本發(fā)明屬于水運(yùn)交通工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種船閘閘底垂直分流消能結(jié)構(gòu)及其施工方法。

背景技術(shù)：

通航建筑物的發(fā)展已有2000多年的歷史，目前全世界已建船閘近4000座。我國(guó)船閘建設(shè)的歷史十分悠久，至今已建成船閘近800座，約占全世界船閘總數(shù)的20％。船閘設(shè)計(jì)中輸水系統(tǒng)消能設(shè)計(jì)選型優(yōu)劣，直接關(guān)系到閘室內(nèi)水流均勻穩(wěn)定及船舶高效安全運(yùn)行。按照我國(guó)交通行業(yè)現(xiàn)行規(guī)范，輸水系統(tǒng)型式主要有集中輸水系統(tǒng)和分散輸水系統(tǒng)兩大類，設(shè)計(jì)選型一般是根據(jù)設(shè)計(jì)水頭判定，再通過水力學(xué)模型試驗(yàn)驗(yàn)證。

近年來(lái)，隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，我國(guó)內(nèi)河航運(yùn)事業(yè)得到迅猛發(fā)展，除了已建的世界上規(guī)模最大、水頭最高、技術(shù)難度最復(fù)雜的長(zhǎng)江三峽雙線連續(xù)五級(jí)船閘之外，還有一批高水頭大型船閘相繼開工建設(shè)。這些船閘工程地處高山峽谷，設(shè)計(jì)水頭越來(lái)越高，新建的超過20m水頭的船閘有：世界上內(nèi)河航運(yùn)樞紐規(guī)模最大的西江長(zhǎng)洲三、四線船閘，紅水河大化船閘、樂灘船閘、桂江巴江口船閘、桂平二線船閘、長(zhǎng)沙雙線船閘，嘉陵江草街船閘，引江濟(jì)漢通航船閘，蕪申運(yùn)河楊家灣船閘等；目前正在建設(shè)的超過30m設(shè)計(jì)水頭的船閘有：大藤峽船閘、烏江銀盤船閘、大渡河安谷船閘等。這些船閘建設(shè)位于不同河流流域，水頭超高，技術(shù)指標(biāo)早已超過現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，單純按照規(guī)范套用選型已不能適應(yīng)船閘建設(shè)要求，對(duì)于水頭高、樞紐布置局促的水電站，通航建筑物輸水系統(tǒng)消能工型式選擇及布置，有必要研究創(chuàng)新性成果，以使高水頭船閘閘室布置合理、滿足船舶在閘室內(nèi)安全運(yùn)行的水力學(xué)條件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一個(gè)目的在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種船閘閘底垂直分流消能結(jié)構(gòu)，主要解決高水頭船閘分散輸水系統(tǒng)消能工布置、閘底板空間利用、閘室內(nèi)出水流態(tài)平穩(wěn)、船舶運(yùn)行停泊條件等技術(shù)問題。

為此，本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種船閘閘底垂直分流消能結(jié)構(gòu)，所述船閘閘底垂直分流消能結(jié)構(gòu)包括船閘閘室邊墻和船閘閘室底板，所述船閘閘室邊墻和船閘閘室底板圍繞船閘閘室設(shè)置，所述船閘閘室底板上設(shè)置輸水主廊道入口和相應(yīng)的輸水主廊道出口；所述輸水主廊道入口和輸水主廊道出口之間設(shè)置豎直方向上平面分離且立體交叉的上層分流墩和下層分流墩，上層分流墩和下層分流墩分別在空間上將輸水主廊道入口和輸水主廊道出口之間的通路隔斷；上層分流墩和下層分流墩分別所在的平面之間設(shè)置分流板，所述分流板在豎直方向上將輸水主廊道入口和輸水主廊道出口分別分割成上下兩個(gè)空間；所述船閘閘室底板上分別在與輸水主廊道入口和輸水主廊道出口相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置第一輸水支廊道入口、第一輸水支廊道出口以及第二輸水支廊道入口、第二輸水支廊道出口；所述第一輸水支廊道入口和第一輸水支廊道出口之間貫通，所述第二輸水支廊道入口和第二輸水支廊道出口之間貫通；所述第一輸水支廊道入口經(jīng)由上層分流墩和上層分流墩下方設(shè)置的分流板兩者所形成的通道與輸水主廊道出口相連通，所述輸水主廊道入口經(jīng)由上層分流墩和上層分流墩下方設(shè)置的分流板兩者所形成的另一個(gè)通道與第二輸水支廊道出口相連通；所述輸水主廊道入口經(jīng)由下層分流墩和下層分流墩上方設(shè)置的分流板兩者所形成的通道與第一輸水支廊道出口相連通，所述第二輸水支廊道入口經(jīng)由下層分流墩和下層分流墩上方設(shè)置的分流板兩者所形成的另一個(gè)通道與輸水主廊道出口相連通。

在采用上述技術(shù)方案的同時(shí)，本發(fā)明還可以采用或者組合采用以下進(jìn)一步的技術(shù)方案：

用于連通第一輸水支廊道入口和輸水主廊道出口的由上層分流墩和上層分流墩下方設(shè)置的分流板兩者所形成的通道為由小變大的變徑通道；用于連通輸水主廊道入口和第二輸水支廊道出口的由上層分流墩和上層分流墩下方設(shè)置的分流板兩者所形成的另一個(gè)通道為由大變小的變徑通道；用于連通輸水主廊道入口和第一輸水支廊道出口的由下層分流墩和下層分流墩上方設(shè)置的分流板兩者所形成的通道為由大變小的變徑通道；用于連通第二輸水支廊道入口和輸水主廊道的由下層分流墩和下層分流墩上方設(shè)置的分流板兩者所形成的通道為由小變大的變徑通道。

所述輸水主廊道入口上方的船閘閘室底板設(shè)置出水孔，所述出水孔連通輸水主廊道入口與船閘閘室。

所述輸水主廊道出口上方的船閘閘室底板設(shè)置出水孔，所述出水孔連通輸水主廊道出口與船閘閘室。

所述出水孔上方設(shè)置預(yù)制消能蓋板。

船閘閘室底板在出水孔附近設(shè)置預(yù)埋角鋼，所述預(yù)埋角鋼用于固定預(yù)制消能蓋板。

本發(fā)明的另外一個(gè)目的在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種船閘閘底垂直分流消能結(jié)構(gòu)的施工方法。

為此，本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種船閘閘底垂直分流消能結(jié)構(gòu)的施工方法，所述船閘閘底垂直分流消能結(jié)構(gòu)的施工方法用于前面所述的船閘閘底垂直分流消能結(jié)構(gòu)，所述船閘閘底垂直分流消能結(jié)構(gòu)的施工方法包括：首先，進(jìn)行船閘閘底垂直分流消能結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的開挖，在結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上澆筑船閘閘室底板下部混凝土，在船閘閘室底板上立模施工輸水主廊道和設(shè)置在輸水主廊道兩側(cè)的兩個(gè)輸水支廊道，然后立模施工下層分流墩，在下層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層分流墩，再澆筑船閘閘室底板上部混凝土，最后立模施工船閘閘室邊墻。

在采用上述技術(shù)方案的同時(shí)，本發(fā)明還可以采用或者組合采用以下進(jìn)一步的技術(shù)方案：

在船閘閘室底板的上部混凝土上預(yù)留輸水主廊道出水孔。

在輸水主廊道頂部的出水孔上安裝預(yù)制消能蓋板。

將預(yù)制消能蓋板的支座埋件焊接在船閘閘室底板中的預(yù)埋角鋼上。

本發(fā)明提供一種船閘閘底垂直分流消能結(jié)構(gòu)及其施工方法，所述船閘閘底垂直分流消能結(jié)構(gòu)采用分散輸水的方式，利用閘室內(nèi)輸水系統(tǒng)底板主廊道由支廊道在閘室中部進(jìn)水、垂直分流、兩區(qū)段等慣性輸水，解決高水頭船閘輸水系統(tǒng)消能工選型、保證非恒定流分流的均勻穩(wěn)定，滿足船舶在閘室內(nèi)的運(yùn)行平穩(wěn)等技術(shù)難題。船閘輸水系統(tǒng)采用分散輸水方式。垂直分流的作用就是在閘室正常輸水時(shí)，水流通過分流墩之間的水平隔板（分流板）進(jìn)行立體分流同步、等量分解為上、下、前、后兩區(qū)段出流輸入閘室，獲取動(dòng)量平衡。本發(fā)明所提供的船閘閘底垂直分流消能結(jié)構(gòu)具有輸水消能效率高、水力學(xué)條件優(yōu)良、利用閘室底板空間充分等特點(diǎn)，有效地解決了高速水流的能量及流態(tài)分布，為高水頭船閘輸水系統(tǒng)消能工設(shè)計(jì)選型，探索了一種新方法和新途徑，具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為上層分流墩的向下的剖視圖；

圖2為下層分流墩的向下的剖視圖；

圖3為圖1中a-a方向的剖視圖；

圖4為圖1中b-b方向的剖視圖；

圖5為圖1中c-c方向的剖視圖；

圖6為圖1中d-d方向的剖視圖；

圖中：101-輸水主廊道入口；102-輸水主廊道出口；201-第一輸水支廊道入口；202-第一輸水支廊道出口；301-第二輸水支廊道入口；302-第二輸水支廊道出口；401-上層分流墩；402-下層分流墩；5-分流板；；6-船閘閘室邊墻；7-船閘閘室底板；8-船閘閘底垂直分流消能結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；9-出水孔；10-預(yù)制消能蓋板；11-預(yù)埋角鋼。

具體實(shí)施方式

參照附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。

一種船閘閘底垂直分流消能結(jié)構(gòu)，包括船閘閘室邊墻6和船閘閘室底板7，船閘閘室邊墻6和船閘閘室底板7圍繞船閘閘室設(shè)置，船閘閘室底板7上設(shè)置輸水主廊道入口101和相應(yīng)的輸水主廊道出口102；輸水主廊道入口101和輸水主廊道出口102之間設(shè)置豎直方向上平面分離且立體交叉的上層分流墩401和下層分流墩402，上層分流墩401和下層分流墩402分別在空間上將輸水主廊道入口101和輸水主廊道出口102之間的通路隔斷；上層分流墩401和下層分流墩402分別所在的平面之間設(shè)置分流板5，分流板5在豎直方向上將輸水主廊道入口101和輸水主廊道出口102分別分割成上下兩個(gè)空間；船閘閘室底板7上分別在與輸水主廊道入口101和輸水主廊道出口102相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置第一輸水支廊道入口201、第一輸水支廊道出口202以及第二輸水支廊道入口301、第二輸水支廊道出口302；第一輸水支廊道入口201和第一輸水支廊道出口202之間貫通，第二輸水支廊道入口301和第二輸水支廊道出口302之間貫通；第一輸水支廊道入口201經(jīng)由上層分流墩401和上層分流墩401下方設(shè)置的分流板5兩者所形成的通道與輸水主廊道出口102相連通，輸水主廊道入口101經(jīng)由上層分流墩401和上層分流墩401下方設(shè)置的分流板5兩者所形成的另一個(gè)通道與第二輸水支廊道出口302相連通；輸水主廊道入口101經(jīng)由下層分流墩402和下層分流墩402上方設(shè)置的分流板5兩者所形成的通道與第一輸水支廊道出口202相連通，第二輸水支廊道入口301經(jīng)由下層分流墩402和下層分流墩402上方設(shè)置的分流板5兩者所形成的另一個(gè)通道與輸水主廊道出口102相連通。

用于連通第一輸水支廊道入口201和輸水主廊道出口102的由上層分流墩401和上層分流墩401下方設(shè)置的分流板5兩者所形成的通道為由小變大的變徑通道；用于連通輸水主廊道入口101和第二輸水支廊道出口302的由上層分流墩401和上層分流墩401下方設(shè)置的分流板5兩者所形成的另一個(gè)通道為由大變小的變徑通道；用于連通輸水主廊道入口101和第一輸水支廊道出口202的由下層分流墩402和下層分流墩402上方設(shè)置的分流板5兩者所形成的通道為由大變小的變徑通道；用于連通第二輸水支廊道入口301和輸水主廊道的由下層分流墩402和下層分流墩402上方設(shè)置的分流板5兩者所形成的通道為由小變大的變徑通道。

輸水主廊道入口101上方的船閘閘室底板7設(shè)置出水孔9，出水孔9連通輸水主廊道入口101與船閘閘室。

輸水主廊道出口102上方的船閘閘室底板7設(shè)置出水孔9，出水孔9連通輸水主廊道出口102與船閘閘室。

出水孔9上方設(shè)置預(yù)制消能蓋板10。

船閘閘室底板7在出水孔9附近設(shè)置預(yù)埋角鋼11，預(yù)埋角鋼11用于固定預(yù)制消能蓋板10。

上述船閘閘底垂直分流消能結(jié)構(gòu)的具體施工步驟如下：

進(jìn)行船閘閘底垂直分流消能結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)8的開挖→澆筑船閘閘室底板7的下部混凝土→立模施工輸水主廊道、第一和第二輸水支廊道→立模施工下層分流墩402的混凝土（在輸水主廊道側(cè)采用r1=300cm模板、輸水支廊道側(cè)采用r2=200cm模板與直線段模板銜接，輸水主廊道過渡到輸水支廊道采用r3=900cm模板銜接，形成閘室中心下層分流口）→立模施工分流板5的混凝土→立模施工上層分流墩401的混凝土（方法同上，形成閘室中心上層分流口）→澆筑船閘閘室底板7的上部混凝土、預(yù)留輸水主廊道頂部的出水孔9→立模施工船閘閘室邊墻6的混凝土→在輸水主廊道頂部的出水孔9上安裝預(yù)制消能蓋板10→將預(yù)制消能蓋板10的支座埋件焊接在船閘閘室底板7中的預(yù)埋角鋼11上進(jìn)行固定。

上述具體實(shí)施方式用來(lái)解釋說(shuō)明本發(fā)明，僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明作出的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。