水利工程闸室与岸墙分离式布置问题探索研究

[摘 要]本文首先对水闸闸室与岸墙分离式布置可能存在的问题进行了分析，然后提出施工期采取后期设置止水的方式处理止水破坏问题，采取工程措施减小边荷载对岸墙的不利影响，本文是个人的一些见解，可供参考。

[关键词]可靠连接； 沉降差； 垂直止水； 拉裂； 工程措施；

中图分类号：TV662 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）06-0159-01

一、前言

在水利工程中水闸和闸室通过岸墙来进行连接，其主要目的是稳定岸坡，在闸室和岸墙布置形式上不合理会造成岸墙和闸室的沉降开裂，影响水闸的使用安全。

二、水闸的组成部分及其作用

水闸一般由上游连接段、闸室段和下游连接段三部分组成。

1、闸室

闸室是水闸挡水和泄水的主体部分。通常包括底板、闸墩、闸门、胸墙、工作桥及交通桥等。底板是闸室的基础，承受闸室的全部荷载，并较均匀地传给地基，此外，还有防冲、防渗等作用。闸墩的作用是分隔闸孔并支承闸门、工作桥及交通桥等上部结构。边孔靠岸侧闸墩若直接挡土，则还有挡土及侧向防渗的作用。闸门的作用是挡水和控制下泄水流。胸墙是用来挡水以减小侧门高度。工作桥供安置启闭机和工作人员操作之用。交通桥是为连按两岸交通设置的。

2、上游连接段

上游连接段的主要作用是引导水流平稳地进入闸室，保护上游河床及河岸免遭冲刷并有防渗作用。一般有上游护底、防冲槽（小闸常以防冲齿墙代付）、铺盖、上游翼墙及两岸护坡等部分组成。上游翼墙的作用是引导水流平顺地过入门孔并起侧向防渗作用。铺盖紧靠间室底板，其作用主要是防渗，其应满足抗冲要求。护坡、护底和上游防冲槽（齿墙）是用来防止进闸水流冲侧、保护河床和铺盖。

3、下游连接段

下游连接段具有消能和扩散水流的功能。一般情况下，它首先使出闸水流形成水跃消能，然后再使水流平顺地扩散，以防止闸后发生有害冲刷。下游连接段通常包括护坦、海漫、下游防冲槽（齿墙）以及一下游翼墙与护坡等。下游坝坡导引水流均匀扩散兼有防冲及侧向防渗漏作用，海曼的作用是继续消除护坡出流的剩余动能、扩散水流、并调整流速分布、防止河床遭冲刷。下游防冲松（齿墙）是海漫末端的防护设施，防止下游河床冲坑向土游发展。

三、闸室与岸墙连接形式研究

根据《水闸设计规范》有关规定，水闸的结构布置应以整体性好、刚度大为原则，同时相临分缝间的沉降差满足规范要求，同时止水有效。由于水闸两岸的填土高度一般不低于闸室的高度，基底压力从两岸向闸室递减，相邻的基础间会产生沉降差。据统计，设置桥头堡的空箱岸墙完建期基底压力一般为闸室的1.8～2.0倍，因此，可能产生大的不均匀沉降，特别是在闸身较高或地基软弱的条件下更为突出。

1、 常见的连接形式及存在的问题

水闸岸墙和闸室的基底压力不同而导致相临基础出现沉降差，应控制其沉降差尽可能小，以确保止水有效。因此，闸室与岸墙的连接形式主要是受地质条件控制，也与闸室高度、施工等因素相关。其连接形式主要有岸墙兼作边墩的联合式和闸室与岸墙分离式两类。联合布置的岸墙作为边墩，边孔设小底板，闸室整体性差，不均匀沉降使边孔底板应力大，甚至出现闸室变形、闸门难以启闭等现象。仅适用于地质条件较好的工程布置。分离式布置的边墩与岸墙分离，闸室为一整体，边墩只起支承闸门及上部结构的作用，而两岸的土压力全部由岸墙承担，可以减少边墩和闸底板的应力，其适用性较强。由此，分离式布置要优于联合式布置，也是最常用的布置形式。

2、受力状态分析

受两岸地质条件及边荷载的影响，不同时期空箱岸墙的受力状态均不同。施工期、完建期及运行早期，由于受两岸土压力的作用，岸墙向前（河道内）倾斜，后期受地基沉降和边荷载的影响，其可能后仰。软土地基沉降量大，易使岸墙后仰。也就是说完建期岸墙的闸室侧沉降量大于墙后侧，以后随着墙后填土固结度的增加会逐步回调，甚至可能倒挂。根据岸墙与闸室间垂直止水的构造特点，其纵向剪切变形能力弱。岸墙前倾使沉降差变大而易使垂直止水剪切破坏，而后仰易拉裂止水，因此，工程设计应避免岸墙长期处于这两种状况。

3、对策措施

根据资料统计，完建期一般黏性土地基的固结度可达50%，砂性土地基可达80%，施工期可完成总沉降量的大部分。因此，可采取后期设置止水的方式处理止水破坏的问题。主要是施工顺序的调整，即垂直止水的一侧预留二期混凝土，待沉降基本完成一部分后再浇筑二期混凝土；也可采用压板橡皮的方式增设底板水平止水。采取工程措施减小边荷载对岸墙的不利影响，减小岸墙后水平土压力，使岸墙基底压力相对均匀，以减小沉降差。对于软土地基，需减小岸墙后地基沉降的不利影响，防止岸墙后仰。

四、闸室结构布置

深孔闸闸孔净宽8.0m，闸室3孔一联，共4联，计12孔。闸室筏式底板，钢筋硅结构，顺水流向长18m，底板厚1.4m，底板顶高程15.9m。为增强闸室结构横向刚度，在闸室中层设横隔梁，梁宽一般1.0m，高1.2m，梁顶高程25.lm。自上游向下游均匀布设，布置间距一般1.935m。在主门槽部位，中隔梁可兼作胸墙。闸墩为钢筋硅结构，中墩厚1.3m，边墩厚1.2m。对应上部结构的布置高度，闸墩上游侧顶高程30.5m，下游侧顶高程31.6m。在闸墩偏上游部位设置主门槽，门槽宽0.6lm，深0.42m。在主门槽的上下游各设检修门槽一道，检修门槽宽0.45m，深0.24m。墩顶主门槽两侧布设检修便桥，桥面高程30.5m，总宽4m。闸室下游侧为公路桥，总宽10m，净宽7m，两边各设1.5m宽人行道。公路桥按汽-20计算，挂-100验算。为增强结构总体刚度，检修便桥和公路桥现浇，与闸墩刚性连接。在闸墩顶主门槽两侧设启闭台排架，排架柱断面尺寸0.6x0.6m，柱中部设一道横系梁，顶部设盖梁，盖梁断面尺寸0.6x0.6m。排架上部为启闭台与启闭机房，启闭台大梁为双n型梁板结构，梁高o.9m。启闭机房总宽5m，层高4.0m，为框架结构。

五、岸墙结构布置

深孔闸岸墙与闸室结构脱开，在两岸对称布置，为钢筋硅空箱结构。岸墙顺水流向长度为18m，底板宽11.3m，前后墙宽9.6m。岸墙底板厚0.8m，边墙厚0.6m，内隔墙厚0.4～0.45m。为便于施工和增加侧墙刚度。设一道水平中隔板，厚0.4m，板顶高程24.3m。岸墙前墙与闸室边墩平行，间距1.0m，墙间填上至27.6m高程。岸墙底板顶面高程15.9m，墙顶高程下游侧31.6m，上游侧30.5m。岸墙顶板为钢筋硅预制板，其中公路桥板厚0.5m，其余部位板厚0.15m。岸墙下游侧为公路桥，与间室公路桥对应布设。上游侧布置桥头堡，为4层砖混结构。为减少墙后填土压力，增加岸墙抗滑稳定性，减小基底压力，在填土内加设土工隔栅，墙后形成加筋土挡墙。根据岸墙稳定需要，减小基坑开挖面，加筋土挡墙墙底高程拟定为19.0m，每0.6m铺设一层筋材，共21层，高程24.4m以下筋材长度8m，以上长度为12m。挡墙为刚性筋式，筋材均为土工格栅，为防止沿隔栅面形成集中渗漏，影响抗渗稳定和栅土间摩擦力，在加筋墙对应的主坝上游面，硅护坡下铺设防渗复合土工膜，在下游侧布设塑料反滤排水体。

六、结束语

在水利工程闸室和岸墙施工设计的过程中，我们应该按照相关的标准，保证岸墙的受力均匀，减少水闸在使用过程中出现问题。

参考文献

[1] 王小宁.小型水利工程闸室和岸墙的承受力计算[J].安徽水利.2012.3（5）：88-91.

[2] 徐乃红.水利工程水闸的设计内容和施工注意事项[J].浙江水利.2013.5（9）：25-28.