水闸设计相关技术要点的探析

吴海峰

【摘要】水利工程是农业发展的重要组成部分，也是国民经济可持续发展的命脉所在。近几年，我国对于水利工程建设投入越来越多，关注度也越来越大，因而对于水闸设计方面的要求也就相应的提高了。

【关键词】水闸；设计

一、水闸设计的原则

在水利工程中最为重要的一个组成部分就是水闸，且其跟其他的建筑相比，较为特殊，所以对其进行设计时常常会受到多方而因素的影响，主要有三方而，第一受施工条件的影响；第二受地质条件的影响；第三，受力条件的影响。所以要想做好水闸的设计工作，就要做好以下几方面的工作。

1 选址原则

在建设水闸时，对工程的效益来说最为关键的一步就是水闸位置的选择，其对于水利工程所起的作用以及效益有着十分重要的影响。通常情况下，对水闸进行选址时，最先要对预建水闸周边的地质和水文条件进行仔细的考察，那些承载能力较高且抗剪能力较强的天然地基作为建闸首选，尤其要注意的是在进行处理时能够选择到新鲜且完整的岩石，并将其视为水利工程的地基，这样一来既避免在施工过程中出现加固地基的问题，也能更好地提高工程的效益，使得水闸的承载力、抗剪能力以及压缩性能有了很大的提高。假如在施工进行时，不能够很好地控制好地基，存在承载能力较弱的问题，最终容易导致水闸有事故发生。因此，在对水闸进行选址时，要对多方面的因素进行综合的考虑并分析，以便水闸的施工要求能够有所提高。

2 做好地基处理工作

在如今的水利工程建设中，处理水闸的地基已成为一个重点施工环节了，通常来说在水利工程施工中，处理地基的方法有很多，而就现阶段的工程项目来说，对地基处理一般有以下几个主要目的：第一，能够进一步提高地基的承载能力，使得建筑工程更为稳定，且具有较强的承载力。第二，有利于处理好地基中不同的安全隐患问题，并将地基中的有害物质消除掉，防比地基发生沉降。第三，能够有效减少土壤中水分的含量，避兔因为存在的渗漏隐患而使得地基发生变形，并最终导致地基出现滑移的隐患。现阶段，在我国水闸地基中常见的安全隐患有两方而，其一，承载力较低，其二，沉降严重。所以，在如今的一些工程项目中要想解决这两个问题，就要使用不同的技术手段：①垫层法；②替换法；③填充法；④灌浆法等。其中，由于垫层法和填充法在工程项目中不易受外界因素的影响，且对于地基处理有着较高的强度，所以这两种方法在处理水闸安全隐患方而最为常用且备受关注。

二、水闸基本形式和尺寸的确定

水闸闸槛高程选择涉及因素较多，包括河道的地形、地质、水文、泥沙等自然条件。在平原地区，闸槛高程宜取与闸址处天然河底平均高程齐平。闸槛高程过高易引上游河床淤積，导致洪水位抬高而增加上游堤防的负担。当天然河床为复式断而时，水闸在深浅槽部位用不同闸槛高程，以便与上下游河床断而相适应。但深浅闸孔间应设置闸墩或导墙分隔，保持原河道流态。对于山区河道的水闸，闸槛高程可高于河床面，以减少工程量，因为山区河道河床坡降大，闸槛前即使被沙淤平，对上游影响范围不大。闸槛高程的确定是水闸孔口设计的关键环节，应充分分析论证，合理选定。水闸的孔口数量和尺寸，是根据设计和校核洪水时，上游水位和下泄流量不超过限制水位和安全泄量的要求，经水力计算确定。闸孔形式常为有利于宣泄洪水及漂浮物的开敞式，如果闸室高度很大，可采用双层式，顶层开启时为堰流，以适应洪水期泄放大流量及漂浮物；底层开启时为孔流，以适应排沙。

三、水闸排水问题

1 消力池底板排水孔设计。消力池底板要承受多方面的力量，包括水流的冲击力、水流脉动压力和底都扬压力等，具备相当的重量和强度，能够抗击重物冲击、经压耐磨。可以考虑在水平护板的后半部分设置部分垂直的排水孔，同时，排水孔呈梅花形布置，排水孔的下面可以铺一层反滤层，能够最大限度的进行排水，减少护板底端的渗透压力。

2 闸基防渗面层排水。由于上游与下游巨大的水位差产生的强力作用，上游水会从河床慢慢渗透，绕经上游防渗铺盖、板桩以及闸底板，再经过消力池的反滤层由排水孔流至下游，起到有效排水的作用。地基的渗水要想尽快的排出去，可以在高水位的一侧大不量布置铺盖、浅齿墙、板桩等多个防渗止水的设施，滞渗延长底板上游的渗透路径，使作用在消力池底板上的渗透压力缓缓减小压缩。在低水位一侧设置滤水层进行排水，同时使用排渗管等设施排渗。

3 翼墙排水孔的设计。在水闸的使用过程中，除了闸基会出现渗流以外，还会发生侧向渗流。所谓侧向渗流是指渗水从上游绕过翼墙、岸墙和刺墙后向下游流去。这种侧向渗流隐患很大，很可能造成水闸底板渗透压力的增大，从而使得渗流出口处发生严重危害性的压力变形。一般单向水龙头的水闸可以在下游翼墙和保护坡处设置多个排水孔，并且在挡土墙的另一侧孔口处设置反滤层。然而由于一些设计人员的马虎和不专业，有一些工程中的排水孔设置在了进口翼墙处，这种设计不仅浪费资源，还会起到一些发面效果。比如，这样的设置使得翼墙失去了大部分防渗、抗冲、增加渗透路径的能力，使得上游的水流直接从排水孔渗入翼墙的后面，同时也减小了翼墙的作用。

4 防冲槽的设置。水利工程建设中，在水闸关卡的末端通常设有加固稳定措施―防冲槽。因为水流的能量和速度在经过关卡的作用虽然已经得到一定的减缓，但末端水流仍具有一定的冲洗能力，这就足以对河床造成一定程度上的损害。常用的抛石防冲槽就是在末端水流处挖槽抛石，留下足够多的石块，当水流冲刷河床形成冲坑的时候，预留在槽内的石块沿冲刷的斜坡陡段滚下，铺盖在冲坑的上游斜坡的上面。防止冲刷坑向上游扩展，保护工程的安全。

结束语

总之，在水利工程施工中，水闸施工较为特殊，且其与其他的建筑结构不具有共性，所以要结合相关实际控制好水闸的设计工作，提高工程建设的设计水平，并确保其足够安全、经济且合理。

参考文献：

[1]邓芳.水库大坝除险加固设计要点[J].科技与生活，2012（14）.

[2]雷臻.水库大坝防渗设计分析[J].黑龙江水利科技，2012（11）.

[3]郑守仁.我国水库大坝安全问题探讨[J].人民长江，2012（21）.