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摘 要：水闸是除害兴利的水利基础设施的组成部分，它在防洪、排涝、挡潮、供水、环保等方面发挥了重要作用。要掌握水闸的设计和施工方法以及水闸建设的规律，就必须了解水闸的运行特点和水闸在施工和运用时期是在怎样的情形下工作的。本文主要对项目区水闸以及一些配套设施（例如挡土墙）的设计方法（主要包括整体稳定计算，水闸防渗计算，结构设计）进行了探索和研究并以数值方法加以验算。
关键词：水闸；挡土墙；结构；稳定；防渗
一、项目区基本概况
永光河为马过渡河一级支流，所在流域属潼湖水系。永光河全长6.3km，本次规划永光河位于惠环街道办西坑村，治理起点为永光河与规划西坑大道交汇处，终于惠环街道办与镇隆镇交界处壅水陂头，治理永光河段全长1.34km，永光河支流河背排渠长0.4km，耕田丫支流长0.21km，全长约1.95km， 永光河现状河道宽窄不一，渠道过水断面严重不足，淤积严重，汛期經常滞洪漫水，部分桥梁阻水严重，尚未达到10年一遇的设计标准，在20年一遇洪水情况下必然会漫堤淹没西坑村。同时永光河是仲恺高新区惠环街道办西坑村片区洪水的主要下泄通道。
二、地质工程条件及突出问题
河道两岸主要由人工挡墙护岸和自然岸坡组成，多数人工挡墙总体质量良好，自然岸坡由人工填土和冲积粉质粘土层组成，土层抗冲刷能力较好，历史上基本上未发生岸坡失稳事件，岸坡稳定性较好，属基本稳定岸坡。
现状永光河河道非常狭窄，过水断面平均底宽只有3～8m左右，部分断面过水面积相差悬殊。河道走向弯曲，水流状态差，洪水期间对岸坡的冲刷非常严重，同时河道淤积现象严重。两条河道边坡陡（局部边坡1：0.5），且局部裸露边坡显示，存在粉细砂、淤泥层，边坡稳定性较差。河道上跨河桥梁、陂头阻水严重，河道边坡杂树杂草丛生使得河道阻水很严重，影响了河道的行洪能力。
三、挡墙稳定计算
仲恺高新区永光河惠环段水环境治理工程主要包括重力式以及预制混凝土U型板桩式挡墙，对于U型板桩式挡墙本次计算选取永光河A8断面（桩号YGH0+289.50）作为典型设计断面进行计算，U型板桩式挡土墙计算工况分别分为以下两种工况：1）工况一：施工完建工况——设计荷载为防洪墙结构自重、墙后填土重、填土表面上的分布荷载。2）工况二：降落工况——防洪墙前为设计洪水位，墙后为无水，荷载为墙体结构自重、土重、填土表面上的分布荷载、静水压力、扬压力、水重力。本次计算主要计算永光河U型板桩式挡墙及其后堤坡的桩顶位移，整体抗滑稳定及板桩抗倾覆稳定，其中整体抗滑稳定采用有效应力的瑞典条分法。计算简图见图1.1.3-1。
由上表计算成果可知，由于永光河U型板桩挡墙在工况1和工况2情况下桩顶位移、整体稳定系数，抗倾安全系数均满足规范要求。同时满足挡土墙稳定复核要求。
四、水闸结构计设计
选取永光河圆岭水闸作为典型，根据《水闸设计规范》（SL265-2001）规定，永光河水闸为中型水闸，主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级，临时建筑物级别为5级。土基上闸室基底应力最大值与最小值之比的允许值：基本组合为2.0；特殊组合为2.5。在各种计算工况下，闸室平均基底应力不大于地基允许承载力，最大地基应力不大于地基允许承载力的1.2倍。根据《地质报告》工程所在区域基本地震烈度为6度，根据《水闸设计规范SL265-2001》，设计时可不考虑地震作用。
永光河陂头是以灌溉为主的陂头，本次设计拟对该陂头拆除改建成水闸，改建后的水闸为3孔，单孔尺寸为4m×3.8m（宽×高）。水闸基本情况见表1-1。
五、防渗计算工况
水闸防渗长度按下列计算工况考虑：
①挡水工况，上游挡水位25.20m，即闸门顶高程25.20m，下游无水，即下游底板高程21.90m。上下游水位差△H=3.3m。根据《地质报告》得知永光河水闸地基为残积土，偏安全考虑，查《水闸设计规范》表4.3.2 取C=4。则初拟闸基防渗长度为：L=4×3.3=13.2m。闸基底板水平投影长度为40.4m。因此，拟定的闸基防渗长度满足防渗要求。
六、稳定及地基应力验算结果
整体稳定及地基应力计算工况基本组合：
1、完建工况，完建期，上下游无水；2、挡水工况，上游挡水位25.20m，即闸门顶高程25.20m，下游无水，即闸室底板高程23.40m。水闸抗滑、抗浮及地基应力计算结果见下表：
从上述计算可见，永光河水闸地基能满足承载能力、稳定的要求，因此永光河水闸地基结构是安全的。
结论：这一系列的研究成果为水利工程的设计提供了一套实用计算方法，较好地解决了水闸、挡土墙设计中的一系列设计计算难题，已在工程实践中成功应用，相信对推动我国的水利工程设计和发展具有较好的作用。在水利工程建设中，还有很多成功的工程设计、施工经验需要系统地进行总结和理论升华，这需要我们共同努力。
参考文献
[1] 张泽野.关于水闸设计的探讨分析[J].建筑工程设计与技术，2014，29
[2] 张坤.水闸设计相关问题探讨[J].科技与生活，2012，5
[3] 刘永堂.水闸设计中应注意的几个问题[J].大科技，2014，15
[4] 茅永根.葡萄洋水环境治理方案研究[J].水利科技与经济，2014，24
[5] 杨树元.浅谈水环境治理存在成因级解决对策[J].房产地产导刊，2013，18
关键词：水闸；挡土墙；结构；稳定；防渗
一、项目区基本概况
永光河为马过渡河一级支流，所在流域属潼湖水系。永光河全长6.3km，本次规划永光河位于惠环街道办西坑村，治理起点为永光河与规划西坑大道交汇处，终于惠环街道办与镇隆镇交界处壅水陂头，治理永光河段全长1.34km，永光河支流河背排渠长0.4km，耕田丫支流长0.21km，全长约1.95km， 永光河现状河道宽窄不一，渠道过水断面严重不足，淤积严重，汛期經常滞洪漫水，部分桥梁阻水严重，尚未达到10年一遇的设计标准，在20年一遇洪水情况下必然会漫堤淹没西坑村。同时永光河是仲恺高新区惠环街道办西坑村片区洪水的主要下泄通道。
二、地质工程条件及突出问题
河道两岸主要由人工挡墙护岸和自然岸坡组成，多数人工挡墙总体质量良好，自然岸坡由人工填土和冲积粉质粘土层组成，土层抗冲刷能力较好，历史上基本上未发生岸坡失稳事件，岸坡稳定性较好，属基本稳定岸坡。
现状永光河河道非常狭窄，过水断面平均底宽只有3～8m左右，部分断面过水面积相差悬殊。河道走向弯曲，水流状态差，洪水期间对岸坡的冲刷非常严重，同时河道淤积现象严重。两条河道边坡陡（局部边坡1：0.5），且局部裸露边坡显示，存在粉细砂、淤泥层，边坡稳定性较差。河道上跨河桥梁、陂头阻水严重，河道边坡杂树杂草丛生使得河道阻水很严重，影响了河道的行洪能力。
三、挡墙稳定计算
仲恺高新区永光河惠环段水环境治理工程主要包括重力式以及预制混凝土U型板桩式挡墙，对于U型板桩式挡墙本次计算选取永光河A8断面（桩号YGH0+289.50）作为典型设计断面进行计算，U型板桩式挡土墙计算工况分别分为以下两种工况：1）工况一：施工完建工况——设计荷载为防洪墙结构自重、墙后填土重、填土表面上的分布荷载。2）工况二：降落工况——防洪墙前为设计洪水位，墙后为无水，荷载为墙体结构自重、土重、填土表面上的分布荷载、静水压力、扬压力、水重力。本次计算主要计算永光河U型板桩式挡墙及其后堤坡的桩顶位移，整体抗滑稳定及板桩抗倾覆稳定，其中整体抗滑稳定采用有效应力的瑞典条分法。计算简图见图1.1.3-1。
由上表计算成果可知，由于永光河U型板桩挡墙在工况1和工况2情况下桩顶位移、整体稳定系数，抗倾安全系数均满足规范要求。同时满足挡土墙稳定复核要求。
四、水闸结构计设计
选取永光河圆岭水闸作为典型，根据《水闸设计规范》（SL265-2001）规定，永光河水闸为中型水闸，主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级，临时建筑物级别为5级。土基上闸室基底应力最大值与最小值之比的允许值：基本组合为2.0；特殊组合为2.5。在各种计算工况下，闸室平均基底应力不大于地基允许承载力，最大地基应力不大于地基允许承载力的1.2倍。根据《地质报告》工程所在区域基本地震烈度为6度，根据《水闸设计规范SL265-2001》，设计时可不考虑地震作用。
永光河陂头是以灌溉为主的陂头，本次设计拟对该陂头拆除改建成水闸，改建后的水闸为3孔，单孔尺寸为4m×3.8m（宽×高）。水闸基本情况见表1-1。
五、防渗计算工况
水闸防渗长度按下列计算工况考虑：
①挡水工况，上游挡水位25.20m，即闸门顶高程25.20m，下游无水，即下游底板高程21.90m。上下游水位差△H=3.3m。根据《地质报告》得知永光河水闸地基为残积土，偏安全考虑，查《水闸设计规范》表4.3.2 取C=4。则初拟闸基防渗长度为：L=4×3.3=13.2m。闸基底板水平投影长度为40.4m。因此，拟定的闸基防渗长度满足防渗要求。
六、稳定及地基应力验算结果
整体稳定及地基应力计算工况基本组合：
1、完建工况，完建期，上下游无水；2、挡水工况，上游挡水位25.20m，即闸门顶高程25.20m，下游无水，即闸室底板高程23.40m。水闸抗滑、抗浮及地基应力计算结果见下表：
从上述计算可见，永光河水闸地基能满足承载能力、稳定的要求，因此永光河水闸地基结构是安全的。
结论：这一系列的研究成果为水利工程的设计提供了一套实用计算方法，较好地解决了水闸、挡土墙设计中的一系列设计计算难题，已在工程实践中成功应用，相信对推动我国的水利工程设计和发展具有较好的作用。在水利工程建设中，还有很多成功的工程设计、施工经验需要系统地进行总结和理论升华，这需要我们共同努力。
参考文献
[1] 张泽野.关于水闸设计的探讨分析[J].建筑工程设计与技术，2014，29
[2] 张坤.水闸设计相关问题探讨[J].科技与生活，2012，5
[3] 刘永堂.水闸设计中应注意的几个问题[J].大科技，2014，15
[4] 茅永根.葡萄洋水环境治理方案研究[J].水利科技与经济，2014，24
[5] 杨树元.浅谈水环境治理存在成因级解决对策[J].房产地产导刊，2013，18