《水工建筑物水閘》ppt課件

1、水工建筑物shuigongjianzhuwu,水利教研室,,授課題目：第四章 水閘 第九節(jié) 水閘的兩岸連接建筑物 第十節(jié) 水閘的運用管理教學(xué)目的：掌握連接建筑物的作用、連接建筑物的形式和布置、兩岸連接建筑物的結(jié)構(gòu)型式；水閘的檢查與養(yǎng)護以及裂縫、滲漏、下游沖刷、磨損、氣蝕等常見問題的處理措施。教學(xué)重點：連接建筑物的作用、連接建筑物的形式和布置、兩岸連接建筑物的結(jié)構(gòu)型式；水閘的檢查與養(yǎng)護。教學(xué)難點：水閘裂縫、滲漏、下游

2、沖刷、磨損、氣蝕等常見問題的處理措施。,,教學(xué)過程：組織教學(xué)：師生問好，清查人數(shù)。復(fù)習(xí)提問：抗滑穩(wěn)定措施有哪幾種類型？導(dǎo)入新課：水閘與河岸或堤、壩等連接時，必須設(shè)置聯(lián)接建筑物。水閘多建在軟土地基上，由于基礎(chǔ)壓縮性大，承載力低故沉陷量較大，輕則影響使用，重則危及水閘安全；且由于水閘水頭變幅大，過閘水流往往消能不充分，加上土基抗沖能力低，所以下游沖刷較普遍；此外，閘基和兩岸滲流對水閘的穩(wěn)定不利，容易引起滲透變形。講授新課：,第九

3、節(jié) 水閘的兩岸連接建筑物,水閘與河岸或堤、壩等連接時，必須設(shè)置連接建筑物。水閘多建在軟土地基上，由于基礎(chǔ)壓縮性大，承載力低故沉陷量較大，輕則影響使用，重則危及水閘安全；且由于水閘水頭變幅大，過閘水流往往消能不充分，加上土基抗沖能力低，所以下游沖刷較普遍；此外，閘基和兩岸滲流對水閘的穩(wěn)定不利，容易引起滲透變形。,,一、連接建筑物的形式和布置連接建筑物包括:上、下游翼墻和邊墩（或邊墩和岸墻），有時設(shè)防滲刺墻，其作用：● 擋住兩側(cè)

4、填土，維持土壩及兩岸的穩(wěn)定?！?當(dāng)水閘泄水或引水時，上游翼墻主要用于引導(dǎo)水流平順進(jìn)閘，下游翼墻使出閘水流均勻擴散，減少沖刷。,,● 保持兩岸或土壩邊坡不受過閘水流的沖刷?！?控制通過閘身兩側(cè)的滲流，防止與其相連的岸坡或土壩產(chǎn)生滲透變形?！?在軟弱地基上設(shè)有獨立岸墻時，可以減少地基沉降對閘身應(yīng)力的影響。在水閘工程中，兩岸連接建筑在整個工程中所占比重較大，有時可達(dá)工程總造價的15%-40%，閘孔愈少，所占比重愈大。,,二．連接建筑物

5、的形式和布置 1.閘室與河岸的連接型式水閘閘室與兩岸（或堤、壩等）的連接型式主要與地基及閘身高度有關(guān)。當(dāng)?shù)鼗^好，閘身高度不大時，可用邊墩直接與河岸連接。當(dāng)閘身較高、地基軟弱的條件下，可在邊墩外側(cè)設(shè)置輕型岸墻，邊墩只起支承閘門及上部結(jié)構(gòu)的作用，而土壓力全由岸墻承擔(dān)。這種連接型式可以減少邊墩和底板的內(nèi)力，同時還可使作用在閘室上的荷載比較均衡，可減少不均勻沉降。當(dāng)?shù)鼗休d力過低，可采用護坡岸墻的結(jié)構(gòu)型式。,,護坡岸墻的優(yōu)點：邊墩既不擋

6、土，也不設(shè)岸墻擋土。因此，閘室邊孔受力狀態(tài)得到改善，適用于軟弱地基。缺點：防滲和抗凍性能較差。為了擋水和防滲需要，在岸坡段設(shè)刺墻，其上游設(shè)防滲鋪蓋。,護坡連接型式,,2.翼墻的布置上游翼墻應(yīng)與閘室兩端平順連接，其順?biāo)鞣较虻耐队伴L度應(yīng)大于或等于鋪蓋長度。下游翼墻的平均擴散角每側(cè)宜采用7о～12о，其順?biāo)鞣较虻耐队伴L度大于或等于消力池長度。上、下游翼墻的墻頂高程應(yīng)分別高于上、下游最不利的運用水位。翼墻分段長度應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)和地基條件確

7、定，可采用15～20 m。建筑在軟弱地基或回填土上的翼墻分段長度可適當(dāng)縮短。,,● 反翼墻翼墻自閘室向上、下游延伸一段距離，然后轉(zhuǎn)彎90о插入堤岸，墻面鉛直，轉(zhuǎn)彎半徑約2～5m。這種布置形式的防滲效果和水流條件均較好，但工程量較大，一般適用于大中型水閘。對于渠系小型水閘，為節(jié)省工程量可采用一字型布置型式，即翼墻自閘室邊墩上下游端即垂直插入堤岸。這種布置形式進(jìn)出水流條件較差。,,● 圓弧式翼墻這種布置是從邊墩開始，向上、下游用圓弧形的

8、鉛直翼墻與河岸連接。上游圓弧半徑為15～30m，下游圓弧半徑為30～40m。其優(yōu)點是水流條件好，但模板用量大，施工復(fù)雜。適用于上下游水位差及單寬流量較大、閘室較高、地基承載力較低的大中型水閘。,,● 扭曲面翼墻翼墻迎水面是由與閘墩連接處的鉛直面，向上、下游延伸而逐漸變?yōu)閮A斜面，直至與其連接的河岸（或渠道）的坡度相同為止。翼墻在閘室端為重力式擋土墻斷面形式，另一端為護坡形式。這種布置形式的水流條件好，且工程量小，但施工較為復(fù)雜，應(yīng)保證墻

9、后填土的夯實質(zhì)量，否則容易斷裂。這種布置形式在渠系工程中應(yīng)用較廣。,,● 斜降翼墻在平面上呈八字形，隨著翼墻向上、下游延伸，其高度逐漸降低，至末端與河底齊平，見圖5－73。這種布置的優(yōu)點是工程量省，施工簡單，但防滲條件差，泄流時閘孔附近易產(chǎn)生立軸漩渦，沖刷河岸或壩坡，一般用于較小水頭的小型水閘。,,三、兩岸連接建筑物的結(jié)構(gòu)型式兩岸連接建筑物從結(jié)構(gòu)觀點分析，是擋土墻。常用的型式有：重力式、懸臂式、扶壁式、空箱式及連拱空箱式等。1．重

10、力式擋土墻重力式擋土墻主要依靠自身的重力維持穩(wěn)定。常用混凝土和漿砌石建造。由于擋土墻的斷面尺寸大，材料用量多，建在土基上時，基墻高一般不宜超過5～6m。,,重力式擋土墻頂寬一般為0.4～0.8m,邊坡系數(shù)m為0.25～0.5,混凝土底板厚約0.5～0.8m,兩端懸出0.3～0.5m,前趾常需配置鋼筋。為了提高擋土墻的穩(wěn)定性，墻頂填土面應(yīng)設(shè)防滲；墻內(nèi)設(shè)排水設(shè)施，以減少墻背面的水壓力。排水設(shè)施可采用排水孔或排水暗管。重力式翼墻結(jié)構(gòu)計算

11、同擋土墻。,,2．懸臂式擋土墻懸臂式擋土墻是由直墻和底板組成的一種鋼筋混凝土輕型擋土結(jié)構(gòu)。其適宜高度為6－10m。用作翼墻時，斷面為倒T形，用作岸墻時，則為L形,這種翼墻具有厚度小，自重輕等優(yōu)點。它主要是利用底板上的填土維持穩(wěn)定。底板寬度由擋土墻穩(wěn)定條件和基底壓力分布條件確定。調(diào)整后踵長度，可以改善穩(wěn)定條件；調(diào)整前趾長度，可以改善基底壓力分布。直徑和底板近似按懸臂板計算。,,3.扶壁式擋土墻當(dāng)墻的高度超過9～10m以后，采用鋼筋混

12、凝土扶壁式擋土墻較為經(jīng)濟。扶壁式擋土墻由直墻、底板及扶壁三部分組成。利用扶壁和直墻共同擋土，并可利用底板上的填土維持穩(wěn)定，當(dāng)改變底板長度時，可以調(diào)整合力作用點位置，使地基反力趨于均勻。,,鋼筋混凝土扶壁間距一般為3～4.5m，扶壁厚度0.3～0.4m；底板用鋼筋混凝土建造，其厚度由計算確定，一般不小于0.4m;直墻頂端厚度不小于0.2m，下端由計算確定。懸臂段長度b約為（1/3～1/5）B。直墻高度在6.5m以內(nèi)時，直墻和扶壁可采用漿砌

13、石結(jié)構(gòu)，直墻頂厚0.4～0.6m,臨土面可做成1：0.1的坡度；扶壁間距2.5m,厚0.5～0.6m。底板的計算，分前趾和后踵兩部分。扶壁計算，可把扶壁與直墻作為整體結(jié)構(gòu)，取墻身與底板交界處的T形截面按懸臂梁分析。,,4.空箱式擋土墻空箱式擋土墻由底板、前墻、后墻、扶壁、頂板和隔板等組成。利用前后墻之間形成的空箱充水或填土可以調(diào)整地基應(yīng)力。因此，它具有重力小和地基應(yīng)力分布均勻的優(yōu)點，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需用較多的鋼筋和木材，施工麻煩，造價

14、較高。故僅在某些地基松軟的大中型水閘中使用。在上下游翼墻中基本上不再采用。頂板和底板均按雙向板或單向板計算，原則上與扶壁式底板計算相同。前墻、后墻與扶壁式擋土墻的直墻一樣，按以隔墻支承的連續(xù)板計算。,,5.連拱式擋土墻連拱空箱式土墻也是空箱式擋土墻的一種型式，它由底板、前墻、隔墻和拱圈組成。前墻和隔墻多采用漿砌石結(jié)構(gòu)，底板和拱圈一般為混凝土結(jié)構(gòu)。拱圈凈跨一般為2～3m，矢跨比常為0.2～0.3,厚度為0.1～0.2m。拱圈的強度計算

15、可選取單寬拱條，按支承在隔墻（扶壁）上的兩鉸拱進(jìn)行計算。連拱式擋土墻的優(yōu)點是：鋼筋省、造價低、重力小，適用于軟土地基。缺點是：擋土墻在平面布置上需轉(zhuǎn)彎時施工較為困難，整體性差。,第十節(jié) 水閘的運用管理,一、水閘的檢查與養(yǎng)護1．雜物的清理。2．嚴(yán)禁超載。3．防止沖刷4．啟閉靈活5．防蝕防腐,二、水閘常見問題的處理,1.水閘的裂縫處理水閘的裂縫通常出現(xiàn)在閘底板、閘墩、翼墻、下游護坦等部位，漿砌石擋土墻和砌石護坡也易產(chǎn)生裂縫

16、。,,● 閘墩裂縫閘墩裂縫最常見的是發(fā)生在弧形閘門閘墩的牛腿與閘門之間的范圍內(nèi)，多呈鉛直向且貫穿閘墩。處理時，多采用預(yù)應(yīng)力拉桿錨固法，一般是沿閘墩主拉應(yīng)力方向增設(shè)高強度預(yù)應(yīng)力鋼筋（拉桿），主拉桿的布置應(yīng)與主拉應(yīng)力大小、方向相適應(yīng)，呈扁形分布。主拉桿上游端通過鋼板與錨筋連接，下游端穿過牛腿，桿端配置螺帽并施加預(yù)應(yīng)力。為保護拉桿并使表面平整，應(yīng)將墩石鑿成寬深均為5cm的槽，使拉桿放入其內(nèi)，張拉后用水泥砂漿抹平。,,● 翼墻裂縫上下游翼墻

17、通常采用各種形式的擋土墻，由于溫度變化、不均勻沉降、墻后未設(shè)排水孔、墻后填土不實或凍脹等原因，引起墻體移動、傾斜并產(chǎn)生裂縫。修補前，要查明并消除產(chǎn)生裂縫的原因。特別是墻后未設(shè)排水孔的，應(yīng)重新設(shè)置。經(jīng)驗算，如墻體不能抵抗墻后土壓力，可用錨筋加固。當(dāng)擋土墻有整體滑動危險時，可在墻前打樁，并在樁上澆筑混凝土蓋重。,,● 下游護坦裂縫護坦裂縫主要是由于地基不均勻沉陷、溫度變化、排水堵塞或排水布置不合理等原因造成的。沉陷裂縫的處理一般是待其基本

18、穩(wěn)定以后，將裂縫改作沉陷縫，并在縫中設(shè)止水；排水堵塞應(yīng)查明原因，及時進(jìn)行必要的翻修；溫度裂縫雖然易于產(chǎn)生，但尺寸小變化慢，一般可將縫隙鑿槽，先用柏油麻繩封住后，再用砂漿抹平，但密實性差；也可在枯水期往槽內(nèi)嵌補環(huán)氧材料或混凝土，有時也可利用裂縫作一道伸縮縫。對某些混凝土體較厚部位的貫穿性裂縫可采用灌漿處理法。,,2.滲漏處理水閘的滲漏主要是指閘基滲漏和側(cè)向繞滲等。處理原則仍為上截下排，即防滲和排滲相結(jié)合?！?閘基滲漏閘基的異常滲漏，

19、不僅會引起滲透變形，甚至將直接影響水閘的穩(wěn)定性，因此，要認(rèn)真分析，查清滲水來源，工程中通常采用以下措施進(jìn)行防滲。,,◆ 延長或加厚原鋪蓋。加大鋪蓋尺寸，可以提高防滲能力。如原鋪蓋損壞嚴(yán)重，引起滲徑長度不足，應(yīng)將這些部位鋪蓋挖除，重新回填翻新?！?及時修補止水。當(dāng)鋪蓋與閘底板、翼墻間，岸墻與邊墩等連接部位的止水損壞后，要及時進(jìn)行修補，以確保整個防滲體系的完整性。,,◆ 底板、鋪蓋與地基間的空隙是常見的滲漏通道，不僅使?jié)B透變形迅速擴

20、大，還會影響底板的安全使用，一般可采用水泥灌漿予以堵閉?！?增設(shè)或加厚防滲帷幕。建在巖基上的水閘，如基礎(chǔ)裂隙發(fā)育或較破碎，可考慮在閘底板首端增設(shè)防滲帷幕，若原有帷幕的，應(yīng)設(shè)法加厚。,,● 側(cè)向繞滲嚴(yán)重的側(cè)向繞滲將引起下游邊坡的滲透變形，甚至造成翼墻歪斜、倒塌等事故。工程中防滲措施較多，如經(jīng)常維護岸墻、翼墻及接縫止水，確保其防滲作用；對于防滲結(jié)構(gòu)破壞的部位，應(yīng)用開挖回填，徹底翻修的方法；若原來沒有刺墻的，可考慮增設(shè)刺墻；但要嚴(yán)格控制

21、施工質(zhì)量；對于接縫止水損壞的，應(yīng)補做止水結(jié)構(gòu)，如橡皮止水、金屬片止水、瀝青止水。,,3.下游沖刷的處理水閘下游沖刷破壞的主要部位是護坦、海漫、下游河床及兩岸邊坡。處理方法：● 以改善水流流態(tài)，充分消能為目的的消能措施?！?以提高抗沖能力為目的的防護措施。,,4.水閘磨損的處理水閘的磨損現(xiàn)象，主要是發(fā)生在多沙河流上，如閘底板、護坦因設(shè)計不周，引起的磨損應(yīng)通過改善結(jié)構(gòu)的布置來防治。對于水閘護坦上因設(shè)置消力墩引起的立軸漩渦長時間挾帶

22、泥沙在一定的范圍旋轉(zhuǎn)，使護坦磨損，嚴(yán)重時會磨穿護坦，為此，可廢棄消力墩，將尾檻改成斜面或流線型，使池內(nèi)泥沙隨水流順勢帶向下游可減輕對護坦的磨損。,,有些部位改善結(jié)構(gòu)布置較為困難，如閘底板，應(yīng)采用抗蝕性能好的材料進(jìn)行護面或修補可起到較好的作用。磨損的修補材料較多，如環(huán)氧材料、高強度混凝土，呋喃材料等，可根據(jù)具體部位、磨損狀況、自身條件，參考其它工程運用經(jīng)驗確定。,5.水閘氣蝕的處理,水閘的氣蝕是工程運用中常見的問題，主要發(fā)生在高速水流脫離

23、邊界條件，產(chǎn)生過低負(fù)壓的部位，氣蝕的初期只是表層的輕微剝蝕，但隨其不斷發(fā)展，將產(chǎn)生較為嚴(yán)重的氣蝕破壞，影響正常運用。其它處理方法可參考本書有關(guān)章節(jié)。,三、閘門、啟閉機的運用,1.運用前的準(zhǔn)備工作● 嚴(yán)格執(zhí)行啟閉制度啟閉制度是管理人員進(jìn)行閘門操作的主要依據(jù)，一般情況下，不經(jīng)批準(zhǔn)，不得隨意變動。當(dāng)接到啟閉任務(wù)后，要迅速召集有關(guān)人員，作好各項準(zhǔn)備工作，特別是閘門開度較大，其泄流水位變化對上下游有危害時，必須預(yù)先通知有關(guān)單位，以免造成不必要

24、的損失。,,● 認(rèn)真進(jìn)行檢查工作為了確保閘門能安全及時的啟閉，必須認(rèn)真細(xì)致地進(jìn)行檢查工作，如發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)及時處理，再進(jìn)行操作，主要內(nèi)容包括閘門的檢查，啟閉機設(shè)施檢查及其它方面的檢查?！?閘門的檢查。閘門啟閉前應(yīng)檢查門體有無歪斜，周圍有無漂浮物卡阻現(xiàn)象、閘門開度是否在原定的位置；對于平板閘門應(yīng)檢查閘門槽是否有堵塞、變形；在冰凍地區(qū)，冬季啟閉閘門前要檢查閘門的活動部位有無凍結(jié)現(xiàn)象。,,◆ 啟閉設(shè)施檢查。主要包括啟閉電流或動力有無故障

25、，對于人力啟閉的，要有人員保證；電動機應(yīng)當(dāng)運行正常，機電安全保護設(shè)施應(yīng)完好可靠；機械轉(zhuǎn)動部位的潤滑油應(yīng)充足，并符合規(guī)定要求；檢查牽引設(shè)備是否正常，如鋼絲繩是否銹蝕、斷裂，螺桿、連桿和活塞桿等有無彎曲變形，吊點結(jié)合是否牢固等?！?其它方面檢查。如上、下游有關(guān)船只漂浮物或其它障礙物影響行水情況，設(shè)有通氣孔時，應(yīng)檢查通氣是否正常，有無堵塞；上下游水位、流量、流態(tài)的檢查觀測等。,2.閘門的操作運用,閘門在進(jìn)行操作運用時，首先應(yīng)明確設(shè)計規(guī)定的

26、閘門運用原則,一般要求工作閘門能在動水情況啟閉，檢修閘門在靜水情況啟閉，事故閘門應(yīng)能在動水情況關(guān)閉，一般在靜水情況開啟。閘門在操作運用時，應(yīng)注意的主要問題如下：● 工作閘門的操作。工作閘門允許局部開啟時,在不同的開度泄水，應(yīng)注意對下游的沖刷和閘門、閘身的振動；不允許局部開啟的工作閘門，中途不能停留使用；閘門泄流時，必須與下游水位相適應(yīng)，使水躍發(fā)生在消力池內(nèi)。,,一般應(yīng)根據(jù)實測水位、流量、開度等資料進(jìn)行分次開啟；控制壓力涵洞的閘門，在

27、充分放水時，不應(yīng)使洞內(nèi)流量增減太快，停水過程要適當(dāng)延長，并保持通氣孔暢通，以防洞內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓、超壓及氣蝕等現(xiàn)象?！?事故、檢修閘門操作。不得用于控制流量；泄水期間，事故閘門要充分做好準(zhǔn)備，一旦閘門下游發(fā)生事故,力爭在最短的時間內(nèi)關(guān)閉閘門；對于壓力涵洞的檢修閘門關(guān)閉后，洞內(nèi)積水應(yīng)緩慢放空，特別是洞身長度大，檢修門距工作門較遠(yuǎn)的情況。,,多孔閘門的運用。不能全部同時啟閉時，可由中間向兩邊依次對稱開啟，閉門時則由兩邊向中間依次進(jìn)行，以保證

28、下泄水流均勻?qū)ΨQ，減少沖刷；下泄水流量允許部分開啟閘孔時，必須在水躍能控制在消力池內(nèi)的情況下進(jìn)行。,,總結(jié)：本節(jié)重點講述了連接建筑物的作用、連接建筑物的形式和布置、兩岸連接建筑物的結(jié)構(gòu)型式；水閘的檢查與養(yǎng)護。 復(fù) 習(xí) 題1、水閘兩岸連接建筑物的作用是什么？在平面布置上有哪幾種形式？2、水閘下游翼墻的擴散角應(yīng)滿足什么條件？3、水閘閘室段與兩岸連接有哪幾種形式？4、兩岸連接建筑物的結(jié)構(gòu)形式有哪幾種？5、水閘運用管理中常見的