简介
进水闸一般由闸室、上游连接段和下游连接段三部分组成。
闸室
闸室是进水闸的主体，有控制水流和连接两岸的作用，包括底板、闸门、闸墩、胸墙（开敞式水闸）、交通桥、工作桥和启闭机房等。底板是闸室的基础，主要用于支承上部结构重量、满足抗滑稳定和地基应力要求，同时兼有防渗的作用；闸门主要用于控制过闸流量和上下游水位；闸墩用于分隔闸孔和支承闸门、胸墙、交通桥、工作桥和启闭机房；胸墙的作用是减小闸门和工作桥的高度，减小启门力，降低工程造价；交通桥用于连接水闸两侧的交通；工作桥是利用其上的启闭设备控制闸门升降；启闭机房用于安装和控制启闭设备。
上游连接段
上游连接段的主要作用是引导水流平顺进入闸室，保护上游河床及两岸免于冲刷，并有防渗作用，一般包括上游防冲槽、护底、护坡、铺盖、翼墙等。防冲槽、护底、护坡主要起防冲作用。铺盖、翼墙除了防冲作用之外，还有防渗作用。
下游连接段
下游连接段的主要作用是将下泄水流平顺引入下游河道，有消能、防冲及防止发生渗透破坏的功能，一般有护坦、翼墙、海漫、防冲槽及护坡。护坦、翼墙、海漫有消能、防冲及防止发生渗透破坏的作用。防冲槽及护坡主要起防冲的作用。
闸址
闸址选择关系到工程建设的成败和经济效益的发挥。应综合考虑地形、地质、水流、泥沙、冰情、施工、管理、周围环境等因素，经技术经济比较确定。
1.地形、地质条件
水闸的闸址宜选择在地形开阔、岸坡稳定、岩土坚实和地下水位较低的地点。水闸的闸址宜优先选用地质良好的天然地基，最好是选用新鲜完整的岩石地基，或承载能力大、抗剪强度高、压缩性低、透水性小、抗渗稳定好的土质地基，避免采用人工处理地基。
2.水流条件
闸址的位置应使进闸和出闸水流比较均匀和平顺，闸前和闸后应尽量避开其上、下游可能产生有害的冲刷和泥沙淤积的地方。
3.交通影响
在铁路桥或Ⅰ、Ⅱ级公路桥附近建闸，选定的闸址与铁路桥或Ⅰ、Ⅱ级公路桥的距离不能太近。由于铁路桥或Ⅰ、Ⅱ级公路桥车流量大、交通繁忙，对附近水闸的正常运行有一定的干扰影响。
4.施工、管理条件
选择闸址应综合考虑材料来源、对外交通、施工导流、场地布置、基坑排水、施工用水、用电等条件，还应考虑水闸建成后工程管理和防汛抢险等条件。
闸室
闸孔和底板型式选择
（1）闸孔型式有开敞式和涵洞式两大类，其选用条件已在水闸类型中说明。
（2）闸底板型式。
1）按底板形状分有宽顶堰和低实用堰两种。
a.平底板宽顶堰具有结构简单、施工方便、有利于排沙冲淤、泄流能力比较稳定等优点；其缺点是自由泄流时流量系数较小，闸后比较容易产生波状水跃。
b.低实用堰有WES低堰、梯形堰和驼峰堰等型式。其优点是自由泄流时流量系数较大，可缩短闸孔宽度和减小闸门高度，并能拦截泥沙入渠；缺点是泄流能力受下游水位变化的影响显著，当淹没度增加时（hs＞0.6H），泄流能力急剧下降。当上游水位较高而又需限制过闸单宽流量时，或由于地基表层松软需降低闸底高程又要避免闸门高度过大时，以及在多泥沙河道上有拦沙要求时，常选用这种型式。
2）按闸墩与底板的连接方式分有：整体式和分离式两种。
a.整体式底板。当闸墩与底板浇筑成整体时（可以是一孔、二孔或三孔为一个单元），即为整体式底板。它的优点是闸孔两侧闸墩之间不会产生过大的不均匀沉降，适用于地基承载力较差的土基。整体式底板具有将结构自重和水压等荷载传给地基及防冲、防渗作用，故底板较厚。
底板顺水流方向的长度可根据闸室整体抗滑稳定和地基允许承载力为原则，同时满足上部结构布置要求。水头愈大，地基条件愈差，则底板愈长。初步拟定时，对砂砾石地基可取（1.5～2.0）H（H为上、下游最大水位差）；砂土和砂壤土地基，取（2.0～2.5）H；黏壤土地基，取（2.0～3.0）H；黏土地基，取（2.5～3.5）H。
底板的厚度必须满足强度和刚度的要求，大中型水闸可取闸孔净宽的1/6～1/8，一般为1.0～2.0m，最薄不小于0.7m，实际工程中有0.3m厚小型水闸。底板混凝土还应满足强度、抗渗、抗冲等要求，一般选用C15或C20。闸墩中间分缝的底板一般适用于孔径8～12m和较松软地基或地震烈度较高的地区。对于中等密实以上，承载力较大的地基也可将缝分在闸底板中间。
b.分离式底板。当闸墩与底板设缝分开时，即为分离式底板。闸室上部结构的重量和水压力直接由闸墩传给地基，底板仅有防冲、防渗和稳定的要求，其厚度可根据自身稳定的要求确定。分离式底板一般适用于孔径大于8m和地基条件较好的砂土或岩石地基。由于底板较薄，所以工程量较整体式底板节省。涵洞式水闸不宜采用分离式底板。
底板顶面高程与闸承担的任务、泄流或引水流量、上下游水位及河床地质条件等因素有关。一般情况下，进水闸的底板顶面在满足引水设计流量的情况下，应尽可能高一些，防止泥沙进入渠道，排水闸、泄水闸或挡潮闸的闸底板高程应尽量定得低些。
闸墩
闸墩的外形轮廓应能满足过闸水流平顺、侧向收缩小、过流能力大的要求。上下游端部形状多采用半圆形或流线型。
闸墩的长度取决于上部结构布置和闸门形式，一般与底板同长或稍短些。
闸墩上游部分的顶面高程应满足以下两个方面要求：
①水闸挡水时，不低于水闸正常蓄水位加波浪高度与相应安全超高之和；
②泄洪时，不低于设计或校核洪水位与安全超高值之和。闸墩下游部分的高程可根据需要适当降低，但应保证下游的交通桥底部高出泄水位0.5m及桥面能与闸室两岸道路衔接顺畅。
闸墩厚度必须满足稳定和强度要求，并与闸门型式及跨度有关。平面闸门闸墩厚度决定于工作门槽颈部的厚度和门槽深度。门槽颈部厚度的最小值为0.4m。工作门槽尺寸根据闸门的尺寸决定，一般工作门槽深为 0.2～0.3m，门槽宽度为0.5～1.0m，其宽深比一般为1.6～1.8。检修门槽深约为0.15～0.20m，宽约0.15～0.30m。检修门槽至工作门槽的净距离不宜小于1.5m，以便检修操作。
胸墙
当水闸挡水高度较大，闸孔尺寸超过泄流要求时，可设置胸墙挡水，胸墙顶部高程可按挡水要求确定，一般与闸墩顶部高程齐平。底部高程以不影响泄水为原则，高出泄水位0.1～0.2m。
胸墙结构型式可根据孔径大小和泄水要求选用。小跨度（小于或等于6m）的胸墙可做成上薄下厚的板式结构；大跨度（大于6m）水闸则可做成梁板式结构；当胸墙高度大于5.0m，且跨度较大时，可增设中梁及竖梁构成类型结构。
板式胸墙顶部厚度一般不小于20cm。梁板式的板厚一般不小于12cm；顶梁梁高约为胸墙跨度的1/12～1/15，梁宽常取40～80cm；底梁梁高约为跨度的1/8～1/9，梁宽为60～120cm。为使过闸水流平顺，胸墙迎水面底缘应做成圆弧形。
胸墙的支承方式有简支和固结两种。简支胸墙与闸墩分开浇筑，缝内设止水；固结式胸墙与闸墩整体浇筑，闸室的整体性好，但易在连接处的迎水面产生裂缝。
工作桥
工作桥是供安装和操作启闭设备之用，常设置在闸墩上。小型水闸的工作桥一般采用板式结构，大中型水闸采用板梁结构。若工作桥较高时，宜在闸墩上另建支墩或排架支承工作桥。
初步确定桥高时，平面闸门可取门高的两倍再加1.0～1.5m的超高值，并满足闸门能从闸门槽中取出检修的要求；若采用活动式启闭机，桥高应大于1.7倍门高；升卧式闸门的桥高为平面直升门高的70%。弧形闸门的工作桥较低。
工作桥的总宽度取决于启闭机的类型、容量和操作需要，小型水闸总宽度在2.0～2.5m之间，大型在2.5～4.5m之间。
交通桥
建造水闸时，应考虑两侧的交通，以满足汽车、拖拉机和行人通过。交通桥的位置应根据闸室稳定及两岸交通连接等条件确定，通常布置在低水位一侧，桥面宽视两岸交通及防汛抢险要求确定。交通桥的型式可采用整体板式、板梁式和拱式，中、小型工程可采用定型设计。
闸门
闸门是水闸的关键部分，用它来封闭和开启孔口，以达到控制水位和调节流量的目的。闸门按其工作性质分为工作闸门、事故闸门和检修闸门等。按门体的材料分为钢闸门、钢筋混凝土或钢丝网水泥闸门、木闸门及铸铁闸门等。按结构型式分为平面闸门、弧形闸门等。弧形闸门与平面闸门比较，其主要优点是启门力小，可以封闭相当大面积的孔口；无影响水流态的门槽，闸墩厚度较薄，机架桥的高度较低，埋件少。它的缺点是需要的闸墩较长，不能提出孔口以外进行检修维护，也不能在孔口之间互换；总水压力集中于支铰处，闸墩受力复杂。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。
启闭机
闸门启闭机可分为固定式和移动式两种。启闭机型式可根据门型、尺寸及其运用条件等因素选定。选用启闭机的启闭力应等于或大于计算启闭力，同时应符合国家现行的《水利水电工程启闭机设计规范》（SL 41—2011）所规定的启闭机系列标准。当多孔闸门启闭频繁或要求短时间内全部均匀开启时，每孔应设一台固定式启闭机。常用的固定式启闭机有卷扬式、螺杆式、油压式。
闸室分缝与止水
（1）分缝。水闸沿轴线方向每隔一定距离必须设置永久缝，以免闸室因地基不均匀沉降及伸缩变形而产生裂缝。缝的间距一般为15～20m，缝宽2～3cm。除了前面介绍的在闸室分缝外，凡相邻结构荷载相差悬殊或尺寸较大的地方，都需设缝分开。如在铺盖与闸底板连接处、翼墙与边墩及铺盖连接处、消力池护坦与闸底板及翼墙连接处都设沉降缝。此外，混凝土铺盖及消力池本身也需设缝分段、分块。
（2）止水。凡是有防渗要求的缝，都应设止水。止水分水平止水和垂直止水两种。铺盖与闸底板、消力池底板与闸底板、翼墙与底板之间，需设水平止水。缝墩中、边墩与翼墙之间以及各段翼墙之间设垂直止水。水平止水一般为紫铜片、镀锌铁片、塑料止水片；垂直止水常采用油毛毡或沥青麻布。在无防渗要求的缝中，一般铺贴沥青油毡。
防渗排水
闸基的防渗长度
闸基防渗长度是指铺盖、板桩、闸底板（有时包括消力池的一部分）等不透水部分与地基接触线的折线长度，也称为地下轮廓线。
地下轮廓布置
防渗布置原则：即“高防低排”。在高水位一侧设置防渗设施，如铺盖、板桩、齿墙、混凝土防渗墙及帷幕灌浆等，延长渗径，减小作用在底板上的渗透压力，降低闸基渗透坡降；在低水位一侧设置排水设施，如排水孔、反滤层及减压井等，将渗入闸基的水尽快排出，并防止渗流出口发生渗透变形。
地下轮廓布置形式
1）黏性土地基地下轮廓线布置。黏性土地基防渗设施常采用水平铺盖，不设板桩。排水设施可前移到闸底板下，以降低底板上的渗透压力并有利于黏性土的加速固结。出口设置反滤层。
2）砂性土地基地下轮廓线布置。砂性土地基当砂层很厚时，可采用铺盖与板桩相结合的型式，排水设施布置在护坦上，必要时，在铺盖前端再加设一道短板桩，以加长渗径；当砂层较薄，下面有不透水层时，可将板桩插入不透水层；当地基为粉细砂土基时，为了防止地基液化，常将闸基四周用板桩封闭起来；对于受双向水头作用的水闸，在上下游均应设置排水设施，设计时应以水头差较大的一边为主，另一边为辅。
防渗及排水设施
1）防渗设施。
a.铺盖。铺盖主要是用来延长渗径，应具有一定的不透水性(一般要求铺盖的渗透系数要比地基土的渗透系数小100倍以上)；为了适应地基的变形，也要有一定的柔性；还要有一定的抗冲性。常用的材料为黏土、黏壤土、混凝土或钢筋混凝土。
黏土铺盖：一般用于砂土地基，铺盖的长度应由地下轮廓线设计方案比较确定，一般为闸上水头的3～5倍。铺盖上游端的最小厚度由施工条件确定，一般为0.6～0.8m。
钢筋混凝土铺盖：钢筋混凝土铺盖的厚度不宜小于0.4m，在与底板连接处加厚至0.8～1.0m并用沉降缝分开，缝中设止水。在顺水流和垂直水流流向方向应设沉降缝，间距不宜超过15～20m。在接缝处局部加厚，并设止水。
b.板桩。透水地基较薄时，可用板桩截断渗流，并插入不透水层至少1.0m；若不透水层很厚，则板桩的深度一般采用0.6～1.0倍水头。用作板桩的材料有木材、钢筋混凝土及钢材三种。
c.齿墙。闸底板的上下游端一般均设有浅齿墙，其作用是增强闸室的抗滑稳定和延长渗径，齿墙1.0～2.0m左右。
d.其他防渗设施。垂直防渗设施除了上述的板桩和齿墙外，还有混凝土防渗墙、灌注式水泥砂浆帷幕以及用高压旋喷法构筑防渗墙。
2）排水设施。
a.平铺式排水。其一般都是在设有排水孔的消力池和浆砌石海漫的底部平铺反滤层，即在开挖好的地基上平铺1~2层200～300g/m2的土工布，土工布上铺设反滤层，反滤层上平铺直径1～2cm，厚0.2～0.4m的卵石、砾石或碎石。
b.铅直排水。铅直排水常用于下面有承压透水层处。将排水井伸入到该层内0.3～0.5m，引出承压水，达到降压的目的。排水井的井径一般为0.3m左右，间距3m左右，内填滤料。
3）水闸侧向绕渗布置。
水闸建成挡水后，除闸基渗流外，渗流还从上游高水位绕过翼墙、岸墙和否刺墙等流向下游，称为侧向绕渗。
侧向防渗排水布置（包括刺墙、板桩、排水井等）应根据上、下游水位、墙体材料和墙后土质以及地下水位变化等情况综合考虑，并应与闸基的防渗排水布置相适应，使在空间上形成防渗整体。
消能防冲
进水闸的消能方式常采用底流式消能，消能防冲措施主要有消力池、海漫和防冲槽。
消力池的布置与构造
消力池的型式主要有下挖式、突槛式和综合式。
当闸下尾水深度小于跃后水深时，常将护坦高程降低，形成下挖式消力池，消力池可采用斜坡面与闸底板相连接，斜坡面的坡度不宜陡于1：4；当闸下尾水深度略小于跃后水深时，或者地基开挖困难或开挖会影响闸室稳定时，则在护坦上建造消力墙来壅高水位，形成突槛式消力池；当闸下尾水深度远小于跃后水深，且计算消力池深度又较深时，可采用综合消力池。当水闸上、下游水位差较大，且尾水深度较浅时，宜采用二级或多级消力池消能。
消力池的尺寸：主要有池深、池长和护坦厚。
消力池的构造：为了减小护坦上的扬压力，可在水平段的后部设排水孔，其底部设反滤层。排水孔孔径一般为5～10cm，间距1.0～3.0m，呈梅花形布置。
护坦与闸室、岸墙及翼墙之间，以及其本身沿水流方向均应用缝分开，以适应不均匀沉陷和温度变形。护坦自身的缝距可取10～20m，靠近翼墙的消力池缝距应取得小一些。护坦在垂直水流方向通常不设缝，以保证其稳定性，缝宽2.0～2.5cm。缝的位置如在闸基防渗范围内，缝中应设止水设备，但一般都铺贴沥青油毛毡。
为增强护坦的抗滑稳定性，常在消力池的末端设置齿墙，墙深一般为0.8～1.5m，宽为0.6～0.8m。
海漫的布置与构造
海漫的作用是进一步消减水流余能，并调整流速分布，保护护坦和河床的安全，防止冲刷。常用海漫形式有干砌石海漫、浆砌石海漫、混凝土海漫、铅丝笼海漫等。
海漫的长度：取决于消力池出口的单宽流量、上下游水位差、地质条件、尾水深度及海漫本身的粗糙程度等因素。
海漫的构造：一般在海漫起始段做5~10m长的水平段，其顶面高程可与护坦齐平或在消力池尾坎顶以下0.5m左右，水平段后做成不陡于1：10的斜坡，以使水流均匀扩散，调整流速分布，保护河床不受冲刷。
防冲槽的布置与构造
水流经过海漫后，能量得到进一步消除，但仍具有一定冲刷能力，流速分布接近河床正常流速分布，但在海漫末端仍有冲刷现象。为保证安全和节省工程量，常在海漫末端挖槽抛石加固，形成一道防冲槽或其他加固措施，其深度 t″一般取1.5～2.5m，底宽b取2～3倍的深度，上游坡率m1=2～3，下游坡率m2=3。
上下游护坡及上游河床防护
上游水流流向闸室，流速逐渐加大，为了保证河床和河岸不受冲刷，闸室上游的河床及岸坡要采取相应的防护措施。与闸底板连接的上游铺盖，主要是为防渗而设，但处于冲刷地段，其表层应有防冲保护。上游翼墙通常设于铺盖段的护坡部位，其上游有2～3倍水头长度的护底及护坡。
水闸下游河床和岸坡防护，除护坦、海漫、防冲槽和下游翼墙外，防冲槽及海漫两侧均常设干砌石护坡，有时在防冲槽末端还设4～6倍水头长度的护坡。
在护坡与河床和边坡交接处，常驻设一道深0.5m的浆砌石齿墙。其下设0.1～0.2m碎石、粗砂垫层。
两岸连接建筑物布置
两岸连接建筑物的作用
水闸与河岸或堤坝等连接时须设置连接建筑物，包括：上、下游翼墙和边墩（或边墩和岸墙），有时还有防渗刺墙，其作用是：
（1）挡两侧填土,保证岸土的稳定及免遭过闸水流的冲刷。
（2）当水闸过水时，引导水流平顺入闸，并使出闸水流均匀扩散。
（3）控制闸身两侧的参流，防止土壤产生渗透变形。
（4）在软弱地基上设岸墙以减少两岸地基沉降对闸室结构的不利影响。
在水闸工程中，两岸连接建筑物约占水闸总工程中所占比重较大，有时可达工程总造价的15%～40%，闸孔数愈少，所占的比例愈大。
两岸连接建筑物的形式和布置
（1）闸室与两岸的连接形式。水闸闸室与两岸的连接形式主要与地基条件及闸身高度有关。当地基较好、闸身高度不大时，可用边墩直接与河岸连接。当闸身较高，地基软弱、如用边墩直接挡土，由于边墩与闸身地基的荷载相差悬殊，可能产生严重不均匀沉降，影响闸门启闭，并在底板内产生较大的内力。此时，可在边墩后面设置轻型岸墙，边墩只起支承闸门及上部结构的作用，而土压力全部由岸墙承担，见图5-15。这种连接形式可以减小边墩和底板的内力，同时还可以使作用在闸室上的荷载比较均衡，以减少不均匀沉降。当地基承载力过低，也可以采用护坡式结构型式。其优点是：边墩不挡土，也不设岸墙和翼墙挡土，因此，闸室边孔受力状态得到改善，适用于软弱地基。其缺点是防渗和抗冻性能较差。同时，为了挡水和防渗需要，在岸坡段设刺墙，其上游设防渗铺盖。
（2）翼墙的布置。上游翼墙应与闸室两端平顺连接，其顺水流方向的投影长度应大于或等于铺盖长度。
下游翼墙的平均扩散角每侧宜采用7°～12°，其顺水流方向的投影长度大于或等于消力池长度。
上、下游翼墙的墙顶高程应分别高于上、下游最不利的运用水位。翼墙分段长度应根据结构和地基条件确定，可采用15～20m。建筑在软弱地基或回填土上的翼墙分段长度可适当缩短。
翼墙平面布置一般有以下几种。
1）圆弧翼墙。这种布置形式是从边墩两端开始，用圆弧直墙与河岸相连，上游圆弧半径约为15～20m，下游圆弧半径约为30～40m。其优点是水流条件好，但施工复杂，模板用量大，适用于水位差及单宽流量大、闸身高、地基承载力较低的大中型水闸。
2）反翼墙。上游翼墙长为水闸水头的3～5倍，或与铺盖同长；下游与消力池同长，然后分别垂直插入堤岸内。两段相连的转角处，常用半径为2～5m的圆弧连接。这种布置形式水流和防渗效果好，但工程量大，适用于大、中型工程。对于渠系小型水闸，为了节省工程量可采用一字型布置形式，即翼墙自闸室边墩上下游端垂直插入堤岸。这种布置工程量省，但进出水流条件差。
3）扭曲面翼墙。翼墙的迎水面，从边墩端部的铅直面，向上、下游延伸而逐渐变为和与其相连的河岸或渠道坡度相同为止，形成扭曲面。其优点是进出闸水流平顺，工程量省，但施工复杂。这种布置在渠系工程中应用较多。
4）斜降式翼墙。翼墙在平面上呈八字形，高度随其向上、下游延伸而逐渐降低，至末端与河床齐平。这种布置的优点是工程量省，施工简便，但水流在闸孔附近容易产生立轴漩滚，冲刷岸坡，而且岸墙后渗径较短，有时需要另设刺墙，只能用于小型水闸。