船闸

船闸船闸总体规划引航道：引导船只安全进出船闸，引航道内设有导航建筑物和靠船建筑物，导航建筑物引导船舶顺利进出闸，靠船建筑物供等待过闸船舶停靠使用。船闸基本组成及工作原理船闸是为船舶克服水道落差而设置的一种结构简单、使用方便的通航建筑物，船闸一般由上、下闸首、闸室、上下游引航道组成。闸室：是指上、下闸首和两侧闸室墙组成的空间，闸室是供船只过闸时停泊的地方，在闸室内一般有系船等辅助设备。闸首：将闸室与上下游引航道隔开的挡水建筑物，位于上游的闸首为上闸首，位于下游的闸首为下闸首，闸首内设闸门和向闸室内灌水或由闸室向外放水的输水系统以及启闭机械。假定船舶从下游驶向上游，闸室内水位与下游水位齐平，下闸门开启，上闸门及上游输水阀门关闭。首先将船舶从下游引航道内驶向闸室，关闭下闸门及下游输水阀门，然后打开上游输水阀门给闸室灌水，等闸室内水位与下游水位齐平后，打开上闸门，船舶驶出闸室，而进入上游引航道。从上游驶向下游其过闸程与此相反。船闸工作原理：二、船闸类型根据船闸所处的位置分：1、内河船闸建在内陆渠化河流及人工运河上的船闸。2、海船闸建在封闭式海港洪池口门、海运河及入海河流河口处的船闸。根据船闸的闸室级数不同分：1、单级船闸沿船闸纵向只建有一个闸室的船闸，船舶通过单级船闸时只需进行一次灌泄水，即可克服上下游水位的全部落差，这种船闸适用于水头不超过15~20m。2、多级船闸沿船闸纵向连续建两个以上闸室的船闸、船舶通过船闸时城进行多次灌水泄水才能克服上下游水位全部落差，当水头超15~20m宜采用多级船闸。不过，近年来国内外建造了一些水头H20m的单级船闸，如广西融江的麻石船闸H=22m，江西赣江万安船闸H=32.6m。国外建成的水头最大的单级船闸，前苏联额尔齐其尔河的石山口船闸H=42m。根据船闸线数的不同分：1、单线船闸一个枢纽只建有一座船闸。2、多线船闸一个枢纽内建有多座船闸。三、船闸基本尺寸确定船闸的基本尺寸决定于过闸船队的船只数目、船只大小。基本尺寸主要指闸室在有效长度、有效宽度及闸槛上最小水深。1、闸室有效长度：即船舶过闸时闸室可供船舶安全停泊的长度，包括船队及其进闸所需的富裕长度，与驳船一次过闸数量和编组方式有关。)2(21nLnLLLk1L2L—拖轮长度；—驳船长度；n—船队纵向驳船数；L—沿纵向船与船，船与闸首间距离，中小型船闸mL3~1对简易船闸还可取小些，大型船闸mL5~2海船闸mL10~5对于顶推式船队LnLLLk21驳对于头部输水系统的船闸，闸室灌水时紧靠上闸首一段距离的闸室内水流紊乱，停泊条件，不能停船，这段闸室长度称镇静段，镇静段长度与船闸设计水头，输水系统的消能型式及闸室的过水断面等因素有关，其大小可通过模型试验确定，中小型船闸镇静长度一船取4m，此时镇静LnLnLLLk)2(212、闸室有效宽度：闸室墙两侧表面突出部分最小距离，当闸室墙上装有护木时，应为护木外表面间距离。BBK)15.1~10.1(B—并列过闸船只总宽。KBCmBmBBK)1(21有的书的建议这样确定1B—驳船宽度；m—过闸船队横向驳船数；B—船与闸室墙间富裕宽度一般1)15.0~1.0(mBB取mB5.1~4.0C—船舶之间空隙，一般取mC5.0~3.0kh)(TThk3、槛上最小水深最低通航水位时，闸槛最高处的水深T—船只满载时的吃水深度；一般是指过闸最大船只满载时的吃水深度。T—船底以下富余水深，与船只进闸速度有关,船只进闸速度快，要小。TTT)5.0~3.0(一般取四、船闸高程的确定1、底部高程上游引航道底部和上闸首门槛高程=上游最低通航水位—kh闸室底、下闸首门槛和下游引航道底高程=下游最低通航水位—kh2、顶部高程上闸首顶部高程有允许淹没和不允许淹没两种情况：1）允许淹没上闸首顶高程=最高通航水位+富裕高度大型船闸ma0.1a中小型船闸ma5.0此时上游引航道墙顶和闸室墙顶与上游闸首同高。2）不允许淹没上闸首顶高=防洪水位+闸首室墙顶高程=下闸首顶部高程a下游引航道墙顶高程=下游最高通航水位m)0.1~5.0(上下游闸门顶高程=最高通航水位或防洪水位m)5.0~2.0(五、船闸的引航道引航道作用在于保证船舶安全，顺利进出船闸，供等待过闸船舶的安全停泊，使进出船闸船只交错避让，引航道应具有足够的水深和一定的平面形状和尺寸。引航道平面形状与尺寸取决于船舶过闸繁忙程度，船队进出闸的引驶方式以及靠船和导航建筑物的型式与位置。（一）引航道的形状1、对称式引航道引航道轴线与闸室轴线相重合，双向过闸时为进出船舶相交错避让，船舶进出闸必须曲线行驶，因而进出闸速度较慢，过闸时间长，这种布置多用于小型船闸。2、非对称布置引航道引航道轴线与闸室轴线不重合，布置方式又有两种型式。1）、引航道向不同岸侧扩宽，双向过闸时船舶直线进闸曲线出闸，2）、引航道向同一岸侧扩宽，主要货流船舶直线进出闸，非主要货流曲线进出闸。（二）引航道横断面1、引航道水深一般取船闸槛上水深，即引航道的底面高程一般取其等于船闸闸槛顶高程，在泥河淤积严重的河床流上，引航道的水深应根据淤积情况适当加深。2、引航道宽度根据船闸中所行驶和停泊船队的线数决定，当采用双线时，为使船队能相互交错避让在船队满载吃水的船底平面上，引航道宽度BBBco32CB—过闸船只宽度；B—船与船、船与岸边富余宽度；cBB)5.0~2.0(引航道中船速较小取小值，船速较大取大值。采用三线过闸即一船队过闸，两船队停在引航道内BBBco43引航道底宽)(2ThmBBko底m—边坡系数；kh—引航道内最小通航水深；T—吃水深度（最大船只满载时吃水深度）。1L)0.2~5.1(1L3、引航道长度闸室总长度，过渡段长)43~21(S船长一般小型船闸mL3001中型船闸mL5001大型船闸mL8001。六、船闸在枢纽中的布置在确定船闸位置时应遵循的一般原则与具体要求为：1、在枢纽布置船闸时，应保证船舶（队）航行的安全与方便，即在通航时间内当任何流量通过枢纽中泄水建筑物时应保证船舶由上下游驶入驶出引航道，进出船闸以及在引航道中停泊的安全与方便。2、船闸位置应选择在地形、地质条件较好地方，以降低工程造价，布置船闸一般尽量避开深挖方、高填方地区，以减小土方工程量，布置船闸时应考虑到建材来源及施工场地布置情况，尽可能将船闸布置在靠近料场岸，以便运料和避免施工组织复杂化。3、在水利枢纽布置中应充分考虑到远景航运发展需要，在修建单线船闸时，应考虑预留二线船闸位置。一般布置船闸时考虑以上诸多因素，进行方案比较选择最优方案。布置方案主要有两种：1、布置在河床之中的船闸客观条件许可最好把船闸布置在水深较大，地基较好和不发生淤积一岸，以使船闸上下游引航道挖方少造价低。船闸布置在河床之中葛洲坝水利枢纽1）将上闸首布置在坝轴线上，闸室和下闸首等结构位于坝轴线下游，其优点是闸室承受的扬压力小，可以减小闸室墙断面，下游导航堤较短，缺点是上游导航堤要加长，且处于高水位中，工程量较大，同时，当桥梁通上闸首时，由于净空要求，桥墩需要加高并另建引桥或采用活动吊桥。2）把下闸首布置在坝轴线上，其优点、缺点与上种布置情况相反，总的说来工程上采用前一种布置较多。2、布置在河弯的裁直引河上的船闸当地形等条件合适时，这种布置方案较合理，因为这种布置船闸与主体工程施工不相互干扰。船闸离主体拦河建筑物较远船只进出闸安全，船闸和引航道开挖量虽大，但施工场地开阔，可不作围堰且可先建船闸通航，当拦河（主体）建筑物施工时又利用船闸导流。船闸布置在河弯的裁直引河上七、船只过闸时间过闸方式：单向过闸，船只从上（下）游向下（上）游过闸双向过闸，一次灌水泄水时间内船只从上游到下游，从下游到上游，两方向依次交替过闸。船只从下游到上游单向过闸程序：1、打开下游输水系统的阀门放水，使闸室水位与下游齐平（t3）2、打开下闸门(t1)3、船只进闸（t2）4、关闭下闸门(t1)5、打开上游输水系统阀门向灌水，使闸室水位与上游齐平（t3）6、开启上闸门(t1)7、船只出闸(t4)8、关闭上闸门(t1)一般认为开启、关闭闸门时间相同，灌水、放水时间相同。∴单向过闸时间4321124ttttT1t—闸门开启（关闭）时间一般取分钟2~1t2t—船只进闸时间112/VLt1LkLL1—进闸距离单向过闸5.11V—船只进闸速度smV/5.0~3.013t—充放水时间升VHt/3H—上下游水位差，升V—闸室水位上升下降速度，与输水系统型式有关。门上开阀分升/4.0mV门下输水分升/9.0mV短廊道输水系统,/0.1分升mV升V分/5.3m分散输水系统可达一般分钟)20~5(3t4t—船只出闸时间224/VLtkLL2单向过闸5.1smV/)8.0~5.0(2船只从下游到上游双向过闸程序：1、打开下游输水系统的阀门放水，使闸室水位与下游齐平（t3）2、打开下闸门(t1)3、闸室内船只出闸(t4/)4、下游船只进闸（t2/）5、关闭下闸门(t1)6、打开上游输水系统阀门向灌水，使闸室水位与上游齐平（t3）7、开启上闸门(t1)8、船只出闸(t4/)9、上游游船只进闸（t2/）10、关闭上闸门(t1)/43/2122224ttttT2/2tt4/4tt所以双向过闸时间对于一个船闸一般认为单向、双向过闸机会均等，所以船只一次过闸时间为：)2(2121TTT一般小时1T船闸结构一、闸室结构在土基上常采用两种形式：1、闸室墙与底板分离的透水闸室2、闸室墙与底板相连的不透水闸室(a)（b）1、透水闸室：适用于高度为6~8m且地基条件较好的闸室闸室墙按结构特征可分为：重力式、扶壁式、拉条板墙式、板桩式、高桩台式a、重力式闸墙：依靠本身和墙填土重量维持稳定、多用坞工材料。中小型船闸常用。优点：就地取材、节约水泥、钢材、结构经久耐用，施工技术要求低。缺点：砌石工程量大、不易机械化施工。b、扶壁式：依靠扶壁间填土来维持平衡与稳定，多采用铅结构。优点：材料少，结构尺寸较小，对地基要求较其他形式较低。缺点：施工复杂、结构耐久性差。c、拉条板墙式（锚着式）：依靠立板与锚定板间填土重和锚定作用维持稳定。优点：结构断面尺寸较小，砼用量小、造价低。缺点：钢材用量大，施工复杂、结构耐久性差。d、高桩台式：依靠在地基中的嵌固作用维持平衡。优点：稳定性好。缺点：耗材多，施工复杂。e、板桩式：利用板桩入土部分的嵌固和锚定结构来维持稳定。优点：省材。缺点：施工复杂、耐久性差。反拱式闸室双铰式闸室悬臂式闸室坞式闸室2：不透水闸室这种闸室适用于水级较大，闸墙较高，地基较差的船闸一般有如下几种形式a、坞式闸室优点：地基受力均匀，结构简单，地基承载力要求低。缺点：底板较厚，材料用量大。b、悬臂式闸室优点：中间分缝设止水后减小底板内力、耗材少。缺点：中间止水构造复杂。c、双铰式闸室优点：底板厚度较小缺点：底板受力对两侧闸室变位较为敏感，接触处止水复杂适用于砂性土地基及墙高较小船闸。d、反拱底板式闸室优点：底板截面尺寸小，砼钢材用量小。缺点：对闸室墙不均匀沉陷相对水平位移转角相当敏感。矩形闸室用水量少，灌泄时间短，启用方便，通过能力大，大多数船闸皆采用这种结构。二、闸首结构闸首的布置、结构型式主要取决于输水系统的型式，闸阀门型式和布置。地基条件建筑材料情况及是否有帷幕等因素。闸首边墩一般采用重力式和空箱式利用空箱式布置输水系统。三、导航建筑物与靠船建筑物、防护建筑物1、防护建筑物作用在于防止风浪和水流对舰艇的撞击，以保证舰艇安全过闸和停靠，必须在引航道范围内进行护底与护岸，护底一般用干砌石，护岸用浆砌石。2、导航建筑物为保证舰艇能从宽度较大的引航道安全顺利地进入较窄的闸室，必须设导航建筑物。位于进闸航线一侧用的引导船只进闸，主导航建筑物，位于出闸航线一侧用以引导受侧向风，水流和主导航建筑物弹力作用偏离航线的船只，使其循正确方向行驶称为辅导员航建筑物。3、靠船建