蟠龙口水闸工程设计的关键问题分析

王纬一 广东省水利电力勘测设计研究院有限公司

在水利工程水闸设计中，要充分考虑实际情况，对周围环境进行详细的调查研究，严格按照要求实施其各方面的设计，确保水利工程的质量和安全。盘龙口水闸位于封开县平丰镇盘龙河出口，西江右岸。闸址距盘龙河口约300m。是一座集防洪、排水、发电于一体的中型跨坝涵洞。与盘龙底共同承担防洪任务。水闸始建于1965年，后于1973年、1975年、1998年、2005年四次加固，形成现有规模。闸涵总长75.58m（竣工时45.5m，1998年入口16.18m，2005年出口13.8m）。共3个孔，净宽3.5m，进口底高程7.8m，出口底高程6.8m。

1.水闸的选址要求

在河流顺直、河势相对稳定的河段设置控制闸或泄洪闸。为节约成本，可将其放置于新河段弯道处进行切割和矫直。引水闸门、引水闸门或引水闸门应设在河岸基本稳定或稍下游的直河段，但不能设在险堤地段和重点保护城镇的下游堤段。排水闸或泄洪闸应设在出水口通畅的低洼处，排水闸应设在靠近重要内涝区和泄洪区的老堤线上。挡潮闸位置应靠近河口，岸线和岸坡稳定，滩地泥沙变化小，上游河道有足够的蓄水量。

2.水闸总体布置

2.1 枢纽布置

本工程重建水闸于在西江干堤蟠龙口段(桩号0+113.28)，水闸中心线与所在堤防轴线垂直，上游连接段河道与西江支流蟠龙河平顺连接，下游出口与西江相接。水闸由引水渠、进水口、箱涵段(穿堤箱涵)、闸室段(包括闸室、检修平台和闸门启闭机房)、消能防冲(消力池、海漫)等建筑物组成。

2.2 引水渠

蟠龙口水闸新闸址向右侧移了56m，需将蟠龙口河水引入水闸新闸址进口，蟠龙口堤上侧为大片滩地，有条件开挖引水河道将上游来水引入新闸址处，引水渠底宽30.5m，底高程8.00m，长117.3m。

2.3 进水口

水闸进水口C25砼护坦长25m。水闸进口采用喇叭口，两岸采用扶壁式砼挡墙连接。

2.4 箱涵段

考虑水闸穿堤箱涵填土较高，墙顶荷载较大，单跨跨度不能太大，跨度过小又不够经济，参照相关工程经验取单跨宽度6.0m，考虑闸门的尺寸及结构问题，闸孔不宜做得过高，若闸孔太低箱涵内水流会变为有压流，经综合分析箱涵单孔净空尺寸取6.0×8.0m，共3孔。水闸箱涵分为6段，均为连体C25钢筋混凝土箱涵，箱涵总长63.12m，进口底高程8.00m，出口底高程7.00m。箱涵底板厚0.8m，过水净宽18m，边墙厚度0.8m，隔墩厚度0.8m。箱涵段设1道截水环，厚1.5m，宽0.5m。

2.5 闸室段

闸室段长13.7m，总宽度23.6m，为平底闸，共有3孔，单孔净宽6.0m，边墩厚1.20m，中墩厚1.6m，为使水流平顺，将中墩进出口设置成半圆形。水闸采用钢筋混凝土结构，底板顶面高程7.0m，底板厚1.5m，上、下游两端设齿槽，闸基面高程5.50m，齿槽底高程为4.80m。闸室在16.50m高程设检修平台，在27.50m高程设启闭机房。闸室下部结构采用C25砼，上部结构采用C 30 砼。左侧下游有一水电站，从旧闸左侧闸孔边墙开孔(3.0m×3.6m)引水发电，闸址右移后，保持原有的边孔引水发电方式，在左侧边孔左侧边墙开孔(3.0m×3.6m)与引水发电箱涵连接，紧挨开孔侧设置闸室，引水发电涵闸室宽6m，在16.50m高程设检修平台，在26.00m高程设启闭机房；引水箱涵长36.88m。

2.6 出口段

闸室下游设消力池，消力池段总长54.50m，池深1.8m，紧接闸室出口为1:4斜坡段，长18m，池身长36m，宽29m，消力池底板顶面高程2.50m，池底板厚度2.0m。消力池为钢筋砼分离式型式，底板与侧墙为独立结构。消力池两侧墙顶高程为11.50m～7.00m。

消力池下游设C 25 砼海漫，长84.2m，底板厚0.8m.尾部设C25砼齿槽底宽0.5m，深2.0m。湖滩及海漫段河道左右两岸采用扶壁式挡墙与两岸堤防连接。

3.水利工程中水闸设计的注意事项

3.1 稳定问题

在正常使用水闸时，受水期前水位普遍偏高，导致水闸前水位与流量相差较大，导致水平压力过大。另外，当闸门完成时，如果正常使用时没有蓄水或没有水相，则会产生较大的竖向荷载，使得基础的实际压力会大大超过地基的承载力，从而导致地基变形或地下室的挤压，这很容易在闸和基础之间滑动，这就是为什么在闸的建造过程中必须保证地基的面积，以便有效地减小基座上的压力荷载。

3.2 渗流问题

如果水闸用于水管理，则前水位和下游水位之间会有差异。另外，侧向封闭会造成压力的平衡，这对道路两侧的连接建筑物及其稳定性有很大的影响，也会导致边坡处的现象，从而增加闸门底部压力。如果渗水量的数量过大，会影响水闸的蓄水功能。

3.3 沉陷问题

软地基很容易压缩，如果建设在软土地基上，它是在水闸自身和外部荷载的作用下建立的，特别是当从平底盘到地基的荷载分布不均匀或底层楼层荷载分布不均匀时，沉降现象更为可能。降低地板的类型也会导致水闸掉落或闸室倾斜。如果严重的话，可能会把水闸弄坏，这对水闸的正常工作会有很大的影响。

3.4 冲刷问题

当水闸开启时，当下游水位非常平坦或没有水时，在水位差的影响下，流速增大，一旦剪切面过大，水闸底部被掏空，这巨大的能量就会严重扰乱下游。此外，水闸两侧通常存在软弱岩土层，如果在建造水闸时打开过多的漏洞，一旦打开一个漏洞，就会发生折叠流，严重干扰流量通告，影响水闸的安全性和稳定性。

4.水利工程中水闸设计的研究分析

4.1 水闸的组成及规模确定

上接段的作用是将水流引导至闸室，使其不受排泄，同时对河岸和河床起到保护作用，防止其排水。与此同时，它和水闸一起具有抗洪水作用。闸室位于水闸的主体位置，其主要任务是控制水位、控制流量、防裂、防剪。包括底部设计，下部连接部分主要用来消除流经闸门的剩余能量，使水流在闸门内均匀分布，减缓流速，避免堵塞。闸的大小主要取决于流经闸的流量大小，可分为大闸、中闸和小闸三种。大水闸流量速度大于1000m3/s，中水闸流量速度在100m3/s～1000m3/s之间，小水闸流量速度小于100m3/s。

4.2 水利工程中水闸设计选址的要求

控制闸门或出流口应位于河势相对稳定的直河段，经技术经济比较，可选择在新开河段，弯道为直线，进口门、分流器或防淹门应选择在河床基本稳定或弯道凹岸上侧略位于下游的直线段，但排洪塔不应设在重点保护城市的危险坡和下游坡上，排水口或出流口应设在：低洼处，出水口通畅，排洪塔应设在重要集水区和出口区附近的老堤线上位于。泄洪闸位置应靠近河口，岸坡稳定，漫滩泥沙变化小，上游河道有足够的蓄水能力。

4.3 水利工程中水闸设计地基的处理方法

对水闸基础进行处理是十分必要的，它能显著提高水闸的承载力，避免水闸基础的倒塌。闸基处理有多种方法，下面介绍了水闸基础的处理方法：（1）开挖法是基础处理中较为常用的方法，其最重要的处理方法是对不符合设计要求的超载和岩体结构进行提取，这种方法基本上是简单的，操作起来也不是很复杂。（2）灌浆法的应用需要借助燃油泵的压力，然后通过钻孔、插管等各种可能的方法，将含有水混合物的材料(如水泥)和混合物(如粘土)的水泥混合起来。均匀搅拌后，可灌入岩土层产生的裂缝或混凝土的裂缝和接缝中，（3）防渗墙法需要专用机具，钻孔或挖洞，并用泥浆加固墙。（4）桩基础法在垂直荷载较大和集中荷载的情况下，进行找杆过程。（5）置换法主要是在建筑物下面的某一深度开挖软土层，以加速固结。

4.4 水闸设计中消能防冲设计

用于闸的分离有很多方面的计算不太清楚，很多因素无法确定，所以我们必须进行进一步的研究和探讨。它特别包括技术条件和设施的计算和控制，封闭面积和深度的计算和控制，以及河流流量的计算床。给定设计目标和要求的计算，闸的设计往往不是很精确，因此，实现这一要求的目的是消能防冲。

5.结束语

水闸的施工在水电站的设计和施工中起着非常重要的作用。设计要充分考虑实际情况，对环境中的环境进行详细的研究和研究，严格按照要求实施各方面的设计，确保水管理工程的质量和安全。