水闸设计规范SL265可编辑.docx
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水闸设计规范SL265可编辑
水闸设计规范SL265-2001（可编辑）
2中华人民共和国行业标准
水闸设计规范
发布实施
中华人民共和国水利部发布
中华人民共和国行业标准
水闸设计规范
主编单位江苏省水利勘测设计研究院
批准部门中华人民共和国水利部
施行日期年月日
中华人民共和国水利部
关于批准发布水闸设计规范
的通知
水国科号
部直属各单位各省自治区直辖市计划单列市水利水务厅局新疆生产建设兵团水利局
根据部水利水电技术标准制定修订计划由水利水电规划设计总院主持以江苏省水利勘测设计研究院为主编单位修订的水闸设计规范经审查批准为水利行业标准并予以发布标准的名称和编号为
水闸设计规范代替
本标准自年月日起实施在实施过程中请各单位注意总结经验如有问题请函告主持部门并由其负责解释标准文本由中国水利水电出版社出版发行
二一年二月二十八日
前言
根据水利部水利水电规划设计总院水规设字号关于开展水闸设计规范修订工作的意见水利部水利水电规划设计管理局水规局技号关于印发水利水电勘测设计技术标准修订工作会议有关文件的通知对以下简称原规范进行修订
修订后的水闸设计规范以下简称本规范
主要包括下列技术内容
水闸的等级划分及洪水标准
水闸的闸址选择和总体布置
水闸的水力设计和防渗排水设计
水闸的结构设计
水闸的地基计算及处理设计
水闸的观测设计等
对原规范进行修订的主要技术内容如下
拓宽了原规范的适用范围在各章节中增加了有关山区丘陵区水闸及建于岩石地基上水闸设计的若干规定增加了有关水闸等级划分及洪水标准的规定
对有关水闸闸址选择方面的规定内容进行了修改和增订
增加了有关水闸枢纽布置的规定并对有关水闸闸室结构防渗排水设施消能防冲设施和两岸连接结构等选型布置方面的规定内容进行了修改和增订包括增加了闸室胸墙结构冻胀土地基上和地震区的水闸结构垂直防渗体和排水设施大型多孔水闸消能防冲设施的选型布置等
对有关水闸闸孔总净宽计算消能防冲设施的设计计算和闸门控制运用方式的拟定等方面的规定内容进行了修改和增订包括修改了以堰上水头为主要因素的闸孔总净宽计算公式和系数表消力池深度和底板厚度的计算公式等增加了以流速水头为主要因素的闸孔总净宽计算公式上游护底首端的河床冲刷深度计算公式和跌坎面流式消能计算公式等
对有关闸基渗透压力计算闸基抗渗稳定性验算滤层设计和永久缝止水设计等方面的规定内容进行了修改和增订包括增加了岩石地基上水闸闸基防渗帷幕和排水孔设计的规定以及岩石地基上闸基渗透压力计算公式等
对有关水闸荷载计算及组合闸室和岸墙翼墙的稳定计算结构应力分析等方面的规定内容进行了修改和增订包括修改了荷载类别及荷载组合表闸室底板应力分析中对底板自重和边荷载的取值等增加了水闸结构对材料的要求土压力计算公式岩石地基上闸室抗滑稳定计算公式闸室检修时抗浮稳定计算公
式和岩石地基上翼墙抗倾覆稳定计算公式等
对有关岩土分类及其试验方法水闸地基整体稳定计算地基沉降计算和地基处理设计等方面的规定内容进行了修改和增订包括修改了土的分类方法和水闸地基沉降计算公式等增加了岩石分类方法岩石与碎石土地基允许承载力指标计算土质地基允许承载力的汉森公式土质地基附加应力计算公式岩石地基的处理方法和土质地基强力夯实处理方法等
对有关水闸观测项目的设置观测设施的布置观测方法的拟定和整理分析观测资料的技术要求等方面的规定内容进行了修改和增订
本规范解释单位水利部水利水电规划设计总院
本规范主编单位江苏省水利勘测设计研究院
本规范参编单位水利部四川水利水电勘测设计研究院本规范主要起草人陈登毅张平易许宗喜
吴明全袁文健
目次
总则
水闸等级划分及洪水标准
工程等别及建筑物级别
洪水标准
闸址选择
总体布置
枢纽布置
闸室布置
防渗排水布置
消能防冲布置
两岸联接布置
水力设计
防渗排水设计
结构设计
一般规定
荷载计算及组合闸室稳定计算
岸墙翼墙稳定计算结构应力分析
地基计算及处理设计一般规定
地基整体稳定计算地基沉降计算
地基处理设计
观测设计
附录闸孔总净宽计算附录消能防冲计算附录渗透压力计算
附录土压力计算
附录浪压力计算
附录岩土分类
附录土质地基划分
附录地基允许承载力计算
附录地基附加应力计算
本规范的用词和用语说明
总则
为了适应水闸工程建设的需要统一水闸设计标准和技术要求提高水闸设计水平做到技术先进安全可靠经济合理实用耐久管理方便特制定本规范
本规范适用于新建扩建的大中型水闸设计大中型水闸的加固改建设计以及小型水闸设计可参照使用对于特殊重要的大型水闸设计应进行专门研究水闸设计应认真搜集和整理各项基本资料选用的基本资料应准确可靠满足设计要求
水闸设计应从实际出发广泛吸取工程实践经验进行必要的科学试验积极采用新结构新技术新材料新设备水闸设计除应符合本规范外尚应符合国家现行的有关标准的规定
水闸等级划分及洪水标准
工程等别及建筑物级别
平原区水闸枢纽工程应根据水闸最大过闸流量及其防护对象的重要性划分等别其等别应按表确定
规模巨大或在国民经济中占有特殊重要地位的水闸枢纽工程其等别应经论证后报主管部门批准确定
表平原区水闸枢纽工程分等指标
工程等别
规模大型大型中型小型小型
最大过闸流量
防护对象的重要性特别重要重要中等一般注当按表列最大过闸流量及防护对象重要性分别确定的等别不同时工程
等别
应经综合分析确定
水闸枢纽中的水工建筑物应根据其所属枢纽工程等别作用和重要性划分级别其级别应按表确定
表水闸枢纽建筑物级别划分
工程等别
永久性建筑物级别
主要建筑物次要建筑物
临时性建筑物级别
注永久性建筑物指枢纽工程运行期间使用的建筑物主要建筑物指失事后
将造
成下游灾害或严重影响工程效益的建筑物次要建筑物指失事后不致造成下
游灾害或对工程效益影响不大并易于修复的建筑物临时性建筑物指枢纽工
程施工期间使用的建筑物
山区丘陵区水利水电枢纽中的水闸其级别可根据所属枢纽工程的等别及水闸自身的重要性按表确定山区丘陵区水利水电枢纽工程等别应按国家现行的水利水电工程等级划分及洪水标准的规定确定
灌排渠系上的水闸其级别可按现行的灌
溉与排水工程设计规范的规定确定
位于防洪挡潮堤上的水闸其级别不得低于防洪挡潮堤的级别
对失事后造成巨大损失或严重影响或采用实践经验较少的新型结构的级主要建筑物经论证并报主管部门批准后可提高一级设计对失事后造成损失不大或影响较小的级主要建筑物经论证并报主管部门批准后可降低一级设计洪水标准
平原区水闸的洪水标准应根据所在河流流域防洪规划规定的防洪任务以近期防洪目标为主并考虑远景发展要求按表所列标准综合分析确定
表平原区水闸洪水标准
水闸级别
洪水重现期设计
校核
挡潮闸的设计潮水标准应按表确定兼有排涝任务的挡潮闸其设计排涝标准可按表确定
表挡潮闸设计潮水标准
挡潮闸级别
设计潮水位重现期
注若确定的设计潮水位低于当地历史最高潮水位时应以当地历史最高潮
水位
作为校核潮水标准
山区丘陵区水利水电枢纽中的水闸其洪水标准应与所属枢纽中永久性建筑物的洪水标准一致山区丘陵区水利水电枢纽中永久性建筑物的洪水标准应按国家现行的的规定确定
灌排渠系上的水闸其洪水标准应按表确定
表灌排渠系上的水闸设计洪水标准
灌排渠系上的水闸级别
设计洪水重现期
注灌排渠系上的水闸校核洪水标准可视具体情况和需要研究确定位于防洪挡潮堤上的水闸其防洪挡潮标准不得低于防洪挡潮堤的防洪挡潮标准
按本规范条规定提高或降低一级设计的水闸其洪水标准可按提高或降低后的级别确定
平原区水闸闸下消能防冲的洪水标准应与该水闸洪水标
准一致并应考虑泄放小于消能防冲设计洪水标准的流量时可能出现的不利情况
山区丘陵区水闸闸下消能防冲设计洪水标准可按表确定并应考虑泄放小于消能防冲设计洪水标准的流量时可能出现的不利情况当泄放超过消能防冲设计洪水标准的流量时允许消能防冲设施出现局部破坏但必须不危及水闸闸室安全且易于修复不致长期影响工程运行
表山区丘陵区水闸闸下消能防冲设计洪水标准
水闸级别
闸下消能防冲设计洪水重现期
级临时性建筑物的洪水标准应根据其结构类别按表的规定幅度结合风险度综合分析合理选定对失事后果严重的重要工程应考虑遭遇超标准洪水的应急措施表临时性建筑物洪水标准
建筑物类型
建筑物级别
洪水重现期
土石结构
混凝土浆砌石结构
闸址选择
闸址应根据水闸的功能特点和运用要求综合考虑地形地质水流潮汐泥沙冻土冰情施工管理周围环境等因素
经技术经济比较后选定
闸址宜选择在地形开阔岸坡稳定岩土坚实和地下水水位较低的地点
闸址宜优先选用地质条件良好的天然地基避免采用人工处理地基
节制闸或泄洪闸闸址宜选择在河道顺直河势相对稳定的河段经技术经济比较后也可选择在弯曲河段裁弯取直的新开河道上
进水闸分水闸或分洪闸闸址宜选择在河岸基本稳定的顺直河段或弯道凹岸顶点稍偏下游处但分洪闸闸址不宜选择在险工堤段和被保护重要城镇的下游堤段
排水闸排涝闸或泄水闸退水闸闸址宜选择在地势低洼出水通畅处排水闸排涝闸闸址且宜选择在靠近主要涝区和容泄区的老堤堤线上
挡潮闸闸址宜选择在岸线和岸坡稳定的潮汐河口附近且闸址泓滩冲淤变化较小上游河道有足够的蓄水容积的地点若在多支流汇合口下游河道上建闸选定的闸址与汇合口之间宜有一定的距离
若在平原河网地区交叉河口附近建闸选定的闸址宜在距离交叉河口较远处
若在铁路桥或级公路桥附近建闸选定的闸址与铁路桥或级公路桥的距离不宜太近
选择闸址应考虑材料来源对外交通施工导流场地布置基坑排水施工水电供应等条件
选择闸址应考虑水闸建成后工程管理维修和防汛抢险等条件
选择闸址还应考虑下列要求
占用土地及拆迁房屋少
尽量利用周围已有公路航运动力通信等公用设施有利于绿化净化美化环境和生态环境保护有利于开展综合经营
总体布置
枢纽布置
水闸枢纽布置应根据闸址地形地质水流等条件以及该枢纽中各建筑物的功能特点运用要求等确定做到紧凑合理协调美观组成整体效益最大的有机联合体
节制闸或泄洪闸的轴线宜与河道中心线正交其上下游河道直线段长度不宜小于倍水闸进口处水面宽度位于弯曲河段的泄洪闸宜布置在河道深泓部位进水闸或分水闸的中心线与河渠道中心线的交角不宜超过其上游引河渠长度不宜过长
位于弯曲河渠段的进水闸或分水闸宜布置在靠近河渠道深泓的岸边
分洪闸的中心线宜正对河道主流方向
排水闸或泄水闸的中心线与河渠道中心线的交角不宜超过其下游引河渠宜短而直引河渠轴线方向宜避开常年大风向
滨湖水闸的轴线宜与上游来水方向正交当上下游水面较宽阔时可根据需要设一定长度的导水堤
水闸枢纽中的船闸泵站或水电站宜靠岸布置但船闸不宜与泵站或水电站布置在同一岸侧船闸泵站或水电站与水闸的相对位置应能保证满足水闸通畅泄水及各建筑物安全运行的要求
多泥沙河流上的水闸枢纽应在进水闸进水口或其他取水建筑物取水口的相邻位置设冲沙闸排沙闸或泄洪冲沙闸并应注意解决进水闸进水口或其他取水建筑物取水口处可能产生的泥沙淤堵问题
上下游平水机会较多且有一般通航要求的水闸可设置通航孔通航孔位置应根据过闸安全和管理方便的原则确定但不宜紧靠泵站或水电站
上下游水位差不大且有一般过木要求的水闸可设置过木孔或在岸边设过木道过木孔或岸边过木道位置应根据水流条件和漂木特点确定但不宜紧靠泵站或水电站
经常有水流下泄且有过鱼要求的水闸可结合岸墙翼墙的布置设置鱼道鱼道下泄水流宜与河道水流斜交其出口位置不宜紧靠泄洪闸
平原区上游有余水可以利用且有发电要求的水闸可结合岸墙翼墙的布置设置小型水力发电机组或在边闸孔内设置可移式发电装置
水流流态复杂的大型水闸枢纽布置应经水工模型试验验证模型试验范围应包括水闸上下游可能产生冲淤的河段闸室布置
水闸闸室布置应根据水闸挡水泄水条件和运行要求结合考虑地形地质等因素做到结构安全可靠布置紧凑合理施工方便运用灵活经济美观
闸室结构可根据泄流特点和运行要求选用开敞式胸墙式涵洞式或双层式等结构型式整个闸室结构的重心应尽可能与闸室底板中心相接近且偏高水位一侧
闸槛高程较高挡水高度较小的水闸可采用开敞式泄洪闸或分洪闸宜采用开敞式有排冰过木或通航要求的水闸应采用开敞式
闸槛高程较低挡水高度较大的水闸可采用胸墙式或涵洞式挡水水位高于泄水运用水位或闸上水位变幅较大且有限制过闸单宽流量要求的水闸也可采用胸墙式或涵洞式要求面层溢流和底层泄流的水闸可采用双层式软弱地基上的水闸也可采用双层式
开敞式闸室结构可根据地基条件及受力情况等选用整体式或分离式
涵洞式和双层式闸室结构不宜采用分离式
水闸闸顶高程应根据挡水和泄水两种运用情况确定挡水时闸顶高程不应低于水闸正常蓄水位或最高挡水位加波浪计算高度与相应安全超高值之和泄水时闸顶高程不应低于设计洪水位或校核洪水位与相应安全超高值之和水闸安全超高下限值见表
表水闸安全超高下限值
水闸级别
运用情况
挡水时
正常蓄水位
最高挡水位
泄水时
设计洪水位
校核洪水位
位于防洪挡潮堤上的水闸其闸顶高程不得低于防洪挡潮堤堤顶高程
闸顶高程的确定还应考虑下列因素
软弱地基上闸基沉降的影响
多泥沙河流上下游河道变化引起水位升高或降低的影响
防洪挡潮堤上水闸两侧堤顶可能加高的影响等
闸槛高程应根据河渠底高程水流泥沙闸址地形地质闸的施工运行等条件结合选用的堰型门型及闸孔总净宽等经技术经济比较确定
建造在复式河床上的水闸当闸基为岩石或坚硬的粘性土时可选用高低闸槛的布置型式但必须妥善布置防渗排水设施闸孔总净宽应根据泄流特点下游河床地质条件和安全泄流的要求结合闸孔孔径和孔数的选用经技术经济比较后确定闸孔孔径应根据闸的地基条件运用要求闸门结构型式启闭机容量以及闸门的制作运输安装等因素进行综合分析确定选用的闸孔孔径应符合国家现行的水利水电工程钢闸门设计规范所规定的闸门孔口尺寸系列标准闸孔孔数少于孔时宜采用单数孔
闸室底板型式应根据地基泄流等条件选用平底板低堰底板或折线底板
一般情况下闸室底板宜采用平底板在松软地基上且荷载较大时也可采用箱式平底板
当需要限制单宽流量而闸底建基高程不能抬高或因地基表层松软需要降低闸底建基高程或在多泥沙河流上有拦沙要求时可采用低堰底板
在坚实或中等坚实地基上当闸室高度不大但上下游河渠底高差较大时可采用折线底板其后部可作为消力池的一部分
闸室底板厚度应根据闸室地基条件作用荷载及闸孔净宽等因素经计算并结合构造要求确定
闸室底板顺水流向长度应根据闸室地基条件和结构布置要求以满足闸室整体稳定和地基允许承载力为原则进行综合分析确定
闸室结构垂直水流向分段长度即顺水流向永久缝的缝距应根据闸室地基条件和结构构造特点结合考虑采用的施工方法和措施确定对坚实地基上或采用桩基的水闸可在闸室底板上或闸墩中间设缝分段对软弱地基上或地震区的水闸宜在闸墩中间设缝分段岩基上的分段长度不宜超过土基上的分段长度不宜超过当分段长度超过本条规定数值时宜作技术论证永久缝的构造型式可采用铅直贯通缝斜搭接缝或齿形搭接缝缝宽可采用
闸墩结构型式应根据闸室结构抗滑稳定性和闸墩纵向刚度要求确定一般宜采用实体式
闸墩的外形轮廓设计应能满足过闸水流平顺侧向收缩小过流能力大的要求上游墩头可采用半圆形下游墩头宜采用流线形
闸墩厚度应根据闸孔孔径受力条件结构构造要求和施工方法等确定平面闸门闸墩门槽处最小厚度不宜小于工作闸门门槽应设在闸墩水流较平顺部位其宽深比宜取
根据管理维修需要设置的检修闸门门槽其与工作闸门门槽之间的净距离不宜小于
当设有两道检修闸门门槽时闸墩和底板必须满足检修期的结构强度要求
边闸墩的选型布置应符合本规范条的规
定兼作岸墙的边闸墩还应考虑承受侧向土压力的作用其厚度应根据结构抗滑稳定性和结构强度的需要计算确定闸门结构的选型布置应根据其受力情况控制运用要求制作运输安装维修条件等结合闸室结构布置合理选定挡水高度和闸孔孔径均较大需由闸门控制泄水的水闸宜采用弧形闸门
当永久缝设置在闸室底板上时宜采用平面闸门如采用弧形闸门时必须考虑闸墩间可能产生的不均匀沉降对闸门强度止水和启闭的影响
受涌浪或风浪冲击力较大的挡潮闸宜采用平面闸门且闸门面板宜布置在迎潮侧
有排冰或过木要求的水闸宜采用平面闸门或下卧式弧形闸门多泥沙河流上的水闸不宜采用下卧式弧形闸门有通航或抗震要求的水闸宜采用升卧式平面闸门或双扉式平面闸门
检修闸门应采用平面闸门或叠梁式闸门
露顶式闸门顶部应在可能出现的最高挡水位以上有
的超高
启闭机型式可根据门型尺寸及其运用条件等因素选定选用启闭机的启闭力应等于或大于计算启闭力同时应符合国家现行的水利水电工程启闭机设计规范所规定的启闭机系列标准
当多孔闸门启闭频繁或要求短时间内全部均匀开启时每孔应设一台固定式启闭机
闸室胸墙结构可根据闸孔孔径大小和泄水要求选用板式或板梁式孔径小于或等于时可采用板式孔径大于时宜采用板梁式
胸墙顶宜与闸顶齐平胸墙底高程应根据孔口泄流量要求计算确定胸墙上游面底部宜做成流线形胸墙厚度应根据受力条件和边界支承情况计算确定对于受风浪冲击力较大的水闸胸墙上应留有足够的排气孔
胸墙与闸墩的连接方式可根据闸室地基温度变化条件闸室结构横向刚度和构造要求等采用简支式或固支式当永久缝设置在底板上时不应采用固支式
闸室上部工作桥检修便桥交通桥可根据闸孔孔径闸门启闭机型式及容量设计荷载标准等分别选用板式梁板式或板拱式其与闸墩的连接型式应与底板分缝位置及胸墙支承型式统一考虑有条件时可采用预制构件现场吊装
工作桥的支承结构可根据其高度及纵向刚度选用实体式或刚
架式
工作桥检修便桥和交通桥的梁板底高程均应高出最高洪水位以上若有流冰应高出流冰面以上
松软地基上的水闸结构选型布置尚应符合下列要求闸室结构布置匀称重量轻整体性强刚度大相邻分部工程的基底压力差小
选用耐久能适应较大不均匀沉降的止水型式和材料适当增加底板长度和埋置深度
冻胀性地基上水闸结构选型布置尚应符合下列要求闸室结构整体性强刚度大
级冻涨土地基上的级水闸和级冻涨土地基上的各级水闸其基础埋深不小于基础设计冻深在满足地基承载力要求的情况下减小闸室底部与冻涨土的接触面积
在满足防渗防冲和水流衔接条件的情况下缩短进出口长度
适当减小冬季暴露的大中型水闸铺盖消力池底板等底部结构的分块尺寸
地震区水闸结构选型布置尚应符合下列要求闸室结构布置匀称重量轻整体性强刚度大降低工作桥排架高度减轻其顶部重量并加强排架柱与闸墩和桥面结构的抗剪连接
在闸墩上分缝并选用耐久能适应较大变形的止水型式和材料
加强地基与闸室底板的连接并采取有效的防渗措施适当降低边墩岸墙后的填土高度减少附加荷载上游防渗铺盖采用混凝土结构并适当布筋
防渗排水布置
水闸防渗排水布置应根据闸基地质条件和水闸上下游水位差等因素结合闸室消能防冲和两岸连接布置进行综合分析确定
均质土地基上的水闸闸基轮廓线应根据选用的防渗排水设施经合理布置确定
在工程规划和可行性研究阶段初步拟定的闸基防渗长度应满足公式要求
式中闸基防渗长度即闸基轮廓线防渗部分水平段和垂直段长度的总和
上下游水位差
允许渗径系数值见表当闸基设板桩时可采用表中所列规定值的小值
表允许渗径系数值
地基类别
排水条件
粉砂细砂中砂粗砂
中砾
细砾
粗砾
夹卵石
轻粉质
砂壤土
轻砂
壤土
壤土粘土
有滤层
无滤层
注地基土分类见本规范附录
当闸基为中壤土轻壤土或重砂壤土时闸室上游宜设置钢筋混凝土或粘土铺盖或土工膜防渗铺盖闸室下游护坦底部应设滤层粘土铺盖的渗透系数应比地基土的渗透系数小倍以上
当闸基为较薄的壤土层其下卧层为深厚的相对透水层时除应符合本规范条的规定外尚应验算覆盖土层抗渗抗浮的稳定性必要时可在闸室下游设置深入相对透水层的排水井或排水沟并采取防止被淤堵的措施
当闸基为粉土粉细砂轻砂壤土或轻粉质砂壤土时闸室上游宜采用铺盖和垂直防渗体钢筋混凝土板桩水泥砂浆帷幕
高压喷射灌浆帷幕混凝土防渗墙土工膜垂直防渗结构等相结合的布置形式垂直防渗体宜布置在闸室底板的上游端在地震区粉细砂地基上闸室底板下布置的垂直防渗体宜构成四周封闭的形式
粉土粉细砂轻砂壤土或轻粉质砂壤土地基除应保证渗流平均坡降和出逸坡降小于允许值外在渗流出口处包括两岸侧向渗流的出口处必须设置级配良好的滤层
当闸基为较薄的砂性土层或砂砾石层其下卧层为深厚的相对不透水层时闸室底板上游端宜设置截水槽或防渗墙闸室下游渗流出口处应设滤层截水槽或防渗墙嵌入相对不透水层深度不应小于
当闸基砂砾石层较厚时闸室上游可采用铺盖和悬挂式防渗墙相结合的布置形式闸室下游渗流出口处应设滤层当闸基为粒径较大的砂砾石层或粗砾夹卵石层时闸室底板上游端宜设置深齿墙或深防渗墙闸室下游渗流出口处应设滤层当闸基为薄层粘性土和砂性土互层时除应符合本规范条的规定外铺盖前端宜加设一道垂直防渗体闸室下游宜设排水沟或排水浅井并采取防止被淤堵的措施当闸基为岩石地基时可根据防渗需要在闸室底板上游端设水泥灌浆帷幕其后设排水孔
闸室底板的上下游端均宜设置齿墙齿墙深度可采用铺盖长度可根据闸基防渗需要确定一般采用上下游最
大水位差的倍
混凝土或钢筋混凝土铺盖最小厚度不宜小于其顺水流向的永久缝缝距可采用靠近翼墙的铺盖缝距宜采用小值缝宽
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