当前课程知识点：水工建筑物 > 7 土基上的水闸 > 7.2 水闸的防渗排水设计 > 教学视频
同学们好
上节课的学习
我们知道土基上水闸的渗流特点
水闸挡水后
在水头差作用下
在闸基、闸的两侧发生渗流
对建筑物产生不利影响
可能降低闸基的抗滑稳定性
对边墩、翼墙的侧向稳定不利
引起闸基的渗透变形
造成漏水量较大
并使地基中可能存在的
可溶物质加速溶解流失
因此
水闸需要做好防渗排水设计
这就是本节课我们将要学习的内容
包括防渗长度的确定
地下防渗轮廓的布置
以及防渗及排水设施
水闸的防渗排水设计的任务是
拟定水闸的地下轮廓线
做好防渗、排水设施的构造设计
所谓地下轮廓线
即如图所示不透水铺盖
板桩及底板与地基的接触线
也是闸基渗流的第一根流线
其长度称为水闸的防渗长度
显然
防渗长度越大
渗流路径越长
防渗效果越好
有利于减小渗漏量及闸基内的水力梯度
水闸设计规范规定
为保证水闸安全
防渗长度应满足如图所示公式的要求
L≥CH
H为上下游水头差
C为允许渗径系数
与地基土质情况有关
C的取值可参考如图表格
地下轮廓的布置
按照防渗与排水相结合的原则
在上游侧采用水平防渗如铺盖
或垂直防渗如齿墙、板桩
防渗墙、帷幕灌浆等措施来延长渗径
减小作用在底板上的渗透压力
降低闸基渗流的水力梯度
在下游侧
需设置排水和反滤措施
如面层排水、排水孔、减压井等
使得地基渗水尽快排出
防止渗流出口处发生渗透变形
对于粘性土地基
不易发生管涌
主要考虑降低底板的渗透压力
以提高闸室的稳定性
如图所示
可在上游设置水平防渗
下游设置排水
由于打桩可能破坏黏土的天然结构性
在板桩与地基间造成集中渗漏通道
所以对粘性土地基一般不用板桩
对于砂性土地基
其抵抗渗透变形的能力较差
渗透系数也较大
因此
地基防渗应以防止
渗透变形和减少渗漏量为主
当砂层很厚时
若为粗砂或砂砾石地基
可采用铺盖与悬挂式板桩结合
当砂层很薄且下部有不透水层时
可采用齿墙或板桩切断砂层
对于粉砂地基
为防止液化
可采用封闭式防渗布置
将闸基四周用板桩封闭起来
当弱透水地基内有承压水或透水层时
可设置排水减压井
以降低承压水对闸室稳定的不利影响
以下对上述提及的几种防渗
及排水设施的构造及设计要点进行简要介绍
1、铺盖
铺盖主要用来延长渗径
应具有相对不透水性
而且为适应地基变形
也要有一定的柔性
常用的铺盖型式有粘土铺盖
沥青混凝土铺盖、钢筋混凝土铺盖等
对于粘土铺盖
铺盖的渗透系数应小于地基土的1/100
最好达到1/1000以下
铺盖的长度一般为上、下游最大水头的3~5倍
其厚度由容许水力梯度确定
容许水力梯度一般可取为4~8
铺盖上游端头部位的最小厚度由施工条件确定
一般不宜小于0.6m
铺盖与闸室底板的连接处为薄弱部位
通常在此处需要加厚铺盖
将底板前端做成倾斜面
将黏土铺盖在底板上与底板贴紧
并在连接处做好止水措施
沥青混凝土铺盖
适用于缺少适宜做铺盖的粘性土料的地区
其渗透系数一般为10-8~10-9cm/s量级
且具有较好的柔性
是较好的铺盖材料
其厚度一般采用5~10cm
在与底板连接处适当加厚
沥青混凝土铺盖可以不分缝
但要分层浇筑和压实
而且各层的浇筑缝要错开布置
钢筋混凝土铺盖
铺盖的厚度一般不小于0.4m
在与底板连接处加厚至0.8~1m
并用沉降缝分开
缝中设置止水
在顺水流和垂直水流方向
也应设置沉降缝及止水
分缝间距不超过8~20m
铺盖内需双向配筋
也可以设置受拉钢筋
与闸室底板连接
铺盖同时具有阻滑板作用
为闸室底板提供部分拉力
以增强闸室的抗滑稳定性
第2种防渗措施是板桩
板桩的长度根据地基透水层的厚度而定
若透水层较薄
可用板桩截断
并插入不透水层至少1m
若不透水层埋藏很深时
板桩的厚度一般取为0.6~1倍水头
板桩的材料可以采用木材、钢材或钢筋混凝土
其中
钢筋混凝土板桩的应用最为广泛
一般在现场预制
厚度约10~15cm
宽度50~60cm
长度12~15m
可适用于各种地基
板桩需与闸室底板紧密连接
其连接型式有两种
一种是把板桩紧靠底板前缘
顶部嵌入黏土铺盖中一定深度
通过与上覆黏土铺盖的连接形成防渗体系
另一种是将板桩顶部嵌入
在底板底面特设的凹槽内
并在板桩顶部填塞可塑性较大的不透水材料
以适应防渗和变形的需要
除上述铺盖、板桩外
防渗设施也可以采用齿墙
设置在闸室底板的上、下游端
用以增强闸室的抗滑稳定性
并可延长渗径
齿墙的深度一般为1m左右
也可以采用近年来发展迅速的
混凝土防渗墙、水泥砂浆帷幕
高压旋喷防渗墙等其他防渗措施
上述设置防渗措施后
在下游还需要设置排水
形成上挡下排
将通过闸基的渗透水排出
避免对闸室底板的稳定性产生不利影响
以及避免发生闸基的渗透变形
排水一般采用粒径1~2cm的
卵石、砾石或碎石
厚度一般0.2~0.3m
平铺在护坦和浆砌石海漫的底部
或深入到底板下游齿墙前方
另外
在排水与地基接触部位
易发生冲刷破坏
应做好反滤设计
可参考土石坝反滤层设计相关内容
-1.1 水问题与水利工程及本课程概述
--教学视频
-1.2 中国当前的水利工程建设概况
--教学视频
-1.3 水利枢纽与水工建筑物
--教学视频
-本章讨论
-本章测试
-2.1 概述
--教学视频
-2.2 重力坝的荷载及其组合
--教学视频
-2.3 重力坝的抗滑稳定分析
--教学视频（1）
--教学视频（2）
-2.4 重力坝的应力分析
--教学视频
-2.5 重力坝混凝土材料及温度控制
--教学视频（1）
--教学视频（2）
-2.6 重力坝的构造
--教学视频
-2.7 重力坝的基础处理
--教学视频
-2.8 泄水重力坝
--教学视频（1）
--教学视频（2）
--教学视频（3）
-2.9 其他型式的重力坝
--教学视频
-本章讨论
-本章测试
-3.1 概述
--教学视频
-3.2 拱坝的荷载及其组合
--教学视频
-3.3 拱坝的体型与布置
--教学视频
-3.4 拱坝的抗滑稳定分析
--教学视频
-3.5 拱坝的应力分析
--教学视频
-3.6 拱坝的材料与构造
--教学视频
-3.7 拱坝的坝基处理
--教学视频
-3.8 拱坝的坝身泄水
--教学视频
-本章讨论
-本章测试
-4.1 概述
--教学视频（1）
--教学视频（2）
--教学视频（3）
-4.2 土石坝的断面
--教学视频
-4.3 土石坝的材料与设计标准
--教学视频（1）
--教学视频（2）
-4.4 土石坝的渗流分析与渗透稳定
--教学视频
-4.5 土石坝的稳定分析
--教学视频（1）
--教学视频（2）
-4.6 土石坝的变形分析与变形控制
--教学视频
-4.7 土石坝的构造
--教学视频
-4.8 土石坝的坝基处理
--教学视频
-4.9 混凝土面板堆石坝
--教学视频
-本章讨论
-本章测试
-5.1 概述
--教学视频
-5.2 正槽溢洪道
--教学视频
-本章讨论
-本章测试
-6.1 概述
--教学视频
-6.2 水工隧洞的布置
--教学视频
-6.3 水工隧洞的进口段
--教学视频
-6.4 水工隧洞的洞身段及出口段
--教学视频
-6.5 地下洞室围岩稳定与支护
--教学视频
-本章讨论
-本章测试
-7.1 概述
--教学视频
-7.2 水闸的防渗排水设计
--教学视频
-7.3 水闸的消能防冲与闸室设计
--教学视频
-本章讨论
-本章测试
-教学视频