水闸建筑结构问题研究

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文０ 杨志刚 付春薇 （ 黑龙 江省绥化市北林 区河道管理 处 黑龙江省 绥化 市北林 区基层水利 管理站）
摘 要 ：水 闸是 一 种 低 水 头 挡 水 兼泄 水 的 水 工建 筑 物 ，依 靠 可 以升 降启 闭 的 闸 门 控 制 水位 、调 节流量 ，在 防洪 、 灌 溉 、排 水 、航 运 、发 电等 水利 工 程 中应 用 的十 分 广泛 。 关键 词 ： 水利 工程 ；水闸 ；建 筑 ；结 构 水 闸 的 类 型 水 闸 既 可 依 其 所 担 负 的 任 务 划 分 类 型 ，也 可 按 闸 室 的结 构 型 式 分 类 。水 闸按 其担 负 的任 务 ，可以 分 为节 制闸 、进 水 闸 、 排水 闸 、 分洪 闸和 挡潮 闸等 。 节制 闸（ 称拦 河 闸） 或 。一 般拦河 建 造 。 枯水 期 借 以 抬 高水 位 ，以 利 取 水和 上 游 航 运 ； 水期 用以控 制 下泄流 量 。此 外 ，在灌 洪 溉 渠 系 上 位 于 干 、 支 渠 分 水 口附 近 的 水 闸 ，也 叫 节 制 闸 。 进 水闸 （ 或称 取 水 闸）、建在 河 道 、水 库或 湖 泊 的 岸边 ，用 来 引水 灌 溉 、发 电或 其 它进 水 需 要和 控 制 流 量 。 因 其通 常在 渠 道 的 首部 ，故 又称 渠 首 闸 。 排 水 闸 。常 位 于 江 河 沿 岸 。 当外 河 水 位 上 涨 时 可 以 关 闸 ， 防止 洪 水 倒 灌 ；当水 位 退 落 时 即 行开 闸排 除 渍 水 。 由于 它既 要 排 除 洼 地 积 水 ， 又 要 挡 住 较 高 的 外 河 水 位 ，所 以 ，闸底 板 较 低 而 闸 身较 高 ，并 承 受 双 向水 头 的作 用 。渠 道 上排 水 闸应 设 在 有 排 水 出 路 的地 段 ，用 以 宣 泄 渠道 中的 多 余水 量 。 位 于 多泥 沙 渠 道 上 的排 水 闸 ，还 兼 有 冲沙 闸 的 作 用 。 分 洪 闸 。常 建 于 河 道 的一 侧 ，用 以 分 泄 天 然 河 道 所不 能 容 纳 的 多余 洪 水 进 入 湖 泊 、洼 地 ，及时 削 减 洪 峰 ，保证 下 游 河 道 安 全 。待河 水位 降 落 时 ，再 由洼 地 或 湖 泊 下游 的排 水 闸 泄 出 。这 类 水 闸 的 特 点 是 ， 泄 洪 能 力强 ，分洪 及 时 。如荆 江 分洪 工 程 ， 就 是 防 止 长 江水 患 保 障 江 汉平 原 安 全 的 分 洪闸。 挡 潮 闸 。建 在 河 流 人 海 的 河 口地 段 ， 以防 止 海 水 倒灌 。 由于 挡 潮 闸 在涨 潮 时 关 闸 ，阻 挡 海 水 倒灌 ，退 潮 时开 闸放 水 ，所 以其 工 作 特 点是 受 双 向水 头 作用 ，且 操 作 频繁。 水 闸 按 其 闸 室 结 构 型 式 可 分 为 开 敞 式 、胸 墙 式 、 涵 闸式 及 浮 体式 等 四 种 ，前 三种 的 闸 门 都 需 要 设 有 专 门 的 启 闭 设 备 ， 而 浮 体 闸则 用 水 力操 作 ， 无 需 启 闭 设 备 。 对 要求 迅 速 排 泄 洪 水 、 冰块 或 其 它 漂 浮 物 的 闸 ，大都 采 用 开 敞 式 。 胸墙 式 一 般 用于 上 游 水 位变 幅 较 大 ，水 闸 净宽 又 为 低 水 位 过 流 所 控制 ，在 高 水 位 时 尚需 用 闸 门 控 制 泄 流 量 的 闸 ，如 灌 溉 取 水 闸 、排 水 闸 及 挡 潮 闸 等 。 涵 洞 式 一 般 用 于 挡 水 位 较 高 、引水 流量 受低 水 位控 制 ，或 穿堤 取 水 、 排 水 等 情 况 。 浮 体 式 一 般 只 应 用 在 泥 沙 少 、水 深 较 浅 及 不 结 冰 的河 流 或 渠 道 上 。 二 、 水 闸 的 组 成 部 分 及 其 作 用 水 闸一 般 由三 部 分组 成 ， 即 闸室 、上 游连接段 和下游连接段 。 闸 室 。 闸室 是 水 闸 的 主体 ，起 着 控 制 水 流 和连接 两 岸 的作 用 ，包 括闸 门 、闸 墩 、 底 板 、工 作桥 、交 通 桥 等 几 个部 分 。底 板
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是 闸室 的 基 础 。 闸 室 的稳 定 主 要 由底板 与 地 基 间的 摩 擦 力 来 维持 ， 同时 还 起 着 防 冲 和 防渗 的 作 用 。 闸 门 则用 于 控 制 水 流 。 闸 墩 的作 用 主 要 是 分 隔 闸孔 ，支 承 闸 门 。 在 闸墩 上 建 有 装 置 闸 门 启 闭设 备 的 工 作桥 和 满 足交通需要的交通桥 。 上 游连 接 段 。上 游 连 接 段 处 于水 流 行 近 区 ，其 主 要 作 用是 引导 水 流 平 稳 地进 入 闸 室 ，保 护 上 游 河床 及 岸 坡 免 干 冲刷 ， 并 有防渗 作用 。 一般 包括有 ： 游 防冲槽 、铺 上 盖 、上 游 翼 墙 及 两 岸 护坡 等 。 下 游连 接 段 。下 游 连 接 段 的 主要 作 用 是 消 能 、防 冲 和 安全 排 出经 闸 室 及两 岸的 渗 流 。通 常 包括 护坦 、海漫 、下 游 防 冲槽 、 下游 翼 墙 及 两 岸 护 坡 等 。
三 、闸 室 各 部 件 的布 置和 构 造 底板 的型式 、布 置与构 造。按 照闸墩 与底 板 的 连 接 方式 ， 闸底 板 可 分 为 整体 式
及 分 离 式 两 种 。 就底 板 的 结 构 型 式 可分 为 平 底 宽 顶 堰 式 、 低 实用 堰 式 、折 线 式及 拱 式 等 ，前 两 种 型 式 采 用较 多 。 整 体式 底 板 。 当 闸墩 与 底板 砌 筑 或 浇 筑 成 整 体 时 ，即 为整 体 式 底 板 。 底板 是 闸 室 的 基 础 ，起 着 传递 荷 载 和 防 冲 、 防渗 的 作 用 。 底 板 顺水 流方 向的 长 度 根据 闸身 稳 定 和 地 基应 力分 布 以 及 上 部 结 构的 布 置 要 求 而 定 ，水 头 愈 大 、地 基 条 件 愈 差 ， 则底 板 愈 长 ，对 砂 性 土 或砂 壤 土 地基 可 取 （２． ０ ２． ） Ｈ 为 闸上下游水位差 ） ５ Ｈ（ ，粘壤土可 取（ ． － ． ） ２ ０ ３ ０ Ｈ，粘土可取（ ． ３ ５Ｈ。底 ２ ５ ．） 板 厚 度 必 须 满足 强度 和 刚 度 的 要求 ，大 中 型水闸可取 （ ． － ． ） （ 为 闸孔净宽） Ｏ ２ ０ １ ５１ １ ２ ００ ， 般为 １ ０ ． －２． ｍ，最薄不小于 ０． ｍ。底 ０ ７ 板 内一 般 布 置钢 筋较 多 ，但 最 大 含 钢率 不 应超 过 ０． ％，否 则不经济 。混凝土 标号应 ３ 满 足 强 度 、抗 渗 及 防 冲 要 求 。 如 地基 承 载 力允 许 ，整 体 式 底板 常 用 实 心结构 ； 当地 基承载 力较差 ，如 只有 ３ ０ ４０ＫＰａ左 右时 ，则须 考虑采 用刚 度大 、重 量 轻 的 空心 底 板 。 分 离式 底板 。 闸墩 与 底 板 间设 缝 分 开 的 ，即 为 分 离式 底板 。此 时 闸 室 上部 结 构 的 自重 直 接 由闸墩 传 给 地 基 ，底 板 仅 有 防 冲 、防 渗 和 稳 定 的要 求 。底 板 厚 度 可根 据 自身 稳 定 的 需要 确定 。一 般 用 混 凝 土或 浆 砌 块 石 建 造 。 若 采 用浆 砌 块 石 ，则 应在 块 石表 面再浇一 层厚约 １ ｃ 的 １ ｍ ５ “ ５０ 混凝 土 或 加 筋 混 凝 土 ，以便 底板 表 面 平 整 并具 有 良好 的 防 冲性 能 。施 工时 通 常 先 建 闸墩 及 浆 砌 块 石 底 板 ，待沉 陷接 近 完 成 时 ，再 浇 表 面 层混 凝 土 。 分 离式 底板 一 般 适 用 于 土 质较 好 的 砂 土 及砂 壤 土 地 基 。 它 与 整 体 式 底 板 相 比 ， 能 节 约 大 量 钢 筋 和水 泥 ，但 在 软 土 地 基 上 或 地 震 区 ， 则应 先 进 行 地 基处 理 （如 用 灌 注 桩 基 础 ）后 ，才 能 采 用分 离 式 底板 。 闸 墩 。 闸 墩 的 断 面 形 状 应 使 水 流 平 衡 ，减 小 孔 ｉ 水 流 的 侧收 缩 。 闸墩 上游 端 ｓ ｉ 常采 用 半 圆 形 、 椭 圆 形或 流 线 形 ，下 游 端 般应 逐 渐 收 缩 成 流 线 形 。 闸 墩 厚 度 与 闸 门型 式 有 关 。 采 用 平 面