【正文】 用水泥漿，施工時應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整。水灰比為由稀至濃，依次按5：2：：：1的比例進(jìn)行調(diào)整。 設(shè)計計算 水力計算 過流計算本次重建的鋼壩其過流能力在閘門翻倒的情況下可按寬頂堰流量計算公式計算。根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》，其過流能力按下列公式進(jìn)行計算：式中：Q—過閘流量（m3/s）；B0—閘孔總凈寬（m）；H0—計入行近流速水頭的堰上水深（m）；m—堰流流量系數(shù)；ε—堰流側(cè)收縮系數(shù)；σ—堰流淹沒系數(shù)；g—重力加速度（m/s2）εz—中閘孔側(cè)收縮系數(shù)；εb—邊閘孔側(cè)收縮系數(shù)；N—閘孔數(shù)；b0—閘孔凈寬（m）；dz—中閘墩厚度（m）；bb—邊閘墩順?biāo)飨蜻吘壘€至上游河道水邊線之間的距離（m）；hs—由堰頂算起的下游水深（m）。根據(jù)《墨水河綜合治理一期工程》中規(guī)劃水面線可得不同洪水標(biāo)準(zhǔn)的閘址處下游水位，將其以及其它已知條件代入上述公式中便可求得通過相應(yīng)洪水標(biāo)準(zhǔn)流量時的上游水位，結(jié)果見表 53。表 53 過流能力計算成果表計算工況閘上游水位（m）設(shè)計流量（m3/s）計算流量（m3/s）5年一遇洪水43950年一遇洪水998 排澇影響分析由表 53中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)通過5年一遇洪水時?！?，因此，閘孔規(guī)模滿足排澇要求。 防洪影響分析根據(jù)求得的閘上游水位向上游推算水面線并核算堤頂高程。根據(jù)《城市防洪工程設(shè)計規(guī)范》、《堤防工程設(shè)計規(guī)范》，堤頂高程按設(shè)計洪水位加堤頂超高確定。堤頂超高按下列進(jìn)行計算：Y＝R +A式中：Y—堤頂超高（m）；R—設(shè)計波浪爬高（m）；A—安全加高（m）；KΔ—斜坡的糙率及滲透性系數(shù)，根據(jù)護(hù)面類型查表求得；KV—經(jīng)驗系數(shù)；Kp—爬高累積頻率換算系數(shù)；R0—無風(fēng)情況下，光滑不透水護(hù)面（KΔ=1），=1m時的爬高值（m）；—平均波高（m）；—平均波周期（s）；V—計算風(fēng)速（m/s）；F—風(fēng)區(qū)長度（m）；d—水域的平均水深（m）；g—重力加速度（m/s2）；L—按平均波周期計算的波長（m）。將數(shù)據(jù)代入公式中計算，結(jié)果見表 54。表 54 堤頂高程核算成果表樁號設(shè)計洪水位（m）波浪爬高（m）安全加高（m）堤頂超高（m）核算堤頂高程（m）規(guī)劃堤頂高程（m）備注21+窯頭閘21+10321+30121+441由表中數(shù)據(jù)可知，本次重建的節(jié)制閘閘孔規(guī)模滿足防洪要求。 消能設(shè)計根據(jù)本工程河道具體情況，消能方式擬采用底流式消能，消能設(shè)施擬采用下挖式消力池。 消力池深度計算根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》，消力池深度按下列公式進(jìn)行計算：式中：d—消力池深度（m）；σ0—水躍淹沒系數(shù)；h″c—躍后水深（m）；h′s—出池河床水深（m）；ΔZ—出池落差（m）；hc—收縮水深（m）；α—水流動能校正系數(shù)；q—過閘單寬流量（m2/s）；g—重力加速度（m/s2）；b1—消力池首端寬度（m）；b2—消力池末端寬度（m）；T0—由消力池底板頂面算起的總勢能（m）； 消力池長度計算根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》，消力池長度按下列公式進(jìn)行計算：式中：Lsj—消力池長度（m）；Ls—消力池斜坡段水平投影長度（m）；β—水躍長度校正系數(shù)；Lj—水躍長度（m）；其余符號同前。 消力池底板厚度計算根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》，消力池始端底板厚度按抗沖和抗浮分別計算并取其大值。抗沖：抗?。菏街校簍—消力池底板始端厚度（m）；ΔH′—泄水時的上、下游水位差（m）；q—單寬流量（m2/s）；k1—消力池底板計算系數(shù)；k2—消力池底板安全系數(shù)；U—作用在消力池底板底面的揚壓力（kPa）；W—作用在消力池底板頂面的水重（kPa）；Pm—作用在消力池底板上的脈動壓力（kPa）；γb—消力池底板的飽和重度（kN/m2）。根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》，“水閘閘下游消能防沖設(shè)施必須在各種可能出現(xiàn)的水力條件下，都能滿足消散動力與均勻擴散水流的要求”。，經(jīng)計算，因此，均應(yīng)開閘泄洪以策安全。根據(jù)鋼壩的特點，閘門完全開啟耗時很短，故在此過程中泄掉的水量相應(yīng)于上游蓄水量而言可忽略不計，所以在閘門開啟過程中可認(rèn)為上游水位維持不變。因此，、下游水位組合的情況下，水閘的消能防沖設(shè)施均應(yīng)滿足要求。綜上所述，本工程消力池計算考慮以下幾種工況： 閘門關(guān)閉，； ，閘門開啟，門傾角（閘門與水平面夾角的銳角）60176。； ，閘門開啟，門傾角45176。； ，閘門開啟，門傾角40176。； ，閘門開啟，門傾角30176。； ，閘門開啟，門傾角25176。將數(shù)據(jù)代入公式中計算，結(jié)果見表 55。表 55 水閘消能計算成果表計算工況閘上游水位（m）單寬流量q（m2/s）hc（m）h″c（m）計算池深d（m）計算池長Lsj（m）底板厚度t（m）閘門傾角60176。閘門傾角45176。閘門傾角40176。閘門傾角30176。閘門傾角25176。閘門傾角20176。0\\由表中數(shù)據(jù)可知，（），均滿足要求。 防沖設(shè)計 海漫長度計算根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》，海漫長度按下式進(jìn)行計算：式中：Lp—海漫長度（m）；ΔH′—泄水時的上、下游水位差（m）；qs—消力池末端單寬流量（m2/s）；Ks—海漫長度計算系數(shù)。將數(shù)據(jù)代入公式中計算得各工況下的計算結(jié)果見表 56。表 56 海漫長度計算成果表計算工況上下游水位差ΔH′（m）消力池末端單寬流量qs（m2/s）海漫長度Lp（m）閘門傾角60176。閘門傾角45176。閘門傾角40176。閘門傾角30176。閘門傾角25176。，滿足要求。 海漫末端防沖設(shè)計根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》，海漫末端河床沖刷深度按下式進(jìn)行計算：式中：dm—海漫末端河床沖刷深度（m）；qm—海漫末端單寬流量（m2/s）；[v0]—河床土質(zhì)允許不沖流速（m/s）；hm—海漫末端河床水深（m）。將數(shù)據(jù)代入公式中計算得：dm=本次設(shè)計海漫末端做拋石防沖槽，順?biāo)鞣较蜷L8m，上、下游以1：，滿足要求。 防滲排水設(shè)計 正常蓄水位的防滲長度計算根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》，初步擬定的閘基防滲長度可按下式計算：L=CΔH式中：L—閘基防滲長度，即閘基輪廓線防滲部分水平段和垂直段長度的總和，m；ΔH—上、下游水位差，m；C—允許滲徑系數(shù)值。，下游無水時。根據(jù)選定的尺寸，滿足要求。 滲透穩(wěn)定計算根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》，土基上的閘基滲流穩(wěn)定采用改進(jìn)阻力系數(shù)法。，下游無水。 地基有效深度計算土基上水閘的地基有效深度可按公式 51或公式 52計算：當(dāng)≥5時， 公式 51當(dāng)＜5時， 公式 52式中：L0—地下輪廓的水平投影長度（m）；S0—地下輪廓的垂直投影長度（m）；Te—土基上水閘的地基有效深度（m）。當(dāng)計算的Te值大于地基實際深度時，Te值應(yīng)按地基實際深度采用。 分段阻力系數(shù)計算各分段阻力系數(shù)可按以下公式計算：進(jìn)、出口段：內(nèi)部垂直段：水平段：式中：ξ0—進(jìn)、出口段的阻力系數(shù)；S—板樁或齒墻的入土深度（m）；T—地基透水層深度（m）；ξy—內(nèi)部垂直段的阻力系數(shù)；ξx—水平段的阻力系數(shù)；Lx—水平段長度（m）；SS2—進(jìn)、出口段板樁或齒墻的入土深度（m）。 各分段水頭損失計算各分段水頭損失可按公式 53計算： 公式 53式中：hi—各分段水頭損失值（m）；ξi—各分段的阻力系數(shù)；n—總分段數(shù)； 進(jìn)、出口段水頭損失值修正進(jìn)、出口段水頭損失值計算出來以后，再按公式 54～公式 56修正： 公式 54 公式 55 公式 56式中：h′0—進(jìn)、出口段修正后的水頭損失值（m）；h0—進(jìn)、出口段水頭損失值（m）；β′—阻力修正系數(shù)；S′—底板埋深與板樁入土深度之和（m）；T′—板樁另一側(cè)地基透水層深度（m）。 滲流坡降值計算出口段滲流坡降值可按以下公式計算：水平段滲流坡降值可按以下公式計算：式中：J0—出口段滲流坡降值；Jx—水平段滲流坡降值。經(jīng)計算：水平段滲流坡降值Jx=＜[J0]=；出口段滲流坡降值J0=＜[J0]=。滲流穩(wěn)定滿足要求。 排水設(shè)計為降低消力池底板的揚壓力，消力池下游端設(shè)Φ100PVC豎向排水管2排，相鄰兩排排水管交錯布置。，做法為依次鋪設(shè)礫石一層（粒徑5～20mm）厚200mm，碎石一層（粒徑1～5mm）厚200mm，土工布一層（200g/m2）。 永久縫止水構(gòu)造閘室各段、閘室與上游鋪蓋之間、閘室與下游消力池之間、上游鋪蓋各段之間、下游消力池各段之間、鋪蓋及消力池與岸墻之間均設(shè)永久縫，內(nèi)設(shè)SD15295型橡膠止水帶，止水帶迎水側(cè)采用PT膠泥填縫，背水側(cè)采用閉孔泡沫塑料板填縫。 結(jié)構(gòu)計算 中墩頂高程計算根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》，水閘的波浪高度可按下列公式計算：式中：hm—平均波高（m）；v0—計算風(fēng)速（m/s）；D—風(fēng)區(qū)長度（m）；Hm—水域內(nèi)平均水深（m）；Tm—平均波周期（m）。本工程水閘級別為3級，波列累積頻率p應(yīng)取5%。將數(shù)據(jù)代入公式中計算可得：hm=，h5%/hm=，h5%=。根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》，水閘閘頂高程不應(yīng)低于水閘正常蓄水位加波浪計算高度與相應(yīng)安全超高值之和；同時不應(yīng)低于設(shè)計洪水位（或校核洪水位）與相應(yīng)安全超高值之和。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，結(jié)果見表 57。表 57 中墩頂高程計算成果表計算工況波浪高（m）安全超高（m）計算閘頂（m）擋水時正常蓄水位（m）泄水時設(shè)計洪水位（m）\由表中數(shù)據(jù)可知。 閘室穩(wěn)定計算 計算工況本工程閘室穩(wěn)定計算考慮以下幾種工況：（1） 完建工況（2） 基本組合的正常蓄水位工況：，下游無水。（3） ：。 閘室穩(wěn)定計算控制標(biāo)準(zhǔn)（1） 各種計算工況下，閘室平均基底應(yīng)力不大于地基允許承載力。（2） 閘室基底應(yīng)力的最大值與最小值之比不大于規(guī)范允許值。本工程按中等堅實地基考慮，（3） 沿閘室基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不小于規(guī)范允許值。3級水閘。 閘室穩(wěn)定計算根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》，土基上沿閘室基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)以及基底應(yīng)力按下列公式進(jìn)行計算：式中：Kc—沿閘室基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；Pmax min—閘室基底應(yīng)力的最大值或最小值（kPa）；∑G—作用于閘室上的全部豎向荷載（kN）；∑H—作用于閘室上的全部水平向荷載（kN）；f—閘室基底面與地基之間的摩擦系數(shù)；∑M—作用在閘室上的全部豎向和水平向荷載對于基礎(chǔ)底面垂直水流方向的形心軸的力矩（kNm）；A—閘室基底面的截面積（m2）；W—閘室基底面對于該底面垂直水流方向的形心軸的截面矩（m3）。將各工況下的數(shù)據(jù)代入公式中計算，結(jié)果見表 58。表 58 閘室穩(wěn)定計算成果表荷載組合計算工況上游水位（m）下游水位（m）KcPmax（Kpa）Pmin（Kpa）最大最小應(yīng)力比η基本組合完建工況無水無水\正常蓄水位工況無水門頂上水深30cm由表中數(shù)據(jù)可知，在各設(shè)計工況下水閘閘室穩(wěn)定均滿足要求。 上下游翼墻穩(wěn)定計算 計算公式根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》，翼墻抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)及基底應(yīng)力按下列公式計算：式中：K1－抗滑安全系數(shù)；∑M0－作用于墻身的各力對基礎(chǔ)底面形心軸的力矩；f－翼墻基底面與地基之間的摩擦系數(shù)；∑G－作用于結(jié)構(gòu)上的全部荷載對計算滑動面的法向分量；∑H－作用于結(jié)構(gòu)上的全部荷載對計算滑動面的切向分量；W—基礎(chǔ)底面對其形心軸的截面矩；A－基礎(chǔ)底面面積。 計算工況及荷載計算工況及荷載組合見表 59。表 59 翼墻各計算工況和荷載組合計算工況自重靜水壓力揚壓力土壓力水重土重荷載完建工況√√正常蓄水工況√√√√√√水位驟降工況√√√√√√將數(shù)據(jù)代入公式中計算，結(jié)果見表 510。表 510 翼墻抗滑安全系數(shù)及基底應(yīng)力表荷載組合計算工況抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)基底壓應(yīng)力不均勻系數(shù)計算值允許值σmaxσmin計算值允許值上游鋪蓋翼墻基本組合完建工況正常運用工況特殊組合水位驟降期消力池翼墻基本組合完建工況正常運用期特殊組合水位驟降期海漫翼墻基本組合完建工況特殊組合水位驟降期從上表中可以看出，在各種工況下翼墻穩(wěn)定均能滿足要求。 觀測設(shè)計 觀