港航工程及近海作業 第23講__6.7 船閘結構形式及特點__肖政講訴

2023年12月30日發(作者：文章吧)

第23講

6.7 船閘的結構形式及特點

6.7.1 閘室結構

6.7.1.1 閘室結構型式及其構造

船閘閘室是由上、下閘首和兩側閘墻環繞而形成的空間，是船閘實現其調整水位、升降船舶、使船舶克服航道上集中水位落差的結構。閘室分為閘室墻和閘底。

圖6.7-1閘室結構示意圖

閘室結構可分為整體式結構（閘墻與底板一體）和分離式結構（閘墻與底板分離）。

分離式閘室結構可分為：

? 土基上：重力式、懸臂式、扶壁式、板樁式和地下連續墻等型式。

圖6.7-2土基上閘室結構示意圖

? 巖基上：重力式、襯砌式和混合式 。

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圖6.7-3巖基上閘室結構示意圖

1）重力式閘墻的構造

（1）特點：重力式閘墻是靠自重維持穩定；地基反力較大，且又承受有水平力，對地基承載能力要求較高；

（2）適用條件：重力式結構只適用于較好的地基；

（3）重力式結構按材料可分為：

? 漿砌條（塊）石結構、混凝土結構和鋼筋混凝土結構；

? 漿砌石重力式結構適用于盛產石料的地區，但費工、質量不易保證；

? 混凝土和鋼筋混凝土結構，適用于船閘水頭較高，機械化施工及石料缺乏等的情況；

（4）重力式閘墻的頂寬確定

a）主要根據交通安全要求

b）回填土是否到頂

c）砌筑石料尺度

一般墻頂寬度不小于0.6m。若回填土不到頂，則墻頂面作為人行通道應適當放寬，并2

不應小于1.0m。在有行車或其他要求時，則應根據具體情況確定。

d）梯形斷面

B/h=0.7 ~ 1.3 （B為底板寬，h為墻高）

b/h=0.5 ~ 0.8 （b為墻底寬）

前趾寬度一般取為0.15~0.25倍墻高

（5）衡重式

B/h=0.5 ~ 0.7，一般在（0.4~0.5）倍墻高處設置卸荷平臺。平臺以上為梯形斷面，平臺以下設1:0.2~1:0.25的倒坡 ，平臺寬度初取為0.15~0.25倍墻高。

2）懸臂式閘室的構造

由閘墻、底板和后懸臂組成。從船閘軸線分成對稱的兩半，在底板中縫處設有止水（兩道止水），形成不透水閘底。

圖6.7-5懸臂式閘室構造

3）扶壁式閘室的構造

由立板、肋板和底板組成，底板分趾板和內底板。立板、肋板和底板等連接部位須設置斜托。

圖6.7-6扶壁式閘室構造

4）襯砌式及混合式

? 當基巖頂面高程高于閘墻頂高程時，可采用襯砌式；

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? 基巖頂面高程較低時，采用重力式；

? 基巖頂面高程低于閘墻頂高程時，可采用混合式；

（1）襯砌式結構有重力式襯砌和帶錨筋的薄壁襯砌。

? 當基巖質地松軟、裂隙發育，或在襯砌墻后設置排水可能引起較大滲透水流沖蝕巖石而使襯砌承受較大的水壓力時，宜采用重力式襯砌。

? 基巖質地較好、裂隙少，錨筋能可靠地嵌固在基巖里，墻后又設有排水，則可采用帶錨筋的襯砌墻。

? 基巖堅硬，裂隙很少，巖面較高時，閘室也可直接由巖石開挖平整形成。

我國小型船閘，多采用砌石倒梯形重力式襯砌；中大型船閘則采用混凝土和鋼筋混凝土襯砌。

5）板樁式閘墻

（1）特點：依靠板樁入土部分的嵌固作用，通過錨錠結構把一部分荷載傳至后方土體中來維持其穩定。

（2）適用條件：各種地基條件，特別適用于較弱地基。

圖6.7-7板樁式閘墻結構示意圖

6.7.1.2 閘底設計

1）護底

（1）作用：分離式閘室，一般選用透水閘底。為防止由于閘室水位、流速的頻繁變化而可能引起的沖刷，以及在滲流作用下可能出現的流土、管涌及被船舶螺旋漿、撐篙等造成閘底的破壞，因此必須加以保護。

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圖6.7-8閘底護底示意圖

（2）護底的構造

透水閘底由護面及反濾層組成。

護面一般采用干砌塊石，干砌塊石厚度為25~40cm，在石料缺乏地區，也可采用混凝土板。

反濾層采用中石、小石、中粗砂構成，砂性地基上反濾層多為3~4層，粘性地基反濾層多為2~3層。

地基為粉砂，反濾層采用4層：

? 19～40mm中石子厚約20cm

? 2～10mm小石子厚約20cm

? 中砂層厚約20cm

? 細砂層厚約20cm

（3）閘底縱橫格梁

為固定護面及反濾層各層間的相對位置，防止塊石松動而導致閘底破壞，透水閘底應設置縱橫格梁。縱橫格梁控制的面積以30m2為宜，格梁斷面尺寸一般不宜小于40cm，當利用格梁起橫梁支撐作用時格梁宜采用鋼筋混凝土結構。

（4）雙鉸式底板

由兩邊閘墻的前趾與中間底板以斜接或搭接組成兩個假想鉸，在鉸接處設止水以形成不透水的分離式結構。

中底板的厚度一般為閘室寬度的1/12~1/8；中底板的寬度一般取閘室寬度的3/5~4/5。

6.7.2 閘首結構

6.7.2.1 閘首結構布置

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閘首由墩墻和底板所構成。布置及尺寸與所選用的閘門型式、輸水系統及有無帷墻等有密切關系。

6.7-9閘首結構

6.7.2.2 閘首結構制度確定

1）門前段長度

工作閘門型式、檢修門尺度、門槽構造及檢修要求：

? 檢修門槽設于閘首外，l1一般為1.0m左右（最小）

? 檢修門槽設于閘首內

? 對人字門閘首：??1=(1.0~2.0)+??1

? 對橫拉門閘首：??1=(1.0~2.0)+??1+??

式中，??1——檢修門槽寬度（m）

B——輸水進口斷面寬度（m）

2）人字閘門、橫拉閘門、三角閘門、平面閘門

??1=(1.1~1.2)(????+??)/2????????

Bc ——閘首的口門寬度（m）

d ——門龕深度，一般為門厚加0.4~0.8m

θ ——閘門與船閘橫軸線的夾角，一般為20?~22.5?

3）閘門支持段長度

需滿足結構穩定及強度于輸水廊道進出口布置要求。

假定是在其獨立工作條件下進行穩定和強度驗算確定的，據已建船閘支持段尺度的統計，l3的變化幅度較大，其范圍如下

??3≈(0.3~1.2)?

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??3≈(0.4~1.2)H

式中，h——邊墩自由高度（m）

H——設計水頭（m）

6.7.3 引航道導航和靠船建筑物

6.7.3.1 導航和靠船建筑物型式

1）固定式

? 重力式

? 墩式

? 樁墩式

? 空箱式

? 扶壁式

2）浮式

6.7.3.2 導航和靠船建筑物結構型式的選擇

? 建筑物的高度

? 水位變化的幅度

? 材料來源

? 施工條件

? 使用要求

? 地基土壤的性質

? 應盡可能采用結構簡單、便于施工、使用方便、經濟合理的結構型式

6.7.3.3 導航和靠船建筑物設置要求

? 前沿作成垂直平整面，以利于船舶停靠及系泊安全。

? 當引航道水位變幅較大時，可在靠船建筑物正面分層設置系船鉤。

? 墩與墩間一般設有人行引橋供管理人員工作及船員上、下岸之用。

? 尺度應滿足穩定和強度要求。

? 滿足系船、照明及信號裝置等布置要求。

6.7.3.4 護坡和護底的必要性

引航道的岸坡和底部，由于經常受到船閘泄水和溢洪時水流的沖刷、暴雨、風浪、及船行波的影響等，容易造成岸坡崩塌，引起引航道泥沙大量淤積，妨礙船舶航行。因此靠近閘首附近的一段引航道的邊坡和底部，須適當加以保護。

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6.7.3.5 護坡和護底的型式

? 一般采用漿砌塊石

? 干砌塊石

? 混凝土塊體

? 草皮

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