錢 進 戴海華

（江蘇省交通規(guī)劃設計院股份有限公司 南京 210005）

1 京杭運河施橋三線船閘工程概況

京杭運河徐揚段是我國南北向水上運輸尤其是北煤南運的黃金水道，對促進長江三角洲地區(qū)經(jīng)濟的增長，保障區(qū)域物資交流，加速全省經(jīng)濟穩(wěn)定健康發(fā)展等方面具有十分重要的意義和作用。

施橋三線船閘位于京杭運河徐揚段入江口門處，是京杭運河徐揚段通航樞紐中自上而下的最后一個通航樞紐，為II級通航建筑物，工程規(guī)模為：閘室尺度260 m×23 m×5 m（口門寬×閘室長×門檻水深），設計最大船舶噸級為2 000 t；該閘設計單向船舶通過能力為3 579萬t，貨物通過能力為2 685萬t。工程由施橋三線船閘工程、下游入江口門段航道整治工程、閘區(qū)工作橋和施橋運河大橋工程等組成。

2 設計指導思想和原則

（1）船閘選址充分考慮地質(zhì)水文條件與樞紐中水工建筑物的關系，確保船閘安全暢通。

（2）總平面布置綜合考慮貫徹水資源綜合利用的原則，協(xié)調(diào)好跨河建筑物、道路橋梁等構筑物的布置，確保防洪安全［1］。

（3）船閘水工建筑物結構型式根據(jù)外部條件制約，合理選取整體性好、具有適應變形的能力、較好的抗沖擊能力的結構型式［2］。

（4）閘閥門及啟閉機運行控制系統(tǒng)必須安全可靠，耐久性好。

（5）在滿足船閘功能要求的前提下，建筑物應與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。閘管區(qū)按功能劃分區(qū)域，有利于生產(chǎn)及管理。

3 船閘工程設計

3.1 船閘總平面布置

施橋三線船閘閘位根據(jù)現(xiàn)有施橋船閘通航建筑物布置，位于現(xiàn)有一線船閘西側(cè)，2閘中心距為100 m。三線船閘級別為二級通航建筑物，設計最大船舶噸級為2 000 t。船閘規(guī)模為23 m×260 m×5 m（口門寬×閘室長×門檻水深），上、下游主導航墻各長70 m，上、下游靠船段各長400 m，上、下游遠調(diào)碼頭靠泊長度分別為200 m，110 m，下游待泊錨地靠泊長度為980 m。彎曲半徑R＝700 m。

上游引航道為獨立引航道，下游為與一線船閘共用引航道。船閘引航道布置采用不對稱形式，船閘進出閘方式均為直進曲出。

3.2 輸水系統(tǒng)型式

本船閘承受雙向水頭，正向最大設計水頭6.19 m，反向最大設計水頭2.86 m；輸水采用短廊道集中輸水加三角鋼閘門門縫輸水的組合型式。

3.3 結構設計

（1）上、下閘首均采用鋼筋混凝土整體式結構、三角型閘門，輸水系統(tǒng)采用環(huán)形短廊道集中輸水結合三角門門縫輸水的形式。上、下閘首寬均為53.8 m，長度為29.8 m。

（2）閘室采用鋼筋混凝土塢式結構。閘室凈寬23.0 m，長260 m，分段長度20 m，兩端部為10 m。沉降－伸縮縫設紫銅片和JSP水膨脹橡膠2道止水，縫內(nèi)采用聚乙烯板填充。

（3）上、下游主導航墻為直線布置型式，均采用鋼筋混凝土扶壁式結構。駁岸采用C20空腔式素混凝土重力式結構。

（4）上、下游靠船墩采用C20空腔式素混凝土重力式。兼顧考慮船閘基地錨泊區(qū)的布置，除常規(guī)的空腔式素混凝土重力式靠船墩結構外，下游靠船墩增加A型和B型2種墩式結構型式。

（5）上、下游遠調(diào)站各設靠泊碼頭1座，均采用鋼筋混凝土扶壁式結構。

（6）下游待泊錨地設在遠調(diào)碼頭的下游側(cè)對面（航道左岸），選用C20空腔式素混凝土重力式結構。

3.4 閘閥門及啟閉機型式

上、下閘首工作閘門為鋼質(zhì)弧形三角門，閥門為鋼質(zhì)平板提升門，閘、閥門啟閉機均采用液壓直推式啟閉機。

3.5 橋梁工程

（1）公路橋。原橋位改建的施橋運河大橋，橋梁總寬為12 m，荷載標準為公路-II級，通航凈高不小于7 m。

（2）閘區(qū)工作橋。船閘閘區(qū)工作橋在上閘首附近跨越3座船閘，橋梁總寬為5 m，荷載標準為公路-II級，通航凈高不小于7 m。

3.6 電氣工程

（1）供配電系統(tǒng)中，供電外線采用2路10 KV供電外線。配電房選用1臺400 KVA干式變壓器作為主電源，選用2臺200 k W進口發(fā)電機為備用電源。

（2）船閘控制系統(tǒng)采用計算機集散控制系統(tǒng)結構。集中／現(xiàn)地，自動／手動相結合。

3.7 房屋建筑與景觀綠化工程

本工程房屋建筑工程包括綜合辦公樓、配電房、宿舍及食堂、機房、遠調(diào)碼頭站房等單體工程，閘區(qū)給排水工程，消防工程。景觀綠化工程包括閘區(qū)的景觀綠化、上、下游遠調(diào)碼頭處的景觀綠化，以及船閘圍墻等附屬設施的布設等。

4 設計特點及創(chuàng)新

（1）總平面布置根據(jù)外部建設條件，布置合理，功能齊全。施橋三線船閘受一、二線船閘和北側(cè)水利樞紐的制約，閘位選在一線船閘西側(cè)，此布置與規(guī)劃水利設施協(xié)調(diào)，同時減少征地數(shù)量。

船閘閘管區(qū)主要建筑物布置在一線和二線船閘之間，方便船閘運行調(diào)度管理，閘區(qū)交通道路呈環(huán)狀布置，交通便捷。閘管區(qū)景觀設計按園林化格局進行布置，增加景觀效果。

待閘錨地容量考慮江面大霧等惡劣天氣時船舶在長江口門處待泊量大的特點，盡量增大停泊水域面積（水域面積114 000 m2），以改善口門處惡劣氣候條件下出現(xiàn)船舶堵塞現(xiàn)象，保證正常情況下過閘船舶的暢通［3］。

（2）加強對工程質(zhì)量通病的研究，從設計的角度提出質(zhì)量通病防止措施。

①閘首輸水廊道由于閘首長度較長且形狀復雜，出現(xiàn)廊道裂縫屬施工中的常見病，設計在總結以往船閘施工經(jīng)驗的基礎上，在邊墩大體積混凝土部位設空箱，在邊墩上、下游端切角以減少圬工數(shù)量和大體積混凝土在施工期產(chǎn)生的溫度應力。采取在邊墩側(cè)墻中部及廊道轉(zhuǎn)彎段設置施工寬縫措施，以減少裂縫產(chǎn)生和控制裂縫開展寬度。

②為避免底板跨中裂縫產(chǎn)生，閘首、閘室底板沿縱向分為3塊澆筑，設施工寬縫，減少跨中彎矩。為避免閘室墻倒角部位混凝土在施工過程中產(chǎn)生裂縫，在閘室墻根部墻高2／5范圍內(nèi)采用加密構造鋼筋措施。

（3）采用三角門縫輸水和短廊道組合輸水型式，達到理想的輸水條件，提高船閘通過能力。

施橋三線船閘最大設計水頭6.19 m，為縮短灌水時間，改善船舶在閘室內(nèi)的停泊條件，上閘首輸水系統(tǒng)充分利用帷墻空間作為消能室，改變?nèi)情T常規(guī)敞開式簡單消能型式，從而改善船閘灌水時間的水力條件［4］。

（4）提高船閘水工結構的耐久性。針對檢修門槽、閘室結構沉降縫、主輔導航墻等易受船舶撞擊、難以修復的情況，增設鋼板護面、角鋼護角、鋼護木，提高了船閘結構的耐久性。

（5）閘門機電控制系統(tǒng)運行安全可靠。啟閉機采用電比例泵實現(xiàn)無級變速，并運用先進和技術成熟的位置傳感系統(tǒng)實現(xiàn)閘門高精度同步運行。使用壓力、流量、位置等多種傳感器參與系統(tǒng)控制，真正實現(xiàn)自動檢測與控制。并且首次在啟閉機油缸的2腔分別設有監(jiān)控的傳感器，以隨時監(jiān)控啟閉機運行各階段的情況。

電氣采用先進的PLC設備，組成集散型控制系統(tǒng)，程序控制自動化程度高，模塊化電路設計，主要電器元件為國際先進產(chǎn)品，運行安全可靠。

5 設計體會

（1）閘址處土質(zhì)多為粉砂土，透水性強，施橋三線船閘緊挨一線船閘，考慮滲透穩(wěn)定要求，增加防滲帷幕墻作為垂直防滲設施。

（2）考慮水頭較大，上閘首輸水系統(tǒng)利用帷墻空間設置消能室，改變?nèi)情T常規(guī)敞開式簡單消能型式，閥門采用變速開啟方式，以改善水力條件。

（3）考慮閘址距長江口較近，因地制宜在下游設置較大規(guī)模的待閘錨地，保障船舶在惡劣氣候條件下在引航道內(nèi)有序停泊。

（4）三角閘門采用型鋼結構，具有剛度大、后期易維護的特點，但與球鉸無縫鋼管結構相比，其用鋼量及加工量大。今后需根據(jù)使用情況進一步加以總結。

（5）在啟閉機的設計中，為體現(xiàn)全面自動化監(jiān)控，除在系統(tǒng)中設有監(jiān)控的傳感器外，首次在啟閉機油缸的兩腔分別設有監(jiān)控的傳感器，以隨時監(jiān)控啟閉機運行各階段的情況。

（6）供配電系統(tǒng)中，上游遠調(diào)站采用在閘區(qū)升壓后高壓供電的形式，下游遠調(diào)站考慮沿線地形復雜，電纜敷設困難，采用就近低壓進線的供電方式，經(jīng)濟合理。

［1］ JTJ305－2001船閘總體設計規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2002.

［2］ JTJ307－2001船閘水工建筑物設計規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2002.

［3］ 胡慶華.京杭運河施橋三線船閘工程設計特點［J］.水運工程，2009（8）：93-95.

［4］ JTJ306－2001船閘輸水系統(tǒng)設計規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2001.