CN101608444B - 一种船闸的灌水***及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及船闸的灌水***及其施工方法。所要解决的技术问题是提供一种船闸的灌水***及其施工方法，该灌水***应具有消能效率高，利用闸首空间充分，水面涌高均匀，水流衔接条件好，结构简单的优点，能有效解决高速水流的能量及流态分布，可为中水头船闸输水***设计选型拓展新的研究领域。解决该问题的技术方案是：船闸的灌水***，包括闸首底板、闸首边墩、闸室底板和闸室，其特征在于两边的闸首边墩之间连接有挡水墙和闸首帷墙，在挡水墙和闸首帷墙之间布置一组具有垂直落差的舌瓣形的进水口，闸首边墩内设有连通进水口和闸室的环形输水廊道，该环形输水廊道的出口端与进水口之间设有消能室。本发明主要适用于水利水电工程、水运交通工程。
Description
技术领域
本发明涉及一种船闸的灌水***及其施工方法。主要适用于水利水电工程、水运交通工程。
背景技术
通航建筑物的发展已有2000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***选型优劣，是保证船闸高效安全运行最关键的技术之一。按照我国交通行业现行规范，输水***型式主要有集中和分散输水***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，一批大型船闸相继开工建设。如：世界上内河航运枢纽规模最大的西江长洲三、四线船闸，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。大规模的船闸建设，由于河流不同，水头各异，单纯按照规范套用选型已不能适应船闸建设要求，对于介于集中与分散输水***之间的中水头船闸，非常有必要突破规范规定，研究出适宜各级水头船闸运行要求的灌水***。
发明内容
本发明的目的就是针对现有的船闸结构存在上述的问题，提供一种船闸的灌水***及其施工方法，该灌水***应具有消能效率高，利用闸首空间充分，水面涌高均匀，水流衔接条件好，结构简单的优点，能有效解决高速水流的能量及流态分布，可为中水头船闸输水***设计选型拓展新的研究领域。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：船闸的灌水***，包括闸首底板、闸首边墩、闸室底板和闸室，其特征在于：两边的闸首边墩之间连接有挡水墙和闸首帷墙，在挡水墙和闸首帷墙之间布置一组具有垂直落差的舌瓣形的进水口，闸首边墩内设有连通进水口和闸室的两个对称的半环形输水廊道，而在进水口的底部设有横向廊道，该输水廊道与横向廊道连通，输水廊道的出口端与进水口之间设有消能室。
所述消能室为三级格栅消能结构，包括下游侧的箱型格栅、中间的L型格栅和上游侧的T型格栅。
所述箱型格栅包括箱型格栅顶板、箱型格栅上游立板、箱型格栅下游立板和箱型格栅底板，其中，顶板是封闭的，上游立板和下游立板上各开有格栅孔，且下游立板的格栅孔口总面积仅为上游立板格栅孔口总面积的1/3。
所述L型格栅包括L型格栅顶板和L型格栅立板，该顶板和立板形成倒L形且均开有格栅孔。
所述T型格栅包括T型格栅顶板和T型格栅立板，所述顶板和立板上均开有格栅孔。
所述箱型格栅底板上设有三道消力槛。
所述环形输水廊道中部设置有检修阀门门槽和工作阀门门槽，两阀门门槽处廊道的断面尺寸小于廊道出口孔口尺寸。
在进水口的入口处设有拦污栅槽和工作室。
本发明船闸的灌水***的施工方法，包括以下步骤：
1、进行闸首部分的基础开挖，浇筑闸首底板的混凝土；
2、立模施工舌瓣形进水口，预留进水口拦污栅槽、工作室及横向廊道；
3、浇筑挡水墙及闸首帷墙的混凝土，预留连接立板钢筋；
4、浇筑闸首边墩混凝土，立模施工两个对称的半环形输水廊道，预留检修阀门门槽及工作阀门门槽；
5、立模施工上游侧T型格栅立板，施工T型格栅顶板，预留顶板格栅孔；
6、立模施工中间L型格栅立板，预留立板出水孔，施工L型格栅顶板，预留顶板格栅孔；
7、施工箱型格栅底板上三道消力槛，施工箱型格栅上游立板，预留上游立板格栅孔，施工箱型格栅下游立板，预留下游立板格栅孔，施工箱型格栅顶板，预留顶板格栅孔；
8、施工闸首底板出口处1∶5斜坡与闸室底板齐平。
与现有技术相比，本船闸的灌水***根据船闸水力学要求，灌水***集中布置在闸首部位，利用闸首空间充分，简化了闸墙型式，优化了闸墙断面，降低了施工难度，节省了工程投资；灌水***经试验验证，进水口水流流态好，水流翻涌均匀，高速水流通过多次消能，消能效率高，进入闸室的水流平稳，水流衔接条件好，结构简单，对解决中水头船闸输水***选型及简化船闸结构，本发明效益明显。
附图说明
图1是本船闸的进水口消能结构的俯视结构示意图。
图2是本图1中A-A剖视结构示意图。
图3是本图1中B-B剖视结构示意图。
图4是本图1中C-C剖视结构示意图。
图5是本图1中D-D剖视结构示意图。
图6是本图1中E-E剖视结构示意图。
具体实施方式
实施例：
如图1、图3所示，本实施例包括闸首底板5、闸首边墩10、闸室底板11和闸室12，本例的特点之一是设置将左、右闸首边墩10连接起来的挡水墙3和闸首帷墙4，在该挡水墙和闸首帷墙之间迎向水流布置5个具有较大垂直落差的舌瓣形(喇叭形孔口)的进水口1，进水口的尺寸为2.5×1.2m(高×宽)，进水口的底部设有横向廊道1c。特点之二是在闸首边墩10内设有连通上游侧进水口1和下游侧闸室12的环形输水廊道2，该输水廊道与横向廊道1c连通。特点之三是在环形输水廊道2的出口端与进水口1之间设置消能室，本例为三级格栅消能结构。
如图2、图4、图5、图6所示，所述三级格栅消能结构包括下游侧的箱型格栅7、中间的L型格栅8和上游侧的T型格栅9。
所述箱型格栅7呈两端贯通的矩形，包括箱型格栅顶板7a、箱型格栅上游立板7b、箱型格栅下游立板7c和箱型格栅底板7d，其中，顶板是封闭的，上游立板和下游立板上各开有格栅孔，且下游立板的格栅孔口总面积仅为上游立板格栅孔口总面积的1/3。在箱型格栅底板7d上设有三道消力槛6。
所述L型格栅8侧截面呈倒L形，包括L型格栅顶板8a和L型格栅立板8b，顶板和立板上均开有格栅孔。
所述T型格栅9侧截面呈横置的T形，包括T型格栅顶板9a和T型格栅立板9b，顶板和立板上均开有格栅孔。
为检修和工作的方便，在环形输水廊道2中部设置有检修阀门门槽2a和工作阀门门槽2b，两阀门门槽处廊道的断面尺寸小于廊道出口孔口尺寸。阀门处廊道断面尺寸为2.2×2.2m(高×宽)，廊道出口孔口尺寸为2.2×3.0m(高×宽)。
为了安装拦污栅和检修时安放拦污栅，在进水口1的入口处设有拦污栅槽1a和工作室1b。
本例灌水***的施工方法包括以下步骤：
1、进行闸首部分的基础开挖，浇筑闸首底板5的混凝土；
2、立模施工舌瓣形(喇叭形孔口)的进水口1，预留进水口拦污栅槽1a、工作室1b及横向廊道1c；
3、浇筑挡水墙3及闸首帷墙4的混凝土，预留连接立板钢筋9a；
4、浇筑闸首边墩10混凝土，立模施工环形输水廊道2，预留检修阀门门槽2a及工作阀门门槽2b；
5、立模施工上游侧T型格栅立板9b，施工T型格栅顶板9a，预留顶板格栅孔；
6、立模施工中间L型格栅立板8b，预留立板格栅孔，施工L型格栅顶板8a，预留顶板格栅孔；
7、施工箱型格栅底板7d上三道消力槛6，施工箱型格栅上游立板7b，预留上游立板格栅孔，施工箱型格栅下游立板7c，预留下游立板格栅孔，施工箱型格栅顶板7a，预留顶板格栅孔；
8、施工闸首底板5出口处1∶5斜坡与闸室底板11齐平。
本发明的工作原理是：见图1、图2由河床直接引水从喇叭形孔口进入，水体垂直跌落至横向廊道第一次消能后进入环形输水廊道，水体在环形输水廊道的出口处扩散，两股水流通过箱形格栅底板上的三道消力槛对冲消能后汇入消能室(三级格栅消能结构)；这时大部分水体通过箱形格栅上游立板的格栅孔进入中间的L形格栅，少部分水体通过箱形格栅下游立板的格栅孔进入闸室12，见图5、图6，进入L形格栅的水体向顶部翻涌出流，还有一部分水体通过L形格栅立板的格栅孔进入上游侧的T形格栅，这部分水体又通过T形格栅顶板及立板上的格栅孔消能出流，水流经上述三步消能后最后全部汇入闸室。
Claims (9)
1.一种船闸的灌水***，包括闸首底板(5)、闸首边墩(10)、闸室底板(11)和闸室(12)，其特征在于：两边的闸首边墩(10)之间连接有挡水墙(3)和闸首帷墙(4)，在挡水墙和闸首帷墙之间布置一组具有垂直落差的舌瓣形的进水口(1)，闸首边墩(10)内设有连通进水口(1)和闸室(12)的两个对称的半环形输水廊道(2)，而在进水口(1)的底部设有横向廊道(1c)，该输水廊道与横向廊道连通，输水廊道的出口端与进水口(1)之间设有消能室。
2.根据权利要求1所述的船闸的灌水***，其特征在于：所述消能室为三级格栅消能结构，包括下游侧的箱型格栅(7)、中间的L型格栅(8)和上游侧的T型格栅(9)。
3.根据权利要求2所述的船闸的灌水***，其特征在于：所述箱型格栅(7)包括箱型格栅顶板(7a)、箱型格栅上游立板(7b)、箱型格栅下游立板(7c)和箱型格栅底板(7d)，其中，顶板是封闭的，上游立板和下游立板上各开有格栅孔，且下游立板的格栅孔口总面积仅为上游立板格栅孔口总面积的1/3。
4.根据权利要求2所述的船闸的灌水***，其特征在于：所述L型格栅(8)包括L型格栅顶板(8a)和L型格栅立板(8b)，该顶板和立板形成倒L形且均开有格栅孔。
5.根据权利要求2所述的船闸的灌水***，其特征在于：所述T型格栅(9)包括T型格栅顶板(9a)和T型格栅立板(9b)，所述顶板和立板上均开有格栅孔。
6.根据权利要求3所述的船闸的灌水***，其特征在于：所述箱型格栅底板(7d)上设有三道消力槛(6)。
7.根据权利要求1或2所述的船闸的灌水***，其特征在于：所述环形输水廊道(2)中部设置有检修阀门门槽(2a)和工作阀门门槽(2b)，两阀门门槽处廊道的断面尺寸小于廊道出口孔口尺寸。
8.根据权利要求1或2所述的船闸的灌水***，其特征在于：在进水口(1)的入口处设有拦污栅槽(1a)和工作室(1b)。
9.一种船闸的灌水***的施工方法，其特征在于包括以下步骤：
9.1、进行闸首部分的基础开挖，浇筑闸首底板(5)的混凝土；
9.2、立模施工舌瓣形进水口(1)，预留进水口拦污栅槽(1a)、工作室(1b)及横向廊道(1c)；
9.3、浇筑挡水墙(3)及闸首帷墙(4)的混凝土，预留连接立板钢筋；
9.4、浇筑闸首边墩(10)混凝土，立模施工两个对称的半环形输水廊道(2)，预留检修阀门门槽(2a)及工作阀门门槽(2b)；
9.5、立模施工上游侧T型格栅立板(9b)，施工T型格栅顶板(9a)，预留顶板格栅孔；
9.6、立模施工中间L型格栅立板(8b)，预留立板出水孔，施工L型格栅顶板(8a)，预留顶板格栅孔；
9.7、施工箱型格栅底板(7d)上三道消力槛(6)，施工箱型格栅上游立板(7b)，预留上游立板格栅孔，施工箱型格栅下游立板(7c)，预留下游立板格栅孔，施工箱型格栅顶板(7a)，预留顶板格栅孔；
9.8、施工闸首底板(5)出口处1∶5斜坡与闸室底板(11)齐平。
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