船闸水工建筑物设计规范

目次1总则2基本规定2.1一般规定2.2建筑物级别2.3基本资料3结构设计原则3.1一般规定3.2结构计算3.3安全系数3.4建筑物分缝4地基4.1一般规定4.2地基承载力验算4.3土坡和地基稳定验算4.4地基沉降计算4.5地基处理5防渗与排水5.1一般规定5.2防渗与排水设施5.3渗流计算6.荷载6.1荷载计算6.2荷载组合7闸室结构设计7.1一般规定7.2重力式闸墙结构设计7.3扶壁式闸墙结构设计7.4衬砌式闸墙结构设计7.5混合式闸墙结构设计7.6板桩和地下连续墙结构设计7.7悬臂式闸墙结构设计7.8底板设计7.9整体式闸室结构设计8闸首结构设计8.1一般规定8.2整体式闸首设计8.3分离式闸首设计9导航和靠船建筑物及护坡和护底设计9.1一般规定9.2导航和靠船建筑物设计9.3护坡和护底设计10观测设计10.1一般规定10.2原型观测设计附录A摩擦系数和粘聚力附录B岩土分类附录C地基承载力验算附录D查表法确定地基容许承载力附录E地基垂直附加应力计算附录F阻力系数法附录G常用材料重度附录H主动土压力近似计算附录J双铰底板地基反力计算附录K本规范用词用语说明附加说明本规范主编单位、参加单位、主要起草人、总校人员和管理人员名单附条文说明1总则1.0.1为适应船闸工程建设的需要，统一船闸水工建筑物设计的技术要求，提高船闸设计水平，做到技术先进、经济合理、安全可靠和适用耐久，制定本规范。1.0.2本规范适用于新建、扩建和改建内河I~VII级船闸水工建筑物设计，低于级的船闸和海船闸水工建筑物设计可参照执行。1.0.3本规范采用定值单一安全系数法。1.0.4船闸水工建筑物设计应积极慎重地采用新技术、新结构和新材料。1.0.5本规范应与船闸工程设计的其他规范配套使用。1.0.6船闸水工建筑物设计除应符合本规范的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。2基本规定2.1一般规定2.1.1船闸水工建筑物机构型式应根据自然条件、使用要求、受力特征、材料来源和施工条件等因素，通过技术经济比较确定。2.1.2闸首和闸室等挡水结构设计必须满足稳定和强度要求，必须进行防渗和排水设计。2.1.3溢洪船闸必须设置可靠的防冲和隔水等相应设施。2.1.4隐蔽工程设计应根据建筑物的结构型式、荷载、使用要求及工程地质和水文地质条件等进行综合分析。2.1.5船闸水工建筑物应设置必要的观测设备。2.1.6大体积混凝土温度控制设计，可参照现行行业标准《混凝土重力坝设计规范》（SDJ21）的有关规定执行。2.1.7船闸抗震设计应根据现行行业标准《水运工程抗震设计规范》（JTJ225）的有关规定执行。2.2建筑物级别2.2.1船闸水工建筑物应根据船闸级别及建筑物在工程中的作用，按表2.2.1划分为5级。船闸水工建筑物级别划分表2.2.1船闸级别水工建筑物级别永久建筑物临时建筑物闸首、闸室导航、靠船建筑物I134Ⅱ、Ⅲ234Ⅳ、Ⅴ345Ⅵ、Ⅶ45-----2.2.2在综合性枢纽中，位于挡水前沿的闸首和闸室等挡水建筑物的级别应与枢纽中其他挡水建筑物级别一致。2.2.32级及以下永久建筑物符合下列情况之一者，其级别可提高一级：（1）水头超过15m；（2）建筑物失事后，将对下游工矿企业、城乡居民的生活和生产造成重大损失；（3）工程地质条件特别复杂；（4）建筑物采用实践经验较少的新结构或新材料。2.2.4临时建筑物符合下列情况之一者，其级别可提高一级：（1）临时建筑物失事后，将对下游工矿企业、城乡居民的生活和生产造成重大损失；（2）临时建筑物失事后，将引起工程工期严重延误。2.3基本资料2.3.1船闸水工建筑物不同设计阶段的基本资料，应分别满足《内河航运建设项目可行性研究报告编制办法》、《内河航运工程初步设计文件编制办法》和《内河航运工程施工图设计文件编制办法》的要求。2.3.2预可行性研究、工程可行性研究、初步设计阶段所需的过闸客货运输量、船型、自然条件、航道状况、施工条件、编制工程估算等基本资料的内容及深度，应符合现行行业标准《渠化工程枢纽总体布置设计规范》（JTJ220）的有关规定。2.3.3施工图设计阶段应在初步设计已有资料的基础上，根据需要对地形、地质、资料进行补充，其内容和深度应符合现行行业标准《水运工程测量规范》（JTJ203）和《渠化工程地质勘察规范》（JTJ241）等的有关规定。2.3.4各阶段所需的水文、地形和地质等专业技术的资料整理和成果分析，应按国家现行标准的有关规定进行。3结构设计原则3.1.1船闸结构计算应考虑运用、检修、施工和特殊工况等情况，并应符合下列规定。3.1.1.1运用情况应考虑下列最不利的水位组合：（1）上游或墙前为上游最高通航水位，下游或墙后为相应的最低水位或排水管水位；（2）下游或墙前为下游最低通航水位，上游或墙后为相应的最高水位或排水管水位；（3）当船闸与其他水工建筑物并列布置时，相邻建筑物进行检修的不利水位；（4）可能出现的最大水位差；（5）其他不利组合。3.1.1.2检修情况应按闸室全部抽干或闸首局部抽干考虑,闸内水位根据检修要求确定,闸外水位根据检修期可能出现的最高数位或排水管水位确定.3.1.1.3完建情况应按船闸基本建造完成,墙后填土到设计标高,船闸尚未放水,地下水数位与闸底底面齐平的情况进行计算.3.1.1.4施工情况应按船闸建造、填土和地下水水位处于不利情况进行计算。对设有临时施工缝的整体式底板，必须计算临时缝浇筑前和浇筑后两种情况。3.1.1.5特殊工况应考虑校核洪水、地震、排水管堵塞和止水破坏。3.1.2溢洪船闸除应考虑第3.1.1条的情况外，尚应根据可能放生的最不利水位组合，进行溢洪情况的计算。3.1.3根据船闸各种计算情况的荷载性质，荷载组合可分为基本组合和特殊组合，并应符合下列规定。3.1.3.1基本组合应考虑下列情况的荷载：（1）基本组合1为相应于运用情况的荷载；（2）基本组合2为相应于检修情况、完建情况和施工情况的荷载。3.1.3.2特殊组合应考虑下列情况的荷载：（1）特殊情况1为相应于校核洪水、排水管堵塞或止水破坏情况的荷载；（2）特殊情况2为相应于运用期和检修期地震情况的荷载。3.1.3.3溢洪情况的荷载应列入基本组合1。3.1.4船闸混凝土结构除应满足强度和限裂要求外，尚应根据所在部位的工作条件、地区气候和环境等情况满足下列要求。3.1.4.1船闸混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C20；砌石结构和填心的石材强度等级不应低于MU30；水泥沙浆强度等级不应低于M10。3.1.4.2混凝土结构的抗渗和抗冻等要求，应按现行行业标准《水工钢筋混凝土结构设计规范》（SL/T191-96）的有关规定执行。3.1.4.3对有抗冲刷或抗磨等耐久性要求的船闸结构材料应进行专门研究。3.1.5船闸结构的混凝土材料和构造应按应按现行行业标准《水工钢筋混凝土结构设计规范》（SL/T191-96）的有关规定执行；结构计算应按现行行业标准《水工钢筋混凝土结构设计规范》（SDJ20-78）的有关规定执行。3.1.6砌体石材应采用质地均匀、无裂缝、无风化的块石，且重量不宜小于30kg。3.1.7船闸结构的回填料，宜采用粗砂、中砂或其他粗粒料，也可根据实际情况，因地制宜，经技术经济比较后采用其他填料。3.2结构计算3.2.1船闸结构设计应进行下列验算和计算：（1）结构整体抗滑、抗倾和抗浮稳定性演算；（2）地基承载力验算和地基沉降计算；（3）渗透稳定性验算；（4）结构各部位强度计算和限裂验算；（5）边坡整体稳定性验算；（6）其他验算或计算。3.2.2岩基船闸抗滑稳定应进行抗剪强度或抗剪断强度验算，并应符合下列规定。3.2.2.1采用抗剪强度验算时，抗滑稳定安全系数应按下式计算：HVfKc（3.2.2-1）式中cK——抗剪计算的抗滑稳定安全系数，应符合第3.3.1条的规定；f——结构与地基接触面的抗剪摩擦系数，应按第4章有关规定执行，无实测资料时，可参照附录A选用；V——作用于结构上全部荷载对滑动面法向投影的总和（kN）；H——作用于结构上全部荷载对滑动面切向投影的总和（kN）。3.2.2.2采用抗剪断强度验算时，抗滑稳定安全系数应按下式计算：HAcVfKC'''（3.2.2-2）式中'CK——抗剪断计算的抗滑稳定安全系数，应符合第3.3.2条的规定；'f——结构与地基接触面的抗剪摩擦系数，应按第4章有关规定执行，无实测资料时，可参照附录A选用；V——作用于结构上全部荷载对滑动面法向投影的总和（kN）；'c——结构于地基接触面的抗剪断粘聚力（kPa），应按第4章有关规定执行，无实测资料时，可参照附录A选用；A——结构于地基的接触面积（2m）；H——作用于结构上全部荷载对滑动面切向投影的总和（kN）。3.2.3土基船闸结构抗滑稳定安全系数应按公式（3.2.3-1）或（3.2.3-2）计算。粘性土地基上的船闸，没结构基地面的抗滑稳定安全系数宜按公式（3.2.3-2）计算；HVfKc（3.2.2-1）HAcVtgKC00（3.2.3-2）式中cK——抗剪计算的抗滑稳定安全系数，应符合第3.3.1条的规定；f——结构与地基接触面的抗剪摩擦系数，应按第4章有关规定执行，无实测资料时，可参照附录A选用；V——作用于结构上全部荷载对滑动面法向投影的总和（kN）；H——作用于结构上全部荷载对滑动面切向投影的总和（kN）；0——结构与土基之间的内摩擦角，应符合第3.2.4条的规定；0c——结构于地基接触面的抗剪断粘聚力（kPa），应符合第3.2.4条的规定；A——结构于地基的接触面积（2m）。3.2.4结构基底面与土基之间的内摩擦角0值及粘聚力0c的值，可根据表3.2.4的规定采用。按表3.2.4的规定采用0值和0c值时，应按公式（3.2.4）折算结构基底面与土基之间的综合摩擦系数。当粘性土地基折算的综合摩擦系数大于0.45或砂性土地基折算的综合摩擦系数大于0.50时，采用的0值和0c值应进行论证。VAcVtgf000（3.2.4）式中0f——结构基底面与土基之间的综合摩擦系数；0——结构与土基之间的内摩擦角；V——作用于结构上全部荷载对滑动面法向投影的总和（kN）；0c——结构于地基接触面的抗剪断粘聚力（kPa）；A——结构于地基的接触面积（2m）。土基的0、0c值表3.2.4土质地基类别0（）0c（kPa）粘性土0.90（0.20~0.30）c砂性土（0.85~0.90）0注：①表中为室内粘性土饱和固结快剪或砂性土饱和快剪试验测得的内摩擦角；c为室内饱和固结快剪试验测得的粘聚力；②特别重要的大型船闸，采用的0和0c值尚应经现场地基对混凝土板的抗滑强度试验论证。3.2.5采用钢筋混凝土横撑或底板的分离式闸墙抗滑稳定，可计入横撑或底板的部分作用，在闸墙和横撑或底板的共同作用下，其安全系数应满足表3.3.1的要求。3.2.6当船闸基面以下有软弱夹层或缓倾角结构层面时，应验算闸墙带动部分地基或沿倾斜基面的抗滑稳定性，其抗滑稳定安全系数cK应按下式计算：VtgHHtgVfKc)(（3.2.6）式中cK——结构物沿软弱夹层或沿倾斜基面的抗滑稳定安全系数；f——软弱夹层或倾角结构面的摩擦系数；V——作用于滑动面以上的垂直力总和，含软弱夹层以上土层或岩层重力；H——作用于滑动面以上的水平力总和；——滑动面与水平面的夹角，有利于稳定的倾角为正，反之为负。3.2.7当墙基嵌入基岩较深，基岩完整或对基岩进行固结灌浆处理，并对墙基与基岩间进行接缝灌浆处理，进行抗滑稳定验算时，可计入基岩的抗力。3.2.8船闸结构的抗倾稳定安全系数应按下式计算：00MMKB（3.2.8）式中0K——抗倾稳定安全系数，应符合第3.3.3条的规定；BM——对计算截面前趾的稳定力矩之和，其中包括浮托力产生的力矩；0M——对计算截面前趾的倾覆力矩之和，其中包括渗透压力产生的力矩。3.2.9船闸结构的抗浮稳定安全系数应按下式计算：UVKf（3.2.9）式中fK——抗浮稳定安全系数，应符合