水闸主体结构及防渗和排水布置设计分析

水闸主体结构及防渗和排水布置设计分析

夏飞飞

江苏省淮沭新河管理处江苏省淮安市223005

摘要：水闸是重要的泄水建筑物，凭借水闸建设的方式，能够实现对整个的区域水位进行合理的控制，并对流量进行有效的控制和调节。本文以文献对比法、理论与实践相结合的方式，对于水闸的主体结构构成及其使用功能进行了分析，并结合水闸的基本功能，重点对于水闸的防渗排水布置的相关要点进行分析，并提出了水闸防渗排水布置过程中可采取的相关技术措施，并形成技术方案，为相关领域技术研究人员提供一定理论参考。

关键词：水闸主体结构；防渗；排水；布置；设计

0引言

由于水闸的作用在发生挡水作用时，难免会导致下游水位差的现象发生，在水位差的影响下，水平方向的水压力不断的加大，导致水闸的水位由高向低发展，在水位取值较高的情况下，会导致水闸的水位变化较快。因此从水闸的结构安全性上分析，应对水闸引起的整体水位变化进行分析，确保结构体系的重量问题，从而达到理想化的抗滑及稳定效果。此外更为关键的是，应以闸基渗流所产生的渗透压，确保渗透压能够依照自下而上的规律进行作用，并形成水闸重量的逐步减轻，从而确保水闸的抗滑稳定性。从这一角度进行分析，应以水闸闸低的渗透压为基础，尽可能的免除发生渗透破坏的现象。

1水闸主体结构

水闸的主体结构一般包含闸室段、下游连接段和上游连接段。其中，闸室段可以通过已经安装好的闸门，对其进行机械性操作，确保水流稳定性，进而结合机械式启停操作，确保整个水流的合理控制。针对下游连接段，主要作用是：主要用于消除作用能量，并结合水流扩散的方式，对水流态不稳定的现象进行分析，从而防止下游水产生的不利影响。而对于上游连接段结构部分而言，其主要起到引导水流的作用，使得水流能够平顺且均匀的进入到水闸内部，并能够起到防渗和防冲的效果，主要涉及到的构成部分主要包含两岸的翼墙及铺盖部分等。

2闸室结构分析

（1）闸底板。作为整个闸室结构的基础部分，其主要承担了均匀承受闸室荷载压力的作用。同时其能够将所承受的力进行传递，对整个的闸室部分起到关键的防止冲刷和防渗等关键的工作。此外，闸室板之间可以通过底板及地基基础之间的摩擦力，使得整个闸底板结构稳定性加大。

（2）闸墩。其主要将闸孔进行分离，并能够对胸腔和闸门起到一定的支撑作用，加上闸底板结构可以通过发挥其与底板结构的连接作用，有效的改变地基基础的摩擦形式，从而使得整个的底板结构更加稳定，在交通桥与工作桥之间的连接部分，需要闸墩作用支撑体系，保障整体结构的承载力稳定性。此外，在闸墩的设计中，应对整个的半圆形或者流线型的形态进行分析，确保胸墙壁和闸门之间能够满足实际的需求，确保其闸墩的长度。

（3）胸腔。主要位于闸室孔上部结构中。其具备一定的挡水功能，并且胸墙结构的顶部高程应与闸墩的顶部高程一致，并且要根据孔口结构的稳定性，适当进行调整。同时在闸孔的跨度较小的状态下，要以板式的胸腔为首选的方案进行分析。

（4）工作桥。为了施工技术人员的施工方便，对工作桥进行设计，一般设置在对应的闸墩上，确保其使用过程中的安全性及稳定性。一般情况，工作桥结构应选择对应的板式结构，而对于大中型水闸来说，一般选择梁板结构。

（5）交通桥。按照公路的线性要求，应对公路桥的设置标准，设置规范性的公路桥，公路桥的基本结构形式应以跨度较小的水闸结构为准，优先选择板式结构的交通桥，并对于跨中的水闸工程来说，应优先选择T型梁结构，如预应力钢筋混凝土结构等。

3防渗和排水布置设计

在水闸作用下，实现了挡水功能，同时由于产生了上下游对应的水位差，因此在水位差的影响下，会导致水闸发生自高水位向低水位的滑动问题，同时由于水闸的渗流问题的发生，往往会导致水闸的主体结构发生变化，进而导致其结构的抗滑稳定性逐步的减弱，这样对于整体结构的稳定性来说具有一定的影响。由此，可以分析出渗流发生后，产生的不良影响主要涉及：其一，严重的渗漏现象会导致水闸中的模量损失，并对水闸的结构主体地基基础等土壤结构造成不良的影响。其二，在水闸闸基础渗流的过程中，会导致闸低基础的渗透压力发生变化，进而导致闸室的有效重量逐步的减少，进而会逐步的削弱其抗滑的稳定性。因此在水闸的建设过程中，应针对上游部分所能够提供的防治措施，制定标准化的防渗措施。

其一，从防渗的装置及设备的使用状况看，一般情况下，常见的防渗装置有齿墙、板桩及水平铺盖。对于齿墙而言，其能够同底板结构的横向体系相互联系，有效的提升横向的刚度，并促进闸室主体结构的抗滑稳定性。对于板桩来说，其需要根据现场施工过程中主体结构的尺寸等，形成稳固的防渗墙，降低渗透的坡降等。对于水平的铺盖来说，应使用黏土，针对防渗要求，对整体的结构做接缝处理，此外止水方案可以划分为两种，首先是水平缝止水，其主要设置在对应的底板结构中，同时要设置对应的水平缝及翼墙连接结构。其次，垂直缝止水，其主要以闸墩为主要的设置隔离带，需要在焊接加固的过程中，杜绝渗漏现象的发生。

其二，在排水的布置上看，在水闸结构中设置排水布置主要是将闸基础中的渗透水作用，并排至下游中，通过此种排水布置方式，可以达到减小渗透压力的作用，并且能够有效的结合地基渗透破坏过程中出现的问题，进行平铺式方案的确定。具体化的实施方案中，应首先结合砾石或者卵石的直径，将其铺筑在护坦的下方，并能够保持整体结构的稳定性，设置对应的排水层，并且结合铺设的厚度，控制在20.0~30.0cm，同时应结合闸基础中的渗流的现象的影响，对排水层和地基直接接触的渗流部位及位置最易发生渗透变形的问题区域进行分析，并在实际的施工中，可以设置对应的反滤层，以保证使用无纺土工布用作反滤排水处理，此外应达到相应的渗水排水效果。

4结束语

综上所述，在水闸投入泄水或者引水过程中，应结合上下游水位差的影响，再加上过闸水流的流速较大，会对应产生比较大的动能。此外，对于水闸所能够影响的水域河床而言，此部分结构的土壤抗冲刷能力较弱，往往会导致水闸的下游形成不利的冲刷问题，为提高水闸运行中的安全性，应在水闸的相关结构部分做好防渗以及排水作业，从而达到消解水流的作用，这样能够不断的满足水流流态合理改善的目的。本文研究主要以水闸的主体结构为主，阐述了水闸防渗排水过程中的相关设计工作，期望能够为相关技术人员提供一定理论参考。

参考文献

[1]孙晓敏,杜玲,佴永平.水闸主体结构及防渗和排水布置研究[J].四川建材,2015(1):122-123.

[2]黄木顺.浅谈水闸的防渗及排水设计[J].中国水运(下半月),2012,12(5):134-135.

作者简介：夏飞飞（1990-07），男，汉族，籍贯：江苏省泰兴市，当前职务：专业技术员，当前职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：水利水电工程