新版《水闸设计规范》几点学习体会和使用建议

2018-03-26郭士红李龙起

水利规划与设计 2018年10期

季安，赵晋，郭士红，李龙起

(山东省水利勘测设计院,山东济南 250013)

SL 265—2016《水闸设计规范》(以下简称新版规范)于2017年2月28日正式实施，新版规范相对SL 265—2001《水闸设计规范》(以下简称旧版规范)进行了较大修订，其颁布实施对实现水闸设计的规范化、标准化，提高水闸设计水平有重要指导意义。每一位水利设计工作者都应认真学习领会新版规范的条文规定，并及时应用到实际工作中，下面结合水闸设计中几个关键性技术问题，通过新旧版规范相关条文对比，谈一下学习和使用新版规范的几点体会和使用建议。

1 露顶式闸门顶超高

旧版规范4.2.17条规定：“露顶式闸门顶部应在可能出现的最高挡水位以上有0.3～0.5m的超高[2]”，该条规定作为必须严格执行的强制性技术要求纳入了2016年版《水利工程建设标准强制性条文》。近年来部分地区修建的一些景观拦河闸，要求闸门顶能够过水形成瀑布效果，同时，在水资源日益宝贵的今天，减少或不设门顶加高，可以充分利用闸门挡水，增加闸前蓄水面积和蓄水量，其生态效益和经济效益十分可观。因此，新版规范适当放松了对露顶式闸门顶部在最高挡水位以上的预留加高要求，将该条文修订为4.2.19条：“露顶式闸门顶部宜在可能出现的最高挡水位以上有不小于0.3m的加高；当有特殊要求时，在保证下游安全的前提下，也可适当减少或不留加高[1]”，而且修订后该条文不再属于强制性条文。新版规范为发挥水闸生态景观功能提供了技术支撑，这就要求技术人员在景观水闸设计工作中充分考虑闸门运用的特殊工况，做好闸门自身的结构设计和闸室下游消能防冲设计，确保工程安全。

2 地基计算及地基处理设计

2.1 新版规范删除了可不进行沉降计算的相关条文

对于对沉降变形要求不是很高的一般水闸，如果地质条件较好，为减少设计人员工作量，旧版规范8.1.9条规定：“凡属下列情况之一者，可不进行地基沉降计算：岩石地基；砾石、卵石地基；中砂、粗砂地基；大型水闸标准贯入击数大于15击的粉砂、细砂、砂壤土、壤土和粘土地基；中、小型水闸标准贯入击数大于10击的壤土及粘土地基[2]”，要求设计人员根据具体工程实际自行判断是否进行沉降变形计算。但现实工作中对沉降变形较高的水闸工程，地基条件虽然符合旧版规范规定的可不进行地基沉降计算的情况，但如果不进行地基处理或处理措施不当，闸室与翼墙之间可能产生较大不均匀沉降，影响水闸结构安全和正常使用。

针对这一问题，新版规范删除了“可不进行地基沉降计算”的相关条文，从而避免在一些对沉降变形要求较高的大型水闸设计时，设计人员仅仅根据地基条件，凭借主观定性判断，作出不进行地基沉降计算和不做地基处理的结论，给水闸工程结构安全和正常使用留下隐患。

2.2 新版规范加强了复合地基的推广应用

旧版规范规定土基常用处理方法包括：垫层法、强力夯实法、振动水冲法、桩基础、沉井基础等，同时注明深层搅拌法、高压喷射法等其他地基处理方法，经论证后也可采用[2]。旧版规范重点强调了垫层法、强力夯实法、振动水冲桩、桩基础、沉井基础等传统、成熟工艺的应用，而对深层搅拌法、高压喷射法等复合地基的应用十分谨慎。这是由于当时条件下，国内对深层搅拌法、旋喷桩等复合地基理论研究尚不适应工程实践的需要，缺乏相关技术规范的指导，施工质量控制不严，出现了一些工程事故，水闸设计人员及行业主管部门均对其均持怀疑态度。

在水闸地基处理中，深层搅拌桩等复合地基和刚性桩基础相比有独特的优点：一方面深层搅拌桩等复合地基可以充分发挥桩间土的作用，能够实现地基和上部结构协调变形，避免采用刚性桩基础可能带来的建筑物基础与地基接触面之间的“脱空”现象；另一方面，深层搅拌桩、旋喷桩等具有施工速度快、振动小、无噪音和基本没有污染等优点。近年来，随着深层搅拌桩、旋喷桩、CFG桩等复合地基技术规范陆续出台，设计、施工技术水平日益提高，深层搅拌桩、旋喷桩、CFG桩等复合地基处理措施在水闸地基处理中得到了广泛应用。新版规范与时俱进，专门增加了8.4.7、8.4.8、8.4.9三个条文，对水泥土搅拌桩、旋喷桩、CFG桩等复合地基在水闸地基处理中的应用经验进行了总结，对其推广应用起到了规范、引导作用。

新版规范8.4.7条对水泥土搅拌桩布置范围进行了明确要求，指出水泥土搅拌桩布置范围“应超出建筑物底板外缘一定宽度。其超出底板外缘的最小宽度可按公式(8.4.7)计算[1]：”，即要求加固处理的范围要超出按应力扩散法计算的宽度。同时，新版规范条文说明中指出：“超出基底外缘的最小宽度，根据工程实践经验，实际布置的深层搅拌桩至少要超出基底外缘0.5～1.0m[1]”。要求设计人员需要根据建筑物级别、投资要求等，在保证工程安全的前提下，针对工程的特点合理确定水泥土搅拌桩布置范围。

为充分发挥桩间土的作用，深层搅拌桩、旋喷桩、CFG桩等复合地基桩与上部结构底板之间宜设置一定厚度的褥垫层，新版规范中未对水闸工程复合地基上部的褥垫层设计做出明确要求，建议设计人员参考执行JGJ79- 2012《建筑地基处理技术规范》中的相关规定。在褥垫层材料的选用方面，设计人员应考虑水闸工程的特点，在没有防渗要求的部位，可以采用中砂、粗砂、级配砂石等作为褥垫层材料[4]，而对于上游翼墙、闸室等有防渗要求的部位，为防止渗漏量过大、避免留下渗流安全隐患，褥垫层不宜采用砂石等强透水材料，建议采用水泥土等代替。

2.3 新版规范对闸基采用刚性桩基础的安全隐患高度重视

在新版规范中，有两处条文对闸基采用刚性桩基础可能存在的安全隐患予以说明。一处是新版规范4.3.9条，该条为新增条文，规定如下：“当闸基采用刚性桩基础时，应采取防止底板底部接触冲刷或渗透破坏的措施[1]”；另一条是新版规范8.4.10条，该条文是对旧版规范相关条文的修订，旧版规范规定：“当防渗段底板下采用端承型桩时，应采取防止底板底面接触冲刷的措施[2]”，新版规范修订为：“当防渗段底板下采用刚性桩时，应采取防止底板底面接触冲刷的措施[1]”，新版规范要求闸基不论是采用摩擦型还是端承型桩，均应采取防止底板底面接触冲刷的措施。

新版规范中有两处条文针对同一问题予以说明，可见新版规范对闸基采用刚性桩基础存在的安全隐患十分重视，这就要求技术人员在闸基采用刚性桩基础时一定要做好闸基底部防渗处理，比如在防渗段底板上游端设截水槽或垂直防渗体，加强分缝之间止水等，以免留下安全隐患。

3 结构抗震设计及措施

新版规范体现了对水闸地震灾害预防工作的重视，增加了“7.6结构抗震设计及措施”一节，对地基抗液化加固处理措施提出了更加明确的技术要求，例如，采用砂性土置换进行地基抗液化加固处理时，要求砂性土相对密度不应小于0.8[1]。需要提醒的是，在水闸抗震设计中，除了按照中国地震动参数区划图确定的抗震设防要求进行抗震设防外，还要满足所在地区的地方法规、条例的设防要求。比如，山东省根据其经济水平和地震特点，2017年12月1日起颁布实施了《山东省建设工程抗震设防条例》，明确要求山东省建设工程全部按照不低于地震动峰值加速度分区值0.10g确定抗震设防，消除了省内六度以下抗震设防区域。