论文总字数：44457字

摘 要

第一章 概述 - 2 -

1.1 工程概况 - 2 -

1.2 自然条件 - 2 -

1.3 设计规范及标准 - 3 -

第二章 船闸总体规划设计与布置 - 4 -

2.1 船闸规模 - 4 -

2.2 船闸高程 - 4 -

2.3 引航道型式及尺度 - 6 -

2.4 船闸通过能力 - 7 -

2.5 闸室总体布置 - 9 -

2.6 船闸附属设施 - 10 -

第三章 船闸的输水系统 - 14 -

3.1 输水系统的选择和布置 - 14 -

3.2 输水系统的水力计算 - 16 -

第四章 闸室结构设计与布置 - 28 -

4.1 建筑物级别 - 28 -

4.2 防渗与墙后排水 - 28 -

4.3 分离式闸室结构 - 29 -

4.4 分离式闸室结构计算 - 30 -

4.5 整体式闸室结构计算 - 56 -

第五章 工程概算 - 81 -

5.1 工程量计算 - 81 -

5.2 工程概算 - 82 -

5.3 闸室结构型式的选择 - 86 -

第六章 船闸其他结构选型及平面尺度计算 - 88 -

6.1 闸首 - 88 -

6.2 护坡和护底选型 - 89 -

6.3 导航和靠船建筑物选型 - 89 -

6.4 闸门 - 90 -

6.5 阀门 - 90 -

第七章 环境评价 - 92 -

7.1 项目对环境影响的预测 - 92 -

7.2 施工期环境保护措施 - 92 -

7.3 结论 - 93 -

致谢 - 94 -

宿迁皂河三线船闸设计

摘要：皂河船闸地处宿迁市宿豫县皂河镇北约 3 km处，位于京杭运河苏北段最繁忙的大王庙至淮安航段。近年来伴随着江苏省及长江三角洲地区经济的快速发展，皂河水运货运量一直持续快速增长。皂河一线、二线船闸现均已处于饱和状态，因此皂河三线船闸的修建是必须的。

本文基于拟建地区的实际情况、河流的特征水位，结合工程的设计船型等信息，对皂河三线船闸进行了综合地设计。包括船闸规模，船闸高程的设计与通过能力的核算；输水系统的选择、布置和水力计算；闸室结构的选择、设计、验算与比较；工程量的计算及工程概算；船闸工程的环境评价等内容。

关键词： 皂河 船闸 输水系统 闸室 闸墙

The Design of Suqian Zaohe

River Third-lane Shiplock

Abstract:Zaohe river shiplock is located 3km north of Zaohe town, Suyu county, Suqian city. It is located in the most busiest segment, from Dawang Temple to Huaian, in the north Jiangsu section of the Grand Canal. In recent years, with the rapid development of economy of Jiangsu province and the Yangtze river delta region, Zaohe waterway freight volume has been sustained with rapid growth. Zaohe river first-lane, second-lane shiplock now have been in a saturated state, thus the construction of Zaohe third-lane shiplock is a necessity.

Based on the actual situation of this area, the characteristic river water level, also considered with some information of the project such as the designing ship types, this paper designs Zaohe third-lane shiplock synthetically. This paper includes the design of shiplock scale, heights and capacity; water conveyance system’s selection, layout and hydraulic calculation; the chamber structure’s selection, design, calculation and comparison; the engineering quantity calculation and budgetary estimates; environmental assessment of shiplock engineering, etc.

Key words: Zaohe river, shiplock, water conveyance system, chamber, chamber wall

第一章 概述

1.1 工程概况

1.1.1 流域概况

皂河船闸地处宿迁市宿豫县皂河镇北约 3 km处，位于京杭运河苏北段最繁忙的大王庙至淮安航段，是苏北运河自蔺家坝船闸向下的第 4 座梯级船闸，也是京杭运河东、西线航道交汇之后的第一闸。

1.1.2 航运规划与综合利用

伴随着江苏省及长江三角洲地区经济的快速发展，水运货运量一直持续快速增长，皂河船闸2002年船舶通过量已达到9595万吨，货运量达到4861万吨，船闸已处于饱和状态，船舶平均待闸时间约为1～2天。如遇特殊情况（如船闸大修等），船舶的待闸堵塞现象则会更加严重。为了进一步发挥京杭运河作为我国“北煤南运”水运主通道的优势和潜能，扩容建设皂河三线船闸是必要的。

1.1.3 工程地理位置

皂河船闸位于宿迁市宿豫县皂河镇北约 3 km处，皂河梯级现在为复线船闸，其一线船闸建于1972年，规模为20×230×4（米，闸室长×口门宽×最小槛上水深，下同）；二线船闸建于1988年，规模为23×230×5（米）。皂河二线船闸地处一线船闸西侧，两闸中心线相平行，相距160米。

皂河三线船闸级别为Ⅱ级，设计最大船舶等级为2000吨级。因工程所在地的枢纽构筑物众多，受地形和工程地质等客观条件的限制，不允许进行一些常规的大开挖基坑的施工方法，所以船闸各主体结构在设计上都采用不同形式的、避免大开挖的施工措施和新的结构形式。

1.2 自然条件

1.2.1 气象

皂河船闸地处宿迁市，属暖温带湿润季风气候，四季分明，气候湿润。日照充足，且无霜期长，年际降水、温度变化较大。具有较明显的季风性、过渡性和不稳定性的气候特征。

项目所在地年平均气温为14.1℃，年平均最高气温、最低气温分别为19.2℃和9.8℃，极限最高气温、最低气温分别是40℃和-23.4℃。

区域内年均降水量为899.9毫米，最大日降水量为253.9毫米，历年平均降雨日为96天。

本地区夏季多为东南风，冬季盛行东北风，历年平均风 速为3.1米/秒，瞬时最大风速为21.6米/秒，骆马湖多年平均风力超过6级的有25天。

1.2.2 工程水文

皂河三线船闸工程采用的特征水位，与1982年《京杭运河续建工程徐州至扬州段总体设计》报告中保持一致，其特征水位见表1-1。

皂河三线船闸特征水位表（85国家基准面） 表1-1

1.3 设计规范及标准

主要设计规范如下：

（1）、《内河通航标准》（GB50139-2004）；

（2）、《船闸总体设计规范》（JTJ305-2001）；

（3）、《船闸水工建筑物设计规范》（JTJ307-2001）；

（4）、《船闸输水系统设计规范》（JTJ301-2001）；

（5）、《船闸闸阀门设计规范》（JTJ308-2003）。

第二章 船闸总体规划设计与布置

2.1 船闸规模

2.1.1 船闸基本尺度

（1） 设计船型（单位：） 表2-1

根据设计船队的情况及其过闸情况，船队长度考虑1拖 4×500：

闸室有效长度：

其中，则闸室长取250m；考虑镇静段长度为10m，所以闸室总长度为260m；

闸室的有效宽度考虑船队1顶2×1000：

其中；

门槛水深，取4.5m；

则闸室尺度为260×23m×4.5m。

2.1.2 船闸级数

根据所给的设计水头H=6.5mlt;=30m，所以采用单级船闸。

2.2 船闸高程

2.2.1 引航道底高程：

根据《船闸总体设计规范》（JTJ305-2001）：

船闸上下游引航道和口门区及连接段的底部高程应为上下游设计最低通航水位减去引航道设计最小水深值。

上游引航道底高程=上游设计最低通航水位—引航道最小水深=20.33-4.2=16.13m；

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=18.33-4.2=14.13m；

其中，引航道最小水深=1.5×T=4.2m；

上游导航建筑物高程=上游设计最高通航水位 超高（空载干舷）=24.83 1.7=26.53m；

下游导航建筑物高程=下游设计最高通航水位 超高（空载干舷）=23.83 1.7=25.53m；

取引航道堤顶高程=导航建筑物堤顶高程；

2.2.2 船闸闸门门顶高程确定：

根据《船闸总体设计规范》（JTJ305-2001）：

1、船闸挡水前缘闸首的闸门顶部高程应为上游校核高水位加安全超高确定；

2、船闸非挡水前缘闸首的闸门顶部高程应为上游设计最高通航水位加安全超高；

3、船闸闸门顶部最小的安全超高值，Ⅰ~Ⅳ级船闸不应小于0.5m，所设计船闸为Ⅱ级，所以取安全超高为0.5m；

上闸首的闸门顶部高程=上游校核高水位 安全超高=25.83 0.5=26.33m；

下闸首的闸门顶部高程=上游设计最高通航水位 安全超高=24.83 0.5=25.33m；

2.2.3 闸首墙顶高程：

根据《船闸总体设计规范》（JTJ305-2001）：

船闸闸首墙顶部高程应根据闸门顶部高程和结构布置等要求确定，并不得低于闸门和闸室墙顶部高程。位于枢纽工程中的船闸，其挡水前缘的闸首顶部高程应不低于与相互连接的枢纽工程建筑物挡水前缘的顶部高程。

结构安装高度取1.0m；

上闸首墙顶高程=上闸首门部顶高程 结构安装高度=26.33 1.0=27.33m；

下闸首墙顶高程=下闸首门部顶高程 结构安装高度=25.33 1.0=26.33m；

由于闸室墙顶高程为26.53m，取上闸首墙顶高程为27.33m，下闸首墙顶高程26.83m；

2.2.4 闸室墙顶高程：

根据《船闸总体设计规范》（JTJ305-2001）：

船闸闸室墙顶部高程应为上游设计最高通航水位加超高值，超高值不应小于设计过闸船舶、船队空载时的最大干舷高度。

船闸闸室墙顶高程=上游设计最高通航水位 最大干舷高度=24.83 1.7=26.53m；

2.2.5 闸首槛顶高程：

根据《船闸总体设计规范》（JTJ305-2001）：

船闸上下闸首门槛的高度应有利于船闸运用和检修、顶部高程应为上下游设计最低通航水位值减去门槛最小水深。

上闸首门槛的顶部高程=上游设计最低通航水位-门槛水深=20.33-4.5=15.83m

下闸首门槛的顶部高程=下游设计最低通航水位-门槛水深=18.33-4.5=13.83m

2.2.6 闸室底高程：

闸室底高程=下游设计最低通航水位-闸室设计水深=18.33-4.5=13.83m；

各部分高程示意如下：

图2-1 船闸各部分高程示意图

2.3 引航道型式及尺度

2.3.1 引航道长度

根据《船闸总体设计规范》（JTJ305-2001）：

当采用直线进闸、曲线出闸布置时，引航道的各段长度，应符合下列规定：

（1） 导航段长度:,为顶推船队全长，取；

（2） 调顺段长度：，取；

（3） 停泊段长度：，取；

（4） 引航道直线段总长度L：；

（5） 过渡段：，为引航道宽度与航道宽度两者之差，二级航道宽度为70m，引航道宽度由计算为56m，则，则；

（6） 制动段：对通行顶推船队的船闸，其制动段长度可按式估算，当船队进入口门航速为2.5~4.5m/s时，取，则。

2.3.2 引航道宽度

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