李长郢防洪闸初步设计报告

PAGEPAGE8XX李长郢防洪闸初步设计报告1综合说明1.1绪言李长郢节制闸位于安徽XXXX李长郢村境内的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XX茨淮新河管理所管理，一九九二年后改由XX河道管理局主管，设有管理单位李长郢闸管理所。水闸在汛期的启闭运行受XX防汛抗旱指挥部和XX李长郢闸系茨淮新河上的处理工程，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表1.1-1李长郢闸设计水位参数水位名称过流量或运行状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年一遇洪水过流量设计值160m3年一遇消能控制过流量不大于82m李长郢闸共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，根据南京水利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：李长郢闸可评为三类闸，应尽快进行除险加固。1.2气象、水文FF李长郢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（1.3工程地质1.3.1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1.4.1工程任务根据《XX大中型涵闸病险加固工程规划》，决定对李长郢闸进行除险加固，主要任务是防洪、排涝，非汛期蓄水灌溉。1.4.2工程规模李长郢闸底高程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本次李长郢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水工建筑物设计李长郢闸控制流域面积为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），李长郢闸主要建筑物级别按Ⅲ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。根据李长郢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2065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），李长郢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。本次确定李长郢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，对李长郢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。李长郢闸改造后，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1250m21.12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XX颍河东岸，从西往东贯穿我县，东经蒙城入涡河，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，原计划是为沟通颍河、FF、涡河而设计的一条河道。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，由西北向东南注入茨淮新河，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

3工程地质3.1勘探工作概况2011年3月受XX水务局委托利辛水利局规划设计室对FF李长郢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日提供李长郢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3.2工程地质条件3.2.1地理位置与地形地貌场地位于XX李长郢镇东部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3.2.2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.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、利辛断裂、颍上断裂，纵向断裂为XX断裂，其中刘府深断裂、XX断裂为活动断裂。3.2.4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1.55MP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7.02Mp（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第第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～（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25024.837.522.23.2.5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3.3.1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。3.3.2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。3.3.3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Q3.4建筑材料3.4.1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。3.4.2石料怀远县有广泛的花岗岩出露、凤台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3.5.1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4.1.1社会经济状况FF下段流域位于XX的南部，茨淮新河以南，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）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3新张集乡4李长郢镇5阚疃镇合计4.1.阚疃南闸建成于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。李长郢闸具有防洪功能，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。4.1.3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。李长郢闸兴建后可灌溉左岸至淝左大堤，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苏沟，面上大沟有黑土沟、背沟、桑子沟、北乌江等在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李长郢闸，非汛期拦蓄地表径流，发展灌溉。李长郢闸兴建后，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。4.1.4对供水的要求国新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，南侧紧靠苏沟，规划要求在FF下段建李长郢闸，通过苏沟引FF下段李长郢闸上蓄水，建提水泵站输送到电厂，不足部分由茨淮新河补偿。4.2李长郢闸兴建缘由阚疃南闸建成于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。根据南京水利科学研究院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。综上所述阚疃南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。阚疃南闸距离茨淮新河12km，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，因此必须兴建李长郢闸，以解决FF下段流域的灌溉水源问题。李长郢闸具有防洪功能，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下段起点茨淮新河南岸兴建大型排涝站，当李长郢闸关闭时进行排涝，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4.3.1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下段李长郢老桥以下80m处兴建闸，主要任务是汛期淮河水位高时供水。4.3.2工程规模李长郢闸底板高程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4.3.3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（淝左大堤防洪水位），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》李长郢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0.15（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。根据规划李长郢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21.0（4）消能水位闸上同设计蓄水位，闸下按枯水期凤台FF闸上水位。消能流量按设计流量分级确定，详见表4-1。4.3.4规划数据根据水文分析计算，规划数据见下表4-1。李长郢闸规划数据表表4-1设计条件水位（m）水位差（m）流量（m3/s）闸上闸下23.525.552.055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64.0m，边坡1∶2，底高程17.1m，两岸滩地高程22.0交通桥设计荷载等级：按公路Ⅱ级。5工程布置与主要建筑物5.1设计依据5.1.1工程等级及建筑物级别根据《水闸设计规范》（SL265-2001），李长郢闸为中型Ⅲ等,其主要建筑物为3级，次要建筑物级别为4级，临时建筑物为5级。5.1.2地震烈度据《中国地震动参数区划图（2001）》，本工程区地震峰值加速度为0.05g相应地震基本烈度为6度。考虑工程等级和《水工建筑物抗震设计规范》（SL5073-2000）的规定，本工程建筑物设防烈度为6度，建筑物可不进行抗震计算。5.1.3设计依据和规范（1）设计文件1)XX水利局规划设计室：《淮河流域XXFF下段洼地治理工程规划》，（2002年）及亳州市水务局审查批复。2)XX水利局规划设计室：《XXFF下段李长郢节制闸可行性研究报告》，（2006年8月）及安徽省水利厅皖水规计函［2007］143号关于XXFF李长郢节制闸可研报告的意见。3）凤台县水利局《关于对“兴建FF下段李长郢节制闸征求意见的函”的复函》（凤台［2006］49号）。4)《XXFF下段李长郢闸初步设计任务书》5)1965年FF流域修正规划报告。6)1973年FF下游规划报告。（2）主要规范、规程和标准1)《水利建设项目经济评价规范》（SL72-49）；2)《水闸设计规范》（SL265-2001）；3)《水利水电工程钢闸门设计规范》（DL/T5039-95）；4)《水利水电工程初步设计编制规程》（DL5021-93）；5)《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）；6)《水工混凝土结构设计规范》（SL/T191-96）；7)《堤防工程设计规范》（GB0286-98）；8)《水利水电工程施工组织设计规范》（SDJ338-89）；9)《水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）；10)《防洪标准》(GB50201-94)11)《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997）；12)《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-2000）；13)《水利水电工程钢闸门设计规范》（DL/T5039-95）；14)《水闸工程管理设计规范》（SL170－96）；15)《堤防工程管理设计规范》（SL171－96）；16)《水利水电工程设计防火规范》（SQJ278-90）；17)《建筑物灭火器配置设计规范》（GBJ140）；18)《建筑地基处理技术规范》（GBJ179-91）；19)《中国地震动参数区划图》（GBJ18306-2001）；20)其他相关的规程、规范等。5.1.4相关资料（1）风速和吹程闸址处基本风压0.35kN/m2，设计风速在基本组合时取30m/s，特殊组合时取23m/s，设计吹程按《水闸设计规范》取水闸前宽度的5倍。（2）地质资料根据该闸闸址处的地质特性，确定有关地基设计参数如下：1)地基土与闸（翼墙）底板之间磨擦系数的选取：闸室及翼墙底板座落在③层粉砂土上，根据《水闸设计规范》表7.3.10知，地基土与闸室、翼墙底板间的摩擦系数为0.35～0.40。2)翼墙后回填土的物理力学参数：湿重度取19kN/m3，饱和重度取20.0N/m3，浮重度取10.0N/m3，闸室及岸翼墙墙后水平主动土压力系数Ka取0.333。5.1.5设计标准（1）挡洪标准：按防御FF特大洪水标准设计（p＝2％），挡洪水位25.55m，相应闸上水位23.5m。（2）除涝标准：按5年一遇除涝标准设计，相应闸上水位23.5m，闸下水位23.35m，除涝流量Q=286m3（3）校核除涝标准：按10年一遇除涝标准设计，相应闸上水位25.1m，闸下水位24.95m，除涝流量Q=430m3（4）导流标准：按非汛期5年一遇(10～次年5月)标准设计，相应流量Q=57.2m3/s，上游水位20.5m，下游水位19.0m5.2闸址方案选择比较闸址应根据水闸的功能、特点和运用要求，综合考虑地形、地质、水流、泥沙、施工、管理及周围环境等因素，经技术经济比较后选定。FF下段在XX境内长27.5km，流域面积561km2，流域内大沟有苏沟、南黑土沟、马胡河、桑子沟、毛沟、友谊沟、乌江等。该闸闸址位置有两个方案可供选择，详见FF李长郢闸址方案比较图。5.2.1方案一闸址选在李长郢老大桥以下80m处流域内有苏沟、南黑土沟、马胡河、桑子沟，总控制流域面积561.0km2，两岸滩地高程22.0～22.5m。（1）规划数据1)2)设3)除涝水位：闸上23.5m，闸下23.35m，水位差0.15m，设计流量286.0m34)校核除涝水位：闸上25.1m，闸下24.95m，水位差0.15m，设计流量430.0m35)公路桥：设计荷载公路Ⅱ级，桥面宽度9.0m（2）工程规模及投资1)工程规模根据《水闸设计规范》SL265-2001，经计算：7孔、单孔5.0m的开敞式结构水闸，详见XXFF李长郢节2)工程投资为1801.09万元。 5.2.2方案二闸址选在李长郢老大桥以上，苏沟口以下，距大桥200m处，该处场地较开阔，地质条件相同，控制流域面积为561km2，但此处两岸没有路。（1）规划数据规划数据同方案一相比基本不变，只是在最高蓄水位23.5m时，蓄水库容减少7.0万m3，设计蓄水位23.0m时，蓄水库容减少（2）工程规模及投资1)工程规模工程规模经计算与方案一相同为7孔、单孔5.0m2)工程投资为5.2.3方案比较方案一：优点：投资1801.09万元比方案二投资万元节省投资64.56万元，工期由于不需修路少短；蓄水库容大。缺点：需拆迁民房，进行移民安置。方案二：优点：施工场地开阔，不需拆迁安置。缺点：需要修与外界接通的两岸堤顶道路，投资比方案一多64.56万元，离苏沟口较近，当苏沟泄洪时，容易引起上游冲刷，需加长上游护砌长度。通过上述比较选择方案一，作为兴建李长郢闸的闸址。5.3闸室结构方案比较5.3.1方案一选择开敞式铪水闸。（1）规划资料同前。闸底板高程17.1m，闸室长16.0m，宽44.64m，7孔，单孔净宽5.0m。闸室采用闸墩分缝处理，两端采用两孔一联，中间三孔一联，闸室两侧设空心岸墙，宽6m。闸顶高程26.75m，启闭台高程34.6m。闸底板上游设防渗墙，下游海漫末端设防冲墙，上游浆砌块石护砌长15.0m工程总投资1801.09万元。5.3.2方案二选择开敞式铪水闸。(1)规划资料同前。闸底板高程17.1m，闸室长16.0m，宽44.64m，5孔，单孔净宽7.0m。闸室采用闸墩分缝处理，两端采用两孔一联，中间一孔一联，闸室两侧设空心岸墙，宽6m。闸顶高程26.75m，启闭台高程34.6m。闸底板上游设防渗墙，下游海漫末端设防冲墙，上游浆砌块石护砌长15.0m，铺盖长19.5m，消力池长24.0m，池深1.6m，海漫长46.5m，防冲墙厚0.35m，深5.0m，防冲槽长8.0m。布置形式见李长郢闸平面布置图。工程总投资1865.65万元。闸室结构方案比较表表5-1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，每孔净宽5.0m，7孔闸室顺水流方向长16.0m，垂直水流方向宽44.64m，闸门平面尺寸5.64×6.8m2开敞式闸室，5孔，每孔净宽7.0m。闸室顺水流方向长16.0m，垂直水流宽44.64m。优点1.7孔闸门较小，启闭管理方便；2.出口单宽流量小，消能防冲工程量较小；3.节省投资64.56万元。1.闸门启闭机少；2.闸室工程量稍小。缺点1.闸门启闭机较多；2.闸室工程量稍大。1.出口单宽流量大，消能防冲工程量较大；2.运行管理不太方便。可比投资1801.09万元1865.65万元根据上述比较选用方案一，作为闸室结构形式。5.4工程总体布置 5.4.1闸室结构布置（1）底（2）闸墩：为钢筋砼实体墩，边墩厚0.9m，中墩厚0.9m，门槽处最小厚度0.3m（门槽深度0.3m），上游闸墩顶高程为28.0（3）启闭机台、交通桥和检修便桥：启闭机台采用钢筋砼排架支承，排架底部现浇于闸墩上，底高程为30.8m，顶高程为37.4m。排架柱及顶横梁、中系梁的截面皆为0.5×0.5m，启闭机梁截面为0.3×0.7m。启闭机房宽交通桥顶面总宽7.5m，净宽7.0m，桥面高程31.30m检修工作便桥设在上游，总宽1.0m，为一“Π”型梁板结构，便桥面设置2（4）闸门主闸门采用平板钢闸门，平面尺寸为5.56×5.1m。主闸门槽尺寸为0.56×0.3m在主闸门槽上游1.97m处设置检修门槽（两门槽间净距1.97m＞1.50m，能满采用2×（5）桥头堡在闸室右侧布置桥头堡，为楼梯间和配电室。5.4.2防渗排水布置闸底板座落在粉质粘土层上，按照《水闸设计规范》4.3.3要求，在闸室上游设置10.0m长的钢筋砼铺盖，为坑加防渗长度在闸室底板上游均设置6m深防渗板桩，闸室下游设置钢筋砼消力池，消力池分成两段，上游长11.8m根据《水闸设计规范》，初拟闸基防渗长度按下式计算：L=C×ΔH式中：ΔH——上、下游水位差，恶劣放水期水位差最大，3.5mC——渗径系数，根据闸基土质取C=9；L——闸基防渗长度，计算值为31.5m闸基防渗长度由钢筋砼铺盖、闸室底板、底板上游防渗墙及下游消力池共同构成，防渗地下轮廓线长度为36.91m，大于防渗长度初拟值，满足要求闸室底板与铺盖及消力池之间的分缝处皆设置一道暗止水（橡胶止水带），闸室与上、下游翼墙间各设置垂直暗止水一道。下游渗流出口处设有反滤层和冒水孔，反滤层分3层，按中粗砂、瓜子片及碎石，各厚0.2m铺设，其上布置冒水孔，冒水孔直径0.1m，孔距1.0m，按梅花形布置，孔内填塞碎石。上下游反滤层的级配要符合下列要求：D15/d85≤5，D15/d15≤5～40，D50/d50≤25D15、D50——滤层滤料颗级配曲线上小于含量15%、50%的粒径（mm）。d50——被保护土颗级配曲线上小于含量50%的粒径（mm）。5.4.3消能防冲布置采用挖深式消力池，钢筋砼结构，池底顶高程21.0m，池深1.0m，池底与闸底板以1:4坡度连接。消力池总长20.00m，分成两段，上游段长14.0m，为防渗段；下游段长6m，首部设置反滤设施。平面布置由闸室出口处宽24.50m，直线渐变至28.553m消力池下游为海漫段，总长30.0m，首部为浆砌块石护砌段，长15.0m，护底采用0.4m厚的浆砌块石，护坡采用0.12m厚的预制块；后部为干砌块石护砌段，长15.0m，护底采用0.3m厚的干砌块石，护坡采用0.12m厚的预制块。护坡（下垫0.1m厚碎石垫层），护底下铺设200mm厚小石子。在海漫段中间采用一道0.60×1.m的M7.5浆砌石齿埂分段。海漫末端设置防冲墙和抛石防冲槽，防冲墙为厚5.4.4两岸连接布置上游翼墙原设计为四分之一圆弧形浆砌块石空箱结构，底板为钢筋砼结构，伸入岸坡段为直线型重力式浆砌块石结构。下游翼墙在消力池段净高为5.5～6.5m现设计采用铪扶臂式结构，底板为钢筋砼结构。伸入岸墙段的翼墙为直线段，结构型式也采用铪扶臂式结构。5.5水力设计5.5.1闸孔宽度计算按10年一遇标准设计。按10年一遇排涝时期计算：上游水位：27.30m，下游水位：27.10m，落差0.2m,上、下游水深之比hs/H0=4.6/4.8＞Q=B0μ0hsμ0=0.877+(－0.65)2=0.956式中：B0——闸孔总净宽；μ0——淹没堰流的综合流量系数；Q——设计流量，Q设=160mhs——由堰顶算起的下游水深（m）hs=4.6mH0——计入行近流速水头的堰上水深H0=4.g——重力加速度，取9.81m/s2经计算18.71m取B0=20.0m。闸孔宽度按45.5.2过流能力校核10年一遇工况校核：上游水位：27.30m，下游水位：27.10m，落差0.2m,上、下游水深之比hs/H0=4.6/4.8=0.9Q=B0μ0hs=20.0×0.956×4.6=227.7m3/s＞ Q校=5.5.3消能防冲设计取恶劣放水时期计算：上游水位27.0m，下游水位23.5m，落差3.5（1）消力池计算1)计算公式消力池计算公式可按《水闸设计规范》SL265-2001提供的公式进行。d＝σ0hc＂－h1s－△Zhc＂＝（）hc3－T0hc2+＝0△Z＝－式中：d——消力池挖深（m）σ0——水跃淹没系数，采用1.05～1.10hc＂——跃后水深（m）hc——收缩水深（m）α——水流动校正系数，采用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——由消力池底板顶面算起的总势能（m）△Z－出池落差（m）h1s——出池河床水深（m）2)计算结果考虑水流洄水滞后因素影响，利用电脑编制程序，经过试算，求得所需最大池深为1.3)消力池长度计算采用公式：Lsj=Ls+βLj，Lj=6.9(hc”-hc)式中：Lj——水跃长度β——水跃长度修正系数采用0.7～0.8Ls——消力池斜坡段水平投影长度（m）Lsj——消力池长度采用1:4的坡，∴Ls=4×1.0=4.0m，计算得Lsj=19.37～22.14m。考虑消力池坎厚度在内，取Lsj4)消力池底板厚度计算A根据抗冲要求，求消力池始端厚度t。t＝k1式中：△——闸孔泄水时，上、下游水位差△=3.5mK1——计算系数取K1=0.15～0.2；q——过闸单宽流量3.35mt=0.34～0.46B根据抗浮要求，计算消力池底板厚：t＝k2式中：k2——消力池底板安全系数，取1.1～1.3;w——作用在消力池底板顶面的水重（kpa）；U——作用在消力池底板底面的扬压力（kpa）；Pm——作用在消力池底板上的脉动压力；γb——消力池底板的饱和重度（kN/m3）。计算得端部底板厚t=0.56～0.68m，实际消力池始端厚取0.8（2）海漫长度计算Lp＝ks式中：ks——海漫长度计算的系数，取ks=11～12（粉质粘土）；qs——消力池末端单宽流量qs=3.35m△——上下游水位差△=3.5m。计算得：Lp=30.13～32.45考虑末端设防冲墙取海漫长30.0m，前15.0m（3）防冲槽计算1）海漫末端冲深计算dm＝1.1hm式中：qm——海漫末端单宽流量，qm=3.35mhm——海漫末端河床水深，为1.5m；[V0]——河床土质允许不冲流速，根据河床土质及水深查《灌溉与排水工程设计规范》GB50288-99取[V0]=0.25。计算得河床冲刷深度dm=13.24m2）防冲槽面积ω计算ω＝δhm式中：hm——河床冲刷深度，hm=13.24mm——护面坡率，m=3～6，取4.0；δ——护面厚度，δ=0.3～0.5，取0.4m。计算得ω=14.89m实际采用的防冲槽面积为15m5.6防渗计算按照《水闸设计规范》中附录C.2，采用改进阻力系数法进行计算。5.6.1地基有效深度计算计算公式：由于L0/S0＞5，取Te=0.5L0，L0=34.1式中：L0——地下轮廓的水平投影长度（m），L0=34.1mS0——地下轮廓的投影长度（m）；Te——地基有效深度（m）经计算：由于L0/S0＞5，故取Te=0.5L0=17.05m5.6.2分段阻力系数计算（1）进、出口段的阻力系数ξ0=1.5()3/2+0.441式中：ξ0——进、出口段的阻力系数S——齿墙的入土深度（m）T——地基透水层深度（m）（2）内部垂直段的阻力系数ξy＝lnctg[(1-)]式中：ξy——水平段的阻力系数S1、S2——水平段首、末齿墙的入土深度（m）（3）水平段的阻力系数ξy＝式中：ξx——水平段的阻力系数S1、S2——水平段首、末齿墙的入土深度（m）5.6.3各分段水头损失值的计算hi＝ξi式中：hi——第i段水头损失值（m）ξi——第i段阻力系数ΔH——上下游水位差（m）Σξi——所有分段阻力系数之和。5.6.4出口段水头损失值的修正h0’＝β‘h0，h0＝式中：h0’——β‘——阻力修正系数h0——按前述方法计算的出口段水头损失值（m）S‘——底板埋深与齿墙入土深度之和（m）T‘——齿墙另一侧地基透水层深度（m）5.6.5渗流坡降值的计算（1）出口段计算公式：J=h0’/s式中：J——出口段渗流坡降计算值。（2）水平段计算公式：Ji——第i水平段的渗透流坡降计算值；hi——第i水平段水头损失值（m）Li——第i水平段的长度（m）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，李长郢闸铺盖水平段、底板水平段、消力池底板段及出口段的闸渗流坡降计算值小于规范值，因此满足闸基渗透稳定要求。5.7排水设计为降低上游铺盖及消力池底板的渗透压力，引出地基中的渗压水，消力池底板下及设水平排水，按反滤层要求由上至下铺设各0.2m厚的碎石、瓜子片、中砂，消力池底板上设直径0.1m、间距1.0m的排水孔。5.8主要建筑物稳定计算5.8.1闸室稳定计算完建期和蓄水期进行闸室稳定计算，由于检修时期皆是在枯水季节进行，此时上、下游水位均很低，故在稳定计算中没有考虑检修时期。（1）荷载组合与计算按《水闸设计规范》（SL265-2001）要求，将荷载组合分为基本组合和特殊组合两类，基本组合的计算为完建情况，最高蓄水、正常蓄水情况，设计防洪水位等。没有特殊组合情况。其荷载组合见表5-2。荷载组合表表5-2荷载组合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算包括两方面的含义：一是地基承载力方面，要求在闸室基底压力作用下，地基不致发生剪切破坏而失去稳定；另一是抗倾、抗滑稳定方面，要求在荷载作用下，闸室不致发生倾覆或过大的沉降差，且不致沿地基表面发生水平滑动。因此，水闸稳定计算应满足：①闸室平均基底压力不大于地基容许承载力，最大基底应力不大于地基允许承载力的1.2倍。②基底压力的最大值与最小值之比不大于表5-3规定的容许值。闸室基底压力最大值与最小值之比的容许值表表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，计算选用基本组合容许值为2.0。基底压力计算公式：式中：——闸室基底压力的最大和最小值(kpa)ΣG——作用在闸室上的全部竖向荷载ΣM——作用在闸室上的全部垂直荷载和水平荷载对基础底面垂直水流方向的形心轴的力矩（kN.m）A——闸室基础底面面积（m2）W——闸室基底面对于该底面垂直水流方向的形心轴截面矩（m3）③抗滑稳定安全系数不小于表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土基上沿闸室底面抗滑稳定安全系数的允许值表5-4《水闸设计规范》土基上闸室抗滑稳定计算公式：KC＝式中：Kc——抗滑稳定安全系数f——基础底面与地基土之间的摩擦系数，根据《水闸设计规范》及各闸地基土情况，取f＝0.25；ΣH——作用在闸室上的全部水平向荷载（kN）。闸室稳定计算成果见下表5-5：闸室稳定计算成果表表5-5计算工况水位(m)抗滑稳定安全系数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≤2.05.8.2翼墙稳定计算上行。墙后的水平土压力按朗肯主动土压力理论公式计算，公式为：Pa=kaγH2式中：Pa——朗肯主动土压力（kN）；ka——朗肯主动土压力系数；γ——土的容重；H——填土高度；φ——墙后回填土的等值内摩擦角，取φ=300。翼墙及刺墙稳定计算成果见表5-6。计算部位抗滑安全系数基底应力（kPa）及不均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)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翼墙稳定计算成果表表5-65.8.3稳定计算成果分析与评价从表5-6和表5-7计算成果可知：（1）闸室及翼墙底压力均小于地基允许承载力，最大地基应力不大于地基允许承载力的1.2倍。该项指标满足规范要求。（2）基底压力的最大值与最小值之比满足规范要求。（3）抗滑满足规范要求。5.9闸室结构计算5.9.1闸室内力计算李长郢闸共7孔，采用闸墩分缝处理，两边两孔一联，中间三孔一联。根据谈松曦《水闸设计》书，底板内力计算采用郭氏查表法进行。计算时把每一联闸室底板当作两端自由的弹性地卷梁，相邻闸室给予的地卷压力，作为均匀分布的边荷载，边荷载的作用范围同闸室宽度。该闸由于地均匀、承载力较高，不会发生不均匀沉陷，使闸室两端的边墩对底板产生约束力，因此只有竖向线变位，没有角度变位。结构计算荷载有：结构自重、汽车荷载、水压力、扬压力、边荷载。（1）完建期：地基反力：P上游＝100.7kN/m2，P下游＝115.8kN/m2（下游大），q边＝117.95kN/m；（2）最高蓄水期：①水位：闸上23.5m，闸下②浮托力水头：2.7m；③渗透压力水头：闸上h上游＝3.45m；闸下h下游＝12.47④地基反力：P上游＝104.7kN/m2；h下游＝88.73kN/m2；⑤边荷载：q边＝85.7kN/m。（2）蓄水期：①水位：闸上23.0m；闸下②浮托力水头：3.4m；③渗透压力水头：闸上h上游＝3.15m，闸下h下游＝2.32④地基反力：P上游＝106.8kN/m2，h下游＝84.71kN/m2；⑤边荷载：q边＝85.7kN/m。各时期闸室结构计算成果见下图弯距图5.9.2闸室底板抗裂验算根据弯距图进行正截面配筋计算，配筋率适中，由公式KfM≥Mf经抗裂验算截面的抗裂弯距Mf小于使用荷载作用下的允许弯距KfM，满足要求。底板抗裂计算：ωmax=a1a2a3σss/ES×(C+0.1×a1=1.0a2=1.0a3=1.6C——净保护层50mm；ES——钢筋弹性模量200000N/mm2；d——钢筋直径mm；pte——受拉钢筋有效配筋率=AS/Ate；σSS——受拉钢筋应力=MS(0.87*h0*AS)；N/mm2；ωmax——a1a2a3σss/ES×(3C+0.1×底板裂缝宽度ω=0.166mm，规范值［ω=0.25满足要求。5.10地基设计5.10.1天然地基设计天然地基容许承载力采用汉森公式和《建筑地基设计规范》两种计算方法。（1）汉森公式［R=(1/K)(0.5γBBNγSγiγ+qNqSqdqiq+CNcScdcic)式中：［R——按汉森公式计算的土质地基允许承载力(kpa)；γ——土的重度，水下用浮重度(KN/m3)；B——基础底宽(m)；D——基础埋置浓度(m)；C——地基土的凝聚力(kpa)；NqNγNc——承载力系数，可按公式(H.0.7-2)(H.0.7-4)计算，也可由规范中表H.0.7-1中查得：Nγ=1.5(Nq-1)tgφ(H.0.7-2)Nq=entgφtg(45+φ/2)(H.0.7-3)NC=(Nq-1)ctgφA——基础的面积(m2)；SγSqSc——形状系数，对于矩形基础，可按公式(H.0.7-5)和公式(H.0.7-6)计算；Sγ=1-0.4(B/L)(H.0.7-5)Sq=Sc=1+0.2(B/L)(H.0.7-6)dq、dc——浓度修正系数，用下式计算dq=dc=1+0.35(D/B)(H.0.7-7)iγ、iq、ic——倾斜系数，可按公式(H.0.7-8)～(H.0.7-12)计算，也可由规范中表(H.0.7-2)～(H.0.7-4)查得：iγ=iq2(H.0.7-8)iq=(（2α-φ）)e-(π/2+φ-2α)tgφ/(1+sinφ)(H.0.7-9)ic=iq-(1-iq)/(Nq-1)(H.0.7-10)α=(H.0.7-11)(H.0.7-12)φ——土的内摩擦角；取持力层直接快剪的内摩擦角37.5°。C——地基土的粘结力(kpa)，取水闸持力层(粉砂土层的直接快剪的凝聚力)24.8kpa。计算成果见5-7。（2）《建筑地基基础设计规范》推荐公式根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002规定，地基承载力设计值按下式计算：式中：——地基承载力设计值(kpa)；——地基承载力标准值(kpa)，根据《李长郢节制闸岩土工程勘察报告》中提供各地层标准值采用；ηb、ηd——基础宽度和埋深的地基承载力修正系数；γ——基底以下土的重度(KN/m3)；b——基础底面宽度(m)；γ0——基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度(KN/m3)；d——基础埋置深度(m)；当计算所得设计值＜1.1时，取=1.1。计算成果见表5-7。天然地基设计计算成果表表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(kpa)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，闸室及翼墙持力层的承载力均能满足设计要求，不需作地基处理。5.10.2沉降设计根据翼墙地基最终沉降量按下列公式计算：（1）天然地基沉降量计算计算公式为：式中：S∞——土质地基最终沉降量(mm)；n——土质地基压缩层计算浓度范围内的土层数；m——地基沉降量修正系数，可采用1.0～1.6；e1i、e2i——基础底面以下第i层土在平均自重应力及平均自重应力加平均附加应力作用下，由压缩曲线查得的相应孔隙比；hi——基础底面以下第i层土的厚度(mm)；（2）地基压缩层计算浓度按下式计算：——地基计算层处的自重应力(kN/m2)；——地基计算层处的附加应力(kN/m2)；根据稳定计算成果，取垂直水流向闸底板两端点和中心点做为计算点，翼墙以底板的中心点作为计算点，考虑结构刚性的影响，按附加应力等于自重应力的20％的浓度作为压缩层计算厚度，采用分层总和法计算地基沉降量，计算结果见表5-8。地基沉降计算成果表表5-8部位闸室上游翼墙1－1下游翼墙4－4中心点沉降量（mm）1108689经计算闸室地基的最终沉降量为110mm，上游翼墙的最终沉降量为86mm，下游翼墙最终沉降量为89mm，闸室与相邻翼墙最大沉降差24mm。基础的沉降量均小于150mm，且最大沉降差小于50mm，满足规范要求。5.11工程监测设计本工程监测的目的是了解建筑物在施工期和运行期的工作状况，根据水闸工程等级，基础条件及运行要求等，重点进行工程位移变形、渗压和水位监测。通过工程运行时态评价，确保工程安全正常地运行。5.11.1设计原则本工程以安全监测为主，兼有对设计条件反馈等作用。监测项目和测点布置应满足监控建筑物施工和运行的安全，对施工和管理起指导作用。其测点的布置具有代表性，选择对工程安全有控制影响的部位进行集中监测。同时在满足工程监测需要的前提下，其监测项目和仪器设备满足监测精度，可靠性和耐久性要求。5.11.2竖直位移变形在闸室中心线上，下游和上下游侧翼墙上，予埋水准点共10处，供管理人员观测建筑物沉降情况，在施工期间，由施工单位可在主要建筑物部位设临时沉降点，供施工期间观测应用，以便掌握施工期间建筑物的沉降情况。5.11.3水位监测为了解上下游水位变化情况，在上下游翼墙迎水面共设置4根水尺，进行水位监测。5.11.4测压管观测在闸室和翼墙上每侧布置4根测压管，以便施工和管理期间的渗压观测。5.11.5主要监测仪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金属结构与电气6.1闸门设计方案拟定李长郢闸主要任务是汛期防洪、除涝；非汛期蓄水发展灌溉。其金属结构部分主要有4扇工作闸门和4台启闭机。金属结构总重48.2t。6.1（1）《水利水电工程钢闸门设计规范》SL/74-95；（2）《水利水电工程启闭机设计规范》SL/41-93；（3）《水利水电工程初步设计编制规程》DL5021-93；（4）《水工金属结构防腐蚀规范》SL105-95；（5）《水工建筑物抗震设计规范》DL5073-1997；（6）《涂层前钢材表面锈蚀等级》GB8923-88；（7）《喷热涂锌及锌合金涂层》GB9793；其他有关规程规范。6.1.2闸门设计方案拟定涵闸可供选择的门型较多，如平面钢闸门、铸铁闸门、钢筋混凝土闸门等。钢闸门虽具有制作、安装精度高，动水运行条件好等优点，但相对造价较高。钢筋混凝土闸门虽结构挡水安全可靠，但制作、安装精度及闸门漏水量往往超出规范要求，且支承、止水紧固件锈蚀后更新十分困难。但造价低。铸铁闸门具有制作、安装精度高、密封性能好等优点，造价略偏高，但铸铁闸门容易锈蚀。而李长郢闸具有防洪、排涝功能，非汛期关闸蓄水。运行规则是，汛期开闸放水。当下游凤台FF闸关闭时，淮河水位高于FF水位，当区间来水量增大，关闭闸门防洪，当非汛期水位下降时关闸蓄水，这就要求闸门具有密封性好，耐锈蚀，动水运行条件好等优点。因此，选择定轮平板闸门，每扇尺寸为：5.56×5.1m钢闸门面板厚12mm，主梁高200mm，L型钢轨6.1.3闸门启闭力计算根据不同运行条件分析，恶劣放水时期水头差最大，所需启闭力最大，按此情况计算启门力，计算公式：启闭力：FQ＝1.2（Tzd+Tzs）+1.1G+WS闭门力：FW＝1.2（Tzd+Tzs）-0.9G式中：Tzd——支承摩擦阻力（kN）Tzs——止水摩擦阻力（kN）G——闸门活动部分自重（kN）WS——作用在闸门上的水柱压力（kN）经计算，启门力FQ为285.7kN，闭门力FW＝-5.75kN＜0，依靠自重即可闭门，选用QPQ×250kN型电动卷扬式启闭机。6.1.4防腐设计本工程所有闸门及埋件防腐采用喷锌后涂刷防护漆，启闭机也采用涂刷防护漆。其技术要求应符合《水工金属结构防腐蚀规范》SL105-95的要求。6.1.5金属结构工程金属结构工程量汇总见下表6-1。金属结构设备工程量表6-1序号名称数量单重（t）合重15.56×5.1m4扇7.7631.04工作门槽埋件4孔1.766.88QPQ×250kN电动卷扬式启闭机4台5.2536.75合计74.676.2电气设计6.2.1供电电源与供电负荷（1）供电电源为满足其供电要求，经与当地供电部门协商，李长郢闸电源“T”接自附近10kV线路，导线规格为LGJ—50，需新架设10kV线路1.0km。（2）供电负荷李长郢闸用电负荷包括：①4台闸门启闭机，其配套电机型号为Y132M—6，4台额定功率Pe=11.0kW，总功率77.0kW；②启闭机房、管理区的照明用电，负荷约15KVA；③其他检修动力负荷约为10KVA。6.2.2变压器容量计算主变压器容量按最大稳定负荷进行选择，按最大尖峰负荷过载允许运行时间进行校核。（1）按稳定负荷计算主变压器容量Sb=Σ[Pi/(ηi/COSφi)]α——为负荷率，取α=1.0；Pi——最大稳定负荷（kW）；COSφi——因数；ηi——负荷效率；李长郢闸的闸门运行方式为：最大稳定负荷为4孔4台电动机同时运行，根据该闸的闸门运行方式，同时保证生产生活区用电负荷25KVA，经计算，Sb=121.25KVA，根据变压器过负荷时间，选择变压器短时过负荷系数为1.5，允许过负荷时间为18分钟，所以本变压器容量选为160KVA，型号规格为S9-160/10±5％/0.4KV。6.2.3电气主接线李长郢闸的高压侧采用线路—变压器组接线，低压侧采用单母线接线形式，10kV侧设有电缆进线计量箱和跌落式熔断器，主变选用S9-160/10/0.4KV油浸变压器一台，0.4KV低压侧设有低压配电柜1台。由低压配电柜电缆引出回路分别至闸门启闭机、照明配电箱及动力插座。6.2.4主要电力设备（1）主变压器根据李长郢闸的闸门运行方式，同时保证生产，生活区用电负荷25KVA，变压器容量选为160KVA，型号规格为S9-160/10±5％/0.4KV。（2）10KV高压设备10KV高压设备选用计量箱一台和RWj跌落熔断器一组。（3）0.4KV低压设备0.4KV低压开关柜设备均选用GCS型低压抽出式开关柜1台，柜内配置NS型低压空气断路器。6.2.5电气设备布置及电缆敷设本闸变电所采用屋外布置形式，一台低压抽出式配电柜，布置在桥头堡内。变压器低压侧出线用电缆引至低压配电柜，电缆穿管敷设。启闭机房内及管理所户内照明导线采用穿PVC管暗敷。6.2.6过电压保护及接地（1）雷电侵入波过电压保护为防止雷电侵入波造成危害，在李长郢闸10KV高压进线内及电缆进线连接处均装设一组避雷器，以保护电缆接头和电气设备。（2）直击雷过电压保护在启闭机桥梁堡房顶装设避雷带，作为防止直击雷造成危害的保护措施，且避雷带和接地系统应可靠连接。（3）接地为了确保用电安全，低压配电系统采用TN—S系统。低压配电柜的金属外框架均应可靠接地，防直击雷的接地系统及动力系数的接地装置合并设置，其接地电阻应不大于4Q。其接地，装置应充分利用闸墩、闸底板及柱内的钢筋等自然接地体作为接地装置。6.2.7继电保护根据《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB14285—93）规定，设置变压器、电动机等主要电气设备的保护装置。李长郢闸设如下保护：（1）变压器保护设置变压器高压侧采用高压熔断器保护，可实现对变压器的短路和过载保护。（2）电动欈保护设置在桥头堡内设GCS－25型低压配电柜，该柜内装设NS型空气开头、热继电器、交流接触器及接地故障保护模块，可实现电动机的如下保护：①电动机相间短路保护；②电动机的过载保护；③电动机的低电压保护；④单机接地故障保护。6.2.8通信为便于对外联系，该闸配固定电话一部。6.2.9照明李长郢闸的启闭机房采用荧光灯照明。在闸室及上下游翼墙两侧设路灯照明。7工程消防设计李长郢闸防火部位主要有启闭机房和桥头堡管理所等部分组成。本着以“预防为主、防消结合”的方针，针对本工程的具体情况，以设置灭火器为主，进行消防设计。启闭机房、桥头堡作为一个防火分区，启闭机房内有启闭机4台，桥头堡为配电房和楼梯间，耐火等级按三级。火灾危险性类别按戊类设防，可在室内墙面放置2只MFZL5手提式干粉来火器；管理用房的建筑耐火等级为二级，室内装修材料的燃烧性能等级为B1级和B2级。管理用房及附近按照分区设置2只MFZL5手提式干灭火器。所有动力电缆均阻燃型电缆，电缆在电缆架上敷设时，沿一定长度涂以耐火涂料或其它阻燃物质，埋入砼中的电缆均采用镀锌钢管保护，照明电缆采用PVC管保护。8施工组织设计8.1施工条件8.1.1对外交通条件本工程位于FF下段李长郢老大桥下游80m处，两岸均有公路相连、建筑材料可汽运至工地，也可水运至工地，水陆均很便利。8.1.2主要建筑材料来源工程所需碎石从凤台料场采购，块石也从凤台料场采购，黄砂从河南淮滨砂场采购，水泥由凤台县水泥厂供应，钢筋、木材等从XX城或凤台县城采购。以上建材中石料、黄砂通过淮河、FF水运至李长郢码头，汽车转运至工地，其余建材采用汽车运输。8.1.3水、电供应生产、生活用水可利用深井作为水源解决。施用。8.1.4自然条件（1）气象水文条件李长郢闸工程所在地属北亚热带和暖温带之间的过渡地带，属于半湿润季风气候，四季分明，雨量适中，光照充足，无霜期较长，多年平均气温15℃，年极端最低气温-22.5℃，极端最高气温41.5℃，多年平均降雨量848mm，年降雨量最大为1（2）水文特性根据施工分期，本工程所在区域汛期为6～9月，10月至次年5月为非汛期。（3）地形地质条件①地形条件本工程位于淝左大堤至颍上公路，河底高程17.1m，闸址处地面高程22.5m。施工用房可建在FF右岸的空旷地区，临时占用农田，地面高程为22.5m左右，地势平坦。②地质条件根据钻探试验成果，本工程地基分层见第三章工程地质。8.2施工导流及施工围堰8.2.1导流标准本工程为Ⅲ等工程，主要建筑物级别为3级，根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004），施工导流建筑物级别应为5级。采用土围堰，根据导流建筑物类型和级别，按《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004），导流建筑物设计标准为5年一遇，其挡水时段为非汛期，经综合考虑，选定导流建筑物设计除涝标准为非汛期（10月～次年5月）5年一遇，相应流量为：57.2m3/s，相应水位为：内河侧21.0m，外河侧19.5m8.2.2导流方式为了减少导流工程量、降低施工难度、节省工程投资，根据施工进度安排，施工跨两个年度，第一年汛期开始准备，非汛期施工，在一个非汛期内完成主体工程。根据地形地质情况、水文特性、水工建筑物的布置型式等，经综合分析比较，采用分期导流的方式(分两期)。一期：围堰先围河道主槽，利用上游侯老家涵、淝左大堤顺堤沟、汤店涵入FF下游，导流量为Q=30m3/s，由于该线不能满足导流量要求，因此还必须在右岸开挖月牙沟导流，导流量为Q=27.2m3/s。二期：指汛期排涝；拆除围堰，利用已建好的闸孔泄流。汛期后如主体工程部分没有完成仍然要修筑围堰进行施工导流特性表表8-1项目导流时段P(％)Q(m3/s)泄流条件水位(m)堰顶高程(m)挡水建筑物李长郢闸一期非汛期(2057.2导流明渠(导流沟和顺堤沟)21.023.0土围堰二期汛期6～9月20286已建闸孔上游23.50下游23.358.2.3导流建筑物设计（1）导流沟：导流分两条路线。路线Ⅰ：通过侯老家涵→交通沟→涵店涵入FF下游。顺堤沟设计断面满足分导流量Q1=30m3/s要求，导流沟只需清淤即可。导流路线Ⅱ：在西岸开挖导流月牙沟，长1.78km，断面尺寸为：上口33m，底宽15m，边坡1∶2，底高程18.0m，为防止非汛期突降大雨，在导流沟两岸筑防洪堤：顶高程24.5m，边坡1∶2.5，顶宽3.0m。详见李长郢（2）围堰设计：根据当地材料供应情况，地质资料、地形情况、上游土围堰顶宽取6m，顶高程23.0m，背水面边坡1∶3至18.2m，高程设一平台宽2m，以下边坡1∶3。迎水面边坡1∶3至21.0m，高程设一3.0m平台，以下边坡1∶5。下游围堰顶宽5.0m，背水面边坡1∶3至18.0m，高程设2m平台，以下边坡1∶3。迎水面边坡1∶3至21.0m，高程设一2.0m平台，以下边坡1∶5。围堰迎水面均采用30cm厚编制袋土护坡。围堰尺寸见表8-2，主要导流工程量见表8-3。围堰尺寸表表8-2项目围堰堰顶长(m)堰顶宽(m)边坡最大堰高(m)迎水面背水面上游围堰87.66.01∶3，1∶51∶35.9上游围堰79.65.01∶3，1∶51∶33.9主要导流工程量表表8-3项目单位围堰上游下游土方填筑m3132385768.4编制袋土护坡m3684.1428.4顺堤沟清淤及导流开挖m3198500／围堰拆除土方m320118.98.2.4导流工程施工导流工程施工的项目包括导流明渠土方开挖、围堰土方填筑和编制袋土护坡等，其中导流明渠土方开挖和围堰土方填筑施工方法同主体工程施工，编制袋土护坡土料运至现场后，采用人工装袋、手推车运输、人工码筑。8.2.5施工期排水（1）初期排水经计算，基坑初期排水设备见表8-4。基坑初期排水设备表表8-4排水强度(m3/s)水泵型号扬程(m)流量(m3/h)台数备用台数总台数600IS100-80-1252010015116（2）经常性排水施工期经常性排水量原则是：堰体渗透量很少，主要计算围堰基础的渗透量和自然降水量。经计算，基坑经常性排水设备见表