专题十九 水闸的组成部分及其作用
水闸是一种既能挡水又能泄水的低水头水工建筑物,通过闸门启闭来控制水位和流量,以满足防洪、灌溉、排涝等需要。水闸由闸室和上、下游连接段三部分组成。
1.闸室是水闸的主体,起挡水和调节水流的作用,它包括底板、闸墩、闸门、胸墙、工作桥和交通桥等。
(1)底板按结构形式,可分为平底板、低堰底板和反拱底板;工程中用得最多的是平底板。根据底板与闸墩的连接方式不同,平底板可分为整体式和分离式两种。
(2)闸墩的作用主要是分隔闸孔,支承闸门、胸墙、工作桥及交通桥等上部结构。闸墩多用C15~C30的混凝土浇筑,小型水闸可用浆砌块石砌筑,但门槽部位需用混凝土浇筑。
(3)工作桥的作用是安装启闭机和供管理人员操作启闭机之用,为钢筋混凝土简支梁或整体板梁结构。桥的高度必须满足闸门能提出门槽检修的要求。
(4)胸墙作用是挡水,以减小闸门的高度。跨度在5m以下的胸墙可用板式结构,超过5m跨度的胸墙用板梁式结构;胸墙与闸墩的连接方式有简支和固结两种。
2.上游连接段由铺盖、护底、护坡及上游翼墙组成。
(1)铺盖作用主要是延长渗径长度以达到防渗目的,应该具有不透水性,同时兼有防冲功能。常用材料有黏土、沥青混凝土、钢筋混凝土等,以钢筋混凝土铺盖最为常见。
(2)护底与护坡的作用是防止水流对渠(河)底及边坡的冲刷,长度一般为3~5倍堰顶水头。材料有干砌石、浆砌石或混凝土等。
(3)上游翼墙的作用是改善水流条件、挡土、防冲、防渗等,其平面布置形式有圆弧形翼墙、扭曲面翼墙、八字形翼墙和隔墙式翼墙等;结构形式有重力式、悬臂式、扶壁式和空箱式等。
3.下游连接段通常包括护坦(消力池)、海漫、下游防冲槽以及下游翼墙与护坡等。
(1)护坦(消力池)承受高速水流的冲刷、水流脉动压力和底部扬压力的作用,因此要求护坦(消力池)应具有足够的重量、强度和抗冲耐磨能力,通常采用混凝土,也可采用浆砌块石。为了防止不均匀沉降而产生裂缝,护坦(消力池)与两侧翼墙底板及闸室底板之间,均应设置沉陷缝。缝的位置如在闸基防渗范围内,缝中应设止水。
(2)海漫与防冲槽在护坦(消力池)后面应设置海漫与防冲槽,其作用是继续消除水流余能,调整流速分布,确保下游河床免受有害冲刷。海漫构造要求:表面粗糙,能够沿程消除余能;透水性好,以利渗流顺利排出;具有一定的柔性,能够适应河床变形。海漫材料一般采用浆砌或干砌块石。
(3)下游翼墙与护坡与上游翼墙与护坡基本相同,护坡要做到防冲槽尾部。下游八字形翼墙的总扩散角在14°~24°之间。