CN107165150B - 一种船闸闸底垂直分流消能结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于水运交通工程技术领域，尤其是涉及一种船闸闸底垂直分流消能结构及其施工方法。本发明所提供的船闸闸底垂直分流消能结构采用分散输水的方式，利用闸室内输水系统底板主廊道由支廊道在闸室中部进水、垂直分流、两区段等惯性输水，解决高水头船闸输水系统消能工选型、保证非恒定流分流的均匀稳定，满足船舶在闸室内的运行平稳等技术难题。船闸输水系统采用分散输水方式。垂直分流的作用就是在闸室正常输水时，水流通过分流墩之间的水平隔板（分流板）进行立体分流同步、等量分解为上、下、前、后两区段出流输入闸室，获取动量平衡。

Description

一种船闸闸底垂直分流消能结构及其施工方法

技术领域

本发明属于水运交通工程技术领域，尤其是涉及一种船闸闸底垂直分流消能结构及其施工方法。

背景技术

通航建筑物的发展已有2000多年的历史，目前全世界已建船闸近4000座。我国船闸建设的历史十分悠久，至今已建成船闸近800座，约占全世界船闸总数的20％。船闸设计中输水系统消能设计选型优劣，直接关系到闸室内水流均匀稳定及船舶高效安全运行。按照我国交通行业现行规范，输水系统型式主要有集中输水系统和分散输水系统两大类，设计选型一般是根据设计水头判定，再通过水力学模型试验验证。

近年来，随着西部大开发战略的实施，我国内河航运事业得到迅猛发展，除了已建的世界上规模最大、水头最高、技术难度最复杂的长江三峡双线连续五级船闸之外，还有一批高水头大型船闸相继开工建设。这些船闸工程地处高山峡谷，设计水头越来越高，新建的超过20m水头的船闸有：世界上内河航运枢纽规模最大的西江长洲三、四线船闸，红水河大化船闸、乐滩船闸、桂江巴江口船闸、桂平二线船闸、长沙双线船闸，嘉陵江草街船闸，引江济汉通航船闸，芜申运河杨家湾船闸等；目前正在建设的超过30m设计水头的船闸有：大藤峡船闸、乌江银盘船闸、大渡河安谷船闸等。这些船闸建设位于不同河流流域，水头超高，技术指标早已超过现行规范规定，单纯按照规范套用选型已不能适应船闸建设要求，对于水头高、枢纽布置局促的水电站，通航建筑物输水系统消能工型式选择及布置，有必要研究创新性成果，以使高水头船闸闸室布置合理、满足船舶在闸室内安全运行的水力学条件。

发明内容

本发明的第一个目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种船闸闸底垂直分流消能结构，主要解决高水头船闸分散输水系统消能工布置、闸底板空间利用、闸室内出水流态平稳、船舶运行停泊条件等技术问题。

为此，本发明的上述目的通过以下技术方案来实现：

一种船闸闸底垂直分流消能结构，所述船闸闸底垂直分流消能结构包括船闸闸室边墙和船闸闸室底板，所述船闸闸室边墙和船闸闸室底板围绕船闸闸室设置，所述船闸闸室底板上设置输水主廊道入口和相应的输水主廊道出口；所述输水主廊道入口和输水主廊道出口之间设置竖直方向上平面分离且立体交叉的上层分流墩和下层分流墩，上层分流墩和下层分流墩分别在空间上将输水主廊道入口和输水主廊道出口之间的通路隔断；上层分流墩和下层分流墩分别所在的平面之间设置分流板，所述分流板在竖直方向上将输水主廊道入口和输水主廊道出口分别分割成上下两个空间；所述船闸闸室底板上分别在与输水主廊道入口和输水主廊道出口相对应的位置设置第一输水支廊道入口、第一输水支廊道出口以及第二输水支廊道入口、第二输水支廊道出口；所述第一输水支廊道入口和第一输水支廊道出口之间贯通，所述第二输水支廊道入口和第二输水支廊道出口之间贯通；所述第一输水支廊道入口经由上层分流墩和上层分流墩下方设置的分流板两者所形成的通道与输水主廊道出口相连通，所述输水主廊道入口经由上层分流墩和上层分流墩下方设置的分流板两者所形成的另一个通道与第二输水支廊道出口相连通；所述输水主廊道入口经由下层分流墩和下层分流墩上方设置的分流板两者所形成的通道与第一输水支廊道出口相连通，所述第二输水支廊道入口经由下层分流墩和下层分流墩上方设置的分流板两者所形成的另一个通道与输水主廊道出口相连通。

在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：

用于连通第一输水支廊道入口和输水主廊道出口的由上层分流墩和上层分流墩下方设置的分流板两者所形成的通道为由小变大的变径通道；用于连通输水主廊道入口和第二输水支廊道出口的由上层分流墩和上层分流墩下方设置的分流板两者所形成的另一个通道为由大变小的变径通道；用于连通输水主廊道入口和第一输水支廊道出口的由下层分流墩和下层分流墩上方设置的分流板两者所形成的通道为由大变小的变径通道；用于连通第二输水支廊道入口和输水主廊道的由下层分流墩和下层分流墩上方设置的分流板两者所形成的通道为由小变大的变径通道。

所述输水主廊道入口上方的船闸闸室底板设置出水孔，所述出水孔连通输水主廊道入口与船闸闸室。

所述输水主廊道出口上方的船闸闸室底板设置出水孔，所述出水孔连通输水主廊道出口与船闸闸室。

所述出水孔上方设置预制消能盖板。

船闸闸室底板在出水孔附近设置预埋角钢，所述预埋角钢用于固定预制消能盖板。

本发明的另外一个目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种船闸闸底垂直分流消能结构的施工方法。

为此，本发明的上述目的通过以下技术方案来实现：

一种船闸闸底垂直分流消能结构的施工方法，所述船闸闸底垂直分流消能结构的施工方法用于前面所述的船闸闸底垂直分流消能结构，所述船闸闸底垂直分流消能结构的施工方法包括：首先，进行船闸闸底垂直分流消能结构基础的开挖，在结构基础上浇筑船闸闸室底板下部混凝土，在船闸闸室底板上立模施工输水主廊道和设置在输水主廊道两侧的两个输水支廊道，然后立模施工下层分流墩，在下层分流墩上方立模施工分流板，然后在分流板上方立模施工上层分流墩，再浇筑船闸闸室底板上部混凝土，最后立模施工船闸闸室边墙。

在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：

在船闸闸室底板的上部混凝土上预留输水主廊道出水孔。

在输水主廊道顶部的出水孔上安装预制消能盖板。

将预制消能盖板的支座埋件焊接在船闸闸室底板中的预埋角钢上。

本发明提供一种船闸闸底垂直分流消能结构及其施工方法，所述船闸闸底垂直分流消能结构采用分散输水的方式，利用闸室内输水系统底板主廊道由支廊道在闸室中部进水、垂直分流、两区段等惯性输水，解决高水头船闸输水系统消能工选型、保证非恒定流分流的均匀稳定，满足船舶在闸室内的运行平稳等技术难题。船闸输水系统采用分散输水方式。垂直分流的作用就是在闸室正常输水时，水流通过分流墩之间的水平隔板（分流板）进行立体分流同步、等量分解为上、下、前、后两区段出流输入闸室，获取动量平衡。本发明所提供的船闸闸底垂直分流消能结构具有输水消能效率高、水力学条件优良、利用闸室底板空间充分等特点，有效地解决了高速水流的能量及流态分布，为高水头船闸输水系统消能工设计选型，探索了一种新方法和新途径，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为上层分流墩的向下的剖视图；

图2为下层分流墩的向下的剖视图；

图3为图1中A-A方向的剖视图；

图4为图1中B-B方向的剖视图；

图5为图1中C-C方向的剖视图；

图6为图1中D-D方向的剖视图；

图中：101-输水主廊道入口；102-输水主廊道出口；201-第一输水支廊道入口；202-第一输水支廊道出口；301-第二输水支廊道入口；302-第二输水支廊道出口；401-上层分流墩；402-下层分流墩；5-分流板；；6-船闸闸室边墙；7-船闸闸室底板；8-船闸闸底垂直分流消能结构基础；9-出水孔；10-预制消能盖板；11-预埋角钢。

具体实施方式

参照附图和具体实施例对本发明作进一步详细地描述。

一种船闸闸底垂直分流消能结构，包括船闸闸室边墙6和船闸闸室底板7，船闸闸室边墙6和船闸闸室底板7围绕船闸闸室设置，船闸闸室底板7上设置输水主廊道入口101和相应的输水主廊道出口102；输水主廊道入口101和输水主廊道出口102之间设置竖直方向上平面分离且立体交叉的上层分流墩401和下层分流墩402，上层分流墩401和下层分流墩402分别在空间上将输水主廊道入口101和输水主廊道出口102之间的通路隔断；上层分流墩401和下层分流墩402分别所在的平面之间设置分流板5，分流板5在竖直方向上将输水主廊道入口101和输水主廊道出口102分别分割成上下两个空间；船闸闸室底板7上分别在与输水主廊道入口101和输水主廊道出口102相对应的位置设置第一输水支廊道入口201、第一输水支廊道出口202以及第二输水支廊道入口301、第二输水支廊道出口302；第一输水支廊道入口201和第一输水支廊道出口202之间贯通，第二输水支廊道入口301和第二输水支廊道出口302之间贯通；第一输水支廊道入口201经由上层分流墩401和上层分流墩401下方设置的分流板5两者所形成的通道与输水主廊道出口102相连通，输水主廊道入口101经由上层分流墩401和上层分流墩401下方设置的分流板5两者所形成的另一个通道与第二输水支廊道出口302相连通；输水主廊道入口101经由下层分流墩402和下层分流墩402上方设置的分流板5两者所形成的通道与第一输水支廊道出口202相连通，第二输水支廊道入口301经由下层分流墩402和下层分流墩402上方设置的分流板5两者所形成的另一个通道与输水主廊道出口102相连通。

用于连通第一输水支廊道入口201和输水主廊道出口102的由上层分流墩401和上层分流墩401下方设置的分流板5两者所形成的通道为由小变大的变径通道；用于连通输水主廊道入口101和第二输水支廊道出口302的由上层分流墩401和上层分流墩401下方设置的分流板5两者所形成的另一个通道为由大变小的变径通道；用于连通输水主廊道入口101和第一输水支廊道出口202的由下层分流墩402和下层分流墩402上方设置的分流板5两者所形成的通道为由大变小的变径通道；用于连通第二输水支廊道入口301和输水主廊道的由下层分流墩402和下层分流墩402上方设置的分流板5两者所形成的通道为由小变大的变径通道。

输水主廊道入口101上方的船闸闸室底板7设置出水孔9，出水孔9连通输水主廊道入口101与船闸闸室。

输水主廊道出口102上方的船闸闸室底板7设置出水孔9，出水孔9连通输水主廊道出口102与船闸闸室。

出水孔9上方设置预制消能盖板10。

船闸闸室底板7在出水孔9附近设置预埋角钢11，预埋角钢11用于固定预制消能盖板10。

上述船闸闸底垂直分流消能结构的具体施工步骤如下：

进行船闸闸底垂直分流消能结构基础8的开挖→浇筑船闸闸室底板7的下部混凝土→立模施工输水主廊道、第一和第二输水支廊道→立模施工下层分流墩402的混凝土（在输水主廊道侧采用R1=300cm模板、输水支廊道侧采用R2=200cm模板与直线段模板衔接，输水主廊道过渡到输水支廊道采用R3=900cm模板衔接，形成闸室中心下层分流口）→立模施工分流板5的混凝土→立模施工上层分流墩401的混凝土（方法同上，形成闸室中心上层分流口）→浇筑船闸闸室底板7的上部混凝土、预留输水主廊道顶部的出水孔9→立模施工船闸闸室边墙6的混凝土→在输水主廊道顶部的出水孔9上安装预制消能盖板10→将预制消能盖板10的支座埋件焊接在船闸闸室底板7中的预埋角钢11上进行固定。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，仅为本发明的优选实施例，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改、等同替换、改进等，都落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种船闸闸底垂直分流消能结构，所述船闸闸底垂直分流消能结构包括船闸闸室边墙和船闸闸室底板，所述船闸闸室边墙和船闸闸室底板围绕船闸闸室设置，其特征在于，所述船闸闸室底板上设置输水主廊道入口和相应的输水主廊道出口；所述输水主廊道入口和输水主廊道出口之间设置竖直方向上平面分离且立体交叉的上层分流墩和下层分流墩，上层分流墩和下层分流墩分别在空间上将输水主廊道入口和输水主廊道出口之间的通路隔断；上层分流墩和下层分流墩分别所在的平面之间设置分流板，所述分流板在竖直方向上将输水主廊道入口和输水主廊道出口分别分割成上下两个空间；所述船闸闸室底板上分别在与输水主廊道入口和输水主廊道出口相对应的位置设置第一输水支廊道入口、第一输水支廊道出口以及第二输水支廊道入口、第二输水支廊道出口；所述第一输水支廊道入口和第一输水支廊道出口之间贯通，所述第二输水支廊道入口和第二输水支廊道出口之间贯通；所述第一输水支廊道入口经由上层分流墩和上层分流墩下方设置的分流板两者所形成的通道与输水主廊道出口相连通，所述输水主廊道入口经由上层分流墩和上层分流墩下方设置的分流板两者所形成的另一个通道与第二输水支廊道出口相连通；所述输水主廊道入口经由下层分流墩和下层分流墩上方设置的分流板两者所形成的通道与第一输水支廊道出口相连通，所述第二输水支廊道入口经由下层分流墩和下层分流墩上方设置的分流板两者所形成的另一个通道与输水主廊道出口相连通。

2.根据权利要求1所述的一种船闸闸底垂直分流消能结构，其特征在于，用于连通第一输水支廊道入口和输水主廊道出口的由上层分流墩和上层分流墩下方设置的分流板两者所形成的通道为由小变大的变径通道；用于连通输水主廊道入口和第二输水支廊道出口的由上层分流墩和上层分流墩下方设置的分流板两者所形成的另一个通道为由大变小的变径通道；用于连通输水主廊道入口和第一输水支廊道出口的由下层分流墩和下层分流墩上方设置的分流板两者所形成的通道为由大变小的变径通道；用于连通第二输水支廊道入口和输水主廊道的由下层分流墩和下层分流墩上方设置的分流板两者所形成的通道为由小变大的变径通道。

3.根据权利要求1所述的一种船闸闸底垂直分流消能结构，其特征在于，所述输水主廊道入口上方的船闸闸室底板设置出水孔，所述出水孔连通输水主廊道入口与船闸闸室。

4.根据权利要求1所述的一种船闸闸底垂直分流消能结构，其特征在于，所述输水主廊道出口上方的船闸闸室底板设置出水孔，所述出水孔连通输水主廊道出口与船闸闸室。

5.根据权利要求3或4所述的一种船闸闸底垂直分流消能结构，其特征在于，所述出水孔上方设置预制消能盖板。

6.根据权利要求5所述的一种船闸闸底垂直分流消能结构，其特征在于，船闸闸室底板在出水孔附近设置预埋角钢，所述预埋角钢用于固定预制消能盖板。

7.一种船闸闸底垂直分流消能结构的施工方法，其特征在于，所述船闸闸底垂直分流消能结构的施工方法用于实施权利要求1中所述的船闸闸底垂直分流消能结构，所述船闸闸底垂直分流消能结构的施工方法包括：首先，进行船闸闸底垂直分流消能结构基础的开挖，在结构基础上浇筑船闸闸室底板下部混凝土，在船闸闸室底板上立模施工输水主廊道和设置在输水主廊道两侧的两个输水支廊道，然后立模施工下层分流墩，在下层分流墩上方立模施工分流板，然后在分流板上方立模施工上层分流墩，再浇筑船闸闸室底板上部混凝土，最后立模施工船闸闸室边墙。

8.根据权利要求7所述的一种船闸闸底垂直分流消能结构的施工方法，其特征在于，在船闸闸室底板的上部混凝土上预留输水主廊道出水孔。

9.根据权利要求8所述的一种船闸闸底垂直分流消能结构的施工方法，其特征在于，在输水主廊道顶部的出水孔上安装预制消能盖板。

10.根据权利要求9所述的一种船闸闸底垂直分流消能结构的施工方法，其特征在于，将预制消能盖板的支座埋件焊接在船闸闸室底板中的预埋角钢上。

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