工程复核计算

2 基本资料2.1 建筑物等级根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000，李家桥拦河闸工程建筑物等级为Ⅲ级。

2.2 设计标准该闸设计防洪流量658立米/秒，闸上设计防洪水位21.49/21.32米（黄海高程，下同），设计排涝流量429立米/秒，闸上设计排涝水位20.17米，正常挡水位20.05米。

2.3 工程地质情况根据山东省水利勘测设计院革命委员会1970年7月的工程地质说明及地质剖面图，李家桥闸处的工程地质情况如下：闸基地址勘探钻孔3个，取土孔1个。

各地层地质情况如下：Ⅰ层亚粘土。

位于高程15.50——19.00m，褐色。

Ⅱ层淤泥质亚粘土。

位于高程12.00——15.50m，灰色，可塑、软塑及流塑，夹腐殖质，由左岸到右岸含沙量逐渐增多。

Ⅲ亚粘土。

位于高程11.00——13.00m，灰色与灰褐色，可塑、软塑及流塑。

Ⅳ粉砂。

位于高程9.50——11.70m，黄褐与灰色，夹土质及细粒。

Ⅴ亚粘土。

位于高程8.30——10.80m，灰与灰褐色，硬塑、软塑及流塑，夹杂粉粒、砂及少量水贝壳。

Ⅵ粉细砂。

位于高程6.60——9.20m，灰与灰褐色，夹杂中粒及泥隔。

Ⅶ亚粘土。

位于高程 3.70——8.70m，灰褐与黄褐色，夹杂粉粒及砂隔，含水分少可塑或硬塑。

Ⅷ粉细砂。

位于高程 1.00——4.50m，灰与黄褐色，夹杂中粒，局部夹杂少量土质。

Ⅸ粘土。

位于高程0.00——3.10m，灰色与灰褐色，可塑，夹少量水姜石。

地基土层的物理力学指标见表2-1。

2.4 地震设防烈度根据《中国地震烈度区划图（1990）》，设计地震烈度为6度。

2.5 安全检测中的有关资料1、混凝土碳化严重，测点最大碳化深度40mm，而之相对应构件的钢筋保护层设计厚度为5.0cm，实际厚度很不均匀，最薄处仅2-3cm，混凝土碳化深度的发展直接影响结构耐久性，已引起钢筋锈胀、砼产生顺筋裂缝，甚至多处砼保护层脱落。

2、闸墩、机架桥墩施工时采用劣质模板，支模时加固不牢、密封不严，钢筋保护层未采取适当措施控制，造成砼表面蜂窝、麻面、空洞严重，钢筋保护层厚度亦不均匀，甚至存在多处主筋裸露，露筋已严重锈蚀。

3、闸基渗流绝对异常值达46mv，系渗流已产生渗透变形的反映，闸底板断裂，护坡塌陷均是证明。

渗流变形对闸室安全已构成严重威胁。

4、启闭机型式老化，运行年限超期，效率低，耗能高，抽检的大多指标不合格，存在较多安全问题，已不能安全运行。

5、上游连接段护砌长度不够，且无翼墙，不能有效的防渗和护土。

6、机架桥桥侧面、栏杆砼脱落、露筋、钢筋锈蚀严重，处于频危状态，应尽快出现加固。

7、测滤管堵塞和失效，亦无观测资料。

2.6 安全鉴定依据（1）《水闸设计规范》（SL265-2001 ）（2）《水闸安全鉴定规定》（SL214-98）（3）《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-2000）（4）《水工混凝土结构设计规范》（DL/T5077-1996）（5）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）（6）马颊河李家桥闸竣工图，平原县李家桥建闸指挥部， 1970.11（7）马颊河李家桥拦河闸施工图设计说明书，鲁北根治海河指挥部，1970.12（8）马颊河李家桥闸立案报告，德州地区革命委员会水利局，1974.11（9）山东省德州市马颊河李家桥拦河闸工程现状调查分析报告，德州市水利勘察设计研究院， 2009.2（10）山东省德州市马颊河李家桥拦河闸工程现场安全检测报告，德州市水利勘察设计研究院， 2009.23 复核计算成果及分析评价3.1 复核计算目的通过对有关项目的复核计算分析，评估工程质量状况和安全运用程度，提出对工程进行技术改造、加固、更新和管理运用的建议。

3.2 复核计算内容本次复核分析计算内容包括以下6项：①水闸过流能力复核计算；②水闸消能防冲复核计算；③水闸渗流复核计算；④闸室稳定复核计算；⑤闸室结构安全复核； ⑥闸门结构安全复核；3.3 水闸过流能力复核3.3.1 计算公式闸底坎为平顶堰时，闸孔出流和堰流判别公式：65.0≤He为闸孔出流 65.0≥He为堰流 式中 e ——闸门开度（m ）；H ——从堰顶算起的闸前水深（m ）。

过闸流态按下列公式判断：8.00<H h s为自由出流 8.00>H h s为淹没出流 式中 s h ——闸底板以上的下游水深（m ）；0H ——计入行近流速的上游堰上总水头（m ）。

堰流时流量计算公式2/302H g m B Q σε= 式中 Q ——过闸流量（m 3/s ）；B ——闸孔净宽（m ）； m ——流量系数；σ——堰流淹没系数；ε——堰流侧收缩系数。

对多孔闸，可按下式计算；NN bz εεε+-=)1(式中 z ε——中闸孔侧收缩系数；b ε——边闸孔侧收缩系数； N ——闸孔数。

孔流时流量计算公式0'2gH h B Q e μσ=式中 e h ——孔口高宽（m ）；μ——孔流流量系数； 'σ——淹没系数 3.3.2 计算工况本闸设计防洪水位21.32m ，设计防洪流量658m 3/s 。

由于河道淤积，本次复核考虑以下两种计算情况： (1) 河道清淤，按原设计计算；(2) 河道按现状淤积，不清淤。

按平均淤积厚度1.5m 考虑。

3.3.3 复核计算(1) 清淤，按设计复核设计闸底板高程15.55m ，7孔，每孔净宽10m ，闸门高5.50m ，闸孔净宽70.00m 。

过流能力采用上述公式复核如下：65.095.077.55.5>==H e 为堰流。

过闸流态判别：在设计流量658m 3/s 时，取行进流速为1.5m/s ，则：77.58.9215.122200+⨯⨯=+=H g v H =5.86ms h =5.66m ，H h s=0.966，为淹没出流。

σ =0.53z ε=0.982 b ε=0.922 ε=0.973m =0.3855.186.58.92385.0973.053.070⨯⨯⨯⨯⨯⨯=Q =872 m 3/s因此，按设计情况，过流能力满足要求。

(2) 不清淤，按平均淤积厚度1.5m 考虑。

因河道淤积，过水断面减小，近似取行近流速0v =1.5m/s ，故27.48.925.122200+⨯=+=H g v H =4.36ms h =4.16m ，H h s=0.954，σ=0.62 其它数据同上。

5.136.48.92385.0973.062.070⨯⨯⨯⨯⨯⨯=Q =655m 3/s 因此，按现状淤积不清淤，过流能力不能满足要求。

3.3.4 复核结论按设计情况，过流能力满足要求；如果按现状淤积不清淤，过流能力不能满足要求。

3.4 消能防冲复核计算3.4.1 消能防冲计算条件闸上游水位为21.32m ，过闸流量为658m 3/s 。

3.4.2 消能防冲复核计算跃前水深： 22202c c h g q h T φ+=跃后水深： )181(222"-+=c c cgh q h h α 上两式中：0T ——以跃前断面处消能池底水平面为基准面的水闸上游总水头； q ——跃前断面处的单宽流量， 'BQq =（其中'B 闸孔净宽，Q 为过流量）；222φg q a =（其中φ为流速系数，φ取0.95）；下游消力池底板高程为15.55m ，闸孔总净宽为70m 。

代入有关数据得： 跃后水深 ''c h ＝3.8m 。

而下游消力池处水深t h ＝5.5m 。

故消能防冲满足要求。

3.5 渗流复核计算3.5 1 闸基渗流复核 3.5.1.1 闸基防渗长度复核按《水闸设计规范》（SL265-2001），防渗长度按下式验算：H c L ∆⋅=式中 L ——地下轮廓线长度；c ——允许渗径系数，取c =3.5；H ∆——上下游水位差。

因此，要求的防渗长度L =3.5*5.77=20.2m. 实际防渗长度L =10+0.8+12.5=23.3m>20.2m故防渗长度满足规范要求。

3.5.1.2 闸基抗渗稳定复核计算(1) 计算方法采用《水闸设计规范》（SL265-2001）推荐的改进阻力系数法。

(2) 计算公式a. 地基有效深度的计算 当50≥S L 时，05.0L T e = 当50<S L 时，26.150+=S L L T e 式中 e T ——地基有效深度（m ）；0L ——地下轮廓的水平投影长度（m ）； 0S ——地下轮廓的垂直投影长度（m ）。

如果计算e T 值小于地基实际深度，应采用e T 值进行渗流计算；如果计算e T 值大于地基实际深度，应按地基实际深度进行渗流计算；b ．分段阻力系数的计算(1) 进、出口段阻力系数可按下式计算：441.05.15.10+⎪⎭⎫⎝⎛=T S ξ式中 0ξ——进、出口段阻力系数；S ——板桩或齿墙的入土深度（m ）； T ——地基透水层深度(m)。

(2) 内部垂直段的阻力系数可按下式计算：⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-=T S ctg y 14ln 2ππξ 式中 y ξ——内部垂直段的阻力系数。

(3) 水平段的阻力系数可按下式计算：TS S L x )(7.021+-=ξ式中 x ξ——水平段的阻力系数；1S 、2S ——进口段和出口段板桩或齿墙的入土深度（m ）。

c ．各分段水头损失值的计算 各分段水头损失值可按下式计算∑∆=niHh 111ξξ，∑∆=niHh 122ξξ，…，∑∆=ninn Hh 1ξξ式中 1h ，2h ，…，n h ——各分段的水头损失值；1ξ，2ξ，…，n ξ——各分段的阻力系数。

以直线连接各分段计算点的水头值，即得渗透压力图。

d ．进出口段水头损失值的修正 进出口段水头损失可按下式修正：0''0h h β=式中 0h ——按公式计算的水头损失值( m)；'0h ——修正后的水头损失值( m)； 'β——阻力修正系数，可按下式计算：)059.0'(2)(12121.1'2'+⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-=TS T T β 式中 'S ——底板埋深与板桩入土深度之和(m)；'T ——板桩另一侧地基透水层深度(m)。

e ．出口段渗流坡降值的计算：''0Sh J =式中 J ——出口段渗流坡降值。

（3）复核计算结果 1. 计算条件闸上水位21.05m ，闸下水位15.55m ； 计算简图如图3-5-1。

图3-5-1 渗流计算简图（单位m ）2. 计算方法采用改进阻力系数法。

地基计算深度：因水平投影L 0=22.5m ，铅直投影S 0=1.8m ，故有效深度e T =0.5L 0=11.25m根据地质资料， 取透水层深度为12m ，故有效深度e T ＝11.25m 。