8.6 闸室稳定分析、沉降与地基处理

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,河北工程大学 水电学院 水利系,.,高等学校,水利水电工程,专业,8.6,闸室稳定分析、沉降与地基处理,一、概述,计算内容,：,水闸在不同工作情况下的稳定性，不均匀沉降量等。,计算单元,：,对于孔数较少而未分缝的小型水闸，可取整个闸室（包括边墩）作为验算单元；对于孔数较多设有沉降缝的水闸，则应取两缝之间的闸室单元分别进行验算。,二、荷载及其荷载组合,（一）荷载,：,水闸承受的主要荷载有：自重、水重、水平水压力、扬压力、浪压力、泥沙压力、土压力及地震荷载等 。如下图。,二、荷载及其荷载组合,（二）荷载组合,基本荷载组合,：完建情况；正常挡水情况；设计洪水位情况。,特殊荷载组合,：施工情况；检修情况；校核洪水位情况；地震情况。,三、荷载简化,对于结构布置及所受外力在垂直河流向具有对称性的闸室，属于单向偏心受压结构，荷载简化是向闸底板面顺河流方向的中心轴进行。,对于结构布置及所受外力在垂直河流向不对称性的闸室，属于双向偏心受压结构，简化中心选在闸底板底面的形心处。,四、闸室抗滑稳定验算,（一）闸室沿闸基面的抗滑稳定验算,水闸挡水时，闸室最不利滑动面是底板与地基的接触面，闸室沿该面的抗滑稳定安全系数可按下列公式之一验算：,式中：,P,、,W-,作用在闸底板面以上的总水平荷载与总垂直力，,kN,。,Kc,-,容许抗滑稳定安全系数；,f-,摩擦系数；,A-,闸底板的底面积；,四、闸室抗滑稳定验算,提高抗滑稳定性的措施,调整上部结构位置，可将闸门位置适当向低水位侧移动。,适当加长铺盖，或在铺盖上游端加设防渗板桩，或设置排水设施。,适当加深闸底板的齿墙，有利于减小渗透压力和增大底板下游侧的阻滑土压力。,利用钢筋混凝土铺盖作阻滑板。,四、闸室抗滑稳定验算,（二）闸室深层滑动判别,当闸基所受铅直应力也较大的时，地基内部的塑性区域将连成一片，致使闸室发生深层滑动即闸室连同地基内的部分土体一起沿着地基内的某一曲面滑动，,五、闸室基地压应力验算,计算公式：,1,、对于结构布置及受力沿垂直河流向对称的计算闸段,2,、对于结构布置及受力不对称的计算闸段,计算结果要求：,六、闸室整体稳定验算,当水闸建于深厚粘性土地基上时，还需对水闸进行整体稳定验算，任务是验算闸基土塑性变形开展区域是否过大而影响水闸安全运用。据经验，最大塑性变形区域一般发生在闸基下游边缘附近，如右图。,七、闸室沉降计算,由于土基压缩变形大，容易引起较大的沉降和不均匀沉降。沉降过大，会使闸顶高程降低，达不到设计要求；不均匀沉降过大时，会使底板倾斜，甚至断裂及止水破坏，严重地影响水闸正常工作。因此，应计算闸基的沉降，以便分析了解地基的变形情况,作出合理的设计方案。计算时应选择有代表性的计算点进行。计算点确定后，用分层综合法计算其最终沉降量，计算公式如下：,七、闸室沉降计算,土质地基允许最大沉降量和最大沉降差，应以保证水闸安全和正常使用为原则，根据具体情况研究确定。天然土质地基上水闸地基最大沉降量不宜超过,15cm,，最大沉降差不宜超过,5cm,。为了减小不均匀沉降，可采用以下措施：,1,）尽量使相邻结构的重量不要相差太大；,2,）重量大的结构先施工，使地基先行预压。,3,）尽量使地基反力分布趋于均匀，闸室结构布置匀称。,4,）必要时对地基进行人工加固。,八、地基处理,根据工程实践，当粘性土地基的标准贯入击数大于,5,，砂性土地基的标准贯入击数大于,8,时，可直接在天然地基上建闸，不需要进行处理。但对淤泥质土、高压缩性粘土和松砂所组成的软弱地基，则需处理。常用的处理方法有以下几种：,1,）换土垫层；,2,）桩基础；,3,）沉井基础；,4,）振冲砂石桩；,5,）预压加固与强夯法等。,八、地基处理,1,）,换土垫层法,：该法工程上广为采用，适用于软弱粘性土，包括淤泥质土。当软土层位于基面附近，且厚度较薄时，可全部挖除。如软土层较厚不宜全部挖除，可采用换土垫层法处理，将基础下的表层软土挖除，换以砂性土，水闸即建在新换的土基上，见下图所示。,八、地基处理,2,）,桩基础,：是一种比较古老的地基处理方法，有较多的实践经验。即在地基中打桩或钻孔灌注钢筋混凝土桩，在桩顶上设承台以支承上部结构。水闸桩基一般采用摩擦桩，由桩周摩擦阻力和桩底支承力共同承担上部荷载。桩基可以大大提高地基的承载力。因而，采用桩基的闸室可以采用分离式底板。我国山东、河南有许多水闸就是采用灌注桩基。,八、地基处理,3,）,沉井基础,：,沉井是一筒状结构物，可以用浆砌块石、混凝土或钢筋混凝土筑成。施工时一般均就地分节砌筑或浇筑制成沉井，然后在井孔内挖土，这时沉井在自重下克服井外土的摩阻力和刃脚下土的阻力而下沉，当下沉至设计高程后，在井孔内用混凝土封底（也可不封底）即成沉井基础。见下图所示。,八、地基处理,还有预压加固法，挤密砂桩法等地基处理方法。,近年来，随着科学技术的发展， 不断提出了新的地基处理方法,如振冲砂（碎石）桩法，强夯法、旋喷浆液法、真空预压法、硅化法、电渗法等。其中有的方法正在逐步推广应用。有的用于大面积的水闸地基处理尚有困难，有的造价太高，很不经济，此处不再介绍。,