部位 顶板 底板 边墙 67.12 74.38 72.60 169.80 207.30 91.53 71.68 91.53 207.30 5.735 6.058 2.768 Ag Φ14@200 Φ14@200 Φ14@200 (mm) 0<0.30 0<0.30 0<0.30 详细结构见宁河江洼口险工段小辛庄站前闸结构图 154-CSG-03-01-04-03-01～02。 ⑦ 地基处理
本工程的涵洞中段最大地基应力为144.30KPa，翼墙段地基应力最大为129.10KPa，而闸下持力层为第四系全新统中段海相沉积层的粉质粘土，地基承载力80KPa，层底高程为-7.00～-4.50m。下一土层中为粉土层，地基承载力95Kpa，层底高程为-11.5～-6.0m。其下两层分别为粉土层和粉质粘土层，其地基承载力分别为80Kpa和120Kpa，均不能满足地基应力要求，需设水泥搅拌桩，桩基应穿到粉质粘土层上。该层层顶高程为-13.0～-12.5m。
拟采用直径500mm，桩长11米有效长度为10.5米。桩底高程为-13.90m，查《水闸设计规范》，桩周允许摩擦力15KPa。桩尖平面处于第六层上，容许承载力为120KPa。计算成果见表2.4-18。
表2.4-18 地基处理成果表 部位 涵洞前段 70 121.49 9.3 150.0 21 涵洞中段 70 144.30 9.3 155.0 24 涵洞后段 70 137.32 9.3 150.0 21 进口翼墙 70 129.10 9.3 140.0 58 出口翼墙 70 127.80 9.3 140.0 58 原承载力 （Kpa） ζmax 桩长(m) 承载力 (Kpa) 根数 因此，水泥搅拌桩总计需要182根。
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设计参数：渗透系数K≤10cm/s,强度≥1.2Mpa，水泥渗入比为15%。 水泥搅拌桩布置
桩孔位按矩形或近似矩形网络状布置。单根桩长均为9.3m（有效长度），总长为1692.6米，每根桩计入0.5米的损失量，则水泥搅拌桩总长1783.6m。具体布置详见154CSG-03-01-04-03-02。
⑧ 金属结构及启闭设备
本闸采用PGZ2.5m*2.5m铸铁闸门，共1套。
根据泵站的运用工况，计算启闭力并选择启闭设备，具体公式略。
经计算，启门力为74.05KN，闭门力为33.45KN，最后选用80KN手电两用螺杆启闭机。 ⑨ 机架桥设计
根据闸的规模为小型建筑物，选用的启闭设备比较简单，因此机架桥采用现浇式钢筋混凝土双柱式整体结构型式，双柱尺寸为300mm*300mm。
机架桥底高程=▽墩顶+h闸门+△h 式中
▽墩顶：闸墩顶高程为h闸门：闸门高度为
2.70m；
2.5m；
△ h：安全超高，取0.5m； 经计算，机架桥底高程为5.7m。 2.4.3.4小辛庄高排闸
① 工程现状及重建的必要性
小辛庄高排闸位于蓟运河右堤江洼口大桥北侧，现为2.05*1.77m两孔砌石钢筋混凝土盖
3
板方涵，底板高程-0.50米，设计流量6.0 m/s，该闸担负着小辛庄等村的排涝任务，排涝面积1.8万亩。该闸主要由进水口、穿堤涵洞和出水口组成。进水口和出水口为八字形浆砌石翼墙，闸门为钢闸门。该闸建于1969年，经过三十年的运用，工程结构老化，表面混凝土脱落，钢筋裸露，闸两侧翼墙严重倾斜，下游护坡冲毁，安全性已不能保证，本闸工程范围内堤线重新调整，为不影响原有排涝系统，经与地方协商，按新堤线布置情况对涵闸重建，在保证能满足原设计流量的情况下，可将原规模缩小，同时工程布置尽量简化。
② 工程设计
3
排涝设计流量6.0 m/s，经与地方协商同意把原闸规模减小，新建涵闸为2.5*2.5m的一孔钢筋混凝土箱涵，并与原闸相连接。
③ 水力计算
涵洞底坡，i=0，进口断面底板高程为-0.50m，出口-0.65m。
设计排涝水位：采用原设计上游水位2.30m，下游水位为2.20m。 H/a=2.8/2.5=1.12<1.15为无压液态。
其中H,a的参数意义，过流能力公式详见小辛庄站前闸。
3
经计算，流量Q=6.6 m/s,当涵前水位或出口水位变动时，可调节闸门开启度，使流量控制
3
在6 m/s。
排涝设计水位2.30m，下游水位2.20m，判别水跃形式。
3
单宽流量q=6/2.5=2.4 m/(s.m)
经计算，跃前水深为0.462m，跃后水深为1.23m。 下游水深ht=2.65>1.23m（跃后水深），属于淹没水跃，不需要消能处理。 ④ 结构设计
重建后，新建涵闸位于桩号1+631，根据地形现状，新建涵闸纵轴线与设计堤顶中心线垂直，按引水方向依次为引水渠、进水口、穿堤涵闸及出水口、排涝渠组成。
浆砌石进口引渠段长5.0m，底板高程-0.50m，边坡1：2.0，为减少水流对渠道的冲刷，对5m长渠道进行全断面M10浆砌石护砌，砌石厚0.40m，下铺设0.1m厚的碎石垫层。
进水口采用“八”字形钢筋混凝土悬臂墙，长6.0m，墙顶高程3.50m，底板顶高程-0.50m，厚0.5m，下铺0.1m厚的素混凝土垫层。
涵闸洞身为整体式现浇钢筋混凝土结构，全长20.0m，分三段，以止水相接。闸底板顶高程为-0.50m，洞身总宽3.50m，单孔，洞净宽2.5m，净高2.50m，顶板、底板及边墙厚均为0.50m。涵洞上部复土堤，堤顶高程为5.30m，覆土深度2.80m，堤顶宽为6.0m；迎水坡为1：
2
3.0，与堤身设计相结合，采用0.40m厚M10浆砌石护坡，下设5cm碎石垫层及300g/m土工布一层。
出水口采用“八”字形浆砌石墙，长6.0m，顶板高程2.50～2.0m，底板高程-0.65m，下铺0.1m厚的碎石垫层。
排涝渠与翼墙相连接，渠顶高程2.00m，底高程-0.65m，坡比1：2，渠底宽5.0m，为减少排涝时水流对渠道的冲刷，对5m长渠道进行全断面M10浆砌石护砌，砌石厚0.40m，下铺设0.1m厚的碎石垫层。
结构详见小辛庄高排闸结构图154CSG-03-01-04-04-01。 ⑤ 闸基防渗长度计算
具体公式见江洼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2.4-19。 表2.4-19 闸基防渗长度计算表 渗径系数C 5.5 上游水位(m) 4.30 下游水位(m) 0.0 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26.2m大于23.65m，能够满足防渗要求。 ⑥ 重建工程挡土墙稳定及涵洞地基应力计算 a、 计算内容、计算参数、计算荷载、抗滑稳定安全系数、抗倾覆稳定安全系数、基地压力不均匀系数和计算公式均与江洼口站前闸相同。
挡土墙计算成果表见表2.4-20。 表2.4-20 挡土墙计算成果表 荷载组合 计算工况 K抗滑 K抗倾 基底压力 偏心距e（m） ζmax （kPa） 101.1 η min ζ（kPa） 基本组建成无1.427 合 水 正常运1.399 用 特殊组设计洪1.325 合 水 6.603 0.168 64.06 1.58 4.872 4.060 0.228 0.269 109.2 112.6 54.61 53.15 2.00 2.12 在最不安全工况下抗滑、抗倾计算结果能满足规范要求；根据地质勘察报告，闸下持力层为第四系全新统第一海相层的粉质粘土上，该层地基承载力标准值为70kPa，通过计算，涵闸最大地基应力ζmax=124.83～126.8kPa均大于地基承载力标准值70kPa，显然都不能满足设计要求，必需进行基础加固，推荐采用桩基处理。
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，不需进行滑、抗倾及抗浮计算，只需对地基应力进行核算。
完建工况为最不利工况，即洞顶填土至堤顶，且洞顶行车，洞内无水。经计算涵洞的最大地基应力及地基处理成果见表2.4-21。
表2.4-21 地基应力计算成果表 部位 涵洞前段 涵洞中段 涵洞后段 偏心距（m） e 0.18 0.00 0.26 基底应力（kPa） ζmax（kPa） ζζmin（kPa） max/min 93.03 97.86 90.60 70.50 97.86 57.15 1.32 1.00 1.59 经计算，最大基底应力97.86kpa大于地基承载力标准值70kpa；不能满足设计要求，需对地基处理，采用水泥搅拌桩，地基处理成果表见2.4-22。
⑦ 地基处理
a、水泥搅拌桩计算
本涵闸工程的涵洞中段地基应力最大为97.86KPa,翼墙段地基应力最大为102.08KPa，根
据地堪情况，闸下持力层为第四季全新统第一海相层的粉质粘土层，层厚2.4～6.0m，底高程-4.4～-7.40m，地基承载力只有70Kpa；它下面的第四系全新统第二路相层中仍有粉质粘土存在，底高程为-12.2m以下，地基承载力为120Kpa，因此，桩基应穿到第二海相层的粉质粘土层中。
计算公式与江洼口站前闸一节完全相同。计算成果见表2.4-22。 表2.4-22 地基处理成果表 原承载力（Kpa） ζmax（Kpa） 桩长（m） 根数 桩间距 承载力（Kpa） 涵洞前段 70 93.03 11.5 18 1.3*1.5m 100.0 涵洞中段 70 97.86 11.5 18 1.3*1.5m 105.0 涵洞后段 70 90.60 11.5 15 1.3*1.5m 95.0 进口翼墙 70 102.08 11.5 44 1.2*1.1m 105.0 经计算，共需Φ500mm、长度为11.5m的水泥搅拌桩95根、总长为1092.5m。 b、设计参数
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渗透系数K≤10cm/s，强度≥1.2Mpa，水泥渗入比为15%。 c、水泥搅拌桩布置 选用Φ500mm，长11.5米的水泥搅拌桩，桩底高程为-12.60m，持力层为粉质粘土，查《水闸设计规范》，桩周允许摩擦力取15KPa。
涵洞段水泥搅拌桩孔位按矩形网格状布置，桩长均为11.5m，桩纵间距（中心到中心）均为1.3m，其中中间段垂直水流方向为三排，顺水流方向为17排，共计51根，出口翼墙处，横间距为1.2m，共计44根。每根桩考虑0.5m的损失量，共95根，总进尺约1140m。
具体布置详见附图：宁河县江洼口险段小辛庄高排闸结构图 （154CSG-03-01-04-04-01）
取单位长度按有限元法进行涵洞结构计算，结果见表2.4-23。
表2.4-23 涵洞结构计算成果表 指标 部位 顶板 底板 边墙 M(KN.m) 25.65 35.68 35.66 Q(KN) 86.88 118.13 54.64 N(KN) 36.98 54.65 118.13 As(mm) 770 770 770 2配筋 As 5Φ14 5Φ14 5Φ14 裂缝宽度 (mm) <0.30 <0.30 <0.30 ⑧金属结构及启闭设备
本闸采用PGZ1.0m*1.5m铸铁闸门，共1套。
根据泵站的运用工况，计算启闭力并选择启闭设备，具体公式及参数同江洼口站前闸。 ⑨机架桥设计
根据闸的规模为小型建筑物，选用的启闭设备比较简单，因此机架桥采用现浇式钢筋混凝土双柱式整体结构型式，双柱尺寸为300mm*300mm。
机架桥底高程=▽墩顶+h闸门+△h 式中
▽墩顶：闸墩顶高程为h闸门：闸门高度为
3.40m；
2.50m；