三峡工程双线五级船闸设计

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1、钮新强，童迪，宋维邦（长江水利委员会长江勘测规划设计研究院，武汉４３００１０）［摘要］简要介绍了三峡双线五级船闸的总体设计及总体布置，高水头船闸的输水技术，全衬砌船闸结构的关键技术问题，大型人字门及启闭设备和复杂运行条件下的监控技术。船闸自２００３年投入运行，运行实践证明，设计采用的技术先进、合理、可靠。三峡船闸的设计建设，发展了船闸工程的设计理论和实践，使世界船闸工程技术达到了新水平。［关键词］三峡工程；双线五级；船闸设计［中图分类号］ＴＶ６１［文献标识码］Ａ［文章编号］１００９－１７４２（２０１１）０７－００８５－０６在满足船闸上、下游通航条件、解决闸室快速安全输水和解决船闸结构技术

2、方面难度特大的大型船闸。1前言长江是我国第一大河。按照规划，长江为Ⅰ级2船闸总体设计三峡船闸总体设计，主要针对影响三峡水利枢航道，常年通航，年运量约占全国内河总运量的８０％。在三峡工程修建以前，上游从宜昌至重庆长约６６０ｋｍ河道，滩险众多，水流条件复杂，最大只能通航由８００ｔ至１０００ｔ驳船组成的３０００ｔ级船队，航道年单向通过能力仅约１０００万ｔ。三峡工程建成后，上游库区航道，通航条件得到根本改善，万吨级船队每年约有一半时间，可以从下游直达重庆九龙坡港；大坝下游航道，通过枢纽流量调节，枯水期航道的通航条件，得到了显著改善，长江中、上游航道的通过能力，年单向可提高到５０００万ｔ。三峡船闸

3、主要建筑物的等级为Ⅰ级，设计总水纽和船闸的整体效益、船闸技术的可行性和先进性，以及工程量造价等，带全局性的重大技术问题进行研究和决策。针对枢纽坝址复杂的水流、泥沙条件、船闸１１３ｍ的总设计水头和主体结构在深挖岩槽中修建的特点，在船闸设计的总体上进行设计研究，解决以下主要问题。2．1多沙河流上船闸的工程布置三峡枢纽的坝址，处于接近直角的急弯河段，船闸线路在上、下游与长江主流之间，大角度相交，在引航道口门区形成大于通航标准的横向流速，不能满足船舶安全进出引航道口门的要求；在汛期，长江水流中大量含沙，工程运行一定年限后，泥沙淤积将改变航道的通航尺度和水流条件，导致引航道口门区要求的通航水流条件

4、不能得到保证。船闸线路的位置，通过大范围、多方案比较研究，确定采用位于坝址左岸制高点坛子岭左侧的线路。通过在上、下游引航道右侧，修建隔流堤，优选３头１１３ｍ，最大通航流量５６７００ｍ／ｓ，设计水平年２０３０年的规划通过坝址的货运量，年单向达到５０００万ｔ。船闸采用双线五级连续布置，闸室输水的最大工作水头４５．２ｍ，闸室有效尺寸按照通过万吨级船队设计，为２８０ｍ×３４ｍ×５ｍ（长×宽×槛上最小水深）。船闸在坝址左岸深切开挖的岩槽中修建，开挖边坡的最大高度达１７０ｍ，闸首和闸室全部采用衬砌式结构。三双线五级船闸是目前世界上［收稿日期］２０１１－０５－１０［作者简介］钮新强（１９６２—），男，

5、浙江湖州市人，教授级高级工程师，全国工程设计大师，长期从事大型水利水电工程设计与研究工作；Ｅ－ｍａｉｌ：ｎｉｕｘｉｎｑｉａｎｇ＠ｃｊｗｓｊｙ．ｃｏｍ．ｃｎ２０１１年第１３卷第７期85引航道口门的位置，调整引航道口门轴线与主河道水流之间夹角，使引航道口门区的水流条件能长期满足通航要求。对泥沙淤积碍航问题，在汛期利用溢流坝泄洪，以大流量排沙，减少引航道泥沙淤积。在不考虑枢纽上游建坝的条件下，大量模型试验表明，船闸引航道在工程运行几十、乃至上百年后，泥沙淤积才有可能碍航，泥沙淤积的部位主要在引航道口门以外，在三峡工程下游的葛洲坝枢纽船闸引航道上，已被成功运用的“动水冲沙”措施，在三峡船闸上，不

6、可能取得显著效果；对三峡工程至远期才有可能发生的泥沙淤积碍航问题，经过了研究分析，确定采用以机械清淤为主和将临时船闸改建为冲沙闸，在汛末降低下游水位，进行小流量冲沙为辅，并在三峡船闸的右侧，预留了在需要时可以加建冲沙隧洞，以增加冲沙流量的条件可能性，保证了三峡船闸直至水库泥沙淤积平衡以后，船闸引航道仍能保持通航尺度的要求。2．2超高水头船闸的输水方式三峡船闸１１３ｍ总设计水头的输水方式，关系到船闸在枢纽中的布置，解决船闸水力学问题的难度和运行管理的条件、通过能力、工程量和造价，以及船闸工程的可行性和技术的先进性。首先考虑的问题是必须对船闸的总设计水头进行合理分级，三峡船闸先后研究了三级船

7、闸分开布置、四级和五级船闸连续布置，以及连续布置的三级省水船闸等多种方案。对船闸总水头的分级主要考虑了坝址的地形、地质条件和船闸上、下游水位组合等，并考虑了当前船闸输水技术的水平，按分级水头明显高于已建的世界上高水头船闸。但通过努力，在技术上确有一定把握的原则，采用将总设计水头等分为五级，两线船闸并列连续五级布置，在中间级的最大工作水头４５．２ｍ时，船闸最大一次充、泄水水体为石开挖和混凝土浇筑的工程量大、造价高。三峡船闸基岩为闪云斜