钱 进 戴海华

（江苏省交通规划设计院股份有限公司 南京 210005）

1 京杭运河施桥三线船闸工程概况

京杭运河徐扬段是我国南北向水上运输尤其是北煤南运的黄金水道，对促进长江三角洲地区经济的增长，保障区域物资交流，加速全省经济稳定健康发展等方面具有十分重要的意义和作用。

施桥三线船闸位于京杭运河徐扬段入江口门处，是京杭运河徐扬段通航枢纽中自上而下的最后一个通航枢纽，为II级通航建筑物，工程规模为：闸室尺度260 m×23 m×5 m（口门宽×闸室长×门槛水深），设计最大船舶吨级为2 000 t；该闸设计单向船舶通过能力为3 579万t，货物通过能力为2 685万t。工程由施桥三线船闸工程、下游入江口门段航道整治工程、闸区工作桥和施桥运河大桥工程等组成。

2 设计指导思想和原则

（1）船闸选址充分考虑地质水文条件与枢纽中水工建筑物的关系，确保船闸安全畅通。

（2）总平面布置综合考虑贯彻水资源综合利用的原则，协调好跨河建筑物、道路桥梁等构筑物的布置，确保防洪安全［1］。

（3）船闸水工建筑物结构型式根据外部条件制约，合理选取整体性好、具有适应变形的能力、较好的抗冲击能力的结构型式［2］。

（4）闸阀门及启闭机运行控制系统必须安全可靠，耐久性好。

（5）在满足船闸功能要求的前提下，建筑物应与周围环境相协调。闸管区按功能划分区域，有利于生产及管理。

3 船闸工程设计

3.1 船闸总平面布置

施桥三线船闸闸位根据现有施桥船闸通航建筑物布置，位于现有一线船闸西侧，2闸中心距为100 m。三线船闸级别为二级通航建筑物，设计最大船舶吨级为2 000 t。船闸规模为23 m×260 m×5 m（口门宽×闸室长×门槛水深），上、下游主导航墙各长70 m，上、下游靠船段各长400 m，上、下游远调码头靠泊长度分别为200 m，110 m，下游待泊锚地靠泊长度为980 m。弯曲半径R＝700 m。

上游引航道为独立引航道，下游为与一线船闸共用引航道。船闸引航道布置采用不对称形式，船闸进出闸方式均为直进曲出。

3.2 输水系统型式

本船闸承受双向水头，正向最大设计水头6.19 m，反向最大设计水头2.86 m；输水采用短廊道集中输水加三角钢闸门门缝输水的组合型式。

3.3 结构设计

（1）上、下闸首均采用钢筋混凝土整体式结构、三角型闸门，输水系统采用环形短廊道集中输水结合三角门门缝输水的形式。上、下闸首宽均为53.8 m，长度为29.8 m。

（2）闸室采用钢筋混凝土坞式结构。闸室净宽23.0 m，长260 m，分段长度20 m，两端部为10 m。沉降－伸缩缝设紫铜片和JSP水膨胀橡胶2道止水，缝内采用聚乙烯板填充。

（3）上、下游主导航墙为直线布置型式，均采用钢筋混凝土扶壁式结构。驳岸采用C20空腔式素混凝土重力式结构。

（4）上、下游靠船墩采用C20空腔式素混凝土重力式。兼顾考虑船闸基地锚泊区的布置，除常规的空腔式素混凝土重力式靠船墩结构外，下游靠船墩增加A型和B型2种墩式结构型式。

（5）上、下游远调站各设靠泊码头1座，均采用钢筋混凝土扶壁式结构。

（6）下游待泊锚地设在远调码头的下游侧对面（航道左岸），选用C20空腔式素混凝土重力式结构。

3.4 闸阀门及启闭机型式

上、下闸首工作闸门为钢质弧形三角门，阀门为钢质平板提升门，闸、阀门启闭机均采用液压直推式启闭机。

3.5 桥梁工程

（1）公路桥。原桥位改建的施桥运河大桥，桥梁总宽为12 m，荷载标准为公路-II级，通航净高不小于7 m。

（2）闸区工作桥。船闸闸区工作桥在上闸首附近跨越3座船闸，桥梁总宽为5 m，荷载标准为公路-II级，通航净高不小于7 m。

3.6 电气工程

（1）供配电系统中，供电外线采用2路10 KV供电外线。配电房选用1台400 KVA干式变压器作为主电源，选用2台200 k W进口发电机为备用电源。

（2）船闸控制系统采用计算机集散控制系统结构。集中／现地，自动／手动相结合。

3.7 房屋建筑与景观绿化工程

本工程房屋建筑工程包括综合办公楼、配电房、宿舍及食堂、机房、远调码头站房等单体工程，闸区给排水工程，消防工程。景观绿化工程包括闸区的景观绿化、上、下游远调码头处的景观绿化，以及船闸围墙等附属设施的布设等。

4 设计特点及创新

（1）总平面布置根据外部建设条件，布置合理，功能齐全。施桥三线船闸受一、二线船闸和北侧水利枢纽的制约，闸位选在一线船闸西侧，此布置与规划水利设施协调，同时减少征地数量。

船闸闸管区主要建筑物布置在一线和二线船闸之间，方便船闸运行调度管理，闸区交通道路呈环状布置，交通便捷。闸管区景观设计按园林化格局进行布置，增加景观效果。

待闸锚地容量考虑江面大雾等恶劣天气时船舶在长江口门处待泊量大的特点，尽量增大停泊水域面积（水域面积114 000 m2），以改善口门处恶劣气候条件下出现船舶堵塞现象，保证正常情况下过闸船舶的畅通［3］。

（2）加强对工程质量通病的研究，从设计的角度提出质量通病防止措施。

①闸首输水廊道由于闸首长度较长且形状复杂，出现廊道裂缝属施工中的常见病，设计在总结以往船闸施工经验的基础上，在边墩大体积混凝土部位设空箱，在边墩上、下游端切角以减少圬工数量和大体积混凝土在施工期产生的温度应力。采取在边墩侧墙中部及廊道转弯段设置施工宽缝措施，以减少裂缝产生和控制裂缝开展宽度。

②为避免底板跨中裂缝产生，闸首、闸室底板沿纵向分为3块浇筑，设施工宽缝，减少跨中弯矩。为避免闸室墙倒角部位混凝土在施工过程中产生裂缝，在闸室墙根部墙高2／5范围内采用加密构造钢筋措施。

（3）采用三角门缝输水和短廊道组合输水型式，达到理想的输水条件，提高船闸通过能力。

施桥三线船闸最大设计水头6.19 m，为缩短灌水时间，改善船舶在闸室内的停泊条件，上闸首输水系统充分利用帷墙空间作为消能室，改变三角门常规敞开式简单消能型式，从而改善船闸灌水时间的水力条件［4］。

（4）提高船闸水工结构的耐久性。针对检修门槽、闸室结构沉降缝、主辅导航墙等易受船舶撞击、难以修复的情况，增设钢板护面、角钢护角、钢护木，提高了船闸结构的耐久性。

（5）闸门机电控制系统运行安全可靠。启闭机采用电比例泵实现无级变速，并运用先进和技术成熟的位置传感系统实现闸门高精度同步运行。使用压力、流量、位置等多种传感器参与系统控制，真正实现自动检测与控制。并且首次在启闭机油缸的2腔分别设有监控的传感器，以随时监控启闭机运行各阶段的情况。

电气采用先进的PLC设备，组成集散型控制系统，程序控制自动化程度高，模块化电路设计，主要电器元件为国际先进产品，运行安全可靠。

5 设计体会

（1）闸址处土质多为粉砂土，透水性强，施桥三线船闸紧挨一线船闸，考虑渗透稳定要求，增加防渗帷幕墙作为垂直防渗设施。

（2）考虑水头较大，上闸首输水系统利用帷墙空间设置消能室，改变三角门常规敞开式简单消能型式，阀门采用变速开启方式，以改善水力条件。

（3）考虑闸址距长江口较近，因地制宜在下游设置较大规模的待闸锚地，保障船舶在恶劣气候条件下在引航道内有序停泊。

（4）三角闸门采用型钢结构，具有刚度大、后期易维护的特点，但与球铰无缝钢管结构相比，其用钢量及加工量大。今后需根据使用情况进一步加以总结。

（5）在启闭机的设计中，为体现全面自动化监控，除在系统中设有监控的传感器外，首次在启闭机油缸的两腔分别设有监控的传感器，以随时监控启闭机运行各阶段的情况。

（6）供配电系统中，上游远调站采用在闸区升压后高压供电的形式，下游远调站考虑沿线地形复杂，电缆敷设困难，采用就近低压进线的供电方式，经济合理。

［1］ JTJ305－2001船闸总体设计规范［S］.北京：人民交通出版社，2002.

［2］ JTJ307－2001船闸水工建筑物设计规范［S］.北京：人民交通出版社，2002.

［3］ 胡庆华.京杭运河施桥三线船闸工程设计特点［J］.水运工程，2009（8）：93-95.

［4］ JTJ306－2001船闸输水系统设计规范［S］.北京：人民交通出版社，2001.