景觀水系管涵及水閘結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案要點(diǎn)分析

侯宏偉

摘要：近海區(qū)島嶼的景區(qū)化開發(fā)近年成為基建項(xiàng)目的新熱點(diǎn)，多個(gè)小島周圍圍堰截流，按不同的游樂設(shè)施和功能將小島劃分區(qū)域，島間人工開挖疏通形成航道，既方便交通，又可作為水上項(xiàng)目，體驗(yàn)快艇的急速與漂流的休閑逸致，岸邊配以圍欄，形成觀賞娛樂區(qū)。由于季節(jié)性水位變化和雨季泄洪需求，各河流水面宜相通且滿足排水泄洪需求，保證游客的生命安全不受威脅，其受力復(fù)雜，需考慮土壓力的傾覆滑移，又需考慮水流渦流對閘口沖刷引起地基土流失，受力的計(jì)算和合理的造型、構(gòu)造密不可分。

關(guān)鍵詞：水閘；沖刷；季節(jié)水位；整體穩(wěn)定

一、結(jié)合道路面及水面規(guī)劃初步布置

（一）圍堰道路與閘門的相對關(guān)系

利用道路可作為兩側(cè)景觀水面的分割，道路為圍堰填土石方，底部臨近下鋪海沙，再由粒徑由大到小鋪級(jí)配碎石、水泥穩(wěn)定碎石、路面水泥砂漿平鋪地磚，道路外邊線按1：1.5變坡延伸至河底，表面漿砌塊石，防止路基沖刷?？紤]地基穩(wěn)定等安全因素，路上僅允許通行小型電動(dòng)車輛和行人游覽參觀，限制荷載小于10KN/M2。水閘位于道路路基兩側(cè)，中間用圓形鋼筋混凝土無壓承插管進(jìn)行聯(lián)通，因閘門排水時(shí)一般為水位變化較大時(shí)，為保證閘門排水的有效性，提高其安全保證率，設(shè)置兩根混凝土管和側(cè)邊圓形閘孔門，并在閘門下方設(shè)置安全平臺(tái)，以備檢修和應(yīng)急，并應(yīng)設(shè)置直爬梯和上下人孔。閘門形式采用電動(dòng)啟閉鑄鐵閘門，配以滑動(dòng)軌道，附壁式安裝。并高于河底，防止河底泥沙在泄洪時(shí)堵塞閘口和內(nèi)部混凝土管道。

（二）閘體的位置及平面布置原則

作為泄洪的重要安全保障，選擇水流量大且排水效率高的路段進(jìn)行布置，由于兩側(cè)路基為后填方，抗側(cè)推能力有限，盡量選擇水流與圍堰道路平行方向布置，或?qū)叩缆吩O(shè)置成大弧度彎角，減小水流對水閘的正面沖刷，閘體因?yàn)榭偢叨燃笆┕すて谝?，采用鋼筋混凝體扶壁式閘體，水平剖面形成工字型，前墻以與其垂直的翼墻和底板作為支座，避免形成懸臂墻，其扶壁墻還可作為底板的支座，布置時(shí)盡量多增加結(jié)構(gòu)的約束冗余，保證安全，翼墻取前墻高度1.2倍并至少延伸至路面邊緣，附壁墻的間距，控制小于前墻高度，使水沖刷力向翼墻傳遞，翼墻為平面內(nèi)受壓，充分利用混凝土抗壓強(qiáng)度大特點(diǎn)。

（三）閘底板形式的擬定

按體量和周圍水文條件，做成平板基礎(chǔ)形式，底板取厚度取前墻高度的0.1倍，保證基底剛度，其在海水中長期浸泡，厚度至少取500mm，并按海水腐蝕環(huán)境確定鋼筋保護(hù)層，保證結(jié)構(gòu)耐久性，底板平面盡量向圍堰道路內(nèi)延伸，利用土壓力增大整體抗傾覆能力，壓力的增大，對抗滑移有利。底板下設(shè)置鋼筋混凝土豎墻，進(jìn)一步增加抗滑移能力，同時(shí)有效防止水通過基底下的海沙向圍堰內(nèi)滲透，防止基底滲水失穩(wěn)。

二、結(jié)構(gòu)內(nèi)力及穩(wěn)定計(jì)算

（一）前墻荷載統(tǒng)計(jì)及計(jì)算

前墻設(shè)計(jì)最為重要，要考慮漫水和枯水、雙向受力包絡(luò)設(shè)計(jì)，枯水時(shí)考慮道路土壓力，此時(shí)按正常擋土墻計(jì)算墻體配筋和整體穩(wěn)定性，并注意應(yīng)把路面荷載折算成土重進(jìn)行計(jì)算。漫水情況下，由于先施工閘體，后填道路路基，考慮回填壓實(shí)的不確定性，不考慮前墻背面土的有利左右，按漫水高度計(jì)算墻體配筋，并考慮海水反灌的工況，按上面雙向受力計(jì)算后，再取大值配筋。

（二）底板荷載統(tǒng)計(jì)及計(jì)算

底板受力荷載包括：前墻和扶壁墻的自重，路堤側(cè)土壓力，路面車輛荷載，水流通過管道時(shí)的水壓力，適當(dāng)考慮基底的滲透壓力，前墻在水壓下的水平力和彎矩。路堤側(cè)底板按前墻和扶壁墻圍城的三面支撐板計(jì)算，鄰水側(cè)底板按以前墻為支座的懸臂版計(jì)算。原則上底板的受力非常復(fù)雜，應(yīng)采用彈性計(jì)算方法，但此類管涵的體量不大，近似簡化也是可以滿足計(jì)算精度的。底板的配筋也應(yīng)按順流和逆流雙向包絡(luò)配筋。鋼筋間距可取150mm，以降低混凝土裂縫，并應(yīng)計(jì)算傾覆和滑移，滿足整體穩(wěn)定要求。

（三）扶壁側(cè)墻的荷載統(tǒng)計(jì)及計(jì)算

附壁墻主要充當(dāng)前墻的支座，受前墻傳遞的水平壓力和彎矩，可以按壓彎構(gòu)件計(jì)算，雖然側(cè)向彎矩由下至上逐漸減小，此處彎矩取前墻底彎矩最大值，適當(dāng)提高其安全度，因側(cè)墻同時(shí)也受水流沖刷力。前墻水平鋼筋和扶壁墻水平鋼筋在彎折節(jié)點(diǎn)處互錨La，并保證等強(qiáng)度，保證節(jié)點(diǎn)鏈接，防止裂縫和先與墻體破壞。附壁墻適當(dāng)形成弧度，保證水流通暢，減小水流沖刷力。

三、地基處理

（一）底板下海沙處理

底板下為液化層，且承載力不足，將液化軟弱土挖出，但基礎(chǔ)如果落于穩(wěn)定土層導(dǎo)致前墻高度過大，回填土方也會(huì)大大增多，造成不合理，所以用大塊石回填鋪底，壓實(shí)，還可起到防止管涌、滲流的作用；同時(shí)消除液化沉陷；基底與大塊石墊層摩擦力也比軟弱層大，提高了抗滑移能力。回填大塊石的寬度范圍，應(yīng)至少滿足基底應(yīng)力擴(kuò)散角要求。

（二）防滲和防沖刷設(shè)計(jì)

扶壁墻和前墻周圍受長期正常水流和泄洪短時(shí)大水流沖刷，應(yīng)設(shè)置干砌塊石的鋪蓋層，防止泥土流失導(dǎo)致基底失穩(wěn)，必要時(shí)前墻底設(shè)置混凝土護(hù)坡，護(hù)坡外干砌塊石，適當(dāng)起坡，設(shè)置防沖水槽，降低水流速度。

四、結(jié)語

水閘設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于受力模型的選取和恰當(dāng)?shù)娜シ睆暮啠瑫r(shí)對水流和現(xiàn)有地質(zhì)水文條件的綜合協(xié)調(diào)和利用，疏導(dǎo)和抵抗結(jié)合運(yùn)用，注重整體再細(xì)化構(gòu)件，理解整個(gè)項(xiàng)目的開發(fā)目的和需求，做好水土的維護(hù)，同時(shí)應(yīng)簡化設(shè)備的運(yùn)行和操作，提高保證率。