水头一般不考虑横向荷载的分配。集中力，考虑向集中力，考虑向下下45度扩散效应，度扩散效应，式中 hi横向力Syi距闸首底板中心轴的距离，m；li 横向力Syi在闸首底板处的分布长度，m。 1nyiiiSTl1nyiiiiS hMl假定：横向水压力沿闸首长度的分配，与边墩假定：横向水压力沿闸首长度的分配，与边墩受弯扭时横向受弯扭时横向变形成正比变形成正比。注意注意1 1：这里是指水压力合力点高程断面：

14、这里是指水压力合力点高程断面 注意注意2:2:式中，角度单位是度式中，角度单位是度 不是弧度不是弧度5 5、内力调整、内力调整1 1）对纵向断面变化不大的闸首闸底）对纵向断面变化不大的闸首闸底Mc、Qc闸首底板单位条宽的弯矩和剪力加权平均值，kNm，kPa。bi 各段的长度，m。Mip、Qip各特征段调整后的计算弯矩和计算剪力值，kNm，kPa；Mi、Qi各特征段单位条宽的弯矩和剪力值，kNm，kPa。iiCiiiCiM bMbQbQb2QQQ2MMMciipciip2 2）对于纵向断面变化较大或有帏墙的闸首）对于纵向断面变化较大或有帏墙的闸首底板底板3 3）当横向荷载进行分配后，不再进行内力

15、）当横向荷载进行分配后，不再进行内力调整。调整。 ？4 4）对重要船闸应进行空间有限元分析、模）对重要船闸应进行空间有限元分析、模型试验型试验计算内容：计算内容： 分离式闸首的边墩和底板应分别进行稳定和强度计算。横向的抗滑、抗倾稳定性进行验算；闸首的中间底板抗浮稳定验算；土基上分离式闸首边墩沉降及边墩倾斜验算；强度验算（底板及边墩）6.4.3 分离式分离式闸闸首计算首计算三峡船闸第三峡船闸第6闸首加锚半衬砌或混合式结构闸首加锚半衬砌或混合式结构 a)关键问题是求得地基梁与地基之间的接触应力关键问题是求得地基梁与地基之间的接触应力地地基反力，基反力，b)无限连续接触转化有限分段式接触无限连续接触

16、转化有限分段式接触呈台阶式分布；呈台阶式分布；(2)呈折线式分布；呈折线式分布；(3）也有用多项级数表示地基反力分布。）也有用多项级数表示地基反力分布。c)梁的静力平衡，位移协调一致。梁的静力平衡，位移协调一致。d)地基模型的合理选取地基模型的合理选取e) 边载的影响不可忽视。边载的影响不可忽视。1、连杆法、连杆法1）基本原理）基本原理链杆法链杆法受任意竖直荷载和力偶荷载的基础梁，图a所示；将全梁分为n个长度为c的区段，每一区段中心安置一根竖直连杆与地基相连，图b所示；为组成几何不变体系，加一根水平连杆，水平连杆不受力；采用混合法计算时，各竖直连杆内力为未知，梁的某一截面的竖直位移和转角未知；

17、将竖直连杆切断，在梁的左端另加一根竖直连杆控制竖直位移，再加一个刚臂控制转动，得到基本体系，如图c所示；链杆法链杆法基本体系左端的水平连杆、竖直连杆和刚臂等同一个固端，因此这个基本体系就是一个悬臂梁，如图d所示；比较基本系与原结构在解除约束处的位移和附加约束处的力，可写出混合法的典型方程； 典型方程：典型方程：X111X212 +Xn1ny0 a10 1p0 X121X222 +Xn2n y0 a20 2p0 X1n1X2n2 + Xnnn y0 an0 n p0 X1 X2 Xn 0 0 P=0a1X1 a2X2 an Xn 0 0 M=0 每个位移条件的位移包含3个部分，一部分kiXi由各

18、未知力引起，第二部分（y0ak0 ）是由y0 和0引起，如图e所示；第三部分kp是由梁上的外荷载引起的挠曲变形。 ki包括i处单位连杆力在悬臂梁k处产生的挠曲、以及地基k处 的沉陷（沉降），与地质条件，及采用的地基模型有关。 最后两个方程表示基本体系的两个平衡方程，分别对应着沿y0方向的约束力R0和沿0方向的约束力矩M0 ，等于零。因为基本体系是静定的，故在每一个平衡条件中只包括多余的约束力和外荷载两部分，未知位移 y0 和0引起的力不存在。2）船闸整体式对称结）船闸整体式对称结构、对称荷载下的简化构、对称荷载下的简化X111X212X313X414X515y01p0 X121X222X323

19、X424X525y02p0 X131X232X333X434X535y03p0 X141X242X343X444X545y04p0 X151X252X353X454X555y05p0 X1 X2 X3 X4 X5+V=0式中： X kk链杆的内力； y0闸室轴线处固定截面的位移； k pk链杆切口处由于外荷载产生的相对变位链杆切口处由于外荷载产生的相对变位； V作用于半梁上的垂直力总和； kii点处在单位力作用下使链杆点处在单位力作用下使链杆k切口处产生的相对变切口处产生的相对变位。由位。由地基的弹性变形地基的弹性变形及及梁的挠度梁的挠度组成。组成。3）悬臂式闸墙结构）悬臂式闸墙结构4）双铰底

20、板式）双铰底板式力矩平衡方程，仅包含边底板、闸墙下力矩平衡方程，仅包含边底板、闸墙下连杆反力的贡献，注意中间底板连杆对力矩项无影响，为零！连杆反力的贡献，注意中间底板连杆对力矩项无影响，为零！2、悬臂梁的挠（、悬臂梁的挠（nao）度）度在常截面梁情况下，只考虑弯矩项，采用图乘法 。梁上荷载产生挠度的影响梁上荷载产生挠度的影响：3、地基的沉陷、地基的沉陷-地基模型地基模型1)半无限地基半无限地基a)半平面无限地基半平面无限地基nikiikpp1ki由下式确定，即 式中 c 链杆间距； Fki由Xi单位力在Xk方向上引起的地基变位，可根 据不同的地基模型选用相应公式计算； ki由Xi单位力所引起的

21、K链杆处梁的挠度，可由 结构力学方法求得； E0、E 分别为地基的变形模量及梁的弹性模量； 分别为地基的泊松比及梁的泊松比； x k与i之间的距离 23020(1)6(1)kiikkikikikiFvFEcEI0cacacaikiki3)(214ln1212ln222cxcxcxcxFki弹性半平面体沉陷公式b)半空间无限地基半空间无限地基2)半有限厚度地基半有限厚度地基目前常用的是平面问题目前常用的是平面问题3)文克尔地基又称弹簧地基文克尔地基又称弹簧地基（1）认为地基只有正应力，无剪应力，相邻（弹簧）点的沉降）认为地基只有正应力，无剪应力，相邻（弹簧）点的沉降与其他点的压力无关；与其他点的

22、压力无关；（2）不反映剪应力传递、应力扩散，无法反映边荷载效应；）不反映剪应力传递、应力扩散，无法反映边荷载效应；（3）缺点是基床系数与基底尺寸有关；）缺点是基床系数与基底尺寸有关；（4）地基模型参数少，便于分析，仍广泛应用于工程计算。）地基模型参数少，便于分析，仍广泛应用于工程计算。4)分层地基模型分层地基模型-值得在船闸中应用！值得在船闸中应用！（1）地基附加应力，按半平面或半）地基附加应力，按半平面或半空间无限地基计算空间无限地基计算（2）地基沉降等于沉降计算深度范）地基沉降等于沉降计算深度范围内各计算分层在侧限条件下的压围内各计算分层在侧限条件下的压缩量之和。缩量之和。 5)地基模型的

23、选择地基模型的选择v笔者经过验证建议，土基上底板笔者经过验证建议，土基上底板:v当当 H/L2时，可按半无限深的弹性地基梁法计算；时，可按半无限深的弹性地基梁法计算；v当当 0.25H/L2时，可按有限深的弹性地基梁法计算。时，可按有限深的弹性地基梁法计算。参考文献参考文献H/L范围范围*文克尔地基文克尔地基有限压缩层地基有限压缩层地基半无限地基半无限地基船闸水工建筑物设计规范船闸水工建筑物设计规范120.25/2水闸设计规范水闸设计规范 132/2水工建筑物水工建筑物790.50.54.0*4*渠化工程渠化工程670.5渠化工程（第二版）渠化工程（第二版）792/2船闸设计船闸设计660.2

24、5/20.21.51.5渠化工程渠化工程660.25/20.4/23/23/2白宝生白宝生660.5/24/2丁行蕊丁行蕊280.25/20.21.51.5宰金珉宰金珉,宰金璋宰金璋730.5李龙昌、曲新华李龙昌、曲新华810.25/2025/24/24/2调查表明，调查表明，双铰式底板的闸墙，在墙后边双铰式底板的闸墙，在墙后边载作用下，呈向后倾斜的态势。载作用下，呈向后倾斜的态势。通道沉降、增建通道通道沉降、增建通道路基沉降对两侧建筑的影响路基沉降对两侧建筑的影响4、边荷载、边荷载-简称边载，边为邻近、周边之意简称边载，边为邻近、周边之意v在工程实际中考虑到砂基、粘性地基沉陷固结不同特点，为

25、在工程实际中考虑到砂基、粘性地基沉陷固结不同特点，为安全计，从可能的最不利情况出发，边载采用两个极限值，安全计，从可能的最不利情况出发，边载采用两个极限值，对底板增加弯矩取大值，反之取小值。对底板增加弯矩取大值，反之取小值。v当采用弹性地基梁法时，应考虑边荷载的影响。可按表当采用弹性地基梁法时，应考虑边荷载的影响。可按表4-1-1的规定计及边荷载计算百分数。的规定计及边荷载计算百分数。地基类别地基类别边荷载使内力边荷载使内力减少减少边荷载使内力边荷载使内力增加增加边载分布长度边载分布长度水闸水闸规范规范砂性土砂性土50%100%地基梁长度的地基梁长度的1倍，倍，或可压缩层厚度或可压缩层厚度1.

26、2倍倍粘性土粘性土0%100%船闸船闸规范规范砂性土砂性土30%50%50%100%11.5倍闸底板半宽倍闸底板半宽粘性土粘性土20%30%70%100%v计算采用的边荷载作用范围可根据基坑开挖及墙后土料回填计算采用的边荷载作用范围可根据基坑开挖及墙后土料回填的实际情况研究确定，通常可采用弹性地基梁长度的的实际情况研究确定，通常可采用弹性地基梁长度的1倍或倍或可压缩层厚度的可压缩层厚度的1.2倍。倍。6.5.1 6.5.1 导航和靠船建筑物导航和靠船建筑物v导航和靠船建筑物型式：v（1）重力式导航、靠船建筑结构；v（2）墩式、框架式导航、靠船建筑物；v（3）桩墩式、浮式、空箱式、扶壁式6.5

27、6.5 引航道上建筑物（略）简单介绍引航道上建筑物（略）简单介绍船闸引航道上的建筑物：有导航导航建筑物建筑物、靠船建筑物靠船建筑物以及护坡、护底护坡、护底等结构。浮式导航墙： 适用于库区或水深较大的河流中，预制施工进度较快，对地基无要求。但操作麻烦，维护工作量大，容易受水流及风向等自然因素的影响，船舶停靠不太理想。 v导航、靠船建筑物结构型式的选择：建筑物高度水位变化幅度材料来源施工条件使用要求地基土壤性质等因素确定尽可能采用结构简单、便于施工、使用尽可能采用结构简单、便于施工、使用方便、经济合理的结构形式。方便、经济合理的结构形式。v导航和靠船建筑物设置要求：前沿做成垂直平整面，以利于船舶停

28、靠及系泊安全；当引航道水位变幅较大时，可在靠船建筑物正面分层设置系船钩；为施工方便，墩与墩间的距离，常布置为等间距；1525m;墩与墩间一般设有人行引桥供管理人员工作及船员上、下岸之用。尺度应满足稳定和强度要求；满足系船、照明及信号装置等布置要求。 护坡和护底的必要性：护坡和护底的必要性： 引航道的岸坡和底部，由于经常受船闸泄水和溢洪时，由于经常受船闸泄水和溢洪时水流的冲刷以及暴雨、风浪及船行波的影响等，水流的冲刷以及暴雨、风浪及船行波的影响等，容易造成岸坡崩塌，引起引航道泥沙大量淤积，阻碍船舶航行。因此靠近闸首附近的一段引航道的边坡和底部，应适当加以保护。 6.5.2 护坡和护底护坡和护底

29、护坡和护底的型式：护坡和护底的型式：一般采用浆砌块石；干砌块石；混凝土块体；草皮等护坡 护坡和护底的长度：护坡和护底的长度：在闸首外底部和辅导墙外铺砌铺砌30m左右长度的护底；左右长度的护底；护坡护坡结构为结构为25-40cm块石块石，下垫以下垫以10cm中石子和中石子和10cm黄砂黄砂；通常将浆砌块石或干砌块石护坡铺至正常通航水位以上护坡铺至正常通航水位以上0.5m左右左右，砌石岸坡以上至坡顶则可加铺草皮保护以上至坡顶则可加铺草皮保护。1、船闸的渗流、船闸的渗流船闸承受水头差后，必将在地基及其两侧的回填土内，产生船闸承受水头差后，必将在地基及其两侧的回填土内，产生渗透水渗透水流，简称渗流。流

30、，简称渗流。1）渗流的影响）渗流的影响a)渗透力降低建筑物渗透力降低建筑物的抗滑、抗倾、抗浮的的抗滑、抗倾、抗浮的整体稳定性；整体稳定性；b)引起地引起地基的基的渗透变形，引发事故；渗透变形，引发事故；因此，必须重视防渗与排水因此，必须重视防渗与排水2）船闸渗流特点）船闸渗流特点a)空间性：空间性：基底的纵向渗流；回填土的侧向绕流；透水闸室的横向基底的纵向渗流；回填土的侧向绕流；透水闸室的横向渗流。渗流。b）双向性）双向性(1)双向水头双向水头的船闸，显然应注意的船闸，显然应注意双向防渗设计；双向防渗设计；(2)透水闸室在灌泄水过程中，透水闸室在灌泄水过程中，相对于墙后排水管水位，会产生双向相

31、对于墙后排水管水位，会产生双向水头，短期内产生往返的水头，短期内产生往返的双向渗流。双向渗流。c）不稳定性）不稳定性闸室在灌泄水过程中，水头由最大闸室在灌泄水过程中，水头由最大最小最小最大，并可能有正反水最大，并可能有正反水头的变化。头的变化。3 3）影响船闸渗流的因素：上下水位的可变性，可能的渗流路径）影响船闸渗流的因素：上下水位的可变性，可能的渗流路径（1 1）闸室底透水与否。）闸室底透水与否。透水闸底时，透水闸底时，闸首和闸室均为独立的挡水建筑物，各自渗流，并互相有所影响。纵向、侧向、横向渗流，明显空间性。（2）闸室墙后回填土的构筑方式。如一侧回填、一侧凌空，呈非对称性，将会影响挡水线闸

32、首的渗流，即使不透水闸室，应注意横向渗流。（3）岸侧墙后通常回填，墙后水位由墙后排水管或浸润线决定。（4）河侧墙后可能凌空，或少量回填，此时由下游或上游水位（坝上式）决定。填土宽度较大时，由墙后排水管、或由浸润线决定。（5)浸润线低于排水管，墙后水位由浸润线决定；浸润线高于排水管时，应考虑排水管排水能力的影响。2、地基渗流变形及防治措施、地基渗流变形及防治措施1）流土）流土粘性土中，土颗粒之间有粘着力，土颗粒不易单独移动。粘性土中，土颗粒之间有粘着力，土颗粒不易单独移动。但在渗流逸出处有可能将部分土体（土块）顶起，使其处于但在渗流逸出处有可能将部分土体（土块）顶起，使其处于悬浮状态。这种现象称

33、为流土。悬浮状态。这种现象称为流土。4 4）船闸闸首地下轮廓线）船闸闸首地下轮廓线 地下轮廓线，亦即闸基渗流的第一根流线：该线长度称为防渗长度或渗径长度。b）双向性）双向性(1)双向水头双向水头的船闸，显然应注意的船闸，显然应注意双向防渗设计；双向防渗设计；(2)透水闸室在灌泄水过程中，透水闸室在灌泄水过程中，相对于墙后排水管水位，会产生相对于墙后排水管水位，会产生双向水头，短期内产生往返的双向水头，短期内产生往返的双向渗流。双向渗流。c）不稳定性）不稳定性闸室在灌泄水过程中，水头由最大闸室在灌泄水过程中，水头由最大最小最小最大，并可能有正最大，并可能有正反水头的变化。反水头的变化。2、地基渗

34、流变形及防治措施、地基渗流变形及防治措施1）流土）流土粘性土中，土颗粒之间有粘着力，土颗粒不易单独移动。但在粘性土中，土颗粒之间有粘着力，土颗粒不易单独移动。但在渗流逸出处有可能将部分土体（土块）顶起，使其处于悬浮状态。渗流逸出处有可能将部分土体（土块）顶起，使其处于悬浮状态。这种现象称为流土。这种现象称为流土。防治流土的措施防治流土的措施（1）延长渗径，或降低渗流水头，从而延长渗径，或降低渗流水头，从而控制渗控制渗流坡降小于临界值；流坡降小于临界值；（2）可在逸出处铺设）可在逸出处铺设块石等透水材料，作为块石等透水材料，作为盖盖重，重，保护土壤的稳定性保护土壤的稳定性2）管涌）管涌对颗粒间粘

35、着力较小的无粘性土土壤，当渗流坡降、渗流流对颗粒间粘着力较小的无粘性土土壤，当渗流坡降、渗流流速大于一定数值时，小颗粒沿着渗流方向，通过孔隙被带走，从速大于一定数值时，小颗粒沿着渗流方向，通过孔隙被带走，从而孔隙增加，更大颗粒可能继续被带走。如此发展，孔隙不断扩而孔隙增加，更大颗粒可能继续被带走。如此发展，孔隙不断扩大，最终使地基产生较大沉降、甚至塌陷，导致建筑物失事。这大，最终使地基产生较大沉降、甚至塌陷，导致建筑物失事。这种现象称为管涌。种现象称为管涌。管涌主要与渗透坡降、颗粒组成的不均匀系数有关。管涌主要与渗透坡降、颗粒组成的不均匀系数有关。防治管涌的措施防治管涌的措施（1）延长渗径，或

36、降低渗流水头，延长渗径，或降低渗流水头，控制渗透坡降控制渗透坡降（2）设置反滤层。）设置反滤层。沿渗流方向，颗粒由小变大排列的组合材沿渗流方向，颗粒由小变大排列的组合材料。料。3、船闸的防渗与排水布置、船闸的防渗与排水布置1）应考虑的因素）应考虑的因素（1）船闸结构型式，主要是船闸结构型式，主要是闸室透水与否？重点透水闸室！闸室透水与否？重点透水闸室！（2）船闸在枢纽中的位置，船闸在枢纽中的位置，坝上式！，还是坝下式？坝上式！，还是坝下式？（3）墩（墙）后墩（墙）后回填土回填土的高程、宽度，以及的高程、宽度，以及排水设施排水设施的布置的布置（4）地基的地基的水文地质条件水文地质条件（土质、土层

37、分布、以及不透水土层、（土质、土层分布、以及不透水土层、承压水的存在）承压水的存在）（5）水头大小）水头大小2）应遵循的原则）应遵循的原则（1）先防后排，堵疏结合。）先防后排，堵疏结合。渗流方向而言，上游防渗堵截，下游渗流方向而言，上游防渗堵截，下游排水疏导。和谐精神！排水疏导。和谐精神！（2）防渗与减压结合。）防渗与减压结合。砂性土，以防渗为主，兼顾减压；粘性土，砂性土，以防渗为主，兼顾减压；粘性土，以减压为主，一般不易产生渗流变形。以减压为主，一般不易产生渗流变形。3）闸室为透水闸底的防渗布置）闸室为透水闸底的防渗布置（1）闸底纵向防渗）闸底纵向防渗(a)不透水铺盖。不透水铺盖。结合闸首上

38、游侧回填、导航段不透水底板设置。可以是粘土等柔性结合闸首上游侧回填、导航段不透水底板设置。可以是粘土等柔性材料，也可混凝土等刚性材料，分块间设置止水。材料，也可混凝土等刚性材料，分块间设置止水。(b)板桩板桩上游侧板桩，上游侧板桩，可起到减压和防渗作用；可起到减压和防渗作用；下游侧板桩，下游侧板桩，主要防渗，反而会增大渗透压力！主要防渗，反而会增大渗透压力！粘性土中，粘性土中，不宜打设板桩，以防在板桩与粘土间产生集中渗流。不宜打设板桩，以防在板桩与粘土间产生集中渗流。可液化的砂性土中，可液化的砂性土中，宜在基底四周围打板桩，封闭底板下液化土。宜在基底四周围打板桩，封闭底板下液化土。板桩可以采用

39、板桩可以采用钢筋混凝土、钢板桩钢筋混凝土、钢板桩等。也可采用粘性土、水泥土等等。也可采用粘性土、水泥土等防渗墙，防渗帷幕（岩基中）防渗墙，防渗帷幕（岩基中）(c)逸出处的反滤层逸出处的反滤层反滤层有反滤层有盖重盖重的作用、又有的作用、又有防止管涌的防止管涌的作用。作用。常有常有分层反滤层，混合反滤分层反滤层，混合反滤层或土工织物反滤层。层或土工织物反滤层。船闸承受水头差，反滤层设船闸承受水头差，反滤层设置要比一般反滤层考究些！置要比一般反滤层考究些！（2）回填土侧向防渗）回填土侧向防渗回填土，一般经过碾压处理。主要应防止回填土与墩墙接触处产生回填土，一般经过碾压处理。主要应防止回填土与墩墙接触

40、处产生集中渗流。集中渗流。(a)不允许有向回填土侧的倒坡、或有突出部分不允许有向回填土侧的倒坡、或有突出部分，防止回填土与墩墙，防止回填土与墩墙脱空脱空(b)刺墙，刺墙，仅在回填土区内；仅在回填土区内；(c)防渗墙防渗墙，两侧回填土是防洪堤的一，两侧回填土是防洪堤的一部分时，深度可达地基的恰当高程。部分时，深度可达地基的恰当高程。（3）闸室横向防渗）闸室横向防渗（a)齿墙：齿墙：延长渗径，增加抗滑稳定性延长渗径，增加抗滑稳定性（b)板桩：板桩：常设于渗流出口处常设于渗流出口处（c)反滤层反滤层（d)墙后排水管墙后排水管纵向纵向1：2001：500；下游出口高程高于下游检修水位或最低通；下游出口

41、高程高于下游检修水位或最低通航水位航水位0.51.0m；横向位于后趾垂直面外侧；横向位于后趾垂直面外侧23m，也有专家认，也有专家认为应在第一破裂角以外（为应在第一破裂角以外（45-/2)。对于双向水头的船闸，必要时可设置上、下两层排水管，在排水对于双向水头的船闸，必要时可设置上、下两层排水管，在排水管出口处设置可控制阀门，以防止高水时水流进入墙后回填土内。管出口处设置可控制阀门，以防止高水时水流进入墙后回填土内。4）闸室为不透水闸底的防渗布置）闸室为不透水闸底的防渗布置（1）坝下式！）坝下式！由于船闸总渗径长度，远大于需要的防渗长度。一般仅在回填土内由于船闸总渗径长度，远大于需要的防渗长度。

42、一般仅在回填土内设置排水管或明沟。设置排水管或明沟。（2）坝上式）坝上式在闸室墙后填筑宽度较大的回填土体，并在回填土内设置排水管，在闸室墙后填筑宽度较大的回填土体，并在回填土内设置排水管，以减少作用在闸室墙上的水压力。以减少作用在闸室墙上的水压力。在墙后只填筑较窄的回填土体，而不设置排水设施。在墙后只填筑较窄的回填土体，而不设置排水设施。在闸室墙后可以不填筑回填土或者不填筑到顶，此时整个渗流水在闸室墙后可以不填筑回填土或者不填筑到顶，此时整个渗流水头由位于坝轴线的下闸首承受。头由位于坝轴线的下闸首承受。A、防渗铺盖：、防渗铺盖：长度长度一般采用设计水头的23倍；防渗铺盖有柔性和刚性的两种；粘性

43、铺盖适用于砂性土地基，混凝土铺盖适用于透水性较小的地基。铺盖的渗透系数与地基土渗透系数之比宜小于0.01。钢筋混凝土铺盖厚度约为2050cm，一般采用C20混凝土。为适应地基沉降，钢筋混凝土铺盖应用纵横缝分块，缝距可取1020米，缝内设置止水。4、防渗与排水防渗与排水构造构造 自学为主自学为主B、防渗板桩、防渗板桩可采用钢筋混凝土板桩，板桩厚度一般采用1530cm，入入土深度不小于土深度不小于2.5m2.5m，桩尖应埋入不透水层一定深度。在粘性地基中，由于板桩打入后粘性土被切断，板桩与粘土的接触面比较光滑容易产生集中渗流，因此在这类地基中一般不宜采用板桩，可采用防渗墙。防渗墙。防渗墙是使用专用机具钻凿圆孔或直接开挖槽孔，孔内浇灌混凝土、回填黏土或其他防渗材料等形成连续的地下墙体。也可用灌注桩、旋喷桩、定喷桩等各类桩体连续形成防渗墙。C、齿墙齿墙 齿墙深度一般不大于2.0m，底宽不小于0.5m，岩基上齿墙较浅，一般嵌入新鲜岩层0.51.0m。D、排水管、排水管 墙后填土中的排水暗管，可采用塑料、铸铁、混凝土材料。预制混凝土管管径一般为