广西西江干线贵港航运枢纽二线船闸(闸室结构)设计说明书

1、前 言航运是综合利用水资源的重要组成部分，我国具有发展内河水运的良好条件，潜力很大，在兴修水利枢纽，渠化河流和修建运河时，船闸是克服集中落差的一种主要的通航建筑物。船闸建设在我国具有悠久的历史，早在两千多年以前，秦朝开挖的灵渠，克服水位落差的陡门，就是船闸的雏形，但是由于我国长期封建统治，束缚了科学技术的发展。船闸建设的发展极慢，不但数量少，规模小而且技术很落后。新中国成立后，就建设了大中小船闸800多座，大大推动了我国船闸技术的发展。二十世纪五十年代修建的京杭运河，船闸的规模就比较大，运输很繁忙，对沟通我国的南北水运起着极为重要的作。贵港航运枢纽位于西江航运干线的中上游，是西江航运建设二期工

2、程的主体，它以渠化航道，发展航运为主，兼顾发电、防洪、灌溉、桥梁及公路交通等综合性功能。二期工程主要项目包括贵港航运枢纽本体、库区防护工程、贵港至西津、西津至南宁的航道整治，航标、通讯工程等，工程动态总投资20.08亿元人民币，其中包括向世界银行贷款的8000万元美金。主体工程于1995年动工。 贵港航运枢纽上距西津枢纽104公里，下距桂平枢纽110公里，主要由水力发电厂和枢纽船闸两大部分组成。本设计主要按照船闸总体设计规范、船闸输水系统设计规范、船闸闸阀门设计规范、船闸水工建筑物设计规范等船闸规范，参照现有的一些国内外船闸资料，结合涪江明台的具体的情况，并在老师的悉心指导下对对涪江明台船闸的

3、总体布置、输水系统、闸墙结构闸阀门及启闭机械等四部分进行了设计。通过本次设计可以巩固、联系、充实、加深、扩大所学基础理论和专业知识，训练其综合运用所学知识的独立分析和解决实际工程问题的能力，同时训练其计算能力、绘图能力、论文撰写能力、语言表达能力、创新能力，培养学生的敬业和合作精神，让我获益匪浅。 目录前 言I目录II摘 要IVABSTRACTV第一章 设计资料11.1 工程概况11.2 航运资料11.2.1 建筑物设计等级11.2.2 货运量21.2.3 设计船型21.2.4水文与气象资料31.2.5 地质资料及回填土资料3第二章 船闸总体规划及平面布置72.1船闸形式的选择72.1.1 船

4、闸线数的确定72.1.2 船闸级数的确定72.1.3船闸及引航道在枢纽中的布置72.1.4 船闸总体布置72.2 船闸尺度的确定82.2.1船闸的基本尺度82.2.2断面系数验证92.3引航道型式及尺度确定92.3.1引航道型式的选择92.3.2引航道尺寸92.3.3引航道弯曲半径和弯道加宽112.3.4导航及靠船建筑物的布置112.4船闸各部分高程确定112.5 船闸的通过能力132.5.1过闸时间132.5.2船闸通过能力计算142.6船闸耗水142.6.1 单向一次过闸用水量142.6.2 双向一次过闸用水量152.6.3 一次过闸用水量152.6.4 船闸一昼夜的平均耗水量152.6.

5、5船闸每通过一吨货的耗水量15第三章 输水系统设计163.1 输水系统形式的选择163.1.1集中输水与分散式输水系统选择163.2输水阀门处廊道断面尺寸163.2.1 初步确定输水阀门处廊道断面尺寸163.3 输水廊道布置173.3.1 廊道的淹没水深173.3.2 廊道的进口修圆173.3.3 输水廊道出口173.3.4 廊道形式布置173.4 输水系统的阻力系数及流量系数等的计算193.4.1灌水过程193.4.2泄水过程27第四章 闸、阀门及起闭机型式的选择364.1闸门型式的选择及尺寸的确定364.1.1闸门型式的选择364.1.2门扇尺寸的确定364.2阀门型式的选择及尺寸的确定3

6、64.3闸首尺寸与布置374.3.1闸首长度374.3.2 闸首宽度374.3.3 底板厚度和门溏深度38第五章 船闸结构初步设计395.1闸室初步设计395.1.1 船闸结构选型395.1.2 基本情况405.2钢筋混凝土式闸墙405.2.1 断面尺寸拟定405.2.2墙后回填及排水布置415.2.3钢筋混凝土重力式闸墙荷载计算425.2.4 钢筋混凝土重力式闸墙的计算与验算465.2.5 各部强度验算495.3 衡重式闸墙685.3.1断面尺寸拟定685.3.2衡重式闸墙荷载计算695.3.3 衡重式闸墙的计算与验算735.3.4 各部分强度验算765.4方案比选83第六章 船闸结构技术设

7、计836.1 运用高水情况836.1.1荷载计算846.1.2 衡重式闸墙的计算与验算886.1.3 各部分强度验算916.2 检修工况946.2.1 荷载计算946.2.2 衡重式闸墙的计算与验算986.2.3 各部分强度验算1016.3 完建工况1046.3.1荷载计算1046.3.2 衡重式闸墙的计算与验算1076.3.3 各部分强度验算109小结113致 谢114参考文献115摘 要该设计是广西西江干线贵港航运枢纽二线船闸（闸室结构）设计，贵港航运枢纽上距西津枢纽104公里，下距桂平枢纽110公里，主要由水力发电厂和枢纽船闸两大部分组成。贵港二线船闸的设计水头为14.1m，本设计采用闸

8、墙长廊道侧支孔出水分散输水系统，结构形式选择了较为常见的混凝土重力式结构，设计结果闸室灌泄水和结构稳定、抗倾、地基承载等，都满足规范要求。该设计的主要内容包括船闸总体布置、船闸通过能力，输水系统设计，闸室结构设计四个主要方面。船闸布置在一线船闸右侧，水流条件满足停泊条件要求，且不会出现淤积；引航道根据地形采用反对称型式，上下引航道与河道平顺连接。船闸的单向年通过能力为3133万吨，满足设计要求。输水系统的设计中，计算了灌泄水所需时间、流量最大值、水位上升或下降速。在闸室结构设计中，通过对两种结构的计算，结果表明：1）设计了混凝土衡重式结构和钢筋混凝土重力式两种结构，且两种结构滑动稳定性、倾覆稳

9、定性、地基应力及偏心距以及各部截面强度均满足技术要求；2）在该设计中选择的混凝土衡重式结构做更详细的设计，计算了低水情况，高水情况，检修情况，完建情况。关键词：船闸通过能力，水力特性，混凝土衡重式结构 ABSTRACTThis design is the Guangxi Xijiang Guigang shipping hub (second-line shiplock chamber structure) design, Guigang shipping hub on the hub from 104 kilometers, from the Guiping hub 110 km, main

10、ly by the hydraulic power plant and the lock is composed of two parts. Design head of Guigang second-line shiplock is 14.1m, this design uses the gate wall long culvert side hole water dispersive water conveyance system, structure form selection of concrete gravity structure is more common, the desi

11、gn result chamber filling and emptying and structural stability, resistance to overturning, bearing, can meet the requirements of the code.The main content of this design includes the general arrangement, lock the lock capacity, water system design, four main aspects of the design of lock chamber st

12、ructure. Shiplock layout in line lock right, flow conditions meet the parking requirements, and does not have the siltation of approach channel; according to the terrain using antisymmetric type, upper and lower approach channel and channel smooth connection. One-way ship lock through the annual cap

13、acity of 31.33 million tons, to meet the design requirements. In the construction of ship lock design, we got another two results through computing, the first, the construction of wet masonry boulder strip and Concrete gravity wall can satisfy the requirement of ship stabilization, overturn stabiliz

14、ation, stress of groundsill and eccentric distance and strength of each section. The second, we choose Concrete gravity wall to design in detail though wet masonry boulder strip is more cheaper, which includes low-level water, high-level water, operation of overhaul, and assembling the most rough sl

15、edding condition to make reinforcing bars.KEY WORDS: lock capacity,hydraulic characteristic,Concrete gravity lock wall117第一章 设计资料 1.1 工程概况贵港航运枢纽是西江航运干线南宁至梧州段四个渠化梯级的第二个梯级，位于郁江中段贵港市区上游约6.5km处，上游距西津水电站约104.3km，下游距桂平航运枢纽约110km。枢纽主要由18孔溢流坝、厂房和一线船闸（级船闸）组成。一线船闸于1998年1月竣工通航，整个枢纽于1999年竣工投入运行。目前一线船闸通过能力已接近饱和，

16、根据打造西江黄金水道的要求、货运量增长情况和中远期货运量的预测，需尽快建设二线船闸。拟建二线船闸位于一线船闸的右侧。 图1.1 贵港枢纽卫星地形图1.2 航运资料1.2.1 建筑物设计等级 根据广西壮族自治区人民政府2007年10月批准的广西壮族自治区内河航运发展规划、2010年3月1日批准实施的广西西江黄金水道建设规划以及广西壮族自治区港航管理局和我院编制德南宁至贵港3000吨级航道技术方案研究的成果及专家评审意见，提出2010年前西江航运干线南宁至贵港达到级航道标准，贵港至梧州界首达到级航道标准；20102020年西江航运干线南宁至贵港达到级航道标准，并为远景预留3000吨级航道；2020

17、年前贵港至梧州达到通航3000吨级船舶的级航道标准。目前贵港至梧州段II级航道已完成施工。船闸是枢纽的重要组成部分，其主要水工建筑物级别应与枢纽一致， 因此，闸首闸墙按级水工建筑物设计，导墙、靠船墩按3级建筑物设计。1.2.2 货运量 现有的贵港一线船闸年设计通过能力1200万吨， 2009年实际通过货运量1182.5万吨，由于过闸货运量的强劲增长，使得贵港一线船闸现已处于饱和运行状态，压船候闸现象时有发生。随着腹地经济的持续快速发展，贵港航运枢纽的过闸货运量将持续稳定增长。贵港枢纽2015年、2020年、2030年及2040年过闸运输需求量将分别达到2580万t、3680万t、5620万t、

18、7310万t，其中上水分别为546万t、821万t、1408万t、1936万t，下行分别为2034万t、2859万t、4212万t、5374万t。可见，贵港一线船闸的通过能力远不能满足过闸货运量发展需求，为满足西江航运增长需要，有效解决贵港一线船闸能力不足的问题，尽快实施贵港二线船闸是十分必要和紧迫的。近期要求1300万吨，远期下行要求3000万吨。1.2.3 设计船型根据通航标准与营运组织的分析，本项目设计代表船型采用3000吨级货船、2×2000吨级顶推船队、2000吨级货船、2000吨级港澳航线多用途集装箱船。表1.1 项目设计船型及尺寸1.2.4水文与气象资料（1）水文资料：

19、 贵港航运枢纽工程坝址位于郁江蓑衣滩河段，坝址上游河道呈S形，下游为微弯河段。坝址位于贵港市区上游约6.5km处，下距桂平航运枢纽约110km，上距西津电站约104.3km。电站坝址控制流域面积81700平方公里，多年平均降雨量1448.5 mm，多年平均流量1560立方米/秒，正常蓄水位43.10 m，相应库容3.72亿立方米；死水位42.60 m，相应库容3.54亿立方米；调节库容0.18亿立方米。汛期限制水位41.10 m。表1.2 二线船闸工程设计水位成果汇总表设计水位时段频率（）水位值(m)设计洪水位多年149.65库区正常蓄水位枯水时段43.10上游最高通航水位多年1047.69下

20、游最高通航水位多年1047.30上游最低通航水位汛期限制水位41.10上游检修水位枯水时段43.10下游最低通航水位枯水时段29.00下游检修水位12月次年2月2030.371.2.5 地质资料及回填土资料根据贵港航运枢纽工程地质勘察资料和已经开始的工可阶段地质钻探中间成果，拟建场地的地形地貌、岩土层工程特性如下：（一）地形地貌场区处于横县贵港岩溶孤峰残丘平原区，由在150m高程以下的大型开阔的坡立谷平原及溶蚀洼地与高出地面不逾100m的孤峰11残丘组成，充填型溶洞发育，覆盖层广布，沿河阶地宽广，呈波状低丘陵地形。船闸及引航道布置于郁江右岸一级阶地上，拟建场地地形较平坦，地面高程一般为43m5

21、0m，局部为相对低洼地块，地面高程一般为36m38m，无深大冲沟切割，属岩溶准平原地貌。未见岩溶漏斗、岩溶塌陷等不良物理地质作用。（二）地层岩性船闸及引航道所处地段均为第四系地层覆盖；据现场查勘及钻探揭露，场地内的地层岩性有：第四系人工堆积土，第四系冲积层黄色、黄褐色粘土夹粉质粘土及混卵砾石粘土，下伏基岩为白云岩。自上而下分述如下： 第四系人工堆积层（Qml）：主要由粘性土、砖头、灰岩碎块及碎石组成。各工程部位均有分布，其中上引航道地段的人工堆积层层厚1m8.8m；下引航道地段的人工堆积层层厚0.4m11m；上、下闸首及闸室段人工堆积层层厚0.8m7.2m；桥墩段人工堆积层层厚1.4m8.0m

22、。 第四系冲积层（Q4al）按土层的成分及可塑性划分，自上而下大致可分为4层，各层分述如下： 粘土层：黄褐色、红褐色，局部夹粉质粘土，硬塑状，土质较均匀，该层场地均有分布，层厚9.5m20.8m，层底高程26.7 m40.9m。 混卵砾石粘土层：黄褐色、黄色，呈硬塑状，混卵砾石1030，其成分以石英为主，粒径一般2mm20mm，最大达80mm。该层主要分布于下引航道、闸室及下闸首，层厚3.0m12.6m，层底高程28.9 m33.5m。 粘土层：黄褐色、红褐色，局部夹粉质粘土，硬塑状，土质较均匀，该层场地分布不均匀，层厚2.3 m12.3m，层底高程38.3 m29.8m。 粘土层：黄褐色、红

23、褐色，局部夹粉质粘土，可塑状，土质较均匀，该层多与岩面接触，场地均有分布，层厚0.5m4.5m，层底高程40.5m25.6m。局部岩面溶槽处有软塑状粘土分布。 石炭系中统大埔组白云岩（C2d）为区内下伏基岩，白色、灰白色，细晶至粗晶结构，岩石坚硬性脆，断口粗糙，偶有方解石晶洞，厚层巨厚层状，总厚度120m以上，岩性单一，无软弱夹层。岩层走向北东65°80°， 倾向南东，倾角9°15°。根据钻探揭露： 强风化白云岩：灰白色，细晶至粗晶结构，岩石风化溶蚀裂隙发育，岩体完整性较差，岩石敲击声哑，岩芯采取率低，岩芯呈粉砂状或碎块状。该层局部有揭露，主要分布在上游

24、引航道，层厚1.4m5.0m，岩面分布高程29.5 m37.5m。 弱风化白云岩：灰白色，细晶至粗晶结构，厚层状，岩石坚硬性脆，断口粗糙，偶有方解石晶洞，岩性单一，无软弱夹层；岩石裂隙以陡倾角裂隙发育为主，岩体完整性较好，岩芯以柱状为主。弱风化岩顶面分布高程24.8 m33.5m，层中岩溶较发育，溶洞规模大小不一。（三）工程地质评价上游引航道：一线上游引航道右岸坡坡度25°30°，坡面已采用浆砌片石防护，沿线未见岸坡塌滑现象，岸坡稳定，无岩溶漏斗及岩溶塌陷等不良地质作用。局部地段人工堆积层厚度较大，对边坡稳定不利；边坡坡角处于土层和岩层接触带地下水活动强烈区，土的含水量较大

25、，土质松软，对坡脚基础稳定不利。靠船墩及导航墙段航道底面土质松软，不宜作靠船墩基础持力层，建议将靠船墩、导航墙基础置于弱风化白云岩岩层上，并对基坑遇到的溶洞作适当的处理。上游引航道地质条件较好。船闸主体段：岩溶发育强烈，部分钻孔揭露溶洞体大，埋藏深，水文地质条件复杂，对左、右闸墙基础稳定不利，也是最可能产生基坑涌水的地段，需进行防渗和部分地基补强处理。船闸岩体属强透水性中等透水性岩层，为岩溶裂隙性渗漏，透水性极不均一，须进行防渗处理。下游引航道：下游引航道地质条件较好，局部地段人工堆积层厚度较大，对边坡稳定不利；边坡坡角处于土层和岩层接触带地下水活动强烈区，土的含水量较大，土质松软，对坡脚基础

26、稳定不利。改建枢纽大桥段：主要工程地质问题是人工堆积层厚度较大，岩溶较发育，岩体属中等透水性岩层。建议将桥墩基础置于弱风化白云岩岩层上，对基础遇到的溶洞作适当的处理，并对靠近航道两侧的桥墩基础采取防渗措施。址区工程地质条件总体良好，具备建设条件。（四）地质构造及地震1、地质构造本区处于华南准地台桂中桂东台陷中的大瑶山凸起西南端的南缘，从地质力学分析，位于广西山字型构造体系前弧东翼西山贵县向斜北翼近核部。系倾向右下游倾南为3°14°的单斜构造，为桂东南强震构造相对稳定的地区，主要孕震构造有二：一为防城灵山活动性断裂带，在厂坝区东南约20km处通过；二为巴马博白活动性断裂带距离

27、厂坝区西南约40km。二者对库坝区第四系沉积没有控制作用，断裂带地貌差异不明显，无明显活动迹象，表明活动不强烈，且断裂规模不大，新构造运动以间歇式轻微上升运动为主。根据西江航运干线贵港航运枢纽二线船闸工程场地地震安全性评价报告的结论性意见：近场区深部构造简单，新构造运动和缓，断裂规模不大，新生代以来有一定程度活动，第四纪活动不强，断裂上地震活动频度和强度都低。综合分析认为，近场区存在发生5.5级左右地震的构造条件，不具备发生大于等于6.0级地震的构造条件。2、地震拟建场地为桂东南强震构造相对稳定的地区，根据西江航运干线贵港航运枢纽二线船闸工程场地地震安全性评价报告的结论性意见：a）区域横跨华南

28、沿海地震带和长江中游地震带，在两地地震带活动的背景下，区域未来百年可能发生66.5级地震；近场区历史地震活动有一定水平，现代地震活动水平不高；历史地震对场地的影响烈度大于度者共11次，最大影响烈度为度。b）根据规范，本项目抗震设计基准期取50年，闸首、闸室采用超越概率为2的设计标准，导航墙、靠船墩、护岸等次要建筑物采用超越概率为10的设计标准。根据上表，工程区50年超越概率2的地震动峰值加速度为0.13g，地震动反应谱特征周期为0.45s；超越概率10的地震动峰值加速度为0.06g，地震动反应谱特征周期为0.40s（五）天然建筑材料根据1977年及1991年已进行了天然建材储量的勘探调查，本阶

29、段对上述阶段提出的天然建筑材料的产地、储量和质量做核实调查，选定的料场分述如下： 砂、砾料：调查发现左岸航运枢纽上游500m处的陆村砂场仍在经营，该砂场年产混合砂(中粗砂为主)约18万m3。砂料质量大部分是洁白的中粗粒石英砂，云母片含量小于0.6，含泥量小于2.2，粒度模数最高4.42，最小2.05，平均为3.18，基本符合质量要求。砾石为小于20mm的石英角砾或园砾。 石料：本阶段仅对大岩山石料场进行核实调查，大岩山石料场位于左岸航运枢纽上游约8km的大岩山，有贵港横县公路从该石料场附近通过，另有约1km机耕路直达开采场地，交通便利，现未被开采。石料场岩性为浅灰色中厚层状微晶灰岩，岩石饱和强

30、度147MPa164MPa，软化系数0.88，饱和容重26.8kN/m327.0kN/m3。料场面积7.5×104m2，无覆盖层，块石成材率高，岩体裸露于地表，储量250万m3。 土料：在拟建工程船闸及上、下引航道地段，覆盖层平均厚度约15m，陆上开挖总产量约471.8万m3，为黄色、黄红色粘土及含卵砾石粘土，土料质量良好。第二章 船闸总体规划及平面布置2.1船闸形式的选择2.1.1 船闸线数的确定 因单线船闸能满足货运量要求，故选用单线船闸。2.1.2 船闸级数的确定船闸最大水头=47.69-29=18.69m20m，故选用单级船闸。2.1.3船闸及引航道在枢纽中的布置1，枢纽左、

31、右岸方案比较 首先进行枢纽二线船闸左、右岸方案的定性分析比较，二线船闸布置在枢纽左岸存在以下主要问题： (l)枢纽左岸为港北区城区，岸侧多为民房、厂区，下游侧有贵港市氮肥厂，厂区占地面积较大，征地拆迁有较大困难。 (2)枢纽左岸上游为凹岸，下游为凸岸，二线船闸引航道与主航道间衔接较困难。 (3)下游引航道靠近枢纽电站尾水段，受水流条件影响大，难以满足口门水流条件要求。 因此，设计资料确定修建在右岸。2，一线船闸左、右侧布置方案比较 一线船闸左侧为枢纽施工时形成的三角形状窄长洲，上游边线距一线船闸上闸首边不足150 m，下游边线距一线船闸引航道仅为45 m左右，同时二线船闸布置在一线船闸左侧将较

32、大占用河床宽度。因此一线船闸左侧没有布置二线船闸的场地和条件。而一线船闸右侧为原有台地，场地相对较宽，一线船闸与防洪堤、现有建筑物之间可利用宽度为120750 m，场地较为平整，一线船闸主体段附近以旱地为主，拆迁量较少，更有利于施工场地的布置；场区与防洪堤、原有右岸道路、枢纽大桥形成交通环路，施工条件较为良好。同时二线船闸布置在一线船闸右侧与上、下游引航道的衔接相对平顺，对船舶的正常通航安全更为有利。 因此，设计资料确定在一线船闸右岸进行二线船闸总平面布置，并同时考虑预留三线船闸的位置。2.1.4 船闸总体布置综合考虑总平布置原则、二线船闸规模尺度、工程地质条件、施工布置等因素，总平面主要按“

33、曲线进闸、直线出闸”的船舶进出闸方式考虑。结合征地拆迁、工程地质、通航条件、方案布置对右岸现有建筑物的影响、施工条件及投资因素综合考虑，引航道布置为不对称型，上、下引航道靠船墩均布置于左侧。在满足上游引航道直线段长度要求的前提下，为更好的与上游口门外主航道衔接，二线船闸上闸首与一线船闸上闸首上游端齐平，两者中心线在该端部处相距125 m。为减少右岸征地拆迁，二线船闸中心线以与上游端的交点为圆心向左旋转1.7o。使二线船闸主体段及下游引航道向左偏，以避免拆迁安盈工业园等建筑物。船闸及引航道经计算总长约1709 m，其中船闸主体段总长349 m，上、下引航道直线段长度均为680 m(导航段长190

34、 m，调顺段长290m，停泊段长200 m)，引航道底宽81 m，口门宽162 m;上引航道口门转弯半径为750 m，下引航道口门转弯半径为750 m。上、下引航道口门区在右岸弯道与上、下游航道相接。2.2 船闸尺度的确定2.2.1船闸的基本尺度包括闸室的有效长度、有效宽度及门槛水深。根据船闸设计总体规范3.1.53.1.9的规定进行计算。根据设计船型资料，考虑1顶2×2000吨级顶推船队+2000吨级港澳航线多用途集装箱船船队两排并列一次过闸、1顶2×2000吨级顶推船队与3000吨级货船+2000吨级货船+2000吨级港澳航线多用途集装箱船船队两排船队并列过闸、1顶2&

35、#215;2000吨级顶推船队与3000吨级货船+2000吨级港澳航线多用途集装箱船+ 2000吨级港澳航线多用途集装箱船船队两排船队并列过闸三种组合。计算结果如下：表2.1 船闸基本尺度计算表（单位：）组合情况船队长度富裕长度有效长度船队宽度富裕宽度有效宽度1顶2×2000吨级顶推船队+2000吨级港澳航线多用途集装箱船船队两排并列24112.92253.9232.41.60341顶2×2000吨级顶推船队与3000吨级货船+2000吨级货船+2000吨级港澳航线多用途集装箱船船队两排船队并列25912.92271.9232.41.60341顶2×2000吨级顶

36、推船队与3000吨级货船+2000吨级港澳航线多用途集装箱船+ 2000吨级港澳航线多用途集装箱241 12.92253.9232.41.6034根据以上三种组合，综合考虑本航线上已建船闸的尺度、内河航运暂定标准、货运密度的变化等方面的情况，取闸室的有效长度为271.92，则选取闸室长度280，闸室的有效宽度取34。由船舶吃水得槛上水深Hc1.6×3.6=5.76，考虑留有一定的富裕取6，闸室的有效尺度280×34×6。2.2.2断面系数验证根据公式 1.52.0 计算，式中：n断面系数； 最低通航水位时，船闸过水断面面积，= ×H 最大设计过闸船舶（队

37、）满载吃水时船舯断面水下部分的断面面积 则：n=34×6÷（3.6×15.6+2.6×16.2）=2.0752 满足设计要求。2.3引航道型式及尺度确定2.3.1引航道型式的选择引航道的平面形式有全对称，反对称，不对称三种平面形式。列表比较优缺点如下：表2.2 各引航道型式特点全对称型反对称型不对称型优点直进直出，出闸快，通过能力大，结构简单直进直出，出闸快，挖方量少，减少工程造价挖方量少，减少工程造价，一个方向直进直出，对单向货流有利，适用于岸上牵引过闸缺点占地面积大，投资大，进闸慢，当引航道宽度较小时，进出闸速度慢，影响船闸通过能力。出闸慢，双向过闸

38、延长时间。一个方向曲进曲出，不利于大型顶推船队，过闸时间长。根据当地地形，以及货运量情况选择反对称型。2.3.2引航道尺寸1.导航段长度l1， 在此段进闸船舶已调直，对准闸首口门，其长度应不小于设计最大船队（船只）长，即 l1LC 式中：LC为顶推船队设计最大船长，拖带船队或单船为其中的最大船长，m。 本设计：l1LC=182m，取l1=190m2.调顺段长度l2 即双向过闸时出闸或进闸船队调顺船位的过渡段，根据实船试验和船模试验成果以及船闸运行经验，调顺段可采用：l2（1.52.0）Lc本设计l2（1.52.0）×190=285380m,取l2=290m3.停泊段长度l3 按以下公

39、式确定，当引航道内停泊的船舶，船队不止一个时，应按需要加长。l3Lc 本设计l3182m，取200m4.引航道直线段的总长度L 引航道直线段的总长度为导航段、调顺段、停泊段三段长度之和，即 L=l1+l2+l3=200+190+290=680m 取680m。5.引航道宽度B0 单线船反对称型和不对称型引航道的宽度按以下公式确定： B0bc+bc1+b1+2b2式中：B0 设计最低通航水位时，设计最大船舶、船队满载吃水船底处的引航道宽度，m； bc 设计最大船舶、船队的宽度，m； bc1 一侧等候过闸船舶、船队的总宽度，m； b1 船队、船舶间的富裕宽度，取b1=bc。b2 船队、船舶与岸之间的

40、富裕宽度，取b2=0.5bc。本设计：B0bc+bc1+b1+2b2=16.2+16.2+16.2+2×0.5×16.2=81m6.过渡段长度l4 根据下式计算l410B式中：B 航道直线段宽度与引航道宽度之差，m。2020年前将达到级航道标准，查规范知级航道单线直线航道宽度70-125m，取100m。l410B=10×（100-81）=190m7.引航道最小水深H0 按下式计算： H0（1.401.50）T 式中： H0 在设计最低通航水位时，引航道底宽内最小水深，m。 T 设计最大船舶、船队满载吃水，m。本设计：级航道，T=3.6m，H01.5×3.

41、6=5.4m，取H0=6m2.3.3引航道弯曲半径和弯道加宽1.弯曲半径：控制船型为2×2000顶推船队，对一级船闸：R4LC=4×182=728m，取750m。2.弯道加宽： 按下式计算2.3.4导航及靠船建筑物的布置导航、靠船建筑物等按3级建筑物设计，导航墙采用衡重式结构，靠船墩采用实体重力墩式结构，导流墩采用混凝土菱形空心墩结构。2.4船闸各部分高程确定1.设计水位上游设计最高通航水位=47.69m上游设计最低通航水位=41.10m下游设计最高通航水位=47.30m下游设计最低通航水位=29.00m上游防洪水位=49.65m2.船闸各部分高程（1）上游引航道底高程=上

42、游设计最低通航水位-引航道最小水深=41.10-6m=35.1m（2）上游导航墙和靠船建筑物的顶高程=上游设计最高通航水位+超高=47.69+1.6=49.29m 注：超高值一般为设计船队的驳船空载最大干舷高度。（3） 上闸首闸门门顶高程=上游设计最高水位+超高=49.65+0.5=50.15m 注： 门顶超高 级船闸0.5m 级船闸0.3m。（4）上闸首墙顶高程=门顶高程+结构安装高度=50.15+1=51.15m（5）上闸首门槛高程=上游设计最低通航水位-门槛水深=41.10-6=35.1m（6）闸室墙顶高程=上游设计最高通航水位+超高=47.69+3.0=50.69m注：超高不小于设计过

43、闸船舶（队）的最大空载干舷高度。（7）闸室底高程=下游设计最低通航水位-闸室设计水深=29-6=23m注：闸室底高程不应高于上、下闸首门槛高程。（8）下闸首闸门门顶高程=上游设计最高通航水位+超高=47.69+0.5=48.19m（9）下闸首墙顶高程=门顶高程+结构超高=48.19+1=49.19m（10）下闸首门槛高程=下游设计最低通航水位-门槛水深=29.00-6.0=23.00m（11）下游引航道底高程=下游设计最低通航水位-引航道最小水深=29.00-6.0=23.0m（12）下游导航墙和靠船建筑物的顶高程=下游设计最高通航水位+超高=47.30+1.6=48.9m3.船闸各部位高程列

44、表：表2.3 船闸各部高程列表部位计算式取值上闸首门顶49.65+0.550.15墙顶50.15+1.051.15门槛顶41.10-6.035.10闸室墙顶 47.69+3.050.69室底29.00-6.023.00下闸首门顶47.69+0.548.19墙顶48.19+1.049.19门槛顶29.00-6.023.00引航道上游墙顶47.69+3.050.69墙底41.10-6m35.10下游墙顶47.30+350.30墙底29.00-6.023.00注：上闸首交通桥底梁高程=47.69+13=60.69m4.船闸各部分高程示意图：图2.1 船闸各部高程示意图2.5 船闸的通过能力2.5.1

45、过闸时间 1.进出闸时间船队进出闸时间，可以根据其运行距离和出闸速度确定。单向过闸和双向过闸方式应分别为计算。 双向进闸距离是船队自引航道中停靠位置至闸室内停泊处之间的距离，双向出闸距离是船队自闸室内停泊处至双向出闸靠船码头的距离。单向进闸距离是船队自引航道中停靠位置至闸室内停泊处的距离，出闸时，船队自闸室内停泊处至船尾驶离闸门之间的距离。其距离可以分别按下式近似确定： 单向进闸： 单向出闸： 双向过闸：式中：为闸室有效长度280m；、为系数，可取，；为导航段长度190m；为调顺段长度290m。将以上数值代入公式，则有：L1=392m，L1=308m，L2=L2=788m 根据船闸设计规范查得

46、单向进闸速度，单向出闸速度，双向进闸速度，双向出闸速度。 进出闸时间可按下式计算： ，2.开启、关闭闸门时间：闸门启闭时间与闸门型式和闸首口门宽度有关，当闸首口门宽度为2034m时，约为23min，取=2min。3.闸室灌泄水时间：船闸灌泄水时间与水头，输水系统型式，闸室尺寸等有关，取t=9min，船队进出闸时间间隔：取5.04.过闸时间：单级船闸一次过闸时间可按下式计算： 式中：单向过闸时间 13.1+4×2+2×9+18.8+2×5=67.9双向过闸时间 2×7.3+4×2+2×9+2×13.1+4×5=86.

47、8上行与下行船舶（队）均难以保证到闸的均匀性在设计中一般采用船舶（队）单向过闸与双向实际上，由于过闸所需时间的平均值来计算昼夜过闸次数，过闸时间2.5.2船闸通过能力计算 1.日平均过闸次数： 取24次2. 船闸的年通过能力式中：日非运客、货船过闸次数，取5年通航天数（350天）次过闸的平均载重吨位（近期远期12666吨）船舶装载系数（0.953） 运量不均匀系数（1.30）远期： 满足通过能力的要求2.6船闸耗水2.6.1 单向一次过闸用水量根据公式 式中: 闸室有效宽度，m； 闸室水域长度，m； 船闸计算水头，m。则：1.2×280×34×14.1161078

48、.4 ；2.6.2 双向一次过闸用水量双向一次过闸时，用水量为单向一次过闸用水量的一半。 V0=0.5V0=0.5×161078.4=80539.22.6.3 一次过闸用水量 V0=0.75×V0=0.75×161078.4=120808.82.6.4 船闸一昼夜的平均耗水量 式中：一天内平均耗水量(m3/s) V一次过闸用水量(m3)，必要时应考虑上、下行船舶、船队排水量差额q 闸门、阀门的漏水损失(m3/s)e 止水线每米上的渗漏损失m3/(s.m )， 当水头小于10 m时取0.0015一0.0020m3/(s.m )，当水头大于10 m时取 0.002一0

49、.003m3/(s.m )u 闸门、阀门止水线总长度(m)=120808.8×0.75×45/86400+0.003×243=47.92 m3/s 2.6.5船闸每通过一吨货的耗水量 g=式中：P年过闸货运量(t)；N年通航期（天）。第三章 输水系统设计3.1 输水系统形式的选择3.1.1集中输水与分散式输水系统选择输水系统可分为集中输水系统和分散输水系统两大类。判别系数 2.66 （3.1）式中：m 判别系数H设计水头(m),取14.1mT 闸室灌水时间(min) m值大于2.4时，可采用第一类分散输水系统；m值为2. 41.8时，可采用第二类分散输水系统。考虑

50、到贵港二线船闸规模较大，水力指标较高，参照国内外同类工程经验，拟定了闸墙长廊道闸底明沟消能输水系统与闸底长廊道明沟消能型式两个方案进行比较。经工程地质条件、闸室结构型式、工程量及投资等多方面综合比较，在水力学计算分析基础上，选用结构布置相对合理的闸墙长廊道侧支孔出水闸底明沟消能输水系统方案。3.2输水阀门处廊道断面尺寸3.2.1 初步确定输水阀门处廊道断面尺寸 1.阀门处廊道断面尺寸根据水位差及要求的输水时间，并假定流量系数和阀门相对开启时间，先不考虑惯性影响，按下式初步确定阀门断面处廊道断面面积： （3.2）式中：输水阀门处廊道断面面积（）； C对单级船闸，C。为闸室水域面积（）； 设计水位

51、差（m）； 阀门全开时输水系统的流量系数，可取0.60.8，其值决定于输水系统的型式及各部分面积的比例，可参考实际工程确定。本设计拟定取0.7； T闸室输水时间（s）；g 重力加速度（）；系数，与阀门门型和流量系数有关。可按船闸输水系统设计规范表3.3.2选用。本设计拟定采用反弧形阀门，则0.46；输水阀门开启时间与输水时间的比值，在初步计算时可取为0.60.8，为输水阀门开启时间。本设计拟定取。则： 取54。所以可取阀门处廊道断面尺寸为2×（4.5×6），即宽4.5m，高6m。闸墙廊道面积为2×（5.0m×6.0m）=60m2，是输水阀门处廊道断面面积

52、的1.1倍。3.3 输水廊道布置3.3.1 廊道的淹没水深H0.4H=0.4×14.1=5.64m取H=5.7米。3.3.2 廊道的进口修圆修圆半径R(0.10.15)b=(0.10.15)×4.5=0.450.68m取R=0.6m。3.3.3 输水廊道出口出口淹没水深1.5m，取2m。3.3.4 廊道形式布置现拟定进水口为多支孔进水口，进水口面积为阀门面积的1.8到2.2倍，取120，单个进水口面积为12，两侧五个支孔的断面尺寸相同，均为2m×6m（宽×高），进水口断面的总面积为120。支孔的进出口修圆扩大，喉部的出口扩大角小于30。输水系统的出水孔段

53、设置在闸室中部，其长度为闸室长度的1223，即140m190m。支孔间距为闸室宽度的14，即8.5m。出水支孔每侧取201×1.5m，出水支孔段长度19×8.5+20=182m。采用明沟消能，明沟深3m，宽3m。下游出口的泄水廊道断面积取为内侧廊道4.0×6.0 m，外侧3. 5x 6.0 m的布置形式。出水口消能室采用顶支孔和侧支孔联合出水的布置型式，消能室内设不对称挑流坎，以调整出水支孔的出流分配，在消能室后布置了消力池，以便将输水流量引向引航道扩散侧。表3.1输水系统特征尺寸汇总表序号部位描述面积m2与输水阀门面积比1上引航道进水口上游引航道导墙垂直多支孔布置五支孔进水25×2×62.222输水阀门段廊道两侧主廊道阀门淹没水深5.7m24.5×61.003主廊道25×61.114出水支孔自上游向下游，共20 个出水孔601.115消能明沟采用明沟消能，明沟深3m，宽3m/6泄水段廊道泄水阀门门顶高程为19m；淹没水深为4m。25×61.117下引航道出水口出水口消能室采用顶支孔和