水闸闸室的布置与构造
水闸的构成及分类
水闸的构成及分类功能与分类水闸是一种利用闸门挡水和泄水的低水头水工建筑物，多建于河道、渠系及水库、海、湖泊岸边。
按功能分类：（1）节制闸拦河或在渠道上建造，用于拦洪、调节水位、控制下泄流量。
河道上的节制闸又称拦河闸。
（2）进水闸又称取水闸、渠首闸。
建在河道、水库或湖泊的岸边，用以控制引水流量，以满足灌溉、发电或供水的需要。
（3）分洪闸常建于河道的一侧，用来将超过下游河道安全泄量的洪水泄入分洪区或分洪道。
（4）排水闸建于江河沿岸，用来排除内河或低洼地区对农作物有害的渍水。
（5）挡潮闸建在入海河口附近，涨潮时关闸，退潮时开闸泄水。
（6）冲沙闸（排沙闸）常建在进水闸一侧的河道上与节制闸并排布置或在引水渠内的进水闸旁。
其他还有排冰闸、排污闸等。
按闸室结构分：开敞式、胸墙式、涵洞式等。
水闸的组成（1）闸室包括闸门、闸墩、边墙、底板、胸墙、工作桥、交通桥、启闭机等。
（2）上游连接段包括两侧的翼墙、护坡、河床部分的铺盖。
（3）下游连接段包括护坦、海漫、防冲槽、两岸的翼墙、护坡等。
软土地基上水闸的工作特点（1）软土地基的压缩性大，承载力低，细砂易液化，抗冲能力差。
地基可能产生较大的沉降或沉降差，造成闸室倾斜，止水破坏，闸底板断裂，甚至破坏，引起水闸失事。
（2）水闸泄流时，土基的抗冲能力较低，可能引起水闸下游的冲刷。
（3）土基在渗流作用下，易发生渗透破坏。
水闸的设计步骤1.闸址选择壤土、中砂、粗砂和砂砾石适于作为水闸的地基。
尽量避免淤泥质土和粉、细砂地基。
2. 闸孔设计（1）堰型选择：宽顶堰、低实用堰（2）闸底板高程（3）闸孔的总净宽（4）闸室单孔宽度和闸室总宽度3．防渗、排水设计（1）防渗设施：构成地下轮廓的铺盖、板桩及齿墙（2）排水设施：铺设在护坦、海漫的底部、闸底板下游段的砂砾石层4．消能、防冲设计（1）消能：一般采用底流消能。
（2）海漫：消力池后接海漫。
要求表面有粗糙度，具有透水性，具有柔性。
形式有干砌石、浆砌石、混凝土板等。
水闸的概念及计算概述
第八章水闸§ 8-5 闸室的布置和构造教学内容底板、闸墩、工作桥、交通桥、底板按形状分：有水平底板、低实用堰底板（上游水位高，流量又受限制）河宽、孔多。
需用横缝将闸室分成若干闸段（每个闸段可分为一孔、两孔、三孔）按底板与闸墩的连接方式分：整体式、分离式整体式闸底板与闸墩浇筑成整体，墩中分缝。
（也有闸室底板中间分缝的）底板形式:实心底板；，、箱式底板：地基承载力较差,30--40kpa：适用于松散地基，地震烈度较高的地区分离式单孔底板上设双缝，将底板与闸墩分开适用：坚基，紧密的地基上，不会产生不均匀沉降。
底板顺水流方向的长度：满足上部结构布置，结构强度和抗滑稳定要求。
材料：常用混凝土、浆砌石、少筋混凝土。
作用：分隔闸孔，支承闸以及上部结构。
材料：砼或浆砌石。
外形轮廊：过闸水流平顺，侧向收缩小,以加大过水能力。
分方形、三角形、半圆形、流线形。
高程：上游高出最高水位并有一定超高。
长度：与闸底板顺水流长度相同。
上、下游侧：铅直或10:1〜5 :1竖坡。
闸墩厚度：满足强度，稳定要求，决定于工作门槽深度和门槽颈部厚度。
门槽颈部厚度最小值为0.5m门槽深0.3m 槽宽0.5〜1.01.5〜2.0m 净距。
1.0m 以上的间距。
胸墙m3于 小 不缝墩：1.2〜1.5检修门槽与工作门槽之间须保持 胸墙与检修门槽之间也应留足三、 闸门检修门---平门----位置：上游侧（平门）工作门--弧门」--位置：① 上游侧② 下游侧（利用水重帮助闸室稳定） 闸门顶部高程：应高于可能最高蓄水位。
四、 胸墙固定式、活动式作用：减少闸的高度，减轻立门重和降低对启闭机重量的要求。
布置位置：置于门后--闸门紧靠胸墙，且止水效果好而简单；门前---止水结构复杂，易于磨损，有利于启闭，钢丝绳不易磨损？顶高程：顶与闸墩齐平。
底梁梁底高程：满足堰流的要求，堰顶高程+堰顶下游水深+（0.2m ）。
厚度：不小于 0.15〜0.2m 结构形式：板式、梁板式。
讲座-6-5 闸室的布置与构造学习文档
般取3.0~4.0m • 计算要点，工作桥上计算荷载有均布荷载，自
重+人群荷载, 集中荷载，启闭机,闸门自重等。
交通桥
• 当修建闸、坝等水工建筑物时，也常在建筑物 顶部修建桥梁以沟通两岸交通。
• 闸、坝上的桥梁净宽无统一规定，一般根据车 辆类型、荷载及运行要求确定。一般生产桥桥 面净宽2.5m，拖拉机桥3.5~4.0m，低标准公 路桥桥面净宽4.5m。按公路等级确定: 三级公 路为净宽7.0m ;四级公路为净宽4.5m；人行道 为0.75m、1.0m或1.5m。
• （3）结构尺寸： • 小底板的厚度应满足抗浮稳定要求：
• • 式中：k2=1.1～1.2；pa为底板上渗透压强；γ
为水的容重；γh为底板材料的容重。 • 闸墩底板的宽度，一般大于2倍的墩厚；其厚
度大致与悬臂部会产生相对的垂直 位移，止水困难。
• ④分缝
• 为适应温度变化和地基不均匀沉陷，需要沿垂 直水流方向用横缝（永久性温度沉降缝）将闸 室分为若干段，每个闸段可为单孔、两孔或三 孔。葛洲坝即采用“三孔一联”，节省泄水闸 总长，多布置了两台发电机组。
• 变形缝的位置在闸墩上，增加闸墩的厚度 ,闸 门工作正常。
• 变形缝的位置在底板上，不均匀沉陷容易使闸 门开启困难。
• （2）闸底板的尺寸
• 闸底板在垂直水流方向的尺寸B由闸孔尺寸确 定。
• 闸底板在顺水流方向的尺寸L应满足闸室的上 部结构布置要求和闸室的稳定要求 。初步拟定 尺寸时，
• 砂砾石地基， L=(1.5~2.0)H；
• 砂土和壤土地基，L=(2.0~2.5)H；
• 粘土地基： L=(2.5~3.5)H，
闸室的布置与构造
（ ）胸墙 三
当水 闸挡水 高度 较大 时，可设置胸墙来代 替部分闸 门挡
水 ，从而可减 小闸 门高度 。胸墙项部高程与 闸墩顶部高程齐 平；胸墙底高程应根据孑 Ｌ 口泄流量要求计算确定 ，以不影
门启 闭有 利 ， 如 图 １ ａ 所 示 。 （）
闸墩结 构型式一般宜采 用实体式 ，材 料常用混凝土 、少 筋混凝土或浆砌块石 。 闸 墩 上 游 部 分 的 顶 面 高程 应 满 足 ：水 闸挡 水 时 ，不 应 低 于水 闸正常 蓄水位 （ 正常蓄水位遭 遇地震） 波浪计算 高度 或 加 与 相 应 安 全 超 高 值 之 和 ； 泄 洪 时 ，不 应 低 于 设 计 （ 或校 核 ） 洪 水位与相应 安全超高值之和 。闸墩下游部分 的项面高程可根
一
般 选 用 Ｃ ５或 Ｃ ０ １ ２。
因 唾
＜） 口 （） ６
平 面 闸 门的 门槽 尺 寸 应 根 据 闸 门 的 尺 寸 确 定 。 一般 检 修 门槽深 ０ １ ～Ｏ ２ｍ ． ５ ． ５ ，宽约 ０ １ ～０ ３ ｍ ． ５ ． ０ ；工作 门槽深一般不 小于 ０ ３ ，宽约 ０ ５ ． ｍ ．ｍ ． ～ｉＯ 。检 修门槽 与工作 门槽 之间应留 １５ ． ｍ的净距 ，以便 于工作人 员检 修。弧形闸门的闸墩不 ． ～２ Ｏ 需设工 作门槽 。门槽位 置一般在 闸墩 的中部偏高水位一侧 ，
有 时为利用 水重增加 闸室稳定 ，也 可把 门槽设在 闸墩 中部偏
低 水 位 一 侧 ，如 图 ２所 示 。
一
图 １ 闸 底 板 的 型 式
水闸的基本构造
水闸的基本构造
水闸分为上游连接段、闸室和下游连接段三部分：
（1）上游连接段上游连接段主要作用是引导水流从河道平稳地进入闸室，同时有防冲、防渗作用，一般包括上游翼墙、铺盖、护底和两岸护坡等。
（2）闸室闸室段是控制过闸流量及上下游水位，并联接两岸和上、下段的主体。
闸室段有闸门、闸墩、底板、工作桥、交通桥、胸墙、启闭机等。
（3）下游连接段下游联接段的主要作用是消除下泄水流的动能，顺利与下游河床水流连接，避免发生不利冲刷现象，一般有护坦（包括消力池）、海漫、下游防冲槽（防淘墙）、下游翼墙、护底和两岸护坡等。
水闸闸室的布置与构造
水闸闸室的布置与构造闸室是水闸的主体部分，由底板、闸墩、闸门、工作桥及交通桥等部分组成，有许多水闸还设有胸墙。
1底板按底板与闸墩连接方式的不同，底板可分为整体式及分离式（图7-29）两种。
按底板结构形式的不同，主要分为平底板［图7-5（a ）］、低堰式［图7-5（b ）］、以及折线底板等，工程中使用最多的是整体式平底板。
图 7-29 底板与闸墩的连接方式（a ）整体式；（b ）分离式1. 整体式平底板当平底板与闸墩连成整体时，这种底板称为整体式平底板。
它是闸室的基础部分，能把上部结构的重力及荷载传给地基，并有防冲及防渗作用。
底板长度（顺水流方向）应根据闸室地基条件和结构布置要求，以满足闸室整体稳定和地基允许承载力为原则，进行综合分析确定。
初拟底板长度L 时，除满足闸室上部结构布置的要求外，还可参考以下两种经验数据选用：①L 约为上游水深的1.5～2.5倍，坚实地基取下限值，松散地基取上限值；②L 约为上、下游最大水位差max H ∆的1.5～4.5倍，在相同的max H ∆情况下，砂土地基L 稍小些，黏土地基L 稍大些。
底板厚度必须满足强度和刚度要求。
闸室底板通常是等厚度的，也可以采用变厚度，后者在地基较坚实的情况下，有利于改善底板的受力条件，例如加大闸墩墩基部位的厚度，减小跨中部位的厚度。
对于大、中型水闸，闸室平底板厚度可以取闸孔净宽的1/6~1/8，一般为1.0～2.0m ，最薄也不宜小于0.7m 。
在底板上、下游两端一般均设有浅齿墙，深度为0.5～1.5m，以增加闸室的稳定性和延长防渗长度。
底板混凝土应满足强度、抗渗及防冲等要求，其强度等级常用C20～C25。
整体式平底板抗震性能较好，根据辽南地震调查，黑鱼沟水闸及虎茬水闸均为钢筋混凝土整体式平底板，经强烈地震后仍保持完整，并能继续正常运用。
当地基较差时，如承载能力只有30～40kN/m2时，则需考虑减轻底板及其上部结构的重力或加大底板长度。
水闸
第六章水闸一、水闸的功能与分类水闸是一种利用闸门挡水和泄水的低水头水工建筑物，多建于河道、渠系及水库、湖泊岸边。
关闭闸门，可以拦洪、挡潮、抬高水位以满足上游引水和通航的需要；开启闸门，可以泄洪、排涝、冲沙或根据下游用水需要调节流量。
水闸在水利工程中的应用十分广泛。
二、水闸的组成部分水闸一般由闸室、上游连接段和下游连接段三部分组成1、闸室是水闸的主体，包括：闸门、闸墩、边墩(岸墙)、底板、胸墙、工作桥、交通桥、启闭机等。
2、上游连接段，包括：两岸的冀墙和护坡以及河床部分的铺盖，有时为保护河床免受冲刷加做防冲槽和护底。
用以引导水流平顺地进入闸室，保护两岸及河床免遭冲刷，并与闸室等共同构成防渗地下轮廓，确保在渗透水流作用下两岸和闸基的抗渗稳定性。
3、下游连接段，包括：护坦、海漫、防冲槽以及两岸的翼墙和护坡等。
用以消除过闸水流的剩余能量．引导出闸水流均匀扩散，调整流速分布和减绥流速，防止水流出闸后对下游的冲刷。
第二节闸址选择和闸孔设计水闸的防渗、排水设计水闸建成后，由于上、下游水位差，在闸基及边墩和翼墙的背水一侧产生渗流。
渗流对建筑物不利，主要表现为：①降低了闸室的抗滑稳定及两岸翼墙和边墩的侧向稳定性；②可能引起地基的渗透变形，严重的渗透变形会使地基受到破坏，甚至失事；③损失水量；④使地基内的可溶物质加速溶解。
防渗、排水设计的任务在于拟定水闸的地下轮廓线和做好防渗、排水设施的构造设计。
一、水闸的防渗长度及地下轮廓的布置(一)防渗长度的确定不透水的铺盖、板桩及底扳与地基的接触线，即是闸基渗流的第一很流线，称为地下轮廓线，其长度即为水闸的防渗长度。
根据《水闸设计规范》(SDl33—84)规定，为保证水闸安全，所需的防渗长度可按式(6—3)拟定。
(二)地下轮廓的布置水闸的地下轮廓可依地基情况并参照条件相近的已建工程的实践经验进行布置。
1、按照防渗与排水相结合的原则：①在上游侧采用水平防渗，如：铺盖；或垂直防渗，如：齿墙、板桩、混凝土防渗墙、灌浆帷幕等．延长渗径以减小作用在底板上的渗透压力．降低闸基渗流的平均坡降；②在下游侧设置排水反滤设施．如：面层排水、排水孔、减压井与下游连通，使地基渗水尽快排出．防止在渗流出口附近发生渗透变形。
闸室的布置和构造
分缝的平面位置示意图
(二) 止水 1、铅直止水：设在缝墩中间、边墩 与翼墙之间、上游的温度沉降缝内；
1—紫铜片；2—沥青油毛毡；3—沥青油毛毡及沥青杉板；4—沥青填料； 5—加热设备；6—角钢；7—橡皮或塑料止水；8—沥青油毛毡；9—迎水面
2、水平止水：设在铺盖与底板和翼墙之间、 消力池与底板和翼墙之间、底板与闸墩之 间、混凝土铺盖及消力池本身的温度沉降 缝内。
二、闸墩
闸墩厚度：满足稳定和强度的要求，混凝 土闸墩厚约 0.9～1.4m, 浆砌石闸墩厚约 0.8～1.5m。 闸墩在门槽处厚度不宜小于 0.4m。
闸墩布置 框架式闸墩
三、胸墙 水闸挡水高度较大时，设置胸墙代替一部 分闸门高度 胸墙顶部高程：与边墩顶部高程相同
胸Hale Waihona Puke 的位置：三、胸墙弧形闸门：胸墙设在闸门上游；
闸室内流速不均匀，水力条件较差，对消
能防冲不利。
(一)闸底板的分类
钻孔灌注桩底板 先钻孔，然后浇筑钢筋混凝土桩 承重桩:桩直接支撑在硬土层上，水闸的 荷载通过钢筋混凝土桩传递到硬土层。 摩擦桩:桩只进入软土层一定深度，荷载 通过桩与周围土体的摩擦力来支撑。
(二)底板垂直水流方向分段 (底板与闸墩连接方式) (1)整体式平底板 定义：闸墩与底板连在一起， 闸墩设缝 对闸门启闭有利，抗震性好 适用：软弱地基或地震区
平面闸门：
①胸墙设在闸门上游，前止水
②胸墙设在平面闸门下游，后止水(止水放
在闸门后面)
三、胸墙
胸墙结构：钢筋混凝土板式或梁板式
胸墙与闸墩的连接 (1)简支胸墙：与闸墩分开浇筑，缝间涂沥 青并设油毛毡； 分离式底板用 (2)固接式胸墙：与闸墩同期浇筑，胸墙钢 筋伸入闸墩内，形成刚性连接。 整体式底板用
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第五节闸室的布置与构造
一．闸室结构布置
1.闸室结构
2.闸顶高程，闸槛高程
3.闸孔总净宽，闸孔孔径
4.底板型式、厚度、顺水流向长度、垂直水流方向分段长度
5.闸墩型式、厚度、长度
6.闸门型式、启闭机型式
7.胸墙结构
8.工作桥、检修便桥、交通桥
二.底板：
⒈型式
（1）按底板与闸墩的连接方式分
整体式：闸墩和底板浇筑成整体，有分段缝时缝设在闸墩上。
→底板是传力结构，将荷载较均匀地传给地基。
闸室整体性较好，适用于松软地基。
分离式：底板与闸墩用沉陷缝分开。
→闸墩传力，底板仅防渗抗冲，一般适用于岩基或压缩性小的土基。
（2）按底板的结构型式分
平底板
反拱底板
空箱式底板等
整体式平底板用得最广泛。
图9-18 底板型式
⒉布置
（1）整体式平底板
材料：（钢筋）混凝土
高程：考虑运用、经济和地质条件确定
顺水流方向长度：需满足稳定、强度及上部结构布置要求，一般与闸墩长度相同
厚度：根据地基条件、作用荷载和闸孔净宽等因素，满足强度和刚度要求
垂直水流方向分段长度：
（2）分离式底板
材料：混凝土或浆砌石
厚度：满足自身稳定要求
三.闸墩：
⒈材料：混凝土（小型工程常用浆砌块石）
⒉闸顶高程：
闸顶高程通常指闸室胸墙或闸门挡水线上游闸墩和闸墙的顶部高程。
应根据挡水和泄水两种运用情况确定。
挡水时闸顶高程不低于水闸正常蓄水位（或最高挡水位）加波浪计算高度与相应安全超高值之和；
泄水时闸顶高程不应低于设计洪水位（或校核洪水位）与相应安全超高值之和。
水闸安全超高下限值（m）：
水闸级别 1 2 3 4.5
挡水时正常蓄水位0.7 0.5 0.4 0.3 最高挡水位0.5 0.4 0.3 0.2
泄水时设计洪水位 1.5 1.0 0.7 0.5 校核洪水位 1.0 0.7 0.5 0.4
位于防洪（挡潮）堤上的水闸，其闸顶高程不得低于防洪（挡潮）堤堤顶高程。
⒊长度：与底板长度相同或比底板长度稍短，取决于上部结构布置和闸门型式。
⒋厚度：根据闸孔孔径、受力条件、结构构造要求和施工方法等确定，平面闸门闸墩门槽处不宜小于0.4m。
⒌外形：应使水流平顺、侧向收缩小，过流能力大。
图9-19 闸墩布置示意图
四．闸门
⒈宽度：与孔口一致
⒉露顶式闸门顶部在可能出现的最高挡水位以上应有0.3~0.5m的超高。
⒊型式：最常用的有平面闸门和弧形闸门。
⒋布置：要考虑对闸室稳定、闸墩和地基的应力以及对上部结构布置的影响。
图9-20 平面闸门示意图
图9-21 弧形闸门示意图
五、分缝和止水
沉陷缝、伸缩缝：防止闸室因地基不均匀沉陷或温度变化而产生裂缝。
每隔15~30m设一道缝。
止水：防渗，有水平止水和垂直止水。
图9-22 闸室沉陷缝布置图
*水闸结构设计应根据结构受力条件及工程地质条件进行，其内容应包括：
1、荷载及其组合；
2、闸室和岸、翼墙的稳定计算；
3、结构应力分析
水闸结构设计时要校核土基所受压力是否超过其承载能力；校核闸室沿地基表面的抗滑稳定性和闸室连同部分地基的深层滑动可能性；计算闸基的沉降并考查其是否影响水闸的正常工作。
在这些验算校核得到安全可靠的保证的前提下，再进行闸室各部分的内力计算和应力分析，并进行结构配筋。