簡(jiǎn)析水利工程建設(shè)中的水閘工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

劉強(qiáng)

摘 要：水閘對(duì)于水利工程安全運(yùn)行非常重要，并且水利工程建設(shè)中水閘的科學(xué)設(shè)計(jì)直接關(guān)系到整個(gè)水利工程的安全運(yùn)行，關(guān)系到下游居民的健康用水以及生命安全?；诖?，本文闡述了水閘工程的主要作用以及水利工程建設(shè)中的水閘工程設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)，對(duì)水利工程建設(shè)中的水閘工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，旨在保障水閘的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：水利工程建設(shè)；水閘；作用；設(shè)計(jì)要點(diǎn)；施工要點(diǎn)；注意事項(xiàng)

水利工程建設(shè)中的水閘工程科學(xué)設(shè)計(jì)是做好抗洪、排澇、給水、灌溉等工作的重要途徑。因此在進(jìn)行水閘工程建設(shè)時(shí)，必須結(jié)合具體的工程情況對(duì)水閘底板、閘墩、止水設(shè)施等進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。

一、水閘工程的主要作用

水閘工程主要由上游連接段、閘室和下游連接段三部分組成，其可以有效調(diào)節(jié)水位，也能控制水流大小。其中水閘工程的上游連接段作用主要是將水流引入閘室，避免其外流，對(duì)兩岸及河床也起到了保護(hù)作用，防止其被沖刷，同時(shí)還與閘室一起起到了防滲作用；閘室在水閘中處于主要地位，它的主要作用是對(duì)水位和流量起到了一定的控制作用，并且防滲防沖，它的設(shè)計(jì)包括底板、閘門(mén)、閘墩、護(hù)欄和工作橋等；下游連接段主要用來(lái)消除過(guò)閘水流的剩余能量，將出閘的水流進(jìn)行均勻地分散，從而起到對(duì)流速的減緩作用，避免對(duì)下游的沖刷。

二、水利工程建設(shè)中的水閘工程設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)分析

結(jié)合筆者實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為水利工程建設(shè)中的水閘工程設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)主要體現(xiàn)在：（1）沉陷注意事項(xiàng)。如果將水閘建設(shè)在軟土地基上，就會(huì)在水閘自身以及外部的荷載作用下出現(xiàn)沉陷現(xiàn)象。特別是在底板傳到地基上的荷載分布不均勻時(shí)，或者是分布在地基土層的荷載不均勻時(shí)，更容易出現(xiàn)沉陷現(xiàn)象。這種地基沉陷還會(huì)導(dǎo)致水閘出現(xiàn)下沉，或者是閘室傾斜。如果嚴(yán)重有可能造成水閘斷裂，這對(duì)水閘的正常運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生很大影響。（2）滲流注意事項(xiàng)。滲流現(xiàn)象就是水閘在進(jìn)行擋水時(shí)造成上下游水位出現(xiàn)差值，在這種作用下，就會(huì)在水閘、閘基與兩岸的連接處出現(xiàn)滲流的現(xiàn)象。如果出現(xiàn)滲流，就會(huì)在水閘的底部產(chǎn)生向上的揚(yáng)壓力，這就會(huì)縮小水閘的重力作用，從而使水閘的抗滑穩(wěn)定性大大降低。如果兩岸和閘基都是采用土基，再出現(xiàn)滲流時(shí)也會(huì)帶走一些細(xì)顆粒，這就會(huì)在閘后出現(xiàn)翻砂鼓水的現(xiàn)象。如果嚴(yán)重的話(huà)還會(huì)掏空兩岸和閘基。另外，如果出現(xiàn)側(cè)向滲透，會(huì)產(chǎn)生水平的壓力，對(duì)兩岸的連接建筑物都會(huì)有很大影響，使其穩(wěn)定性大大下降。還有可能導(dǎo)致岸坡上出現(xiàn)滲透現(xiàn)象，從而加大閘底的滲透壓力。如果滲流水量過(guò)大，還會(huì)對(duì)水閘的擋水功能產(chǎn)生影響。（3）沖刷注意事項(xiàng)。在開(kāi)閘泄水時(shí)，如果水閘下游水位很淺或者是沒(méi)有水，在水位差的作用下，就會(huì)加大水流的流速，這種巨大的能量會(huì)對(duì)下游有嚴(yán)重的沖刷。一旦沖刷的范圍過(guò)大，就會(huì)掏空閘基，造成水閘失事。另外，一般在水閘的兩岸都是軟弱的巖層或者是土層，如果修建水閘時(shí)開(kāi)設(shè)過(guò)多的閘孔，一旦開(kāi)啟某一個(gè)閘孔就會(huì)形成折沖水流，這就會(huì)嚴(yán)重沖刷下游河岸，對(duì)水閘的安全和穩(wěn)定性都會(huì)產(chǎn)生影響。（4）穩(wěn)定注意事項(xiàng)。在正常使用水閘時(shí)，攔截上游的水位一般比較高，這樣就導(dǎo)致水閘上游和下游之間產(chǎn)生很大的水位差，會(huì)出現(xiàn)水平壓力過(guò)大的現(xiàn)象。要想穩(wěn)定自身，水閘必須擁有一定的重量。另外，水閘在建成以后，如果還沒(méi)有擋水或者是在正常使用的情況下遇到無(wú)水期，就會(huì)產(chǎn)生很大的垂直荷載，這樣基底的實(shí)際壓力就會(huì)大大超過(guò)地基能夠承受的承載力，從而出現(xiàn)地基變形或者是出現(xiàn)閘基土被擠出的現(xiàn)象，這很容易造成水閘與地基出現(xiàn)滑動(dòng)的危險(xiǎn)。所以，在修建水閘時(shí)必須保證基礎(chǔ)的面積，這樣才能有效的降低基底的壓應(yīng)力。

三、水利工程建設(shè)中的水閘工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

1、科學(xué)選擇水閘地址。水利工程建設(shè)中的水閘節(jié)制閘或泄洪閘閘址宜選擇在河道順直、河勢(shì)相對(duì)穩(wěn)定的河段。進(jìn)水閘、分水閘或分洪閘閘址宜選擇在河岸基本穩(wěn)定的順直河段或彎道凹岸頂點(diǎn)稍偏下游處，但分洪閘閘址不宜選擇在險(xiǎn)工堤段和被保護(hù)的重要城鎮(zhèn)下游堤段。排水閘或泄洪閘閘址宜選擇在地勢(shì)低洼、出水暢通處，排水閘閘址宜選擇在靠近重要澇區(qū)和容泄區(qū)的老堤堤線(xiàn)上。擋潮閘閘址宜選擇在岸線(xiàn)和岸坡穩(wěn)定的潮汐河口附近，并且閘址宜選擇在上游河道有足夠的蓄水容積地點(diǎn)。

2、水閘工程設(shè)計(jì)中的閘室安全計(jì)算要點(diǎn)分析。水利工程建設(shè)中的水閘閘室安全與穩(wěn)定對(duì)于水閘功能的發(fā)揮具有重要的作用，因此對(duì)于水閘的閘室需要進(jìn)行一些計(jì)算，確保其安全。需要計(jì)算的主要包括荷載組合、基底應(yīng)力計(jì)算、抗滑穩(wěn)定計(jì)算等。其中荷載組合又可以為基本組合和特殊組合兩種，不同的組合方式又有所差別。而基底應(yīng)力的計(jì)算包括力矩計(jì)算、正常運(yùn)用情況下的基底應(yīng)力以及竣工檢修情況的計(jì)算等?？够€(wěn)定計(jì)算需要計(jì)算閘室在正常運(yùn)用情況下的總彎矩以及總重，以此來(lái)得出抗滑穩(wěn)定系數(shù)。

3、水閘工程設(shè)計(jì)中的消能防沖設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析。水閘工程設(shè)計(jì)中的消能設(shè)計(jì)和控制通常是以閘前高水位為基準(zhǔn)，將比基準(zhǔn)高的水位進(jìn)行排除，并且對(duì)于下游的水位要取最低的下限值，這樣做可以保障水閘的建設(shè)順利開(kāi)展。這種工況下的閘門(mén)初始開(kāi)啟度往往也是消力池深度計(jì)算的控制因素。對(duì)于水閘的防沖設(shè)計(jì)，還有很多方面的計(jì)算不是很明確，很多因素還不能確定，因此還需要我們對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的研究和探討。消能防沖是水閘的主要作用和內(nèi)容，在設(shè)計(jì)時(shí)主要包括對(duì)工程的工況和設(shè)施的計(jì)算、控制，對(duì)消力池面積、深度的計(jì)算和控制，以及對(duì)河床沖刷要求能力的計(jì)算等。對(duì)于工況所需要的設(shè)計(jì)目標(biāo)和要求的計(jì)算，在水閘工程設(shè)計(jì)中往往不是能做到完全準(zhǔn)確，因此如何達(dá)到這一要求，是水閘消能防沖設(shè)計(jì)所追求的目標(biāo)。

4、水閘工程設(shè)計(jì)中的地基處理要點(diǎn)分析。水利工程建設(shè)中的水閘工程設(shè)計(jì)需要對(duì)其地基進(jìn)行合理處理，從而提高水閘工程地基的承載能力，避免出現(xiàn)坍塌。目前水閘地基處理方法有很多，常用的處理方法主要有：（1）開(kāi)挖法。其是地基處理過(guò)程中，應(yīng)用比較多的方法，主要是將那些與設(shè)計(jì)要求不相符的覆蓋層以及由于受到風(fēng)化而被破壞的巖層挖掉。該方法原理比較簡(jiǎn)單，操作起來(lái)也不是很復(fù)雜。（2）防滲墻法。其需要借助專(zhuān)用的機(jī)具，鉆鑿出圓孔或者開(kāi)挖槽孔，用泥漿加固墻壁。（3）樁基礎(chǔ)法。樁基礎(chǔ)法主要用在豎向受力比較大并且受力集中的情況中，也能滿(mǎn)足對(duì)沉降方面有較高要求的建筑物和精密設(shè)備。（4）灌漿法。灌漿法需要借助灌漿泵的壓力，再通過(guò)鉆孔、對(duì)管路預(yù)埋等方式將具有膠凝性質(zhì)的材料（比如水泥）和摻合料（比如黏土）與水一起進(jìn)行混合。待將其攪拌均勻，然后灌注到巖石、土層所產(chǎn)生的裂隙中或者混凝土的裂縫、接縫內(nèi)，這樣可以起到加固和防滲的作用。（5）置換法。置換法是將建筑物的基礎(chǔ)底面下面一定深度的軟弱土層進(jìn)行挖去處理，然后將不易侵蝕和壓縮的散性材料填入進(jìn)去，這樣可以使軟土加快固結(jié)。（6）排水法主要通過(guò)采用一些措施，比如砂墊層、排水井、塑料多孔排水管等，以此來(lái)控制軟基表層或者內(nèi)部形成水平或者垂直的排水通道，然后借助土壤的重力或者其他外力作用使土壤中的水分快速被排除，從而使土壤更加堅(jiān)固。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，水閘工程設(shè)計(jì)關(guān)系到整個(gè)水利工程的質(zhì)量，因此在對(duì)水利工程建設(shè)中水閘進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮好實(shí)際情況，對(duì)周?chē)沫h(huán)境有一個(gè)詳細(xì)的調(diào)查和研究，對(duì)其設(shè)計(jì)的各個(gè)方面都要嚴(yán)格按照要求來(lái)執(zhí)行，從而保證水利工程安全運(yùn)行。

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