淺析水利工程建設中的水閘建筑地基處理及其設計

【摘要】水閘是一種低水頭水工建筑，具有擋水、泄水的雙重作用，在水利工程中應用十分廣泛，因此必須對其進行合理設計。本文概述了水閘建筑工程，對水利工程建設中水閘建筑的地基處理及其水閘建筑設計進行了探討分析，旨在保障水閘建筑的安全運行。

【關鍵詞】水閘工程；水利工程建設；水閘建筑；地基處理；設計要點；注意事項

一、水閘工程的概述

水利工程建設中的水閘工程主要由上游連接段、閘室和下游連接段三部分組成，其中上游連接段的作用主要是將水流引入閘室，避免其外流，對兩岸及河床也起到了保護作用，防止其被沖刷，同時還與閘室一起起到了防滲作用；閘室在水閘中處于主要地位，它的主要作用是對水位和流量起到了一定的控制作用，并且防滲防沖，它的設計包括底板、閘門、閘墩、護欄和工作橋等；下游連接段主要用來消除過閘水流的剩余能量，將出閘的水流進行均勻地分散，從而起到對流速的減緩作用，避免對下游的沖刷。

二、水利工程建設中水閘建筑的地基處理

水利工程建設中水閘建筑的地基非常重要，并且水閘建筑地基處理方法有很多，主要有：（1）墊層法主要是將建筑物的基礎底面下面一定深度的軟弱土層進行挖去處理，然后將不易侵蝕和壓縮的散性材料填入進去，這樣可以使軟土加快固結。（2）強夯法又稱動力加固法或動力加密法，是一種快速加固軟基的方法。（3）振動水沖法利用專用施工設備，在振沖孔內添加填料擠擴成樁對地基起到振沖密實或振沖置換作用。（4）樁基礎法主要用在豎向受力比較大并且受力集中的情況中，也能滿足對沉降方面有較高要求的建筑物和精密設備；采用樁基礎，由于閘底板與地基容易形成滲水通道，故水閘基礎不建議采用樁基礎。（5）沉井基礎，當閘下是較厚的軟土層，要求閘的基礎埋置較深時，可考慮采用沉井基礎。（6）深層攪拌樁基礎，采用該法加固地基可提高地基允許承載力，減少地基沉降量，并能提高抗振動液化能力。（7）高壓噴射注漿法，采用該法加固地基加固后的土體質量高，可靠性好，具有增加地基承載力，防止砂土液化和止水防滲等作用。

三、水利工程建設中的水閘建筑設計要點及其注意事項

1 水利工程建設中的水閘建筑設計要點。（1）合理選址。水利水閘建筑工程中的節制閘或泄洪閘閘址宜選擇在河道順直、河勢相對穩定的河段。進水閘建筑、分水閘建筑或分洪閘閘址宜選擇在河岸基本穩定的順直河段或彎道凹岸頂點稍偏下游處，但分洪閘閘址不宜選擇在險工堤段和被保護的重要城鎮下游堤段。排水閘建筑或泄洪閘閘址宜選擇在地勢低洼、出水暢通處，排水閘建筑閘址宜選擇在靠近重要澇區和容泄區的老堤堤線上。（2）水閘建筑閘室安全計算。水利水閘建筑工程的閘室安全與穩定對于水閘建筑功能的發揮具有重要的作用，因此對于水閘建筑的閘室需要進行一些計算，確保其安全。需要計算的主要包括荷載組合、基底應力計算、抗滑穩定計算等。其中荷載組合又可以為基本組合和特殊組合兩種，不同的組合方式又有所差別。而基底應力的計算包括力矩計算、正常運用情況下的基底應力以及竣工檢修情況的計算等。抗滑穩定計算需要計算閘室在正常運用情況下的總彎矩以及總重，以此來得出抗滑穩定系數。（3）水閘建筑消能防沖設計。水利水閘建筑工程的水閘建筑消能設計和控制，往往是以閘高水位為基準，將比基準高的水位進行排除，并且對于下游的水位要取最低的下限值，這樣做可以保障水閘建筑的建設順利開展。這種工況下的閘門初始開啟度往往也是消力池深度計算的控制因素。對于水閘建筑的防沖設計，還有很多方面的計算不是很明確，很多因素還不能確定，因此還需要我們對其進行進一步的研究和探討。消能防沖是水閘建筑的主要作用和內容，在設計時主要包括對工程的工況和設施的計算、控制，對消力池長度、深度的計算和控制，以及對河床沖刷要求能力的計算等。對于工況所需要的設計目標和要求的計算，在水閘建筑設計中往往不是能做到完全準確，因此如何達到這一要求，是水閘建筑消能防沖設計所追求的目標。

2 水利工程建設中水閘建筑設計的注意事項。（1）沉陷的注意事項。如果將水閘建筑建設在軟土地基上，就會在水閘建筑自身以及外部的荷載作用下出現沉陷現象。特別是在底板傳到地基上的荷載分布不均勻時，或者是分布在地基土層的荷載不均勻時，更容易出現沉陷現象。這種地基沉陷還會導致水閘建筑出現下沉，或者是閘室傾斜，如果嚴重有可能造成水閘建筑斷裂。（3）沖刷的注意事項。在開閘泄水時，如果水閘建筑下游水位很淺或者是沒有水，在水位差的作用下，就會加大水流的流速，這種巨大的能量會對下游有嚴重的沖刷。一旦沖刷的范圍過大，就會掏空閘基，造成水閘建筑失事。另外，一般在水閘建筑的兩岸都是軟弱的巖層或者是土層，如果修建水閘建筑時開設過多的閘孔，一旦開啟某一個閘孔就會形成折沖水流，這就會嚴重沖刷下游河岸，對水閘建筑的安全和穩定性都會產生影響。（2）滲流的注意事項。滲流現象就是水閘建筑在進行擋水時造成上下游水位出現差值，在這種作用下，就會在水閘建筑、閘基與兩岸的連接處出現滲流的現象。如果出現滲流，就會在水閘建筑的底部產生向上的揚壓力，這就會縮小水閘建筑的重力作用，從而使水閘建筑的抗滑穩定性大大降低。如果兩岸和閘基都是采用土基，再出現滲流時也會帶走一些細顆粒，這就會在閘后出現翻砂鼓水的現象。如果嚴重的話還會掏空兩岸和閘基。另外，如果出現側向滲透，會產生水平的壓力，對兩岸的連接建筑物都會有很大影響，使其穩定性大大下降。還有可能導致岸坡上出現滲透現象，從而加大閘底的滲透壓力。如果滲流水量過大，還會對水閘建筑的擋水功能產生影響，妨礙蓄水。

結束語

水閘建筑設計是水利工程設計施工中的重要組成部分，水利水閘建筑工程設計時需要結合實際對周圍的環境有一個詳細的調查和研究，對其設計的各個方面都要嚴格按照要求執行，從而提高水閘建筑的質量，保障其安全運行。

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