论文总字数：35636字

摘 要

第一章 工程概述 3

1.1工程概况 3

1.2自然条件 3

1.3设计规范及标准 5

第二章 船闸总体规划设计与布置 6

2.1船闸规模 6

2.2船闸高程 8

2.3总体布置 9

2.4船闸通过能力 10

第三章 船闸输水系统 13

3.1 输水系统的选择和布置 13

3.2输水系统的水力计算 15

3.3船舶泊稳条件 22

第四章 闸室结构设计与布置 26

4.1闸室内平面布置 26

4.2 建筑物级别 26

4.3 防渗与排水 26

4.4 闸室结构选型 27

4.5整体式闸室结构计算 27

4.5分离式闸室结构计算 39

4.6工程量计算 59

4.7工程概算 60

4.8闸室结构选型 63

第五章 闸室其他结构 65

5.1闸首结构设计 65

5.2导航和靠船建筑物 66

5.2.1导航墙 66

5.2.2靠船建筑物 66

5.3护坡和护底 66

5.4船闸附属设施 66

第六章 闸阀门 68

6.1 闸阀门布置 68

6.2 闸阀门选型 68

第七章 环保评估 69

7.1 污染源及污染物分析 69

7.2 环境保护措施 70

致谢 72

摘要

由于湘江二级航道工程的展开，株洲航电枢纽船闸已经不能适应新的航运要求，所以需要新建二线船闸。本设计基于航运的实际要求，和当地实际的水文地质等条件进行设计。由往来船型和预期通过量设计了船闸的尺度并验证了其通过能力。设计了船闸的输水系统，验证了闸室内外船舶的泊稳条件。在闸室结构选择方面，本设计拟定了整体式和分离式两种设计形式，并计算其结构稳定，工程预算等多方面的内容。通过综合比较，最终选定整体式闸室作为船闸的闸室结构形式。最后还包括了闸首，闸门的简单尺寸，以及工程的环境评价和保护措施。

Abstract

Due to the development of the Xiangjiang waterway project, the ship lock of Zhuzhou navigation and hydropower project has been unable to meet the new requirements. This design is based on the actual requirements of shipping, and the actual conditions of the local hydrological and geological conditions for design. The size of the ship lock is designed by the current ship type and the expected throughput. The design of water delivery system, verify the berthing condition inside and outside the ship chamber. In choice of the chamber structure, the design proposed the overall type and separation type two forms of design and calculate the structure stability, engineering budget in many aspects. Through comprehensive comparison, finally selected as the integral lock chamber structure form. Finally, it also includes the first gate, the gate of the simple size, as well as the project's environmental assessment and protection measures.

关键词：输水系统，闸室，结构，预算

第一章 工程概述

1.1工程概况

湘江发源于广西壮族自治区灵川县海洋山，纵贯湖南，在城陵矶汇入长江，全长856k，流域面积94660 km²。自然条件之优越,为洞庭湖水系各大支流之冠。湘江南联广东沿海经济开发区，北接长江,湖南省的主要工业城市岳阳、长沙、湘潭、株洲、衡阳、胸踞湘江两岸，全省大中型企业有70%分布在湘江两岸,自然形成为湖南省的经济走廊。因此，开发湘江对湖南的经济发展具有重要的意义。

目前，株洲航电枢纽仅有1000吨级的一线船闸，通航能力有限。株洲航电枢纽二线船闸是湘江二级航道二期工程的子项目，于2015年11月开工，将于2018年6月份完工。湘江二级航道二期工程总投资31.23亿元，建设总工期51个月。该项目属于湘江高等级航道建设规划的重要组成部分，是国务院确定的对接长江经济带重点建设项目，也是湖南省首个在已建航电枢纽扩建二线船闸的项目。

项目主要设计内容包括：在株洲航电枢纽各新建一座2000吨级标准二线船闸，设计年单向通过能力均为2450万吨。工程等别与已建成投产株洲航电枢纽一致（即工程等别均采用Ⅱ等）。船闸主体结构水工建筑物级别为：闸首及闸室为2级，导航墙、靠船墩为3级。设计规范采用中华人民共和国交通部2001年颁布的船闸设计的相关规范。

1.2自然条件

1.2.1工程水文

枢纽坝址位于衡山水文站与株洲水文站之间，集水面积66020km²,坝址至上游衡山水文站之间无大支流汇入。河段径流以降雨汇集为主，年际变幅大，年内分配不均。每年四至六月为洪水期，七至八月与十一月至翌年二月降水稀少，出现秋冬两个枯水期。据衡山水文站1952~1998年径流资料统计分析，多年平均径流量为523亿m³，最大年径流量为842亿m³，最小年径流量为230亿m³；实测最大流量为20200m³/s。根据流量过程，推算出坝址处多年平均流量为1720 m³/s。特征水位、流量如下：

水库

校核洪水位： 48.18m

设计洪水位： 45.63m

正常蓄水位： 39.00m

死水位： 38.3m

调节库容： 1.27×10⁸m³

水库回水长度： 96km（正常蓄水位时）

船闸

通航标准： 10年一遇洪水

上游最高通航水位： 43.42m

上游最低通航水位： 38.80m

下游最高通航水位： 43.27m

下游最低通航水位： 31.00m

最大通航流量： 17100m³/s

最小通航流量： 400 m³/s

1.2.2 地质条件

地理地形地貌概况：坝址区为不对称河谷地段,谷宽600m；枯水时，水面河宽480 m左右，最大水深5.0 m。坝址左岸地貌单元Ⅰ为级和Ⅱ级阶地，地形较平坦，Ⅰ级阶地高程36~41 m；Ⅱ级阶地高程44~55.0 m。坝址右岸为剥蚀低山残谷，山顶高程99.00 m，峰峦连绵；区内基岩埋藏较浅，局部裸露，风化较深。

闸坝址区地基岩性如下：

坝址区地基时代古老，构造复杂，断裂发育。板溪群地层在勘探区内，属单斜构造，岩层倾向左岸，走向略与河流相交，交角73º。岩层经过多次构造运动影响，节理裂隙发育，各类断层较多，特别是大源渡断层顺河穿过坝址河床左侧，据区域地质构造资料分析，该断层长约7km。各类断层破碎带胶结较好，形成构造角砾岩及糜棱岩。节理充填物一般为石英、方解石、铁质矿物等，多呈网状。岩石物理力学性质如下：

表1-1岩石物理力学实验成果表

通过实验及上表可知：紫红色砾岩的比重和密度相差较小，饱和吸水率和孔隙比率亦不大，岩石结构较紧密。紫红色粉砂岩的饱和吸水率和孔隙比较大，饱和抗压强度为4.54～7.23Mpa，平均值为5.95 Mpa，软化系数为0.23，钙质胶结的砾岩饱和抗压强度为20.5～40.3 Mpa，平均值为28.92 Mpa，软化系数为0.47～0.57。泥质胶结的砾岩干抗压强度为10.1～25.7 Mpa，平均值为20.1 Mpa，其强度不足钙质胶结砾岩的1/2，弹性模量仅为钙质胶结砾岩的1/4～1/6。显然，砾岩的岩石强度、刚度差异较大，离散性较大，均匀性差，这是因为砾岩中的成分，颗粒的大小，均一性，特别是胶结物和胶结强度物质和胶结强度的不均一性影响，一般来讲以钙质胶结为主的砾岩岩石强度、刚度较大，均一性较好，以泥质胶结为主的砾岩岩石强度、刚度较低，均一性更差。

紫红色粉砂岩结构较疏松，孔隙率高，容重低，软化系数达0.23，其强度大致和泥质胶结砾岩相近。而泥质粉砂岩和粉砂质泥岩，岩性较弱，属软岩。

1.3设计规范及标准

《内河通航标准》（GB50139-2004）； 

《船闸总体设计规范》（JTJ305-2001）； 
《船闸水工建筑物设计规范》（JTJ307-2001）； 
《船闸输水系统设计规范》(JTJ301-2001)； 
《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

由设计条件，可知设计船型：

设计船队： 1顶四驳1000t

船队尺度： 166.65×21.6×2.0 m

表2-1 船型表

设计过闸船队组合：4000吨/闸次

查《内河通航标准》（GB50139-2004）规范中

船闸有效长度可按下式计算:

一一船闸有效长度(m);

L一一过闸船队或船舶长度((m)，当一闸次只有一个船队或一艘船舶单列过闸时，为设计最大船队或船舶的长度;当一闸次有两个或多个船队、船舶纵向排列过闸时，则为各最大船队或船舶的长度之和加上各船队、船舶间的停泊间隔长度。

一一富裕长度(m)

富裕长度可按下列公式计算:

顶推船队:

拖带船队:

货船和其他船舶:

查《内河通航标准》（GB50139-2004）规范中

船闸的有效宽度可以按下式计算：

式中一一船闸有效宽度(m);

——同一闸次过闸船舶并列停泊于闸室的最大总宽度(m)，当只有一个船队或一艘船舶单列过闸时，则为设计最大船队或船舶宽度;

——富裕宽度(m) ;

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