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表4.4-2 闸基防渗长度计算表

渗径系数 C 5.5 上游水位 （m） 3.30 下游水位 （m） 0 上下游水位差 （m） 3.3 闸基防渗长度 （m） 18.15 设计闸基防渗长度21.80m大于18.15m，能够满足防渗要求。 ⑤ 挡土墙稳定及涵洞地基应力计算

a、计算内容：挡土墙沿基础地面抗滑、抗倾稳定计算；基底应力计算。 b、计算工况：施工完建（基本组合）；正常运用（基本组合），墙前水位1.50m，墙 后水位1.00m；

c、计算参数：挡土墙后回填土，γ=19KN/m3，内摩擦角和挡土墙与地基土的摩擦系数(根据地勘报告)，取0.28。

d、计算荷载：自重、水压力、扬压力、土压力。

e、抗滑稳定安全系数：基本组合[kc]≥1.25，特殊组合[kc]≥1.10。 抗倾覆稳定安全系数：基本组合[kc]≥1.50, 特殊组合[kc]≥1.40。 f、基底压力不均匀系数：基本组合[η]≤2.50， 特殊组合[η]≤3.0。 g、计算公式：

K抗滑?

f?M0?M0? K抗滑? ??max ?H?Mr?min109页

?maxminV?6e?? ?1??A??B?其中：

ΣV：垂直方向荷载总和，KN， ΣH：水平方向荷载总和，KN； ΣM0:抗倾覆力矩总和，KN?m； ΣMr：倾覆力矩总和，KN?m。 A:基底面积， m； B：基底宽度，为2.525m， 计算结果见表4.4-3。

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表4.4-3 挡土墙计算成果表 计算工况 ΣW （KN） 152.7 ΣP （KN） 33.10 K抗滑 1.38 偏心距e (m) 0.050 基底压力 ?max 59.09 ?min 47.78 ? 1.26 建成无水 正常运用 150.00 23.15 1.94 0.003 52.84 52.09 1.01 在最不利工矿下抗滑、抗倾计算结果均能满足规范要求；根据地质勘查报告，闸下持力层为第四系全新统上部陆相冲湖积层，该层地基承载力为140kpa，堤基天然下卧层为第四系全新统中部海相层，该层地基承载力为110kpa，承载力标准值取其平均值125kpa，通过计算，最大地基应力小于地基承载力标准值125kpa，满足设计要求。

涵闸主体为整体式现浇钢筋混凝土结构，整体刚度较大，荷载对称，因此，不需进行抗滑、抗倾及抗浮计算，只需对地基应力进行核算。

完建工况，即洞顶填土至堤顶，与汽-10荷载组合。经计算涵洞的最大地基应力为110.5KNm2

根据《建筑地基基础设计规范》，地基承载力设计值按下式计算：

f?fk??br?b?3???br0?d?0.5??140.0KNm2

式中：f----地基承载力设计值； fk----地基承载力标准值；

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?b ?c----基础宽度和埋深的地基承载力修正系数；

r----土的容量；

b----基础底面宽度；

r0----基础底面以上土的加权平均重度；

d----基础埋置深度。

经计算，涵洞的最大地基应力为110.5KNm，满足设计要求。

2 b、结构计算

取单位长度按有限元法进行结构计算，计算结果见表4.4-44。

表4.4-44 涵洞结构计算成果表 指标 M （KN?m） 部位 Q （KN） N （KN） As （cm） 2配筋 裂缝宽度 允许最大裂（mm） 缝宽度（mm） As 顶板 底板 边墙 8.28 11.82 11.81 41.58 60.58 31.69 23.32 31.69 60.58 0.778 1.187 0.013 φ14@200 φ14@200 φ14@200 0 0 0 0.30 0.30 0.30 4.4.3.2 大北自流排闸 ① 工程现状及重建的必要性

该闸位于右堤中兴沽村南，现为2孔砌石盖板方涵，规模为2.2m×2m，设计流量6m3s，底板高程-2.00m，担负着大北乡5个村队的排涝任务，控制面积2.5万亩。

该闸建于1973年，经过三十年的运用，工程结构老化，洞身出现不均匀沉降，底板有多条裂缝，闸两侧翼墙严重倾斜，下游护坡冲毁，损坏非常严重，安全性已不能保证，为不影响原有排涝系统，本闸需原位重建。

② 工程规模

考虑到排涝设计流量6m3s，经与地方协商，可将孔口尺寸减小。新建2孔1.5m×2.0m的钢筋混凝土箱涵，工程布置尽量简化。

③ 水利计算

流态及涵洞尺寸的选择

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涵洞底坡，I=0，进口底板高程为-2.00m，出口底板高程-2.15m，

正常运用使上游水位为0.20m，相应出口水位为0.10m，则以进口断面底板高程起算的上游水深为2.20m。

参照水利水电出版社的《涵洞》一书的有关公式判断水流形态。 H/a=2.20/2.0=1.10<1.15为无压流态。 H---以进口断面底板高程起算的上游水深 a---涵洞高度 过流能力的计算

Q???smb?2g?1/23/2H0

?---侧收缩系数，按平底宽顶堰，取0.86； ?s---淹没系数，取0.51；

m---流量系数，取0.35；

H0---涵前总水头， 2.25m；

Q=6.58ms，满足设计要求。

3产生水跃的判断：

排涝水位0.20m，下游水位0.01m。 但宽流量q?Q/b?6/?2?1.5??2m3?s?m?

总能头T0=2.20m，取φ=0.95，q2/3T0?0.721，

??0.35m，跃后水深hc???1.37m 求得：跃前水深hc??（跃后水深）下游水深为2.10m?hc，属于淹没水跃，可不设消力池。

④结构设计

重建后，新建涵闸位于桩号0+796。结合地形现状，新建涵闸纵轴线与设计堤顶中心线垂直，按引水方向依次为进水口建筑物、穿堤涵洞、和出水口建筑物组成。

进水口采用八字形钢筋混凝土挡土墙，墙顶高程1.00~1.60m，长6.0m，底板高程-2.00m，厚0.4m，下铺0.1m厚的碎石垫层。为减少水流对渠道的冲刷，将5.0m长引渠进行全断面M10浆砌石护砌，边坡1:2.0，砌石厚0.40m，下铺设0.1m，厚的碎石垫层，底板宽5.0m，底板高程

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涵洞洞身为2孔整体式现浇钢筋混凝土结构，全长27.4m，为减小不均匀沉降，将洞身分为3段，并与止水相连。洞身地板顶高程为0.00m，洞身总宽4.20m，单孔洞净宽1.50m，净高2.00m，顶板、底板及边墙后均为0.40m。涵洞上部复土堤，堤顶高程为4.50m，复土深度4.10m。堤顶宽度6.0m，迎水坡高程1.50m以上、背水坡坡比1：3，迎水坡采用全断面M10浆砌石护坡，结合堤身的设计形式，在高程1.50m处做一宽1.30m的平台，高程1.50m一下迎水坡1：2.5，砌石厚0.40m，下设5cm碎石垫层及300gm2土工布一层。 出水口长8.15m，采用八字形M10浆砌石挡土墙形式，墙顶高程1.26~2.00m，底板高程-2.15m，侧墙及底板均厚0.40m，下设0.1m厚的碎石垫层。为减少水流对渠道的冲刷，出水口外接2.3m长抛石护底，护底宽8.4m。

⑤闸基防渗长度计算

具体公式同江哇口站前闸闸基防渗长度计算，参数值和防渗长度计算结果见表4.4-5。

表4.4-5 闸基防渗长度计算表 渗径系数 C 5.5 上游水位 （m） 3.30 下游水位 （m） -1.0 上下游水位差 （m） 4.30 闸基防渗长度 （m） 23.65 设计闸基防渗长度27.4m大于23.65m，满足防渗要求。 ⑥挡土墙稳定及涵洞地基应力计算

计算内容、工况、参数、荷载、允许抗滑、抗倾覆稳定安全系数、基底压力不均匀系数和计算公式均同小北涧沽穿堤涵闸。

计算结果见表4.4-6和表4.4-7。

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表4.4-6 进口钢筋混凝土挡土墙计算成果表 计算工况 ΣW ΣP （KN） （KN） K抗滑 K抗倾 偏心距e （m） 0.153 0.207 基地压力 ? 1.62 1.93 ?max 92.56 101.6 ?min 57.23 52.55 （kpa） （kpa） 建成无水 正常运用 292.1 300.7 64.83 71.52 1.26 1.26 4.51 6.21 表4.4-7 出口浆砌石挡土墙计算成果表 计算工况 ΣW （KN） ΣP （KN） K抗滑 K抗倾 偏心距e （m） 0.057 0.051 基地压力 ? 1.31 1.28 ?max 56.95 54.1 ?min 43.34 42.31 （kpa） （kpa） 建成无水 正常运用 127.9 84.76 30.19 18.86 1.27 1.26 4.24 9.54 经计算，抗滑、抗倾计算结果均能满足稳定要求。

涵洞完建工况，即涵洞填土至堤顶，与汽-10荷载组合。分涵洞前段、涵洞中段、涵洞后段分别计算。地基应力计算结果见表4.4-8。

表4.4-8 地基应力计算表 部位 偏心距（m） 基底应力（kpa） ?max 闸室段 涵闸中段 涵闸后段 0.23 0.01 0.52 93.87 108.28 101.09 ?min 69.35 106.51 49.14 ?maxmin 1.35 1.02 2.06 根据地堪报告，大北自流排闸基础垫层座落在第四系全新统中部第一陆相层粉质粘土上，该层地基承载力标准值120kpa。计算结果表明地基应力满足规范要求。

取单位长度按有限元法进行结构计算，计算结果见表4.4-9。

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表4.4-9 涵洞结构计算成果表 指标 部位 M （KN?m） Q （KN） K （KN） Ag （mm） 2配筋 裂缝宽度 （mm） Ag 顶板 底板 边墙 中墙 18.31 19.29 19.29 0 69.57 82.28 48.76 0 36.14 48.76 82.28 15.92 770 770 770 770 5Φ14 5Φ14 5Φ14 5Φ14 <0.03 <0.03 <0.03 <0.03 详细结构见宁河大北险工段大北自流排闸结构图154CSG-03-03-04-02-01。

⑦金属结构及启闭设备

本闸采用PGZ1.5 m×2.0m铸铁闸门，共2套。

根据运用工况，计算启闭力并选择启闭设备。具体公式略，参数同江哇口站前闸。 经计算，启门力67.2KN，闭门力50.3KN，最后选用80KN手电两用螺杆启闭机。

⑧机架桥设计

因闸的规模为小型建筑物，因此，机架桥采用现浇式钢筋混凝土双柱式整体结构形式，