水閘設計相關技術要點的探析

吳海峰

【摘要】水利工程是農業發展的重要組成部分，也是國民經濟可持續發展的命脈所在。近幾年，我國對于水利工程建設投入越來越多，關注度也越來越大，因而對于水閘設計方面的要求也就相應的提高了。

【關鍵詞】水閘；設計

一、水閘設計的原則

在水利工程中最為重要的一個組成部分就是水閘，且其跟其他的建筑相比，較為特殊，所以對其進行設計時常常會受到多方而因素的影響，主要有三方而，第一受施工條件的影響；第二受地質條件的影響；第三，受力條件的影響。所以要想做好水閘的設計工作，就要做好以下幾方面的工作。

1 選址原則

在建設水閘時，對工程的效益來說最為關鍵的一步就是水閘位置的選擇，其對于水利工程所起的作用以及效益有著十分重要的影響。通常情況下，對水閘進行選址時，最先要對預建水閘周邊的地質和水文條件進行仔細的考察，那些承載能力較高且抗剪能力較強的天然地基作為建閘首選，尤其要注意的是在進行處理時能夠選擇到新鮮且完整的巖石，并將其視為水利工程的地基，這樣一來既避免在施工過程中出現加固地基的問題，也能更好地提高工程的效益，使得水閘的承載力、抗剪能力以及壓縮性能有了很大的提高。假如在施工進行時，不能夠很好地控制好地基，存在承載能力較弱的問題，最終容易導致水閘有事故發生。因此，在對水閘進行選址時，要對多方面的因素進行綜合的考慮并分析，以便水閘的施工要求能夠有所提高。

2 做好地基處理工作

在如今的水利工程建設中，處理水閘的地基已成為一個重點施工環節了，通常來說在水利工程施工中，處理地基的方法有很多，而就現階段的工程項目來說，對地基處理一般有以下幾個主要目的：第一，能夠進一步提高地基的承載能力，使得建筑工程更為穩定，且具有較強的承載力。第二，有利于處理好地基中不同的安全隱患問題，并將地基中的有害物質消除掉，防比地基發生沉降。第三，能夠有效減少土壤中水分的含量，避兔因為存在的滲漏隱患而使得地基發生變形，并最終導致地基出現滑移的隱患。現階段，在我國水閘地基中常見的安全隱患有兩方而，其一，承載力較低，其二，沉降嚴重。所以，在如今的一些工程項目中要想解決這兩個問題，就要使用不同的技術手段：①墊層法；②替換法；③填充法；④灌漿法等。其中，由于墊層法和填充法在工程項目中不易受外界因素的影響，且對于地基處理有著較高的強度，所以這兩種方法在處理水閘安全隱患方而最為常用且備受關注。

二、水閘基本形式和尺寸的確定

水閘閘檻高程選擇涉及因素較多，包括河道的地形、地質、水文、泥沙等自然條件。在平原地區，閘檻高程宜取與閘址處天然河底平均高程齊平。閘檻高程過高易引上游河床淤積，導致洪水位抬高而增加上游堤防的負擔。當天然河床為復式斷而時，水閘在深淺槽部位用不同閘檻高程，以便與上下游河床斷而相適應。但深淺閘孔間應設置閘墩或導墻分隔，保持原河道流態。對于山區河道的水閘，閘檻高程可高于河床面，以減少工程量，因為山區河道河床坡降大，閘檻前即使被沙淤平，對上游影響范圍不大。閘檻高程的確定是水閘孔口設計的關鍵環節，應充分分析論證，合理選定。水閘的孔口數量和尺寸，是根據設計和校核洪水時，上游水位和下泄流量不超過限制水位和安全泄量的要求，經水力計算確定。閘孔形式常為有利于宣泄洪水及漂浮物的開敞式，如果閘室高度很大，可采用雙層式，頂層開啟時為堰流，以適應洪水期泄放大流量及漂浮物；底層開啟時為孔流，以適應排沙。

三、水閘排水問題

1 消力池底板排水孔設計。消力池底板要承受多方面的力量，包括水流的沖擊力、水流脈動壓力和底都揚壓力等，具備相當的重量和強度，能夠抗擊重物沖擊、經壓耐磨。可以考慮在水平護板的后半部分設置部分垂直的排水孔，同時，排水孔呈梅花形布置，排水孔的下面可以鋪一層反濾層，能夠最大限度的進行排水，減少護板底端的滲透壓力。

2 閘基防滲面層排水。由于上游與下游巨大的水位差產生的強力作用，上游水會從河床慢慢滲透，繞經上游防滲鋪蓋、板樁以及閘底板，再經過消力池的反濾層由排水孔流至下游，起到有效排水的作用。地基的滲水要想盡快的排出去，可以在高水位的一側大不量布置鋪蓋、淺齒墻、板樁等多個防滲止水的設施，滯滲延長底板上游的滲透路徑，使作用在消力池底板上的滲透壓力緩緩減小壓縮。在低水位一側設置濾水層進行排水，同時使用排滲管等設施排滲。

3 翼墻排水孔的設計。在水閘的使用過程中，除了閘基會出現滲流以外，還會發生側向滲流。所謂側向滲流是指滲水從上游繞過翼墻、岸墻和刺墻后向下游流去。這種側向滲流隱患很大，很可能造成水閘底板滲透壓力的增大，從而使得滲流出口處發生嚴重危害性的壓力變形。一般單向水龍頭的水閘可以在下游翼墻和保護坡處設置多個排水孔，并且在擋土墻的另一側孔口處設置反濾層。然而由于一些設計人員的馬虎和不專業，有一些工程中的排水孔設置在了進口翼墻處，這種設計不僅浪費資源，還會起到一些發面效果。比如，這樣的設置使得翼墻失去了大部分防滲、抗沖、增加滲透路徑的能力，使得上游的水流直接從排水孔滲入翼墻的后面，同時也減小了翼墻的作用。

4 防沖槽的設置。水利工程建設中，在水閘關卡的末端通常設有加固穩定措施―防沖槽。因為水流的能量和速度在經過關卡的作用雖然已經得到一定的減緩，但末端水流仍具有一定的沖洗能力，這就足以對河床造成一定程度上的損害。常用的拋石防沖槽就是在末端水流處挖槽拋石，留下足夠多的石塊，當水流沖刷河床形成沖坑的時候，預留在槽內的石塊沿沖刷的斜坡陡段滾下，鋪蓋在沖坑的上游斜坡的上面。防止沖刷坑向上游擴展，保護工程的安全。

結束語

總之，在水利工程施工中，水閘施工較為特殊，且其與其他的建筑結構不具有共性，所以要結合相關實際控制好水閘的設計工作，提高工程建設的設計水平，并確保其足夠安全、經濟且合理。

參考文獻：

[1]鄧芳.水庫大壩除險加固設計要點[J].科技與生活，2012（14）.

[2]雷臻.水庫大壩防滲設計分析[J].黑龍江水利科技，2012（11）.

[3]鄭守仁.我國水庫大壩安全問題探討[J].人民長江，2012（21）.