船闸水工建筑物设计规范

JTJ

中华人民共和国行业标准JTJ307—2001

船闸水工建筑物设计规范

CodeforDesignofHydraulic

StructuresofShiplocks

2001-12-25发布2002-03-01实施

中华人民共和国交通部发布

关于发布《船闸水工建筑物设计规范》

(JTJ307—2001)的通知

交水发〔2001〕775号

各省、自治区、直辖市交通厅(局、委)，长江、珠江航务管理局及有关企事业单

位：

由我部组织中交水运规划设计院等单位修订的《船闸水工建筑物设计规

范》，已经审查通过，现批准为强制性行业标准，编号为JTJ307—2001,自2002

年3月1日起施行,《船闸设计规范第三篇:水工建筑物设计》(JTJ263-

87)(试行)同时废止。

本规范由交通部水运司负责管理和解释，由人民交通出版社出版发行。

中华人民共和国交通部

二OO一年十二月二十五日

修订说明

本规范是在《船闸设计规范第三篇：水工建筑物设计》（JTJ

263—87）（试行）的基础上修订而成。主要包括总则、基本规定、结

构设计原则、地基、防渗与排水、荷载、闸室结构设计、闸首结构设

计、导航和靠船建筑物设计、护坡和护底设计、观测设计等技术内

容。

本规范主编单位为中交水运规划设计院（原交通部水运规划

设计院）,参加单位为江苏省交通规划设计院、四川省交通厅内河

勘察规划设计院和河海大学。

《船闸设计规范第三篇:水工建筑物设计》（JTJ263—87）（试

行）的主编单位为原交通部水运规划设计院。该规范自1987年发

布实施以来,对提高我国船闸设计水平起到了积极的促进作用，取

得了很好的社会效益和经济效益。随着我国船闸工程建设技术的

发展,该规范已难以满足目前船闸工程建设发展的需要，迫切需要

进行修订。

本规范是在总结建国50多年来船闸建设的实践经验，特别是

在总结近10多年来船闸工程建设中的科研、设计成果和施工、运

行管理的经验基础上,通过大量调研，广泛征求意见,认真研究，反

复修改，补充完善而成。本规范主要修订内容包括（1）船闸结构抗

滑稳定计算中粘性土地基摩擦系数的取值;（2）船闸结构地基承载

力的计算；（3）完建情况的荷载组合；（4）增加了船闸结构基面以下

存在软弱夹层或不利倾角结构层的抗滑稳定计算公式;（5）增加了

高压喷灌、防渗土工布和劈裂灌浆等防渗技术；（6）增加了板桩和

地下连续墙结构设计的内容等。

由于船闸的设计条件及结构较复杂，采用分项系数法进行修

订，需要搜集大量资料进行统计分析，目前条件不成熟。同时考虑

与水利部门的标准相协调，仍采用定值单一安全系数法。

本规范应与船闸工程设计的其他规范配套使用。

本规范共分10章34节和10个附录，并附条文说明。本规范

编写组人员分工如下：

1总贝h吴澎刘杏忍

2一般规定:刘杏忍钱丽

3结构设计原则:左金业吴澎

4地基:张忠恕

5防渗与排水:左金业吴澎

6荷载:刘杏忍田凤兰钱丽

7闸室结构设计:丁兆铭郑庆茵徐泽中

8闸首结构设计:徐泽中郑庆茵丁兆铭

9导航和靠船建筑物及护坡和护底设计：田凤兰

10观测设计:徐泽中丁兆铭

附录A：张忠恕

附录B：张忠恕

附录C：张忠恕

附录D：张忠恕

附录E：张忠恕

附录F：左金业

附录G：刘杏忍

附录H：刘杏忍

附录J:丁兆铭

附录K：吴澎

本规范于2001年12月1日通过部审，于2001年12月25日

发布，自2002年3月1日起实施。

本规范由交通部水运司负责管理和解释。请各有关单位在使

用过程中将发现的问题和意见及时函告交通部水运司和本规范管

理组，以便再修订时参考。

2

目次

1总则.................................................(1)

2基本规定.............................................(2)

2.1一般规定..............................................(2)

2.2建筑物级别............................................(2)

2.3基本资料..............................................(3)

3结构设计原则........................................(5)

3.1一般规定..............................................(5)

3.2结构计算..............................................(7)

3.3安全系数..............................................(10)

3.4建筑物分缝..........................................(12)

4地基.................................................(13)

4.1一般规定..............................................(13)

4.2地基承载力验算.......................................(14)

4.3土坡和地基稳定验算..................................(14)

4.4地基沉降计算..........................................(17)

4.5地基处理..............................................(18)

5防渗与排水...........................................(20)

5.1一般规定............................................(20)

5.2防渗与排水设施.......................................(20)

5.3渗流计算............................................(23)

6荷载..................................................(26)

6,1荷载计算............................................(26)

6.2荷载组合............................................(34)

7闸室结构设计.........................................(35)

7.1一般规定...........................................(35)

7.2重力式闸墙结构设计..................................(36)

7.3扶壁式闸墙结构设计..................................(36)

7.4衬砌式闸墙结构设计................................(37)

7.5混合式闸墙结构设计....................................(39)

7.6板桩和地下连续墙结构设计...........................(40)

7.7悬臂式闸墙结构设计..................................(41)

7.8底板设计...........................................(42)

7.9整体式闸室结构设计..................................(44)

8闸首结构设计...........................................(46)

8.1一般规定.............................................(46)

8.2整体式闸首设计......................................(46)

8.3分离式闸首设计......................................(50)

9导航和靠船建筑物及护坡和护底设计....................(51)

9.1一般规定...........................................(51)

9.2导航和靠船建筑物设计...............................(51)

9.3护坡和护底设计......................................(52)

10观测设计..............................................(53)

10.1一般规定............................................(53)

10.2原型观测设计......................................(54)

附录A摩擦系数和粘聚力...............................(56)

附录B岩土分类.........................................(57)

附录C地基承载力验算..............(60)

附录D查表法确定地基容许承载力......................(76)

附录E地基垂直附加应力计算...........................(80)

附录F阻力系数法...........(89)

附录G常用材料重度....................................(96)

附录H主动土压力近似计算.............................(98)

附录J双较底板地基反力计算...........................(101)

附录K本规范用词用语说明.............................(103)

2

附加说明本规范主编单位、参加单位、主要起草人、

总校人员和管理组人员名单..................(1M)

附条文说明...........................................(107)

3

1总则

1.0.1为适应船闸工程建设的需要，统一船闸水工建筑物设计的

技术要求，提高船闸设计水平，做到技术先进、经济合理、安全可靠

和适用耐久,制定本规范。

1.0.2本规范适用于新建、扩建和改建内河I~VII级船闸水工建

筑物设计，低于VII级的船闸和海船闸水工建筑物设计可参照执

行。

1.0.3本规范采用定值单一安全系数法。

1.0.4船闸水工建筑物设计应积极慎重地采用新技术、新结构和

新材料。

1.0.5本规范应与船闸工程设计的其他规范配套使用。

1.0.6船闸水工建筑物设计除应符合本规范的规定外，尚应符合

国家现行有关标准的规定。

2基本规定

2.1一般规定

2.1.1船闸水工建筑物结构型式应根据自然条件、使用要求、受

力特征、材料来源和施工条件等因素，通过技术经济比较确定。

2.1.2闸首和闸室等挡水结构设计必须满足稳定和强度要求，必

须进行防渗和排水设计。

2.1.3溢洪船闸必须设置可靠的防冲和隔水等相应设施。

2.1.4隐蔽工程设计应根据建筑物的结构型式、荷载、使用要求

及工程地质和水文地质条件等进行综合分析。

2.1.5船闸水工建筑物应设置必要的观测设备。

2.1.6大体积混凝土温度控制设计，可参照现行行业标准《混凝

土重力坝设计规范》(SDJ21)的有关规定执行。

2.1.7船闸抗震设计应按现行行业标准《水运工程抗震设计规

范》(JTJ225)的有关规定执行。

2.2建筑物级别

2.2.1船闸水工建筑物应根据船闸级别及建筑物在工程中的作

用，按表2.2.1划分为5级。

船闸水工建筑物级别划分表2.2.1

水工建筑物级别

船闸级别永久建筑物

临时建筑物

闸首、闸室导航、靠船建筑物

1134

IIJII234

2

续表2.2.1

水工建筑物级别

船闸级别永久建筑物

临时建筑物

闸首、闸室导航、靠船建筑物

IV.V345

VI.VII45-

2.2.2在综合性枢纽中，位于挡水前沿的闸首和闸室等挡水建筑

物的级别应与枢纽中其他挡水建筑物级别一致。

2.2.32级及以下永久建筑物符合下列情况之一者，其级别可提

高二级：

(1)水头超过15m;

(2)建筑物失事后，将对下游工矿企业、城乡居民的生活和生

产造成重大损失；

(3)工程地质条件特别复杂；

(4)建筑物采用实践经验较少的新结构或新材料。

2.2.4临时建筑物符合下列情况之一者,其级别可提高一级：

(1)临时建筑物失事后，将对下游工矿企业、城乡居民生活和

生产造成重大损失；

(2)临时建筑物失事后,将引起工程工期严重延误。

2.3基本资料

2.3.1船闸水工建筑物不同设计阶段的基本资料，应分别满足

《内河航运建设项目可行性研究报告编制办法》、《内河航运工程初

步设计文件编制办法》和《内河航运工程施工图设计文件编制办

法》的要求。

2.3.2预可行性研究、工程可行性研究、初步设计阶段所需的过

闸客货运输量、船型、自然条件、航道状况、施工条件、编制工程估

算和概算等基本资料的内容及深度，应符合现行行业标准《渠化工

程枢纽总体布置设计规范》(JTJ220)的有关规定。

2.3.3施工图设计阶段应在初步设计已有资料的基础上，根据需

3

要对地形、地质资料进行补充，其内容和深度应符合现行行业标准

《水运工程测量规范》（JTJ203）和《渠化工程地质勘察规范》（JTJ

241）等的有关规定。

2.3.4各阶段所需的水文、地形和地质等专业技术的资料整理和

成果分析,应按国家现行标准的有关规定进行。

4

3结构设计原则

3.1一般规定

3.1.1船闸结构计算应考虑运用、检修、完建、施工和特殊工况等

情况,并应符合下列规定。

3.1.1.1运用情况应考虑下列最不利的水位组合：

(1)上游或墙前为上游最高通航水位，下游或墙后为相应的最

低水位或排水管水位；

(2)下游或墙前为下游最低通航水位，上游或墙后为相应的最

高水位或排水管水位；

(3)当船闸与其他水工建筑物并列布置时，相邻建筑物进行检

修的不利水位；

(4)可能出现的最大水位差；

(5)其他不利组合。

3.1.1.2检修情况应按闸室全部抽干或闸首局部抽干考虑，闸

内水位根据检修要求确定，闸外水位根据检修期可能出现的最高

水位或排水管水位确定。

3.1.1.3完建情况应按船闸基本建造完成,墙后填土到设计标

高，船闸尚未放水，地下水水位与闸底底面齐平的情况进行计

算。

3.1.1.4施工情况应按船闸建造、填土和地下水水位处于不利

情况进行计算。对设有临时施工缝的整体式底板,必须计算临时

缝浇筑前和浇筑后两种情况。

3.1.1.5特殊工况应考虑校核洪水、地震、排水管堵塞和止水

破坏等情况。

5

3.1.2溢洪船闸除应考虑第3.1.1条的情况外，尚应根据可能发

生的最不利水位组合，进行溢洪情况的计算。

3.1.3根据船闸各种计算情况的荷载性质，荷载组合可分为基本

组合和特殊组合,并应符合下列规定。

3.1.3.1基本组合应考虑下列情况的荷载：

(1)基本组合①为相应于运用情况的荷载；

(2)基本组合②为相应于检修情况、完建情况和施工情况的荷

载。

3.1.3.2特殊组合应考虑下列情况的荷载：

(I)特殊组合①为相应于校核洪水、排水管堵塞或止水破坏情

况的荷载；

(2)特殊组合②为相应于运用期和检修期地震情况的荷载。

3.1.3.3溢洪情况的荷载应列入基本组合①。

3.1.4船闸混凝土结构除应满足强度和限裂要求外，尚应根据所

在部位的工作条件、地区气候和环境等情况满足下列要求。

3.1.4.1船闸混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C20;砌

石结构和填心的石材强度等级不应低于MU30;水泥砂浆强度等级

不应低于MlOo

3.1.4.2混凝土结构的抗渗和抗冻等要求，应按现行行业标准

《水工混凝土结构设计规范》(SL/T191—96)的有关规定执行。

3.1.4.3对有抗冲刷或抗磨等耐久性要求的船闸结构材料应

进行专门研究。

3.1,5船闸结构的混凝土材料和构造应按现行行业标准《水工混

凝土结构设计规范》(SL/T191—%)的有关规定执行;结构计算应

按现行行业标准《水工钢筋混凝土结构设计规范》(SDJ2C178)的

有关规定执行。

3.1.6砌体石材应采用质地均匀、无裂纹、无风化的块石,且重量

不宜小于30kgo

3.1.7船闸结构的回填料，宜采用粗砂、中砂或其他粗粒料，也可

根据实际情况，因地制宜,经技术经济比较后采用其他填料。

6

3.2结构计算

3.2.1船闸结构设计应进行下列验算和计算：

(1)结构整体抗滑、抗倾和抗浮稳定性验算；

(2)地基承载力验算和地基沉降计算；

(3)渗透稳定性验算；

(4)结构各部位强度计算和限裂验算；

(5)边坡整体稳定性验算；

(6)其他验算或计算。

3.2.2岩基船闸抗滑稳定应进行抗剪强度或抗剪断强度验算，并

应符合下列规定。

3.2.2.1采用抗剪强度验算时，抗滑稳定安全系数应按下式计

算：

人=嗡(3.2.2-1)

式中Kc——抗剪计算的抗滑稳定安全系数，应符合第3.3.1条

的规定；

f一结构与地基接触面的抗剪摩擦系数，应按第4章有

关规定执行,无实测资料时，可参照附录A选用；

XV——作用于结构上全部荷载对滑动面法向投影的总和

(kN)；

2H——作用于结构上全部荷载对滑动面切向投影的总和

(kN)。

3.2.2.2采用抗剪断强度验算时,抗滑稳定安全系数应按下式

计算：

K'c=a毛j丛(322-2)

式中K1——抗剪断计算的抗滑稳定安全系数，应符合第3.3.2

条的规定；

f——结构与地基接触面的抗剪断摩擦系数,应按第4章

7

有关规定执行，无实测资料时,可参照附录A选用；

——作用于结构上全部荷载对滑动面法向投影的总和

(kN)；

c'——结构与地基接触面的抗剪断粘聚力(kPa),应按第4

章有关规定执行,无实测资料时，可参照附录A选

用；

A——结构与地基的接触面积(n?);

——作用于结构上全部荷载对滑动面切向投影的总和

(kN)。

3.2.3土基船闸结构抗滑稳定安全系数应按公式(3.2.3-1)或

(3.2.3-2)计算。粘性土地基上的船闸，沿结构基底面的抗滑稳定

安全系数宜按公式(3.2.3-2)计算。

&=(3.2.3-1)

(=里喝尸(323-2)

式中Kc——土基抗滑稳定安全系数，应符合第3.3」条的规定；

f—抗滑摩擦系数，无实测资料时，可参照附录A选用；

SV——作用于结构上全部荷载对滑动面法向投影的总和

(kN)；

-作用于结构上全部荷载对滑动面切向投影的总和

(kN)；

的—结构与土基之间的内摩擦角(。),应符合第3.2.4条

的规定；

c0——结构与土基之间的粘聚力(kPa),应符合第3.2.4条

的规定；

A——结构与地基的接触面积(n?)。

3.2.4结构基底面与土基之间的内摩擦角色值及粘聚力分值,

可根据表3.2.4的规定采用。按表3.2.4的规定采用海值和气

值时，应按公式(3.2.4)折算结构基底面与土基之间的综合摩擦系

8

数。当粘性土地基折算的综合摩擦系数大于0.45或砂性土地基

折算的综合摩擦系数大于0.50时,采用的wo值和c0值应进行论

证。

tg-02丘+cM

(3.2.4)

=2lZ

式中f。——结构基底面与土基之间的综合摩擦系数；

外——结构与土基之间的内摩擦角(°);

XV-作用于结构上全部荷载对滑动面法向投影的总和

(kN);

co——结构与土基之间的粘聚力(kPa);

A——结构与地基的接触面积(HI2)。

土基的我、值表3.2.4

土质地基类别夕£。)€0(kPa)

粘性土0.90^(O.2O~O.3O)c

砂性土(0.85~0.90)夕0

注:①表中£为室内粘性土饱和固结快剪或砂性土饱和快剪试验测得的内摩擦角

(°)"为室内饱和固结快剪试验测得的粘聚力(kPa);

②特别重要的大型船闸，采用的海值和co值尚应经现场地基对混凝土板的抗

滑强度试验论证。

3.2.5采用钢筋混凝土横撑或底板的分离式闸墙抗滑稳定，可计

人横撑或底板的部分作用,在闸墙和横撑或底板的共同作用下，其

安全系数应满足表3.3.1的要求。

3.2.6当船闸基面以下有软弱夹层或缓倾角结构层面时，应验算

闸墙带动部分地基或沿倾斜基面的抗滑稳定性，其抗滑稳定安全

系数K,应按下式计算：

K_/W+EHt胆)

(3.2.6)

SW-SVtga

式中Kc——结构物沿软弱夹层或缓倾斜基面的抗滑稳定安全

系数;

f—软弱夹层或倾角结构面的摩擦系数;

9

XV-作用于滑动面以上的垂直力总和（kN）,含软弱夹层

以上土层或岩层重力；

EH——作用于滑动面以上的水平力总和（kN）；

a——滑动面与水平面的夹角（。），有利于稳定的倾角为

正，反之为负。

3.2.7当墙基嵌入基岩较深，基岩完整或对基岩进行固结灌浆处

理，并对墙基与基岩间进行接缝灌浆处理，进行抗滑稳定验算时，

可计入基岩的抗力。

3.2.8船闸结构的抗倾稳定安全系数应按下式计算：

K。二臂（3.2.8）

式中K。——抗倾稳定安全系数,应符合第3.3.3条的规定；

MR——对计算截面前趾的稳定力矩之和（kN*m）,其中包括

浮托力产生的力矩；

Mo——对计算截面前趾的倾覆力矩之和（kN•m）,其中包括

渗透压力产生的力矩。

3.2.9船闸结构的抗浮稳定安全系数应按下式计算：

&=}（3.2.9）

式中曷一抗浮稳定安全系数，应符合第3.3.4条的规定；

V—向下的垂直力总和（kN）;

U——扬压力总和（kN）。

3.2.10混凝土或砌石结构的船闸，宜采用材料力学方法验算应

力。当闸墙较高或地质条件较复杂时，除应采用材料力学方法计

算外,并应同时进行模型试验或采用有限元法进行计算分析。

3.2.11船闸渗透稳定计算应按第5章的有关规定执行。

3.2.12地基承载力、地基沉降和边坡稳定的计算应按第4章的

有关规定执行。

3.3安全系数

3.3.1抗滑稳定安全系数应符合表3.3.1的规定。

10

抗滑稳定安全系数/表3.3.1

工建筑物级别]

2、34、5

基

岩基土基岩基土基岩基土基

荷载组合

①^1.12.4“05至1.3>1,05>1,2

基本组合

②>1.05三1.3n1.0/1.2印.0^1.1

①“05N1.3妾1.0弟1.2>1.0^1.1

特殊组合

②Z1.0>1.2-1.05:1.1★1.021.05

3.3.2当岩基按抗剪断强度计算时，抗滑稳定安全系数《应符

合表3.3.2的规定。

抗滑稳定安全系数K表3.3.2

荷载组合安全系数

①2:3.0

基本组合

②32.5

①5

特殊组合

②"3

3.3.3抗倾稳定安全系数应符合表3.3.3的规定。

抗倾稳定安全系数表3.3.3

工建筑物级别

12、34,5

荷载组合

①^1.621.5“4

基本组合

②N1.5>1.4“3

①、1.55:1.4m1.3

特殊组合

②印.4N1.3/1.2

3.3.4抗浮稳定安全系数&应符合表3.3.4的规定。

11

抗浮稳定安全系数Kt表3.3.4

水工建筑物级别安全系数

1、2>1.1

3、4、5N1.05

3.3.5土基上的闸首结构，应控制地基应力的不均匀性,其最大

应力与最小应力之比，砂性地基不应大于5,粘性地基不应大于3O

3.3.6土基上的分离式闸墙结构，地基不得出现拉应力。当地基

不均匀沉降量较大时应适当控制地基最大应力与最小应力的比

值。

3.3.7岩基上分离式船闸结构地基反力的最小应力Omin应大于

零。在施工期或检修期,背水面可出现不大于0.IMPa的拉应力。

3.3.8砌石结构不宜出现拉应力。大型船闸的混凝土结构挡水

前沿不应出现拉应力，背水面可出现不大于0.05MPa的拉应力。

3.4建筑物分缝

3.4.1在闸首、闸室和导墙等结构间,新旧建筑物间及地基土质、

高程突变处,均应设置伸缩-沉降缝。

3.4.2伸缩-沉降缝的间距应根据地基条件、结构型式及尺寸、

气候情况和施工条件等因素确定，闸室和导航墙可取15~20m。

岩基上的缝宽宜取15~25mm，土基上的缝宽宜取20~30mme

3.4.3伸缩-沉降缝宜做成垂直贯通的永久缝，缝内应设置垂直

和水平止水。止水材料可采用金属、橡胶或塑料等。重要部位可

采用两道止水片。止水片每侧埋入长度可取200〜250mm。止水

铜片厚度可采用1.0~1.6mm。

12

4地基

4.1一般规定

4.1.1地基设计应根据工程地质条件、建筑物结构型式、材料和

施工条件等因素进行。

4.1.2岩土可按附录B的规定进行分类。岩土试验应符合现行

国家标准《土工试验方法标准》(GBJ123)和《工程岩体试验方法标

准》(GB/T50266)的有关规定。岩土参数应通过现场和室内试验

确定。,

4.1.3岩土试验应根据工程要求、岩土性质和荷载情况等，进行

下列相应的试验。

4.1.3.1粘性土宜进行固结快剪、无侧限抗压强度或三轴剪切

试验。不宜采用直剪快剪试验方法。

4.1.3.2饱和软粘土宜进行十字板剪切、无侧限抗压强度或三

轴剪切试验。

4.1.3.3当需要测定有效抗剪强度指标时,宜进行三轴固结不

排水剪试验。

4.1.3.4岩石应进行室内风干、饱和和天然状态下单轴极限抗

压强度及软化系数、重度、变形等试验。

4.1.3.5控制建筑物抗滑稳定的岩层、滑动面、结构面和软弱

层，宜进行现场原位抗剪和抗剪断试验。

4.1.3.6建筑物持力层为基岩、基岩风化带和局部为土层时，

宜进行混凝土与岩土层间的抗剪和抗剪断试验。

4.1.3.7砂土、粉土、粘性土、碎石土和基岩风化带，宜进行标

准贯入、静力触探和动力触探等原位试验。

13

4.1.4整理土的抗剪强度指标时，应按现行行业标准《港口工程

地质勘察规范》(JTJ240)的有关规定执行。

4.1.5地基设计应包括承载力、稳定性和沉降的计算。当天然地

基不能满足要求时，应进行地基处理。

4.2地基承载力验算

4.2.1验算地基承载力应考虑作用于基础底面上的合力偏心距、

倾斜率和基础形状等因素。当作用于基础底面的合力为偏心时，

应根据偏心距将基础底面积或宽度换算为中心受荷的有效面积或

有效宽度。地基承载力验算应按附录C的有关规定进行。

4.2.2当受力层由多层土组成，各土层的抗剪强度指标相差不大

时,其抗剪强度指标和土的重度，可按土层厚度加权平均后再计算

地基承载力。当受力土层抗剪强度指标相差较大时，确定成层土

地基承载力应进行专门研究。

4.2.3非粘性土地基上的小型工程,可采用查表法确定地基容许

承载力，见附录Do

4.2.4地基承载力的安全系数应满足下式要求：

K/今(4.2.4)

yd

式中K——地基承载力的安全系数，应取2.0~3.0,1级建筑物

取3.0;2〜5级建筑物，以粘性土为主的地基取高

值，以砂性土为主的地基取低值；

理——地基极限承载力的竖向分力(kN)；

Vd——作用于墙底面或基础底面上的竖向合力(kN)。

4.3土坡和地基稳定验算

4.3.1欠压密、正常压密和压密比小于4的粘性土，土坡和条形

基础的地基稳定验算，可按平面问题采用圆弧滑动面计算；当有软

弱夹层或倾斜岩面等情况时，尚应采用非圆弧滑动面计算。

4.3.2土坡和地基稳定计算宜采用总应力法和有效应力法，最小

14

安全系数可按下列计算方法试算求得。

4.3.2.1圆弧滑动面总应力法的安全系数可按下式计算（图

4.3.2）：

图4.3.2圆弧滑动稳定计算示意图

0-圆弧滑动面圆心；K-圆弧滑动面半径；g-顶面上作用的荷载（kN/m2）

也_2Ci-+2（%仇+卯i）cosaitgy?iC

=

Ms工如"+卯Osin%

式中K——安全系数；

MR---抗滑力矩;

必——滑动力矩（kN•m/m）;

G——第i个土条滑动面上土的粘聚力（kPa）;

Lt----第i个土条的弧长（m）;

5——第i个土条顶面上作用的荷载（kN/n?）;

仇——第，个土条宽度（m）;

队——第i个土条的重度（kN/m）,设计低水位以下用浮重

度计算，设计低水位以上、浸润线以下用饱和重度计

算；

G——第i个土条弧线中点切线与水平线的夹角（。）；

*——第i个土条滑动面上土的内摩擦角（。）。

4.3.2.2采用十字板剪切强度或其他总强度，抗滑稳定安

15

全系数可按下式计算（图4.3.2）：

MR______>Sui—i_____

(4.3.2-2)

Ms~S(qjb,+Wjsinaj

式中K——安全系数；

MR——作用于危险滑弧面上的抗滑力矩（kN・m/m）;

Ms——作用于危险滑弧面上的滑动力矩（kN・m/m）;

SCi--第i个土条滑弧面上土的十字板剪切强度或其他总

强度（kPa）;

5——第t个土条对应的弧长（m）;

9i——第i个土条顶面上作用的荷载（kN/n?）；

"一一第i个土条宽度（m）;

跖——第i个土条的重度（kN/m）,设计低水位以下用浮重

度计算，设计低水位以上、浸润线以下用饱和重度计

算；

为——第i个土条弧线中点切线与水平线的夹角（。）。

4.3.2.3圆弧滑动面有效应力法抗滑稳定安全系数可按下式

计算：

+（0瓦+的一。也）tgy>"

sinaitgwl

COSOj+■K

K=-------^--------------（4.3.2-3）

2（%一+M/i）smai

式中K——安全系数；

——第i个土条滑动面上有效粘聚力（kPa）;

bi----第i个土条宽度（m）;

q,——第，个土条顶面上作用的荷载（kN/n?）；

明——第i个土条的重度（kN/m）,设计低水位以下用浮重

度计算，设计低水位以上、浸润线以下用饱和重度计

算；

Ui——第，个土条滑动面上的孔隙水压力（kPa）;

16

%——第i个土条滑动面上有效内摩擦角(。)；

田一^第i个土条弧线中点切线与水平线的夹角(。)。

4.3.3当土坡和地基土体中有渗流时，应考虑渗流对稳定的影

响。

4.3.4计算的土坡和地基稳定安全系数不得小于表4.3.4中规

定的数值。

抗滑稳定安全系数表4.3.4

抗剪强度指标安全系数K

固结快剪1J~1.3

有效剪1.3-1.5

十字板剪1.1-1.3

快剪

注:①建筑物等级高的取高值，建筑物等级低的取低值；

②荷载为基本组合取高值，荷载为特殊组合取低值；

③施工期的稳定安全系数宜取低值;打桩前岸坡的稳定安全系数宜取高值C

4.4地基沉降计算

4.4.1地基最终沉降量可按下式计算：

Sx=小工?二^^(4.4.1)

式中S-——地基土最终沉降量(m);

ms——经验修正系数，按地区经验选用；

分别为第层土受平均自重压力(入。和平均最终

e1He2i——i

压力+4。压缩稳定时的孔隙比；%i为第i层

顶面与底面的地基自重压力的平均值(kPa),加为

第i层顶面与底面的地基垂直附加应力平均值

(kPa);

居——第，层土的厚度(m)。

4.4.2建筑物地基为岩石、碎石土、密实砂土和第四纪晚更新世

及其以前形成的粘性土,可不进行沉降计算。

17

4.4.3不包括软土的粘性土地基，当基底压力小于或接近于船闸

闸基未开挖前作用于该基底面上土的自重压力时，土的压缩曲线

宜采用e-p回弹再压缩曲线;软土地基土的压缩曲线宜采用e-

P曲线;大型船闸工程，土的压缩曲线宜采用e-Igp曲线。

4.4.4地基土压缩层的计算深度Zn宜按式(4.4.4)确定，当确定

后的计算深度以下有软土层时，尚应继续计算。

crz=0.2<7C(4.4.4)

式中%——深度Zn处地基垂直附加应力(kPa);

建——深度Zn处地基自重压应力(kPa)o

4.4.5基底水平荷载和基底各种垂直荷载引起的垂直附加应力，

可按附录E计算。沉降计算尚应考虑边载引起的垂直附加应力。

4.4.6地基容许最大沉降量和沉降差，应以保证建筑物安全和正

常使用为原则，其值可根据工程具体情况研究确定。

4.5地基处理

4.5.1地基处理设计应具有下列工程地质和水文地质资料。

4.5.1.1软基处理应具有土层的分布、厚度、层面状态、有机质

含量、主要物理力学指标及地下水埋深、补给关系、水化学成分和

渗透系数等资料。

4.5.1.2岩基处理应具有基岩形态、埋深、节理裂隙和断层发

育情况、岩石的抗压强度及岩溶溶洞和地下暗河沟通情况等资料。

4.5.2地基处理应满足下列要求：

(1)建筑物对地基承载力和整体稳定的要求；

(2)建筑物对沉降和不均匀沉降的要求；

(3)渗透稳定的要求；

(4)在建筑物和地下水长期作用下，不发生地基强度降低，影

响正常使用的要求。

4.5.3土基应根据土层分布、土质和使用要求，选用垫层、桩基、

排水预压加固、粉煤灰碎石桩、水泥搅拌桩、压力灌浆、高压喷射注

浆、振冲和强夯等处理方法。地基处理后，其强度增长应通过试验

18

并结合经验确定。

4.5.4岩石地基应根据岩石不同地质问题，采用下列不同方法进

行处理。

4.5.4.1断层破碎带，可根据断层破碎带的规模大小、发育程

度,采用开挖清除、压力灌浆和填塞混凝土等方法处理。

4.5.4.2节理裂隙发育的岩基宜采用固结灌浆方法处理。

4.5.4.3岩基内分布有软弱夹层或泥化夹层时，应根据其性

质、埋深及对建筑物的影响程度分别进行处理。当埋深较浅时应

予全部清除；当埋深较深、具有支撑作用时可部分保留或全部保

留，但应采取防止强度降低的工程措施。

4.5.4.4风化岩可根据风化程度、分布和埋深等条件进行处

理。对全风化和强风化岩宜全部开挖清除。弱风化和微风化岩可

根据建筑物的重要性和对地基的要求进行处理。

4.5.4.5岩溶发育区的地基可根据岩溶发育程度、埋深、连通

情况和水文地质条件等分别采用压力灌浆、填塞和开挖清除等方

法处理。

19

5防渗与排水

5.1一般规定

5.1.1船闸防渗与排水设施应根据工程地质条件、水文地质条

件、水头、结构型式和船闸在枢纽中的位置等因素，综合考虑选用

下列型式：

(1)防渗墙、板桩、帷幕、高压喷灌、齿墙、铺盖、止水、防渗土工

布和劈裂灌浆等防渗设施；

(2)排水管、排水盲沟、排水廊道、明沟、减压井和反滤层等排

水设施。

5.1.2船闸防渗设计应考虑渗流的空间性。挡水线闸首的侧向

防渗设施应与纵向基底防渗设施相适应。

5.1.3当闸室布置在挡水线下游时，墙后填土应设置排水设施;

当闸室布置在挡水线上游时，墙后排水设施的设置应经过论证确

定。

5.1.4当闸室结构基础透水时，应沿闸室纵向和横向设置防渗设

施。

5.2防渗与排水设施

5.2.1闸首两侧回填土内不得产生集中渗流，并应满足下列要

求。

5.2.1.1闸墩背面不宜设向填土侧的倒坡，水下部分沿墙高不

宜设有突出部分。

5.2.1.2当闸首为挡水线的一部分时，在闸首两侧回填土内或

上游侧宜设置粘土防渗墙,必要时尚应设置刺墙等防渗设施。

20

5.2.2墙后排水设施的设计应符合下列规定。

5.2.2.1排水设施的起始点位置应满足防渗要求，宜布置在闸

室的起点附近。出口高程可根据检修要求确定。

5.2.2.2闸室墙后填土中的排水管及排水盲沟，距闸墙背的距

离宜取2~3m。当在闸墙内设置排水设施时，可采用排水廊道。

5.2.2.3排水设施应设检查井，其间距宜取25~50m。

5.2.2.4排水管及明沟的纵坡宜取1：200~1：500。

5.2.2.5高水头船闸或双向水头的船闸,必要时可设置上下两

层排水设施。双向水头船闸的排水设施出口处应设有可控制的阀

门。

5.2.2.6墙后排水设施可采用工程塑料、铸铁和混凝土等材料

的排水管。

5.2.3岩基上的闸首和闸室等挡水结构，应根据防渗需要，设置

防渗帷幕和排水设施，并应符合下列规定。

5.2.3.1位于枢纽挡水线上的闸首或闸室，防渗帷幕设计应满

足下列要求：

(1)减少坝基和绕坝渗流；

(2)防止在软弱夹层、断层破碎带、岩石裂缝充填物和抗水性

能差的岩层中产生管涌；

(3)具有连续性和耐久性；

(4)防渗帷幕的设计参照现行行业标准《混凝土重力坝设计规

范》(SDJ21)的有关规定执行。

5.2.3.2闸首和闸室等挡水结构的排水设施设计应满足下列

要求：

(1)在良好闸基的帷幕下游设置排水设施，排除渗水,降低闸

基渗透压力；

(2)防止在地质条件较复杂的岩基上因设置排水而产生管涌；

(3)排水设施的设计参照现行行业标准《混凝土重力坝设计规

范》(SDJ21)的有关规定执行。

5.2.4砂砾石地基防渗设施的型式应根据地质、水头和结构型式

21

等条件，通过技术经济比较确定。防渗设施可采用截水槽、防渗

墙、帷幕等垂直防渗设施和水平防渗铺盖。

5.2.5防渗铺盖设计应符合下列规定。

5.2,5.1铺盖材料的渗透系数与地基土的渗透系数之比宜小

于1%。

5.2.5.2防渗铺盖长度应根据地基特性及其他防渗设施的情

况确定。铺盖长度可采用设计水头的2~3倍或地下轮廓水平投

影的25%~40%。

5.2.5.3粘土铺盖厚度，上游端可采用0.5~LOm,向下游逐

渐加厚。粘土铺盖与闸首底板接触面宜做成斜面,并设止水,必要

时可将底板与铺盖加深形成齿墙。

5.2.5.4混凝土铺盖厚度宜取0.3~0.5m,必要时应验算抗浮

稳定，其表面可涂防水材料。铺盖应纵、横分块，缝距可取10~

20m,缝内应设置止水。

5.2.6防渗刺墙可采用混凝土、粘土或土工织物等材料。刺墙与

边墩间应设止水。刺墙长度可取水头的1~3倍或嵌入岩层0.5〜

1.0m。刺墙顶应高于侧向渗流面，墙底最低处与边墩底高程应相

等,其厚度应根据防渗要求和受力情况确定。

5.2.7岩基上的齿墙深度可取0.5~1.0m,土基上的齿墙深度不

宜大于2m。齿墙底宽不宜小于0.5m。

5.2.8混凝土防渗墙应满足下列要求。

5.2.8.1混凝土应有足够的抗渗性和耐久性，可在混凝土防渗

墙内掺入粘土、粉煤灰或其他外加剂；

5.2.8.2混凝土防渗墙墙顶应做成光滑的楔型，并插入上部结

构一定深度。

5.2.9反滤层可采用分层反滤层、混合反滤层或土工织物反滤

层,并应符合下列规定。

5.2.9.1反滤层设计应满足下列要求：

(1)保证被保护土的稳定性；

(2)保证反滤层滤料的透水性；

22

(3)被保护土与反滤层滤料的颗粒级配曲线大致平行。

5.2.9.2分层反滤层的级配宜按下列公式确定：

Di5/d85w5(5.2.9-1)

D}5/d[5=5-40(5.2.9-2)

Pso/^soW25(5.2.9-3)

式中D—DR—反滤层滤料颗粒级配曲线上小于含量15%、

50%的粒径(mm);

d]5、d50、d85——被保护土料颗粒级配曲线上小于含量15%、