黄河水利职业技术学院涡河闸毕业设计说明书
第三章 防渗与排水设计
第一节 闸底地下轮廓线的布置
一、防渗设计的目的
防止闸基渗透变形；减小闸基的渗透压力；减少水量损失；合理选用地下轮廓的尺寸，以延长渗径，防止闸基和两岸产生渗透破坏。
二、防渗排水的布置原则
防渗设计一般采用防渗和排水相结合的原则，即在高水位侧采用铺盖、板桩、齿墙等防渗设施，用以延长渗径、减小渗透坡降和闸底板下的渗透压力；在低水位侧设置排水设施，如面层排水、排水孔排水或减压井与下游连通，使低下渗水尽快排出，以减小渗透压力，并防止在渗流出口附近发生渗透变形。
三、防渗设施
根据闸址附近的地质情况来确定相应的措施，防渗措施常采用水平铺盖，而不用板桩，以免破坏黏土的天然结构，在板桩与地基间造成渗流通道。砂性土易产生管涌，要求防止渗透变形是其考虑的主要因素，可采用铺盖与板桩相结合的形式。
1．铺盖 为水平防渗措施，适用于粘性和砂性土基。
2．板桩 为垂直防渗措施，适用于砂性土基，一般设在闸底板上游或铺盖前端，用于降低渗透压力。
3．齿墙 一般设在底板上、下游端，利于抗滑稳定，延长渗径。 由于闸基土质以黏性土为主，防渗设备采用黏土铺盖，闸底板上、下游侧设置齿墙，为了避免破坏天然的黏土结构，不宜设置板桩。
四、地下轮廓线布置
1．闸底板长度拟定
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根据闸底板的形式，用经验公式（3—1）计算，并综合考虑闸上结构布置及地基承载力两方面因素，拟定闸底板顺水流方向长度。
L
底
=A×H （3—1）
式中 A——系数，对于砂砾石地基可取1.5~2.0，对于砂壤土可取2.0~2.5，
对于黏壤土地基可取2.0~3.0，对于黏土地基可取2.5~3.5；该工程闸基为重粉质壤土，取A=2.0；
H——上、下游最大水头差。
L底=A×H =2.0×9.5=19（m）
综合考虑，上部结构布置及地基承载力要求，确定闸底板长度为20m。 2．闸底板厚度的拟定
可取t=（1/5~1/8）×8=1.0~1.6m。实际取为1.5m。 3．齿墙尺寸的确定
一般深度为0.5~1.5m，厚度为闸孔净宽的1/5~1/8。该设计取1.0m，厚度取1.0m。如图3—1所示。
图3—1 底板尺寸图（单位：cm）
4．铺盖
主要用来延长渗径，具有相对不透水性和一定的柔性。铺盖常用黏土、黏壤土或沥青混凝土等材料，有时也可用钢筋混凝土作为铺盖材料。铺盖的长度采用上、下游最大水头差的3~5倍。铺盖的厚度应根据铺盖土料的
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允许水力坡降值计算确定，即=H/J，其中，H为铺盖顶、底面的水头差，J为材料允许坡降，黏土为4~8，壤土为3~5。铺盖上游端的最小厚度一般为0.6~0.8m，逐渐向闸室方向加厚至1.0~1.5m。
根据上述原则，铺盖的长度确定为为（3~5）9.5=45（m）；铺盖的厚度，上端取0.6m，末端取1.5m，以便和闸底板连接。为了防止水流冲刷及施工时破坏黏土铺盖，在其上设置30cm厚浆砌块石保护层，10cm厚的砂垫层。如图3—2。
图3—2 黏土铺盖的结构图（单位：cm）
5．闸基防渗长度的确定
初步拟定闸基防渗长度应根据《水闸设计规范》公式（3—2） ：L≥C×H （3—2）
式中 L——闸基防渗长度，即闸基轮廓线防渗部分水平段和垂直段长度
的总和，m；
C——允许渗径系数值，见表5-3，因为地基土质为中粉质壤土，
查表取C=7；
H——上、下游最大水头差，m。
由于闸基土质以粘性土为主，防渗设备采用黏土铺盖，底板上下游设置齿墙，由式（3—2）计算闸基理论防渗长度。其中C值因地基土质为重粉质壤土取为7。
L=C×L=7×9.5=66.5（m）
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6．校核地下轮廓线的长度
根据以上设计数据，实际的地下轮廓线布置长度应大于理论的地下轮廓线长度。
铺盖长度+闸底板长度+齿墙长度=45+2+2×20.5+16+1+2.5 =69.33 （m）≥L=66.5 （m） 通过校核，地下轮廓线的长度满足要求。
五、排水设备的细部构造
1、排水设备的作用
采用排水设备，可降低渗透压力，排除渗水，避免渗透变形，增加下游的稳定性。排水的位置直接影响渗透压力的大小和分布，应根据闸基土质情况和水闸的工作条件，做到既减少渗透压力又避免渗透变形。
2、排水设备的设计
（1）水平排水 水平排水为加厚反滤层中的大颗粒层，形成平铺式。排水反滤层一般由2~3层粒径的砂和砂砾石组成。层次排列应尽量与渗流的方向垂直，各层次的粒径则按渗流方向逐层增大。
反滤层的材料应该是能抗风化的砂石料，并满足：被保护土壤的颗粒不得穿过反滤层；各层次的颗粒不得发生移动；相临两层间，较小一层的颗粒不得穿过较粗一层的空隙；反滤层不能被阻塞，应具有足够的透水性，以保证排水通畅；同时还应保证耐久、稳定。
本设计的反滤层由碎石、中砂和细砂组成，其中上部为20cm厚的碎石，中间为10cm厚的中砂，下部为10cm厚的细砂。见下图3—3：