港航工程及近海作业 第23讲__6.7 船闸结构形式及特点__肖政讲诉

2023年12月30日发(作者：文章吧)

第23讲

6.7 船闸的结构形式及特点

6.7.1 闸室结构

6.7.1.1 闸室结构型式及其构造

船闸闸室是由上、下闸首和两侧闸墙环绕而形成的空间，是船闸实现其调整水位、升降船舶、使船舶克服航道上集中水位落差的结构。闸室分为闸室墙和闸底。

图6.7-1闸室结构示意图

闸室结构可分为整体式结构（闸墙与底板一体）和分离式结构（闸墙与底板分离）。

分离式闸室结构可分为：

 土基上：重力式、悬臂式、扶壁式、板桩式和地下连续墙等型式。

图6.7-2土基上闸室结构示意图

 岩基上：重力式、衬砌式和混合式 。

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图6.7-3岩基上闸室结构示意图

1）重力式闸墙的构造

（1）特点：重力式闸墙是靠自重维持稳定；地基反力较大，且又承受有水平力，对地基承载能力要求较高；

（2）适用条件：重力式结构只适用于较好的地基；

（3）重力式结构按材料可分为：

 浆砌条（块）石结构、混凝土结构和钢筋混凝土结构；

 浆砌石重力式结构适用于盛产石料的地区，但费工、质量不易保证；

 混凝土和钢筋混凝土结构，适用于船闸水头较高，机械化施工及石料缺乏等的情况；

（4）重力式闸墙的顶宽确定

a）主要根据交通安全要求

b）回填土是否到顶

c）砌筑石料尺度

一般墙顶宽度不小于0.6m。若回填土不到顶，则墙顶面作为人行通道应适当放宽，并2

不应小于1.0m。在有行车或其他要求时，则应根据具体情况确定。

d）梯形断面

B/h=0.7 ~ 1.3 （B为底板宽，h为墙高）

b/h=0.5 ~ 0.8 （b为墙底宽）

前趾宽度一般取为0.15~0.25倍墙高

（5）衡重式

B/h=0.5 ~ 0.7，一般在（0.4~0.5）倍墙高处设置卸荷平台。平台以上为梯形断面，平台以下设1:0.2~1:0.25的倒坡 ，平台宽度初取为0.15~0.25倍墙高。

2）悬臂式闸室的构造

由闸墙、底板和后悬臂组成。从船闸轴线分成对称的两半，在底板中缝处设有止水（两道止水），形成不透水闸底。

图6.7-5悬臂式闸室构造

3）扶壁式闸室的构造

由立板、肋板和底板组成，底板分趾板和内底板。立板、肋板和底板等连接部位须设置斜托。

图6.7-6扶壁式闸室构造

4）衬砌式及混合式

 当基岩顶面高程高于闸墙顶高程时，可采用衬砌式；

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 基岩顶面高程较低时，采用重力式；

 基岩顶面高程低于闸墙顶高程时，可采用混合式；

（1）衬砌式结构有重力式衬砌和带锚筋的薄壁衬砌。

 当基岩质地松软、裂隙发育，或在衬砌墙后设置排水可能引起较大渗透水流冲蚀岩石而使衬砌承受较大的水压力时，宜采用重力式衬砌。

 基岩质地较好、裂隙少，锚筋能可靠地嵌固在基岩里，墙后又设有排水，则可采用带锚筋的衬砌墙。

 基岩坚硬，裂隙很少，岩面较高时，闸室也可直接由岩石开挖平整形成。

我国小型船闸，多采用砌石倒梯形重力式衬砌；中大型船闸则采用混凝土和钢筋混凝土衬砌。

5）板桩式闸墙

（1）特点：依靠板桩入土部分的嵌固作用，通过锚锭结构把一部分荷载传至后方土体中来维持其稳定。

（2）适用条件：各种地基条件，特别适用于较弱地基。

图6.7-7板桩式闸墙结构示意图

6.7.1.2 闸底设计

1）护底

（1）作用：分离式闸室，一般选用透水闸底。为防止由于闸室水位、流速的频繁变化而可能引起的冲刷，以及在渗流作用下可能出现的流土、管涌及被船舶螺旋浆、撑篙等造成闸底的破坏，因此必须加以保护。

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图6.7-8闸底护底示意图

（2）护底的构造

透水闸底由护面及反滤层组成。

护面一般采用干砌块石，干砌块石厚度为25~40cm，在石料缺乏地区，也可采用混凝土板。

反滤层采用中石、小石、中粗砂构成，砂性地基上反滤层多为3~4层，粘性地基反滤层多为2~3层。

地基为粉砂，反滤层采用4层：

 19～40mm中石子厚约20cm

 2～10mm小石子厚约20cm

 中砂层厚约20cm

 细砂层厚约20cm

（3）闸底纵横格梁

为固定护面及反滤层各层间的相对位置，防止块石松动而导致闸底破坏，透水闸底应设置纵横格梁。纵横格梁控制的面积以30m2为宜，格梁断面尺寸一般不宜小于40cm，当利用格梁起横梁支撑作用时格梁宜采用钢筋混凝土结构。

（4）双铰式底板

由两边闸墙的前趾与中间底板以斜接或搭接组成两个假想铰，在铰接处设止水以形成不透水的分离式结构。

中底板的厚度一般为闸室宽度的1/12~1/8；中底板的宽度一般取闸室宽度的3/5~4/5。

6.7.2 闸首结构

6.7.2.1 闸首结构布置

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闸首由墩墙和底板所构成。布置及尺寸与所选用的闸门型式、输水系统及有无帷墙等有密切关系。

6.7-9闸首结构

6.7.2.2 闸首结构制度确定

1）门前段长度

工作闸门型式、检修门尺度、门槽构造及检修要求：

 检修门槽设于闸首外，l1一般为1.0m左右（最小）

 检修门槽设于闸首内

 对人字门闸首：𝑙1=(1.0~2.0)+𝐶1

 对横拉门闸首：𝑙1=(1.0~2.0)+𝐶1+𝐵

式中，𝐶1——检修门槽宽度（m）

B——输水进口断面宽度（m）

2）人字闸门、横拉闸门、三角闸门、平面闸门

𝑙1=(1.1~1.2)(𝐵𝑐+𝑑)/2𝑐𝑜𝑠𝜃

Bc ——闸首的口门宽度（m）

d ——门龛深度，一般为门厚加0.4~0.8m

θ ——闸门与船闸横轴线的夹角，一般为20˚~22.5˚

3）闸门支持段长度

需满足结构稳定及强度于输水廊道进出口布置要求。

假定是在其独立工作条件下进行稳定和强度验算确定的，据已建船闸支持段尺度的统计，l3的变化幅度较大，其范围如下

𝑙3≈(0.3~1.2)ℎ

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𝑙3≈(0.4~1.2)H

式中，h——边墩自由高度（m）

H——设计水头（m）

6.7.3 引航道导航和靠船建筑物

6.7.3.1 导航和靠船建筑物型式

1）固定式

 重力式

 墩式

 桩墩式

 空箱式

 扶壁式

2）浮式

6.7.3.2 导航和靠船建筑物结构型式的选择

 建筑物的高度

 水位变化的幅度

 材料来源

 施工条件

 使用要求

 地基土壤的性质

 应尽可能采用结构简单、便于施工、使用方便、经济合理的结构型式

6.7.3.3 导航和靠船建筑物设置要求

 前沿作成垂直平整面，以利于船舶停靠及系泊安全。

 当引航道水位变幅较大时，可在靠船建筑物正面分层设置系船钩。

 墩与墩间一般设有人行引桥供管理人员工作及船员上、下岸之用。

 尺度应满足稳定和强度要求。

 满足系船、照明及信号装置等布置要求。

6.7.3.4 护坡和护底的必要性

引航道的岸坡和底部，由于经常受到船闸泄水和溢洪时水流的冲刷、暴雨、风浪、及船行波的影响等，容易造成岸坡崩塌，引起引航道泥沙大量淤积，妨碍船舶航行。因此靠近闸首附近的一段引航道的边坡和底部，须适当加以保护。

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6.7.3.5 护坡和护底的型式

 一般采用浆砌块石

 干砌块石

 混凝土块体

 草皮

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