泗洪大柳巷船闸设计

论文总字数：35102字

摘 要

近年来，随着泗洪县经济的发展，提高当地的水运能力成为当务之急。大柳巷船闸作为连接淮河和柳巷河的重要枢纽，其通航能力已经不再适应日益增长的通过量和船舶规模。根据货运量和设计船型的要求，船闸尺度取。根据当地地形情况，采用不对称型式引航道。由于水头差较小，采用三角闸门门缝输水，其中闸门中心角为。通过水力计算得出了闸室灌泄水时的水力特性曲线，并校核了闸室内和引航道的泊稳条件。闸室采用不透水坞式底板，闸室墙采用悬臂式结构，选用使用和检修时的两种荷载组合，对闸室、闸首分别进行了稳定性验算，并对闸室底板进行了配筋计算。最后对船闸对周围环境的影响进行了评估，对船闸工程可能的花费进行了计算。

关键词：船闸，总体布置，结构，配筋，环境评价

Abstract

In recent years, with the economic development of sihong county, it is urgent to improve the local water transport capacity. As an important junction connecting the huaihe river and liuxiang river, the navigation capacity of the great liuxiang ship lock is no longer suitable for the increasing traffic volume and ship scale. According to the requirements of freight volume and ship design, the lock size is 130m * 18m * 4m. According to the local topography, asymmetric type of navigation channel is adopted. Because the head is small, the triangle gate door water conveyance, including gate central Angle is 80 °. Through hydraulic calculation, the hydraulic characteristic curve of the sluice chamber is obtained, and the stability conditions of the sluice chamber and the navigation channel are checked. Lock chamber adopts impervious dock floor, lock chamber wall adopts cantilever structure, choosing the use and maintenance of two kinds of load combinations, calculating stability of lock chamber, lock head respectively, and probes into the chamber floor reinforcement is calculated. Finally, the influence of the lock on the surrounding environment is evaluated and the possible cost of the lock project is calculated.

KEY WORDS: navigation lock, plane layout, structure, reinforcing bars, Environmental assessment, Project budget

目录

第一章 工程概况 5

1.1前言 5

1.2设计参考的规范 5

1.3工程标准以及规模 5

1.4当地自然条件 6

1.5工程水文和水位组合 7

1.6工程地质 8

1.7水文地质 9

1.8地震 9

第二章 船闸总平面设计 10

2.1船闸有效尺度 10

2.2船闸各个部分的高程 11

2.3引航道型式及尺度 12

2.4船闸通过能力 14

第三章 船闸输水系统 17

3.1输水系统的选择 17

3.2输水系统水力计算 17

3.3闸室输水水力特性曲线的绘制 21

3.4船舶泊稳条件 26

第四章 闸室结构设计 32

4.1作用荷载计算 32

4.2闸室结构计算 35

4.4闸室底板计算 37

第五章 闸首结构计算 41

5.1闸首结构尺度 41

5.2闸首结构计算 43

5.3闸首边墩结构计算 47

第六章 引航道建筑物 49

6.1导航以及靠船建筑物 49

6.2护坡和护底 49

6.3船闸防渗与排水 49

第七章 环境评价 51

7.1项目对于环境可能造成的影响 51

7.2污染防治措施 52

第一章 工程概况

1.1前言

大柳巷船闸地处江苏省泗洪县的四河乡境内，该县位于江苏安徽边境，该船闸连接上游的淮河和下游的柳巷河，是沟通淮河和洪泽湖的一座通航建筑物。原大柳巷船闸建成于上世纪七十年代初期，为Ⅶ级船闸，闸室原尺度为100m*12m*2.5m，而闸首的口门宽度10m。由于建造年代久远，船闸水工结构较为单薄，安全存在较大隐患。同时，原船闸的防洪等级不匹配淮河一级防洪大堤；工作闸门门型与反向水头不相适应，除此之外，随着通过船闸的运载量逐年增长，以及过闸船舶的规模的增大，现有船闸已经无法有效支持这一趋势。因此，出于船舶规模增大和保障船舶过闸时的航行安全，保证过闸船舶的通畅以及促进当地地区经济社会的发展的考虑，需要对原大柳巷船闸进行拆除重建。

1.2设计参考的规范

《JTJ305-2001船闸总体设计规范》

《JTJ307-2001船闸水工建筑物设计规范》

《JTJ307-2001船闸输水系统设计规范》

《JTJ308-2003船闸闸阀门设计规范》

《GB50139-2004内河通航标准》

《JTJ300-2000港口及航道护岸工程设计与施工规范》

《SL/T191-2008水工混凝土结构设计规范》

1.3工程标准以及规模

新建的大柳巷船闸为V级船闸，即设计船舶吨位最大为300吨，但是考虑到船舶规模的日益增大，需要兼顾500吨的船舶。船闸需要承受双向水头，其中，正向设计水头最大为1.5m，而反向水头最大为1.0m。

设计船型：船舶吨级为300t。 船舶尺度（长*宽*吃水）为36.7*7.3*1.9m。

兼顾船舶吨为级500t。 船舶尺度（长*宽*吃水）为47.0*8.4*2.3m。

设计船队：三艘300t驳船组成纵向船队，两个船队并列过闸。总吨位1800t，船队尺度（长*宽*吃水）为 114.1*14.6*1.9m。

1.4当地自然条件

1.4.1气象条件

本工程区域地处北温带南缘，近海地势地平无山，属于北亚热带季风过渡性气候区。四季分明，但是冬夏季节持续时间长，春秋季节持续时间短。光照充足，雨量丰沛，无霜期较长。

图1.1 船闸所在地理位置

1.4.2当地气温

据统计，船闸所在的泗洪县曾经出现过的最高气温为40摄氏度，历史上的最低气温为，零下23.4s摄氏度。年平均气温最高的年份可达19.2摄氏度，出现过的最低年平均气温为9.8摄氏度。而当地的多年平均气温为14.4摄氏度。

1.4.3降水情况

当地的全年平均降水天数为 102.5日，最多年为134日，最少年为70日。降水的年内分配不均匀。

1.4.4风况

泗洪县夏季盛行东南风，冬季盛行偏北风，春季主要行偏东风，而秋季以东北、东北偏西北风为主。泗洪县全年的平均风速约为3.5m/s，历史上观测到的最大风速为20m/s（1956.9.5数据）。一年中的冬春风速大于夏秋两季，尤其以3、4 月份风速最大。

1.4.5雾况

当地历年平均雾日 12 天，其中持续4小时以上的5天，大雾多发生在春季。

1.5工程水文和水位组合

1.5.1特征水位

大柳巷船闸设计特征水位见下表

表1.1 大柳巷船闸特征水位表

1.5.2水位组合

表1.2 大柳巷船闸水位组合表

1.6工程地质

大柳巷船闸位于郯庐断裂带附近，郯庐断裂带是一条规模巨大的岩石圈断裂带，其全长约 2400 余公里，走向为北北东，断裂切割了不同的地质构造单元。分布在工作区内的郯庐断裂段主要由四条主干断裂（F1～F4）组成，走滑运动方式以右旋为主，局部为正断右旋。该断裂在第四纪以来活动明显，曾多次发生过7级以上历史地震，尤其是1668年在郯城发生了8.5级地震。但是因为它为晚更新世活动断裂，非全新世活动断裂，可不考虑其对本项目场地稳定性的影响。

1.6.1地形地貌

新建的船闸场地位于江苏省泗洪县四河乡与安徽省明光市泊冈乡交界处淮北大堤上的原有船闸处，当地地势较为平坦，属于徐淮黄泛平原。闸首处原地面高程 12.4m～15.7m；淮河大堤堤顶高程为19.5～20.6m。

1.6.2土体工程地质特征

本设计的闸址土质均为第四系地层。60m深度内主要为全新统、上更新统地层，分界较为明显，土性差异较大。主要分布为粉土、粉质粘土以及淤泥质粉质粘土等。

1.6.3不良地质

（一）软弱土

场区的软弱土主要为呈现出灰色并且处于流塑状态的浅层淤泥以及淤泥质粉质粘土，局部软塑，其切面稍有光滑。场区软弱土孔隙比和压缩性较高，且具有中等干强度以及韧性。土层局部夹有粉土薄层，偶尔可见少量贝壳以及碎石。在整个闸址区均有分布，层顶面高程 3.3～14.5m，层厚 0.4～8.9m，层底面埋深 0.7～15.6m，层底面高程2.0～13.4m。

（二）砂土液化

本区抗震设防烈度为7度，根据标贯击数和双桥静力触探锥尖阻力进行液化判别。船闸所在地分布土层的主要浅层粉土层，地质年代为全新统，属于黄泛时期的沉积，沉积时代离现在较近，埋深较浅且大多位于地下水位之下，是液化判别的主要层位。

（三）边坡稳定以及基坑渗水

黄河与淮河的泛滥历史上曾经常影响该地区，并沉积形成了粉土层，该粉土层年代距今较近，土性较差。因此该地区的土层在地表地下水动力的作用下有可能会产生渗透变形与滑坡塌陷的情况。

1.7水文地质

1.7.1地表水

本设计位于洪泽湖西畔，主要河流为淮河、窑河、怀洪新河等。

1.7.2地下水

场区浅部地下水类型为松散孔隙型潜水及承压水。潜水主要赋存于场区中上部填土、粉性土中；承压水主要存在中部粘性土层下部的砂性土层中。场地内地下水主要接受大气降水及地表水入渗补给，消耗于蒸发及侧向迳流排泄。

1.8地震

闸址场地地震动峰值加速度为0.15g，抗震设防烈度为7度。

第二章 船闸总平面设计

船闸的规模将在很大程度上决定船闸能通过多大规模的船队，这对船闸的年通过能力具有重要的影响。

2.1船闸有效尺度

（一）闸室有效长度按照式2-1计算：

（2-1）

式中：——闸室的有效长度，m

——设计船舶（或船队）长度，m。按照前文所取的设计船队长度进行设置。

——富余长度，m。富余长度取决于船队的规模、尺度、吨位等因素。初步确定时可取：

对于顶推船队取

对于拖带船队取

对于机动驳和其他船舶取

（二）闸室有效宽度按照式2-2计算：

（2-2）

（2-3）

式中：——闸室的有效宽度，m

——同一闸次过闸船舶（或船队）并列停泊于闸室的最大总宽度，m。

本设计取两列船队同时进闸的情况，故设置为2倍设计船宽。

——船闸富余宽度，m

——富余宽度的附加值，m。当时，；当，

n——过闸停泊在闸室的船舶（或船队）的列数。

最终确定的闸室实际有效宽度不能小于计算值。而现行国家标准《内核通航标准》中规定，闸室有效宽度只能选择规定中的34m，23m，18（或16m），12m，8m宽度这几个数值，对于大柳巷船闸这样中小型的船闸而言，无需再进行额外的加宽考虑，因此无需进行额外的加宽论证。

本设计的设计船队按照以3只驳船为一列，两列同时进闸的方式进行布置，则：

取130m有效长度。

取18m有效宽度

（三）船闸门槛水深计算

门槛最小水深指的是设计通航水位时闸首门槛上的最小水深，与船舶最大吃水和进出闸速度有关，很大程度上影响船舶通行安全以及船闸的建造费用。现有船闸运行、模型实验已经表明，增加富余深度比增加富余宽度更加有利。船队进出闸时水被挤出或者补充主要是从船底流出流入，如果富余深度过小，则会影响水体交换，增加船舶的下沉量。我国的船闸总体设计规范所规定的门槛最小水深大于等于船舶满载吃水的1.6倍，即：

（2-4）

式中：——门槛最小水深，m。

——设计船舶满载时最大吃水，本设计取为2.3m

因此

取

2.2船闸各个部分的高程

V级船闸引航道水深按照式2-5计算：

（2-5）

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：35102字