防洪闸节制闸初步设计报告

XXxx防洪闸初步设计报告1综合说明1.1绪言xx节制闸位于安徽XXXXxx村境内的FF上，距FF口7km左右，于一九八五年十一月开工兴建，一九八六年八月完成土建工程，一九九零年投入运行使用至今。该闸是以防洪排涝、蓄水灌溉为主，方便当地交通的中型水闸，由当时的XX地区治淮指挥部规划设计科设计，XX地区水利工程队施工，一九九零年交付XXxx管理所管理，一九九二年后改由XX河道管理局主管，设有管理单位xx闸管理所。水闸在汛期的启闭运行受XX防汛抗旱指挥部和XX河道管理所双重领导。xx闸系xx上的处理工程，设计流量按10年一遇洪水过闸流量160m3/s，消能流量按三年一遇控制过流量≤82m3/s。该闸工程等别位Ⅲ等，主要建筑物为3级，次要建筑物为4级，所在地区地震烈度为6度，水闸设计的水位参数见表1.1-1。表1.1-1xx闸设计水位参数水位名称过流量或运行状况况设计流量防洪蓄水灌溉消能控制闸上水位（m）27.3027.0027.0027.00闸下水位（m）27.1029.8325.0023.50上下游水差（m）0.20-2.832.003.5010年一遇洪水过流量量设计值160m3/s3年一遇消能控制过过流量不大于82m3//sxx闸共4孔，每孔闸室净宽5.0m，高5.0m，闸底板高程22.50m，控制流域面积163km2，设计过闸流量160m3/s，平面双向止水钢闸门4扇，配置4台200kN手电两用螺杆式启闭机，主要建筑设施为钢筋砼结构，有闸室底板、闸墩（连同工作桥排架与公路桥墩）、启闭机工作桥、检修桥、公路桥、胸墙、消力池等，其他设施上下游翼墙、上游护坦、下游海漫、两岸护坡为浆砌石或干砌石建筑。根据xx科学研究院安全检测鉴定评估报告控制该闸运行的启闭机、配电设备和闸门有危及安全的严重弊病，进行大修加固或更新处理；该闸钢筋砼工程质量差，杆柱构件破损与老化损伤明显，水闸有抗渗和防冲消能能力不足问题，工作桥（含启闭机房）、排架、胸墙、消力池、下游海漫、上游翼墙、公路桥、闸墩应除险加固，其他部分作局部性修补。结论认为：xx闸可评为三类闸，应尽快进行除险加固。1.2气象、水文FFxx闸控制段流域处于亚热带和暖温带半湿润季风气候，天气变化剧烈。其气候特点是气候温和、四季分明、雨量适中，但年际年内变化大。工程所在地区年平均气温15.3℃。最高月平均气温在28℃左右，极端最高气温达41℃。最低月平均气温为1℃，极端最低气温低于-19.4℃。该区无霜期平均为215天。受季风影响，本地区风向多变，平均风力3级左右，最大风力在8级以上。多年平均降水量在900mm左右，汛期6～9月雨量占全年降雨量的60%以上，汛期降水又多集中在7、8月份。年最大降水量为1559.5mm（1956年），年最小降水量为455.7mm（1978年）。年最大降水量是最小降水量的3.4倍。1.3工程地质地理位置地形地貌工程区位于淮北平原FF左岸的FF河堤防上，地形平坦，微地貌起伏小，堤顶高程一般在31.30m左右，二级平台高程一般在28.0m左右，河底高程一般在22.0m左右。工程场地位于中朝准地台之华北坳陷南缘，经历多次构造运动，场内主要沉积的是第四纪上更新统的粉质壤土与粉土呈互层状，下伏上第三系上新统的灰岩。表层主要成分为重粉质壤土、粉质粘土，局部为轻粉质壤土。下部主要为粉砂、粉土，中、重粉质壤土、粉质粘土、粉土，含钙质及铁锰质结核，大部分粉质粘土与粉质壤土及粉土呈互层状，局部含细砂。1.4工程任务和规模工程任务根据《XX大中型涵闸病险加固工程规划》，决定对xx闸进行除险加固，主要任务是防洪、排涝，非汛期蓄水灌溉。工程规模xx闸底高程22.50m，控制流域面积为163km2，10年一遇洪水设计流量为160m3/s，3年一遇消能控制流量不大于82m3/s，共4孔，每孔净宽5.0m。本次xx闸改造的主要内容为启闭机、配电设备与线路、检修便桥、启闭机房、金属结构等工程的更新改造；增建中央控制室及计算机监控和微机保护系统。1.5水工建筑物设计xx闸控制流域面积为163km2，设计流量按10年一遇洪水过闸流量160m3/s，消能流量按三年一遇控制过流量≤82m3/s。根据《水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），xx闸主要建筑物级别按Ⅲ等3级设计，次要建筑物按4级设计，临时建筑物为5级。工程位于地震基本烈度Ⅵ度区内，不需进行抗震设计。本次加固设计的主要内容：节制闸启闭机排架以上结构、公路桥面板以上、下游翼墙、下游消力池、下游海漫、下游防冲槽、上下游护坡拆除重建，上游护底、翼墙勾缝处理，闸室砼结构防碳化处理等。1.6金属结构与电气设计金属结构主要是闸门与启闭设备。根据工程条件，主闸门采用钢闸门，共4扇，每扇配备QPQ-1×250kN电动卷扬启闭机。电气设计，根据负荷大小，从附近“T”接专用线路，并配置相应设备，按各工况运行条件进行操作。1.7工程消防设计1.8施工组织设计本工程距县城约15.0Km，砂石材料由县城附近码头汽运至工地，钢材、水泥、木材均由xx汽运至工地。生产生活用水可利用深井作为水源解决；施工用电由附近10KV电力线T接，并配备1台50～100kW柴油发电机组备用。本工程拟安排在2011年7月至2012年12月底施工，冬春季节河内水位均较低，有利于工程施工。可在闸上、下游筑围堰，利用一个非汛期把底部工程完成，2012年在5月30日之前拆除围堰安全泄洪。在基坑上口一周挖沟，截断雨水进入基坑，自流排至上、下游；在基坑内沿周边布置排水沟，深0.5m，底宽0.5m，边坡1:1，以截排基坑四周边雨水及渗流，分别排至基坑上、下游坡脚下，设泵外排。1.9环境保护设计工程建设对环境的不利影响主要是施工期的影响。但施工期对环境的影响是局部的、短期的，不会对环境有较大的不利影响。环境保护措施主要是水质保护和环境保护监测措施。生产废水主要为砂石料冲洗废水、生产机械冲洗废水，主要污染物为悬浮物以及油污。为使排水区域的水体免受污染，这些废水需通过沉淀池沉淀后，集中排放。其它环境保护措施主要是在生活区设置垃圾箱，保护环境。环境监测主要为施工期排水水质监测。施工期在排水口取样，对生产废水进行水质监测。为使环保工作顺利进行，在工程管理单位中设立专职人员进行环境管理工作，并与有关单位配合，进行施工期水质监测。1.10水土保持设计本工程对原地貌、土地及植被损坏主要是工程占地、取土、弃土（渣）引起的。根据xx闸加固方案施工组织设计，本工程实际扰动原地貌、土地及植被总面积0.8hm2。本工程弃土（渣）主要来源于：建筑物砼及钢筋砼拆除230m3，砌石拆除773m3，围堰拆除及清淤2065m3等。据施工组织设计，弃渣量共计1003m3，弃土2065m·。新增水土流失防治，以主体工程建设施工区、弃土（渣）区为重点防治区域，临时措施与永久措施相结合、工程措施与生物措施相结合，“点、线、面”相结合，统筹布设各类水土保持措施，以形成完整的水土保持防护体系。除主体工程中已有的水土保持措施外，工程建设水土保持方案还考虑管理区绿化美化措施和弃土（渣）区水土保持及绿化措施。水土保持投资5万元。1.11工程管理设计根据《水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），xx闸主要建筑物级别按Ⅲ等3级设计，次要建筑物按4级设计，临时建筑物为5级。工程位于地震基本烈度Ⅵ度区内，不需进行抗震设计。本次确定xx节制闸工程管理所维持现有管理人员为23人，不新增管理人员。管理范围以外200m范围为工程保护范围。根据现有的管理机构和人员编制，在充分利用现有设施的前提下，对xx闸的管理设施适当进行调整和补充，配备必要的观测设备、通信设施等必需的办公设施。xx闸改造后，通过建立安全管理制度及管理运用办法，确保工程安全运行，充分发挥效益。工程调度运用主要是控制闸门启闭，闸门必须对称、分级均匀开启，以防止产生偏流、折冲水流等不利流态，并注意避免闸门在过小或过大开度下运行，以防止门体震动。恶劣放水期间，尤其要注意水跃是否发生在消力池内，以免水流对河岸、河床的过度冲刷。工程应经常进行一般性观测，包括沉降观测、渗压观测和水位、流量观测。管理所总占地面积1250m2，生活办公用房面积265m2。管理所内应进行适当的绿化，种植草皮和各种易长、枝繁叶茂的花草和树木以提高经济和观赏效果。1.12概算根据皖水建[2003]469号文规定，按现行省颁预算定额编列，其他材料价格按亳州市定额站提供的《亳州市工程造价（2011-1）》XX城价，另加至工地运费，计算主要材料价格采用购买地价加水运费和汽运费计算，工程量计算依据初设图纸按规定的计算方法计取。2水文2.1流域概况FF西起XXxx东岸，从西往东贯穿我县，东经xx入xx，全长77km，其中我县境内43.75km，FF是50年代后期规划开挖的河网化工程，原计划是为沟通xx、FF、xx而设计的一条河道。其作用是使三条河道水源达到余缺互补，发展农田灌溉，扩大航运里程。在我县境内的FF，东段（FF以东）分段利用排涝，西段（FF以西），作为一条主要排涝河道，排涝面积106km2。FF西段排涝标准已大于5年一遇。现有河底宽10~22m，河深5~6m。本流域属黄泛冲积平原区，地势西北高，东南低，地面高程在31～20m之间，地面自然坡降1/7000～1/10000。由于长期受黄泛影响，极大地改变了区内地形地貌，经过长期泥沙堆积，致使原先起伏不大的淮北平原演变成现在单调的地貌景观，99.7%以上面积是平原，仅有零星的残丘分布。流域内河道源远流长，顺地势呈平行状，由西北向东南注入xx，流域形状上阔下窄，集水面广。2.2水文气象FF流域处于亚热带和暖温带半湿润季风气候，天气变化剧烈。其气候特点是气候温和、四季分明、雨量适中，但年际年内变化大，日照时数多、温差大、无霜期长，季风气候明显。表现为夏热多雨、冬寒晴燥。工程所在地区年平均气温15.3℃。最高月平均气温在28℃左右，通常出现在7月份，极端最高气温达41℃（1959年8月24日）。最低月平均气温为1℃，通常出现在1月份，极端最低气温低于-19.4℃。该区无霜期长，平均为215天。初霜期在10月下旬至11月中旬，终霜期一般在2月下旬至4月上旬。受季风影响，本地区风向多变。冬季多偏北风，夏季多偏南风，春秋季多东风、东北风。年平均风速在2～3m/s，平均风力3级左右，最大风力在8级以上，风速22m/s。据统计资料分析，多年平均降水量在900mm左右。降水量年内和年际变化都很大，汛期6～9月雨量占全年降雨量的60%以上，汛期降水又多集中在7、8月份,最大1日、3日、7日降水量分别为140.2mm、178.0mm、212.7mm。年最大降水量为1559.5mm（1956年），年最小降水量为455.7mm（1978年）。年最大降水量是最小降水量的3.4倍。3工程地质3.1勘探工作概况2011年3月受XX水务局委托xx水利局规划设计室对FFxx闸闸址进行岩土工程地质勘察工作，外业工作于3月4日开始至9日结束，于2011年3月10日提供xx闸岩土工程地质勘察报告。根据规范要求，共在场地上布置勘探点10个，其中标准贯入试验与取样孔6个，孔深7～10m，静力触探孔4个，孔深3.8～8.8m，勘探总进尺105.1m，做标准贯入试验44次，取原状土14个。3.2工程地质条件地理位置与地形地貌场地位于XXxx镇东部FF上，宏观地貌属淮北冲积平原，FF大堤经二十世纪五十年代～本世纪初多次人工填筑而成，两侧地面为多年沉积形成。河岸孔口高程18.66～22.11米，河底孔口高程16.60～16.75米（高程为黄海高程系）。3.2.2地层岩性工程区在第三纪（T）及第四纪（Q）处于以下降为主的震荡型升降运动中，接受了大量的冲积、沉积物，形成了以淹没沉积形式构成的区域内第四系巨厚地层。第四纪全新世（Q4）以来，本区地质运动又处于相对稳定阶段，使大量第四纪更新统（Q3）地层直接出露于地表。河流地质作用以侧蚀为主，水流不断冲刷老地层，并在河床内不断重新沉积，形成新地层（Q4地层），从而沿河道两侧形成新近冲击层。3.2.3地质构造工程区处于淮河台坳和江淮台隆两个构造单元，断裂构造较发育，横向断裂主要有刘府深断裂、xx断裂、xx断裂，纵向断裂为XX断裂，其中刘府深断裂、XX断裂为活动断裂。工程地质土层（1）两岸滩地地基土层结构根据钻探资料分析，勘察揭露的土层自上而下可分3个自然层，即①层杂填土，②重粉质壤土，③层粉砂。上部①层为第四纪新近回填沉积层（Qml4）,其余各层均为第四纪晚更世沉积层（Qal3）。各土层分布详见工程地质剖面图。现分述如下：第①层，杂填土，层底高程18.16～21.61米，层厚0.5～0.6米，平均厚度0.54米。湿，可塑状态，高～中压缩性土。该层未做标准贯入试验，静力触探Ps值1.38～1.85MPa,平均1.55MPa。第②层，重粉质壤土，层底高程12.40～16.23米，层厚2.0～7.5米，平均厚度4.68米。湿，可塑状态，含细小钙质结核，中压缩性土，无振摇反应。标准贯入试验2～17击，平均7.75击，静力触探Ps值1.86～2.45MPa,平均2.22MPa。第③层，粉砂，该层土未揭穿，钻至高程11.16～15.04米，揭露层厚0.3～5.0米。湿，中密状态，中～低压缩性土。标准贯入试验8~18击，平均12.5击，静力触探Ps值5.92～7.60MPa,平均7.02Mpa。（2）各土层物理力学指标统计表土序土名允许承载力（kPa）粘聚力（kPa）内摩擦角（度）压缩模量（MPa）①杂填土15030.010.17.0②重粉质壤土22050.910.48.16③粉砂24024.837.522.2（3）河床地基土层结构：根如下：第①层，重粉质壤土，层底高程14.60～15.75米，层厚1.0～2.0米，平均厚度1.40米。湿，可塑状态，含细小钙质结核和铁锰结核，中压缩性土，无振摇反应。标准贯入试验8～10击，平均9击。第3击。第③层，重粉质壤土，层底高程8.00～8.25米，层厚1.0～1.5米，平均厚度1.20米。湿，可塑状态，含细小钙质结核，中压缩性土，无振摇反应。第④层，粉砂，该层土未揭穿，钻至高程6.6～6.7米，揭露层厚1.3～1.5米。湿，中密状态，中～低压缩性土，振摇反应迅速。标准贯入试验16～18击，平均17击。（4）各土层物理力学指标统计表土序土名允许承载力（kPa）粘聚力（kPa）内摩擦角（度）压缩模量（MPa）①重粉质壤土22050.910.48.16②粉砂24024.837.522.2③重粉质壤土23050.910.48.16④粉砂25024.837.522.2水文地质条件工程区内重粉质壤土渗透系数为2.82×10-5—6.39×10-6，一般属微透水层；粉砂，渗透系数3.61×10-1—8.21×10-1，为强透水层。见土工试验表。因此，地下水类型为：⑴赋存于上部土层裂隙的潜水，补给区与分布区一致，主要受大气降水补给，向河道排泄，丰水期或行洪时河水补给地下水，地下水位受气象和季节影响变化显著，水量一般较少。⑵赋存于粉砂层中的层间水，以同层间互补为主，水量较丰富，具有微承压性。2右。根据区域水文地质资料，结合相邻场地水质分析，该场地地下水与土对混凝土基础与钢筋无腐蚀性。3.3岩土工程分析与评价场地的稳定性和适宜性通过本次勘察，未发现影响场地稳定的不良地质现象,场地地基是稳定的，是适宜本工程建设的一般地段。场地土的类型及建筑场地类别根据各层土的承载力特征值并结合相邻场地地震波速测试资料判定，该场地土为中软场地土。场地覆盖层厚度大于50米，故判定该场地为Ⅲ类场地。抗震液化评价拟建场地位于抗震设防烈度6度区，设计地震动峰值加速度为0.05g，场地内分布的粉砂为Q3地层，可判定为不液化土层。不考虑地震液化的影响。3.4建筑材料土料本工程所需土料主要由于围堰、闸两侧填土及翼墙后回填土，土方量较小经调查距离闸址500m左右地方有适宜土源，因此考虑采用外购土。石料xx县有广泛的花岗岩出露、xx县有广泛的火山灰质岩出露，是很好的建筑材料；附近有许多采石场，所产各类粗细骨料众多，可就近购买，质量和产量能满足本工程的需要，水运、陆运均可。3.5结论与建议结论（1）通过静力触探原位测试，查明了场地的土层分布情况。勘探深度范围内，（河床）场地土由①层重粉质壤土、②层粉砂、③层重粉质壤土、④层粉砂组成。（2）天然地基土评价：①层重粉质壤土上部0.5—0.7为沉积淤质物，下部及以下各层均有较好的强度。（3）场地土类型为中软场地土，建筑场地类别为Ⅲ类场地。（4）场地抗震基本烈度为6度，地基内分布的①、④层粉砂为Q3地层，可判定为不液化土层。（5）浅层地下水对混凝土与钢筋无腐蚀性。（6）该工程可利用天然地基，以①层重粉质壤土（河床）为基础持力层。插入土工试验成果表4工程任务和规模4.1社会经济状况及对防洪、灌溉、供水的要求社会经济状况FF下段流域位于XX的南部，xx以南，总面积396km2，占全县面积的20.3％，耕地32.1万亩，占全县面积的18.5％。流域内农、副业产品非常丰富，农业生产兼有南北农业特征，处于黄淮海大农业区的边缘，作物种类以种植旱作物为主，占94.6％，水稻次之，占5.3％。粮食作物主要有：小麦、水稻、大豆等；油料作物有：油菜、花生、芝麻；饲料作物有：红芋、玉米、大麦；工业原料作物有：红芋、高梁式楼梯、大麦；豆类作物除大豆外，还有绿豆、豇豆、蚕豆、碗豆等；经济作物有棉花、烟叶、红麻、瓜果、药材等。这些足以说明农业生产可以根据市场的需求，及时进行调整种植结构，使农业的产出效益最佳。本流域内2005年农作物总播种面积62.5万亩，其中粮食作物播种面积52.4万亩，经济作物播种面积10万亩，粮经比6.3∶1，作物复种指数为1.95。粮食总产量23.5万吨。农业总产值为61765万元，其中种植业总产值39324万元，林业总产值1321万元，牧业总产值18271万元，渔业总产值2849万元。农民年均总收入3137元，农民年人均纯收入1950元。流域内各乡镇国民经济情况如表4-1示。XXFF下段流域国民经济情况表表4-1序号乡镇农业总产值（万元元）人均收入（元）合计种植业林业牧业渔业总收入其中纯收入工资种植业牧业其他12胡集镇783新张集乡4xx镇5阚疃镇合计4.1.2对防洪的要求xx闸建成于1960年4月，由于没有防洪功能，汛期FF水位受淮河水位顶托，居高不下时，就会形成倒灌，淹没两岸农田。xx闸具有防洪功能，汛期闸下水位受淮河水位影响，居高不下时可以关门挡洪，使闸上两岸洼地免受涝灾。对灌溉的要求FF下段洼地总面积396km2，可耕地32.1万亩。自1991年大水过后经过国债以工代赈资金、国家计委援建资金的投入治理，圈圩堤7处长64.5km，建排涝站17处，装机1000kw/22台，基本解决了涝灾问题。目前灌溉问题已成为突出问题。xx闸兴建后可灌溉左岸至xx大堤，右岸5km以内的耕地共6.14万亩。灌溉设计保证率75％。FF下段在闸址以上直入大沟有xx，面上大沟有xx、xx、xx、北xx等在XX境内，由于无控制，降雨时地表水排得快，地下水降得也快，沿河洼地农作物灌溉水源十分缺乏，人畜饮水及生态环境状况日益恶化。多年来当地群众积极要求兴建xx闸，非汛期拦蓄地表径流，发展灌溉。xx闸兴建后，既可除涝又可拦蓄地表水抬高地下水。从而改善FF下段流域的水利状况，为发展灌溉农业、扩大高产稳产农田、推动XX南部整体经济发展创造良好的水利条件。对供水的要求xx能源股份公司在板集煤矿拟兴建坑口电厂，目前坑口电厂项目可研已通过国家评审。该电厂兴建后每年需供水2000万m3，供水方案：坑口电厂位于XX胡集镇板集境内，南侧紧靠xx，规划要求在FF下段建xx闸，通过xx引FF下段xx闸上蓄水，建提水泵站输送到电厂，不足部分由xx补偿。4.2xx闸兴建缘由xx闸建成于1960年，是一座以蓄水灌溉为主，兼顾排涝和方便当地交通的中型十三孔涵闸。闸底板、闸墩、消力池、海漫、护坡和翼墙等为浆砌石构筑，公路桥主拱用青砖砌筑，排架、闸门槽、工作桥为钢筋混凝土结构。根据xx科学研究院2003年12月对现场检测结果和相关资料的分析判断，该闸的老化损伤和缺陷病弊主要如下。（1）水闸的钢筋混凝土结构、包括排架、工作桥及闸门槽的混凝土实有强度(或设计标号)偏低，不满足现行设计规范要求的最低强度等级值，耐久性差。（2）水闸底板和消力池不能满足抗渗稳定要求，表现为所用材料抗渗性能差、水平段和出口段渗流水力坡降偏大，超过规范允许值，下游底板有大量的白色淅出物，基底有渗透淘蚀甚至引起渗透破坏的隐患。（3）浆砌块石消力池被冲刷淘空，毁坏严重，海漫长度不足，下游河床狭窄，长期放水已造成下游河床严重冲刷。（4）启闭机为非标产品，而且已经长时间运行超过安全使用年限，目前运行状况差，已严重威胁水闸的安全运行。（5）工作桥主梁的抗弯强度和抗剪强度都不能满足承载要求。公路桥主拱为青砖砌筑材料强度低、耐久性差，目前损伤严重，有发生脆性破坏危险。（6）闸门为建闸时配置的钢筋混凝土平板门，混凝土实有强度偏低，损伤老化严重，有发生脆性破坏、危及水闸安全的危险。（7）观测设施毁坏，管理设施落后，已不能适应运行管理需要。综上所述xx节制闸目前存在的安全问题严重，其自身存在的固有缺陷和病弊很多，该闸已经没有改造利用价值，根据2004年8月亳州市水务局主持的专家鉴定结论，该闸被评定为四类闸，建议拆除重建。xx闸距离xx12km，由于上游断面偏小，已不能满足蓄水灌溉要求，更不能满足坑口电厂供水需要，因此必须兴建xx闸，以解决FF下段流域的灌溉水源问题。xx闸具有防洪功能，当淮河水位顶托，水位居高不下时可以关门挡洪。根据《XX“十一五”水利发展总体规划》将在FF下段起点xx南岸兴建大型排涝站，当xx闸关闭时进行排涝，两工程共同发挥作用FF下段洼地将再不会受淹，同时将大大减轻每年汛期抗洪抢险投入的大量人力、物力，减轻防汛压力，对于促进XX南部经济发展将具有重要的意义。4.3工程任务与工程规模工程任务根据《XXFF下段洼地治理工程规划》及《XX“十一五”水利发展规划》决定在FF下段xx老桥以下80m处兴建闸，主要任务是汛期淮河水位高时供水。工程规模xx闸底板高程17.1m，控制流域面积561km2，5年一遇排涝流量286m3/s，10年一遇校核排涝流量430m3/s，共7孔，每孔净宽5.0m。设计水位的确定（1）防洪水位按防御FF特大洪水设防（p＝2％），防洪水位25.55m（xx大堤防洪水位），相应闸上水位23.5m。（2）除涝水位根据1973XX地区行署水利局设计室编制的《FF下游规划报告》及1965年《FF流域修正规划报告》xx闸五年一遇除涝水位和十年一遇除涝水位分别为23.35m、24.95m。根据《水闸设计规范》（SL265-2001），上、下游落差取0.15m，则推得闸上除涝水位，见表4-1。（3）蓄水位设计蓄水位是根据灌溉需要并考虑FF下段为发展水产养殖所确定的死水位来确定的。根据规划xx闸兴建后发展灌溉面积6.14万亩，灌溉保证率75％，确定设计蓄水位23.0m，相应闸下水位19.0m。见表4-1。最高蓄水位是根据板集煤矿坑口电厂用水量要求及FF下段发展灌溉要求来确定的，经调节计算最高蓄水位确定为23.50m，相应闸下水位为21.0m。详见表4-1。（4）消能水位闸上同设计蓄水位位，闸下按枯枯水期xxFF闸上水位位。消能流量量按设计流量量分级确定，详详见表4-1。规划数据根据水文分析计算算，规划数据据见下表4-1。xx闸规划数据表表表4-1设计条件水位（m）水位差（m）流量（m3/s）闸上闸下223.525.552.055年一遇除涝23.523.350.15286.010年一遇除涝25.124.950.15430.0最高蓄水23.521.02.5设计蓄水23.019.04.0恶劣放水23.519.04.5286.0闸址处河道断面：底宽宽64.0m，边坡1∶2，底高程177.1m，两两岸滩地高程程22.0m。交通桥设计荷载等等级：按公路Ⅱ级。5工程布置与主要要建筑物5.1设计依据据工程等级及建筑物物级别根据《水闸设计规规范》（SL2655-20011），xx闸为中型Ⅲ等,其主要建筑筑物为3级，次要建建筑物级别为为4级，临时建建筑物为5级。地震烈度据《中国地震动参参数区划图（2001）》，本工工程区地震峰峰值加速度为为0.05gg相应地震基基本烈度为6度。考虑工工程等级和《水水工建筑物抗抗震设计规范范》（SL50773-20000）的规定，本本工程建筑物物设防烈度为为6度，建筑物物可不进行抗抗震计算。设计依据和规范（1）设计文件1)XX水利局规规划设计室：：《淮河流域域XXFF下段段洼地治理工工程规划》，（2002年）及亳州市水务局审查批复。2)XX水利局规规划设计室：：《XXFFF下段xx节制闸可可行性研究报报告》，（2006年8月）及安徽省省水利厅皖水水规计函［2007］143号关于XXFFFxx节制闸可研报告的的意见。3）xx县水利局《关关于对“兴建FF下段xx节制闸征征求意见的函函”的复函》（xxx［2006］49号）。4)《XXFF下段xxx闸初步设计计任务书》5)1965年FFF流域修正规划报告。6)1973年FF下下游规划报告告。（2）主要规范、规程和和标准1)《水利建设项目经经济评价规范范》（SL72--49）；2)《水闸设计规范》（SL265-2001）；3)《水利水电工程钢钢闸门设计规规范》（DL/T55039-995）；4)《水利水电工程初初步设计编制制规程》（DL50221-93）；5)《灌溉与排水工程程设计规范》（GB50288-99）；6)《水工混凝土结构构设计规范》（SL/T191-96）；7)《堤防工程设计规规范》（GB02886-98）；8)《水利水电工程施施工组织设计计规范》（SDJ3338-89）；9)《水利水电枢纽工工程等级划分分及洪水标准准》（SL2522-20000）；10)《防洪标准准》(GB502201-944)11)《水工建筑筑物荷载设计计规范》（DL50777-19997）；12)《水工建筑筑物抗震设计计规范》（DL50773-20000）；13)《水利水电电工程钢闸门门设计规范》（DL/T5039-95）；14)《水闸工程程管理设计规规范》（SL170－96）；15)《堤防工程程管理设计规规范》（SL171－96）；16)《水利水电电工程设计防防火规范》（SQJ2778-90）；17)《建筑物灭灭火器配置设设计规范》（GBJ1440）；18)《建筑地基基处理技术规规范》（GBJ1779-91）；19)《中国地震震动参数区划划图》（GBJ188306-22001）；20)其他相关的的规程、规范范等。相关资料（1）风速和吹程闸址处基本风压00.35kNN/m2，设计风速速在基本组合合时取30mm/s，特殊组合合时取23mm/s，设计吹程程按《水闸设设计规范》取取水闸前宽度度的5倍。（2）地质资料根据该闸闸址处的的地质特性，确确定有关地基基设计参数如如下：1)地基土与闸（翼墙墙）底板之间间磨擦系数的的选取：闸室室及翼墙底板板座落在③层粉砂土上，根据据《水闸设计计规范》表知知，地基土与与闸室、翼墙墙底板间的摩摩擦系数为0.35～0.40。2)翼墙后回填土的物物理力学参数数：湿重度取取19kN//m3，饱和重度度取20.0N/m3，浮重度取10.0N/m3，闸室及岸岸翼墙墙后水水平主动土压压力系数Ka取0.333。设计标准（1）挡洪标准：按防御御FF特大洪水水标准设计（p＝2％），挡洪水水位25.555m，相应应闸上水位223.5m。（2）除涝标准：按5年年一遇除涝标标准设计，相相应闸上水位位23.5mm，闸下水位位23.355m，除涝流流量Q=286mm3/s。（3）校核除涝标准：按按10年一遇除涝涝标准设计，相相应闸上水位位25.1mm，闸下水位位24.955m，除涝流流量Q=430mm3/s。（4）导流标准：按非汛汛期5年一遇(10～次年5月)标准设计，相相应流量Q=57.22m3/s，上游水位位20.5mm，下游水位位19.0mm。5.2闸址方案案选择比较闸址应根据水闸的的功能、特点点和运用要求求，综合考虑虑地形、地质质、水流、泥泥沙、施工、管管理及周围环环境等因素，经经技术经济比比较后选定。FF下段在XX境境内长27..5km，流流域面积5661km2，流域内大大沟有xx、南xx、xx、xx、xx、xx、xx等。该闸闸闸址位置有有两个方案可可供选择，详详见FFxx闸址方案案比较图。方案一闸址选在xx老大大桥以下800m处流域内内有xx、南xx、xx、xx，总控制制流域面积5561.0kkm2，两岸滩地地高程22.0～22.5m。（1）规划数据1)：.容m3；2)设2水m3；3)除涝水位：闸上223.5m，闸闸下23.335m，水位位差0.155m，设计流流量286..0m3/s；4)校核除涝水位：闸闸上25.11m，闸下24..95m，水水位差0.115m，设计计流量4300.0m3/s；5)公路桥：设计荷载载公路Ⅱ级，桥面宽宽度9.0m。（2）工程规模及投资1)工程规模根据《水闸设计规规范》SL2655-20011，经计算：7孔、单孔5..0m的开敞式结结构水闸，详详见XXFFFxx节闸平面布置置图。2)工程投资为18001.09万万元。方案二闸址选在xx老大大桥以上，xxx口以下，距距大桥2000m处，该处处场地较开阔阔，地质条件件相同，控制制流域面积为为561kmm2，但此处两两岸没有路。（1）规划数据规划数据同方案一一相比基本不不变，只是在在最高蓄水位位23.5m时，蓄水库库容减少7..0万m3，设计蓄水水位23.0m时，蓄水库库容减少4.5万m3。（2）工程规模及投资1)工程规模工程规模经计算与与方案一相同同为7孔、单孔5..0m的开敞式水水闸。2)工程投资为工资砼6经资5元方案比较方案一：优点：投投资18011.09万元元比方案二投投资5万元元节省投资664.56万万元，工期由由于不需修路路少短；蓄水库容大。缺点：需拆迁迁民房，进行行移民安置。方案二：优点：施施工场地开阔阔，不需拆迁迁安置。缺点：需要要修与外界接接通的两岸堤堤顶道路，投投资比方案一一多64.566万元，离xxx口较近，当当xx泄洪时，容容易引起上游游冲刷，需加加长上游护砌砌长度。通过上述比较选择择方案一，作作为兴建xxx闸的闸址。5.3闸室结构构方案比较方案一选择开敞式铪水闸闸。（1）规划资料料同前。闸底底板高程177.1m，闸室长16.0m，宽44.664m，7孔，单孔净宽5.0m。闸室采用闸闸墩分缝处理理，两端采用用两孔一联，中中间三孔一联联，闸室两侧侧设空心岸墙墙，宽6m。闸顶高程266.75m，启闭台高高程34.6m。闸底板上游设防渗墙，下游海漫漫末端设防冲冲墙，上游浆浆砌块石护砌砌长15.0m，铺盖盖长19.5m，消力力池长22.0n，池深1.6m，海漫长444.5m，防防冲槽长8..0m。布置置形式见xxx闸平面布置置图。工程总投资18001.09万万元。方案二选择开敞式铪水闸闸。(1)规划资料同同前。闸底板板高程17..1m，闸室室长16.00m，宽44.664m，5孔，单孔净净宽7.0mm。闸室采用用闸墩分缝处处理，两端采采用两孔一联联，中间一孔孔一联，闸室室两侧设空心心岸墙，宽66m。闸顶高高程26.775m，启闭闭台高程344.6m。闸闸底板上游设设防渗墙，下下游海漫末端端设防冲墙，上上游浆砌块石石护砌长155.0m，铺铺盖长19..5m，消力力池长24..0m，池深深1.6m，海海漫长46..5m，防冲冲墙厚0.335m，深5.0mm，防冲槽长长8.0m。布布置形式见xxx闸平面布布置图。工程总投资18665.65万万元。闸室结构方案比较较表表5-1比第一方案第二方案7孔方案5孔方案布置特点开敞式闸室，每孔孔净宽5.00m，7孔闸室顺水水流方向长116.0m，垂垂直水流方向向宽44.664m，闸门门平面尺寸55.64×66.8m2。开敞式闸室，5孔孔，每孔净宽宽7.0m。闸闸室顺水流方方向长16..0m，垂直直水流宽444.64m。优点1.7孔闸门较较小，启闭管管理方便；2.出口单宽流流量小，消能能防冲工程量量较小；3.节省投资664.56万元。1.闸门启闭机机少；2.闸室工程量量稍小。缺点1.闸门启闭机机较多；2.闸室工程量量稍大。1.出口单宽流流量大，消能能防冲工程量量较大；2.运行管理不不太方便。可比投资1801.09万万元1865.65万万元根据上述述比较选用方方案一，作为为闸室结构形形式。5.4工程总体体布置闸室结构布置构部力式分宽m高5水1m流2m整块底板板浇筑。（1）底2m寸10筑室定防在道。（2）闸墩：为钢筋砼实实体墩，边墩墩厚0.9m，中墩厚0.99m，门槽处最最小厚度0..3m（门槽深度度0.3m），上游闸闸墩顶高程为为28.0m，下游部位位墩顶高程为为30.800m。为改善水水流形态，中中墩上下游均为园弧型。（3）启闭机台、交通桥桥和检修便桥桥：启闭机台台采用钢筋砼砼排架支承，排排架底部现浇浇于闸墩上，底底高程为300.8m，顶高程为为37.4m。排架柱及及顶横梁、中中系梁的截面面皆为0.5×0.5m，启闭机梁梁截面为0.3×0..7m。启闭机房房宽3.5m，长24.550m，层高3.3m，砖混结构构。交通桥顶面总宽77.5m，净宽7.0m，桥面面高程31..30m；采用钢筋筋砼板式结构构，荷载等级级为公路Ⅱ级。检修工作便桥设在在上游，总宽宽1.0m，为一“Π”型梁板结构构，便桥面设设置2＃钢管栏杆。（4）闸门主闸门采用平板钢钢闸门，平面面尺寸为5..56×5.1m。主闸门槽槽尺寸为0.56×0.3m，槽中心距距闸室上游面面3.0m。一般检修修可在闸室内内进行，支承承在闸墩门槽槽两侧高程平平台上，较大大检修时可将将闸门提出闸闸室外进行。在主闸门槽上游11.97m处设置检修修门槽（两门门槽间净距11.97m＞1.50mm，能满行工其采梁采用2×300kN电动葫葫芦启吊，葫葫芦悬挂在I32a工字钢钢上，后者设设置在排架悬悬挑牛腿上。（5）桥头堡在闸室右侧布置桥桥头堡，为楼梯间和配电室。防渗排水布置闸底板座落在粉质质粘土层上，按按照《水闸设设计规范》要要求，在闸室室上游设置110.0m长的钢筋砼砼铺盖，为坑坑加防渗长度度在闸室底板板上游均设置置6m深防渗板板桩，闸室下下游设置钢筋筋砼消力池，消消力池分成两两段，上游长长11.8m（在防渗轮轮廓范围以内内），下游段段长10.2m，并在该段段内设置反滤滤设施。根据《水闸设计规规范》，初拟拟闸基防渗长长度按下式计计算：L=C×ΔH式中：ΔH——上上、下游水位位差，恶劣放放水期水位差差最大，3.5m；C——渗径系数，根据闸闸基土质取C=9；L——闸基防渗长度，计计算值为311.5m。闸基防渗长度由钢钢筋砼铺盖、闸闸室底板、底底板上游防渗渗墙及下游消消力池共同构构成，防渗地地下轮廓线长长度为36..91m，大于防渗渗长度初拟值值，满足要求求。闸室底板与铺盖及及消力池之间间的分缝处皆皆设置一道暗暗止水（橡胶胶止水带），闸闸室与上、下下游翼墙间各各设置垂直暗暗止水一道。下游渗流出口处设设有反滤层和和冒水孔，反反滤层分3层，按中粗粗砂、瓜子片片及碎石，各各厚0.2mm铺设，其上上布置冒水孔孔，冒水孔直直径0.1mm，孔距1.00m，按梅花花形布置，孔孔内填塞碎石石。上下游反滤层的级级配要符合下下列要求：D15/d85≤55，D155/d15≤5～40，D500/d50≤25D15、D50———滤层滤料颗颗级配曲线上上小于含量15%、50%的粒径（mm）。d50——被保护土土颗级配曲线线上小于含量量50%的粒径（mm）。消能防冲布置采用挖深式消力池池，钢筋砼结结构，池底顶顶高程21..0m，池深1.0m，池底与闸闸底板以1:4坡度连接。消消力池总长220.00m，分分成两段，上上游段长144.0m，为防渗段段；下游段长长6m，首部设置置反滤设施。平平面布置由闸闸室出口处宽宽24.500m，直线渐变变至28.5553m，扩散角100，池底板厚厚由首部0..8m渐变至至0.6m。消力池下游为海漫漫段，总长330.0m，首部为浆浆砌块石护砌砌段，长15.0m，护底采用0.4mm厚的浆砌块块石，护坡采用0.12m厚的预制块；后部部为干砌块石石护砌段，长长15.0m，护底采用0.3m厚的干砌块块石，护坡采用0.12m厚的预制块。护坡坡（下垫0.11m厚碎石垫垫层），护底下铺设设200mm厚小小石子。在海海漫段中间采采用一道0.60×1.m的M7.5浆砌石齿埂分段。海海漫末端设置防冲墙和和抛石防冲槽槽，防冲墙为为厚0.7mM7.5浆砌石，深5m;防冲槽长10.50mm,深1.8m。两岸连接布置上游翼墙原设计为为四分之一圆圆弧形浆砌块块石空箱结构构，底板为钢钢筋砼结构，伸入岸坡段为为直线型重力力式浆砌块石石结构。下游翼翼墙在消力池池段净高为55.5～6.5m现设计计采用铪扶臂臂式结构，底底板为钢筋砼砼结构。伸入入岸墙段的翼翼墙为直线段段，结构型式式也采用铪扶臂臂式结构。5.5水力设计计闸孔宽度计算按10年一遇标准设设计。按10年一遇排涝时时期计算：上上游水位：27.300m，下游水位位：27.100m，落差0.2m,上、下游水水深之比hs/H0=4.6/4.8＞0.9311，为高淹没没度堰流，闸闸孔总净宽按按《水闸设计计规范》公式式（-1）和公式（A.0.22-2）计算。Q=B0μ00hsμ0=0.8777+(－0.65))2=0.9956式中：B0——闸闸孔总净宽；；μ0——淹没堰流的综合流流量系数；Q——设计流量，Q设==160m3/s；hs——由堰顶算起的下游游水深（m）hs=4.6m；H0——计入行近近流速水头的的堰上水深H0=4.942m；g——重力加速度，取99.81m//s2经计算18.771m取B0=20.0m。闸孔宽宽度按4孔，每孔净净宽5.0mm。过流能力校核10年一遇工况校核：：上游水位：27.300m，下游水位位：27.100m，落差0.2m,上、下游水水深之比hs/H0=4.6/4.8=0..956为高淹没没度堰流，闸闸孔总净宽按按《水闸设计计规范》公式式（-1）和公式（A.0.22-2）计算。Q=B0μ0hss=20.0×0.9556×4.6=227.7m3//s＞ Q校=160.0m3/s，满足要求求。消能防冲设计取恶劣放水时期计计算：上游水水位27.00m，下游水位位23.5m，落差3.5m，控制下泄泄流量为3年一遇流量量，采取分级级流量进行消消能计算，考考虑水流有滞滞后现象，按按下一级流量量对应上一级级水深。（1）消力池计算1)计算公式消力池计算公式可可按《水闸设设计规范》SL2655-20011提供的公式式进行。d＝σ0hc＂－h1s－△Zhc＂＝（）hc3－T0hc2+＝0△Z＝－式中：d——消力力池挖深（m）σ0——水跃淹没系数，采采用1.05～1.10hc＂——跃后水深（m）hc——收缩水深（m）α——水流动校正正系数，采用用1.0～1.05q——过闸单宽流量（m2/s）b1——消力池首端宽度（m）b2——消力池末端宽度（m）T0——由消力池底板顶面面算起的总势势能（m）△Z－出池落差（mm）h1s——出池河床水深（m）2)计算结果考虑水流洄水滞后后因素影响，利利用电脑编制制程序，经过过试算，求得得所需最大池池深为1.0m。3)消力池长度计算采用公式：Lsjj=Ls+βLj，Lj=6..9(hc”-hc)式中：Lj———水跃长度β——水跃长度修修正系数采用用0.7～0.8Ls——消力池斜坡段水平平投影长度（m）Lsj——消力池长长度采用1:4的坡，∴LLs=4×1.0=4.0m，计算得Lsj=19.377～22.14m。考虑消力力池坎厚度在在内，取Lsj=20.0m。4)消力池底板厚度计计算A根据抗冲要求，求求消力池始端端厚度t。t＝k1式中：△——闸孔孔泄水时，上上、下游水位位差△=3.5m；K1——计算系数取取K1=0.15～0.2；q——过闸单宽流量3..35m2/s；t=0.344～0.46m。B根据抗浮要求，计计算消力池底底板厚：tt＝k2式中：k2——消消力池底板安安全系数，取取1.1～1.3;w——作用在消力池底板板顶面的水重重（kpa）；U——作用在消力池底板板底面的扬压压力（kpa）；Pm——作用在消力池底板板上的脉动压压力；γb——消力池底板的饱和和重度（kN/m3）。计算得端端部底板厚t=0.566～0.68m，实际消力力池始端厚取取0.8m，末端取0..6m。（2）海漫长度计算Lp＝ks式中：ks——海海漫长度计算算的系数，取取ks=11～12（粉质粘粘土）；qs——消力池末端单宽流流量qs=3.355m2/s；△——上下游水位差△=3.5m。计算得：Lp=330.13～32.45m。考虑末端设防冲墙墙取海漫长300.0m，前15.0m为浆砌块石石护砌段，后后15m为干砌块石石护砌段。（3）防冲槽计算1）海漫末端冲深计计算dm＝1.1hm式中：qm——海海漫末端单宽宽流量，qm=3.355m3/s；hm——海漫末端河床水深深，为1.55m；因采用分级级消能，当全全开启时，下下游水位对应应上一开启度度水深。[V0]——河床床土质允许不不冲流速，根根据河床土质质及水深查《灌灌溉与排水工工程设计规范范》GB502288-999取[V0]=0.25。计算得河床冲刷深深度dm=13..24m。2）防冲槽面积ω计计算ω＝δhm式中：hm———河床冲刷深深度，hm=13.244m；m——护面坡率，m=33～6，取4.0；δ——护面厚度，δ=0.3～0.5，取0.4mm。计算得ω=14..89m2。实际采用的防冲槽槽面积为155m2。5.6防渗计算算按照《水闸设计规规范》中附录录C.2，采用改进进阻力系数法法进行计算。地基有效深度计算算计算公式：由于LL0/S0＞5，取Te=0.5L0，L0=34.1m；式中：L0——地地下轮廓的水水平投影长度度（m），L0=34.1m；S0——地下轮廓的投影长长度（m）；Te——地基有效深度（mm）经计算：由于L00/S0＞5，故取Te=0.5L0=17.055m。分段阻力系数计算算（1）进、出口段的阻力力系数ξ0=1.5()3//2+0..441式中：ξ0——进进、出口段的的阻力系数S——齿墙的入土深度（m）T——地基透水层深度（m）（2）内部垂直段的阻力力系数ξy＝lnctg[(11-)]式中：ξy——水水平段的阻力力系数S1、S2——水平段首、末齿墙墙的入土深度度（m）（3）水平段的阻力系数数ξy＝式中：ξx——水水平段的阻力力系数S1、S2——水平段首、末齿墙墙的入土深度度（m）各分段水头损失值值的计算hi＝ξi式中：hi——第第i段水头损失失值（m）ξi——第i段阻力系数ΔH——上下游水位差（mm）Σξi——所有分分段阻力系数数之和。出口段水头损失值值的修正h0’＝β‘h0，h0＝式中：h0’———修正后的水水头损失值（m）β‘——阻力修正系数h0——按前述方法计算的的出口段水头头损失值（m）S‘——底板埋深与齿墙入入土深度之和和（m）T‘——齿墙另一侧地基透透水层深度（m）渗流坡降值的计算算（1）出口段计算公式：J=h0’/s’式中：J——出口口段渗流坡降降计算值。（2）水平段计算公式：Ji———第i水平段的渗渗透流坡降计计算值；hi——第i水平段水头损失值值（m）Li——第i水平段的长度（mm）计算成果见表5--2。渗透计算成果表表5-2分段编号所处部位阻力系数水头损失值（×△△H）渗流坡降修正前修正后计算值允许值1进口段0.4490.1530.0872铺盖水平段0.2560.0870.1540.1080.1503内部垂直段0.0300.0100.0104底板水平段0.7250.2480.2480.0660.155内部垂直段0.0360.0120.0126消力池斜坡段0.2450.0840.0840.0730.157消力池水平段0.7360.2520.3350.0980.158出口段0.4490.1530.0700.3080.40合计2.927计算结果表明，xxx闸铺盖水水平段、底板板水平段、消消力池底板段段及出口段的的闸渗流坡降降计算值小于于规范值，因因此满足闸基基渗透稳定要要求。5.7排水设计计为降低上游铺盖及及消力池底板板的渗透压力力，引出地基基中的渗压水水，消力池底底板下及设水水平排水，按按反滤层要求求由上至下铺铺设各0.22m厚的碎石、瓜子片片、中砂，消消力池底板上上设直径0..1m、间距距1.0m的排排水孔。5.8主要建筑筑物稳定计算算闸室稳定计算完建期和蓄水期进进行闸室稳定定计算，由于于检修时期皆皆是在枯水季季节进行，此此时上、下游游水位均很低低，故在稳定定计算中没有有考虑检修时时期。（1）荷载组合与计算按《水闸设计规范范》（SL2655-20011）要求，将将荷载组合分分为基本组合合和特殊组合合两类，基本本组合的计算算为完建情况况，最高蓄水水、正常蓄水水情况，设计计防洪水位等等。没有特殊殊组合情况。其其荷载组合见见表5-2。荷载组合表表5-2荷载组合水荷载自重水重静水压力扬压力土压力波浪压力基本组合完建期√√最高蓄水√√√√√√蓄水期√√√√√√（2）稳定计算水闸闸室的稳定计计算包括两方方面的含义：：一是地基承承载力方面，要要求在闸室基基底压力作用用下，地基不不致发生剪切切破坏而失去去稳定；另一一是抗倾、抗抗滑稳定方面面，要求在荷荷载作用下，闸闸室不致发生生倾覆或过大大的沉降差，且且不致沿地基基表面发生水水平滑动。因因此，水闸稳稳定计算应满满足：①闸室平均基底压力力不大于地基基容许承载力力，最大基底底应力不大于于地基允许承承载力的1.2倍。②基底压力的最大值值与最小值之之比不大于表表5-3规定的容许许值。闸室基底压力最大大值与最小值值之比的容许许值表表5-3地基土质荷载组合基本特殊松软1.52.0中等坚硬、紧密2.02.5坚硬、紧密2.53.0根据地基土特性，计计算选用基本本组合容许值值为2.0。基底压力计算公式式：式中：——闸室基基底压力的最最大和最小值值(kpa)ΣG——作用在闸室上的全全部竖向荷载载ΣM——作用在闸室上的全全部垂直荷载载和水平荷载载对基础底面面垂直水流方方向的形心轴轴的力矩（kN.m）A——闸室基础底面面积积（m2）W——闸室基底面对于该该底面垂直水水流方向的形形心轴截面矩矩（m3）③抗滑稳定安全系数数不小于表5-4规定值荷载组合水闸级别1234、5基本组合1.351.301.251.20特殊组合1.201.151.101.05土基上沿闸室底面面抗滑稳定安安全系数的允允许值表5-4《水闸设计规范》土土基上闸室抗抗滑稳定计算算公式：KC＝式中：Kc——抗抗滑稳定安全全系数f——基础底面与地基土土之间的摩擦擦系数，根据据《水闸设计计规范》及各各闸地基土情情况，取f＝0.25；ΣH——作用在闸室上的全全部水平向荷荷载（kN）。闸室稳定计算成果果见下表5-5：闸室稳定计算成果果表表5-5计算工况水位(m)抗滑稳定安全系数a匀闸上闸下不均匀系数计规计规完建期//∞≥1.2115.8100.71.15≤2.023.521.01.85≥1.2104.788.731.18≤2.0蓄水期23.019.02.12≥1.2106.884.711.26≤2.0翼墙稳定计算上稳应法式定于墙大该计算最面行。墙后的水平土压力力按朗肯主动动土压力理论论公式计算，公公式为：Pa=kaγH2式中：Pa——朗朗肯主动土压压力（kN）；ka——朗肯主动土压力系系数；γ——土的容重；；H——填土高度；φ——墙后回填土土的等值内摩摩擦角，取φ=300。翼墙及刺墙稳定计计算成果见表表5-6。计算部位抗滑安全系数基底应力（kPaa）及不均匀匀系数不均匀系数计算值规范允许值计规计规上游1-1截面(最大大)1.39≥1.2112.595.31.18≤2.0下游4-4截面((最大)1.37≥1.2113.6112.41.19≤2.0翼墙稳定计计算成果表表5-6稳定计算成果分析析与评价从表5-6和表5-77计算成果可可知：（1）闸室及翼墙底压力力均小于地基基允许承载力力，最大地基基应力不大于于地基允许承承载力的1.2倍。该项指指标满足规范范要求。（2）基底压力的最大值值与最小值之之比满足规范范要求。（3）抗滑满足规范要求求。5.9闸室结构构计算闸室内力计算xx闸共7孔，采采用闸墩分缝缝处理，两边边两孔一联，中间三孔一一联。根据谈谈松曦《水闸闸设计》书，底底板内力计算算采用郭氏查查表法进行。计算时把每一联闸闸室底板当作作两端自由的的弹性地卷梁梁，相邻闸室给给予的地卷压压力，作为均均匀分布的边边荷载，边荷荷载的作用范范围同闸室宽宽度。该闸由于地均匀、承承载力较高，不不会发生不均均匀沉陷，使使闸室两端的的边墩对底板板产生约束力力，因此只有有竖向线变位位，没有角度度变位。结构计算荷载有：：结构自重、汽汽车荷载、水水压力、扬压压力、边荷载载。（1）完建期：地基反力力：P上游＝100.77kN/m22，P下游＝115.88kN/m22（下游大），q边＝117.995kN/mm；（2）最高蓄水期：①水水位：闸上223.5m，闸下21..0m；②浮托力水头：2..7m；③渗透压力水头：闸闸上h上游＝3.45m；闸下h下游＝12.477m；④地基反力：P上游游＝104.77kN/m22；h下游＝88.733kN/m22；⑤边荷载：q边＝885.7kNN/m。（2）蓄水期：①水位：：闸上23..0m；闸下19.0m；②浮托力水头：3..4m；③渗透压力水头：闸闸上h上游＝3.15m，闸下h下游＝2.32m；④地基反力：P上游游＝106.88kN/m2，h下游＝84.71kNN/m2；⑤边荷载：q边＝885.7kNN/m。各时期闸室结构计计算成果见下下图弯距图闸室底板抗裂验算算根据弯距图进行正正截面配筋计计算，配筋率率适中，由公公式KfM≥Mf经抗裂验算算截面的抗裂裂弯距Mf小于使用荷荷载作用下的的允许弯距KfM，满足要求求。底板抗裂计算：ωωmax=a1a2a3σss/ES×(C+00.1×dppte)a1=11.0a2=1.0a3=1.6C——净净保护层500mm；ES———钢筋弹性模模量2000000N/mmm2；d——钢筋直径mm；pte———受拉钢筋有有效配筋率=AS/Ate；σSS——受拉钢筋筋应力=MS(0.87**h0*AS)；N/mm2；ωmax——a1aa2a3σss/ES×(3C+0.11×dptee)。底板裂缝宽度ω==0.1666mm，规范范值［ω=0.25满足要求。5.10地基设设计天然地基设计天然地基容许承载载力采用汉森森公式和《建建筑地基设计计规范》两种种计算方法。（1）汉森公式［R=(1/K)(00.5γBBNγSγiγ+qNqSqdqiq+CNcScdcic)式中：［R———按汉森公式式计算的土质质地基允许承承载力(kpa)；γ——土的重度，水水下用浮重度度(KN/m3)；B——基础底宽(m)；；D——基础埋置浓度(mm)；C——地基土的凝聚力((kpa)；NqNγNc——--4)计算算，也可由规规范中表H.0.77-1中查得：Nγ=1.5(Nq--1)tgφ(H.00.7-2))Nq=entgφtgg(45+φ/2)(H..0.7-33)NC=(Nq-1))ctgφA——基础的面积(m22)；SγSqSc——形状系数，对于矩矩形基础，可可按公式(H.0..7-5)和公式(H.0.77-6)计算；Sγ=1-0.4(B//L)(H.00.7-5))Sq=Sc=1+0..2(B/LL)(H..0.7-66)dq、dc——浓度修正系数，用用下式计算dq=dc=1+0..35(D//B)(HH.0.7--7)iγ、iq、ic——倾斜系数，可按公公式(H.0..7-8)～(H.0..7-12))计算，也可可由规范中表表(H.0..7-2)～(H.0..7-4)查得：iγ=iq2(HH.0.7--8)iq=(（2α-φ）)e-(π/2+φ-2α))tgφ/(1+siinφ)(H.0..7-9)ic=iq-(1-iiq)/(Nq-1)(HH.0.7--10)α=(HH.0.7--11)(H..0.7-112)φ——土的内摩擦擦角；取持力力层直接快剪剪的内摩擦角角37.5°。C——地基土的粘结力((kpa)，取水闸持持力层(粉砂土层的的直接快剪的的凝聚力)24.88kpa。计算成果见5-77。（2）《建筑地基基础设设计规范》推推荐公式根据《建筑地基基基础设计规范范》GB500007-20002规定，地基基承载力设计计值按下式计计算：式中：——地基承承载力设计值值(kpa)；——地基承载力标准值值(kpa)，根据《xxx节制闸岩土土工程勘察报报告》中提供供各地层标准准值采用；ηb、ηd——基础宽度和埋深的的地基承载力力修正系数；；γ——基底以下土土的重度(KN/m3)；b——基础底面宽度(mm)；γ0——基础底面以上土的的加权平均重重度，地下水水位以下取浮浮重度(KN/m3)；d——基础埋置深度(mm)；当计算所得设计值值＜1.1时，取取=1.1。计算成果见表5--7。天然地基设计计算算成果表表5-7计算单元计算工况地基特性建议值(kpa)地基容许承载力((kpa)地基应力(kpaa)汉森公式建筑地基规范公式闸室完建粉砂土240270.4264.7115.8翼墙完建粉砂土240265.6261.1113.6从计算成果可知，闸闸室及翼墙持持力层的承载载力均能满足足设计要求，不不需作地基处处理。沉降设计根据规51翼墙墙地基最终沉沉降量按下列列公式计算：：（1）天然地基沉降量计计算计算公式为：式中：S∞——土土质地基最终终沉降量(mm)；n——土质地基压缩层计计算浓度范围围内的土层数数；m——地基沉降量修正系系数，可采用用1.0～1.6；e1i、e2i———基础底面以以下第i层土在平均均自重应力及及平均自重应应力加平均附附加应力作用用下，由压缩缩曲线查得的的相应孔隙比比；hi——基础底面以下第ii层土的厚度(mm)；（2）地基压缩层计算浓浓度按下式计计算：——地基计算层处处的自重应力力(kN/m2)；——地基计算层处的附附加应力(kN/m2)；根据稳定计算成果果，取垂直水水流向闸底板板两端点和中中心点做为计计算点，翼墙墙以底板的中中心点作为计计算点，考虑虑结构刚性的的影响，按附附加应力等于于自重应力的的20％的浓度作作为压缩层计计算厚度，采采用分层总和和法计算地基基沉降量，计计算结果见表表5-8。地基基沉降计算成成果表表5-8部位闸室上游翼墙1－1下游翼墙4－4中心点沉降量（mmm）1108689经计算闸室地基的的最终沉降量量为110mmm，上游翼翼墙的最终沉沉降量为866mm，下游游翼墙最终沉沉降量为899mm，闸室室与相邻翼墙墙最大沉降差差24mm。基基础的沉降量量均小于1550mm，且且最大沉降差差小于50mmm，满足规规范要求。5.11工程监监测设计本工程监测的目的的是了解建筑筑物在施工期期和运行期的的工作状况，根根据水闸工程程等级，基础础条件及运行行要求等，重重点进行工程程位移变形、渗渗压和水位监监测。通过工工程运行时态态评价，确保保工程安全正正常地运行。5.11.1设设计原则本工程以安全监测测为主，兼有有对设计条件件反馈等作用用。监测项目目和测点布置置应满足监控控建筑物施工工和运行的安安全，对施工工和管理起指指导作用。其其测点的布置置具有代表性性，选择对工工程安全有控控制影响的部部位进行集中中监测。同时时在满足工程程监测需要的的前提下，其其监测项目和和仪器设备满满足监测精度度，可靠性和和耐久性要求求。5.11.2竖竖直位移变形形在闸室中心线上，下下游和上下游游侧翼墙上，予予埋水准点共共10处，供管理理人员观测建建筑物沉降情情况，在施工工期间，由施施工单位可在在主要建筑物物部位设临时时沉降点，供供施工期间观观测应用，以以便掌握施工工期间建筑物物的沉降情况况。5.11.3水水位监测为了解上下游水位位变化情况，在在上下游翼墙墙迎水面共设设置4根水尺，进进行水位监测测。5.11.4测测压管观测在闸室和翼墙上每每侧布置4根测压管，以以便施工和管管理期间的渗渗压观测。5.11.5主主要监测仪器器设备主要观测设备表表5-9序号名称单位数量备注1永久沉降点个102测压管根8φ50mm3水尺付46金属结构与与电气6.1闸门设计计方案拟定xx闸主要任务是是汛期防洪、除除涝；非汛期期蓄水发展灌灌溉。其金属属结构部分主主要有4扇工作闸门门和4台启闭机。金金属结构总重重48.2t。6.1.1设计计依据与标准准（1）《水利水电工程钢钢闸门设计规规范》SL/744-95；（2）《水利水电工程启启闭机设计规规范》SL/411-93；（3）《水利水电工程初初步设计编制制规程》DL50221-93；（4）《水工金属结构防防腐蚀规范》SL1055-95；（5）《水工建筑物抗震震设计规范》DL50773-19997；（6）《涂层前钢材表面面锈蚀等级》GB89223-88；（7）《喷热涂锌及锌合合金涂层》GB97993；其他有关规程规范范。闸门设计方案拟定定涵闸可供选择的门门型较多，如如平面钢闸门门、铸铁闸门门、钢筋混凝凝土闸门等。钢闸门虽具有制作作、安装精度度高，动水运运行条件好等等优点，但相相对造价较高高。钢筋混凝土闸门虽虽结构挡水安安全可靠，但但制作、安装装精度及闸门门漏水量往往往超出规范要要求，且支承承、止水紧固固件锈蚀后更更新十分困难难。但造价低低。铸铁闸门具有制作作、安装精度度高、密封性性能好等优点点，造价略偏偏高，但铸铁铁闸门容易锈锈蚀。而xx闸具有防洪、排排涝功能，非非汛期关闸蓄蓄水。运行规规则是，汛期期开闸放水。当当下游xxFF闸关闭时时，淮河水位位高于FF水位，当区间来水量增增大，关闭闸闸门防洪，当当非汛期水位位下降时关闸闸蓄水，这就就要求闸门具具有密封性好好，耐锈蚀，动动水运行条件件好等优点。因因此，选择定定轮平板闸门门，每扇尺寸寸为：5.56×5.1m。钢闸门面面板厚12mm，主梁高高200mm，L型钢轨道，设滚轮支支承，双侧止止水。采叠时里将槽闸门启闭力计算根据不同运行条件件分析，恶劣劣放水时期水水头差最大，所所需启闭力最最大，按此情情况计算启门门力，计算公公式：启闭力：FQ＝11.2（Tzd+TTzs）+1.1G+WWS闭门力：FW＝11.2（Tzd+TTzs）-0.9GG式中：Tzd———支承摩擦阻阻力（kN）Tzzs——止水摩擦阻阻力（kN）G——闸门门活动部分自自重（kN）WS——作作用在闸门上上的水柱压力力（kN）经计算，启门力FFQ为285.7kkN，闭门力FW＝-5.755kN＜0，依靠自重重即可闭门，选选用QPQ×250kN型电动卷扬式启启闭机。防腐设计本工程所有闸门及及埋件防腐采采用喷锌后涂涂刷防护漆，启启闭机也采用用涂刷防护漆漆。其技术要要求应符合《水水工金属结构构防腐蚀规范范》SL1055-95的要求。金属结构工程金属结构工程量汇汇总见下表6-1。金属属结构设备工工程量表6-1序号名称数量单重（t）合重15.56×5.11m工作门4扇7.7631.04工作门槽埋件4孔1.766.88QPQ×250kkN电动卷扬式式启闭机4台5.2536.75合计74.676.2电气设计计供电电源与供电负负荷（1）供电电源为满足其供电要求求，经与当地地供电部门协协商，xx闸电源“T”接自附近10kV线路，导线线规格为LGJ—50，需新架设10kV线路1.0kkm。（2）供电负荷xx闸用电负荷包包括：①4台闸门启闭闭机，其配套套电机型号为为Y132M—6，4台额定功率Pe=111.0kW，总功率77.0kkW；②启闭机房、管管理区的照明明用电，负荷荷约15KVA；③其他检修动动力负荷约为为10KVA。变压器容量计算主变压器容量按最最大稳定负荷荷进行选择，按按最大尖峰负负荷过载允许许运行时间进进行校核。（1）按稳定负荷计算主主变压器容量量Sb=Σ[Pi//(ηi/COSφi)]α——为负荷率，取取α=1.0；Pi——最大稳定负荷（kkW）；COSφi——因因数；ηi——负荷效率；xx闸的闸门运行行方式为：最最大稳定负荷荷为4孔4台电动机同同时运行，根根据该闸的闸闸门运行方式式，同时保证证生产生活区区用电负荷25KVA，经计算，Sb=1221.25KKVA，根据变压压器过负荷时时间，选择变变压器短时过过负荷系数为为1.5，允许过负负荷时间为18分钟，所以以本变压器容容量选为160KVVA，型号规格格为S9-1660/10±±5％/0.4KKV。电气主接线xx闸的高压侧采采用线路—变压器组接线，低压侧侧采用单母线线接线形式，10kV侧设有电缆缆进线计量箱箱和跌落式熔熔断器，主变变选用S9-1660/10//0.4KVV油浸变压器器一台，0.4KV低压侧设有有低压配电柜柜1台。由低压压配电柜电缆缆引出回路分分别至闸门启启闭机、照明明配电箱及动动力插座。主要电力设备（1）主变压器根据xx闸的闸门门运行方式，同同时保证生产产，生活区用用电负荷25KVA，变压器容容量选为160KVVA，型号规格格为S9-1660/10±±5％/0.4KKV。（2）10KV高压设备备10KV高压设备备选用计量箱箱一台和RWj跌落熔断器器一组。（3）0.4KV低压设设备0.4KV低压开开关柜设备均均选用GCS型低压抽出出式开关柜1台，柜内配配置NS型低压空气气断路器。电气设备布置及电电缆敷设本闸变电所采用屋屋外布置形式式，一台低压压抽出式配电电柜，布置在在桥头堡内。变变压器低压侧侧出线用电缆缆引至低压配配电柜，电缆缆穿管敷设。启启闭机房内及及管理所户内内照明导线采采用穿PVC管暗敷。过电压保护及接地地（1）雷电侵入波过电压压保护为防止雷电侵入波波造成危害，在在xx闸10KV高压进线内内及电缆进线线连接处均装装设一组避雷雷器，以保护护电缆接头和和电气设备。（2）直击雷过电压保护护在启闭机桥梁堡房房顶装设避雷雷带，作为防防止直击雷造造成危害的保保护措施，且且避雷带和接接地系统应可可靠连接。（3）接地为了确保用电安全全，低压配电电系统采用TN—S系统。低压压配电柜的金金属外框架均均应可靠接地地，防直击雷雷的接地系统统及动力系数数的接地装置置合并设置，其其接地电阻应应不大于4Q。其接地，装装置应充分利利用闸墩、闸闸底板及柱内内的钢筋等自自然接地体作作为接地装置置。继电保护根据《继电保护和和安全自动装装置技术规程程》（GB142285—93）规定，设设置变压器、电电动机等主要要电气设备的的保护装置。xx闸设如下保护：（1）变压器保护设置变压器高压侧采用用高压熔断器器保护，可实实现对变压器器的短路和过过载保护。（2）电动欈保护设置在桥头堡内设GCCS－25型低压配电电柜，该柜内内装设NS型空气开头头、热继电器器、交流接触触器及接地故故障保护模块块，可实现电电动机的如下下保护：①电动机相间短路保保护；②电动机的过载保护护；③电动机的低电压保保护；④单机接地故障保护护。通信为便于对外联系，该该闸配固定电电话一部。照明xx闸的启闭机房房采用荧光灯灯照明。在闸闸室及上下游游翼墙两侧设设路灯照明。7工程消防设设计xx闸防火部位主主要有启闭机机房和桥头堡堡管理所等部部分组成。本着以“预防为主主、防消结合合”的方针，针针对本工程的的具体情况，以以设置灭火器器为主，进行行消防设计。启闭机房、桥