十字型立体船闸暨水运互通立交制造技术

本发明专利技术公开了十字型立体船闸暨水运互通立交，在具有一定的水位差的两条河流的十字交汇处，将两个单级船闸按照上下层十字交叉叠加的形式设置，两个单级船闸的上闸首、下闸首均设闸门，并通过引航道分别连接两条河流在十字交汇处的上、下游，使得位于下层的单级船闸的闸室顶与位于上层的单级船闸的闸室顶平齐，形成一个闸室相对比较深而另一个闸室相对比较浅的、复合式的、具有十字型闸室的新型立体船闸，通过输水廊道系统控制与调节十字型闸室里的水位上升或下降，使得船舶能够在十字型闸室中高水位时在交通信号灯的指示下通过自身的双螺旋桨调转航向，实现低水位或高水位河流中的船舶转向高水位或低水位河流中，使得各向船舶安全互通。

【技术实现步骤摘要】
十字型立体船闸暨水运互通立交
本专利技术属于水运交通基础设施建设的
，具体涉及一种在两条具有一定的水位差的河流交汇处设置具有水运互通功能的十字型或T型立体船闸。
技术介绍
1.船闸技术和升船机技术中国是建造船闸最早的国家。秦始皇33年（公元前214年）凿灵渠，设置陡门，又称斗门，即今称闸门，用以调整陡门前后的水位差，使船舶能在有水位差的航道上通行。这种陡门构成单门船闸，简称单闸，又称半船闸。南朝宋景平年间（公元423-424年），在扬子津（今江苏省扬州市扬子桥）河段上建造了2座陡门，顺序启闭这两道陡门，控制两陡门间河段的水位，船舶就能克服水位落差上驶或下行。宋朝雍熙年间（公元984-987年）在西河（今江苏省淮安-淮阴间的运河）建造两个陡门，间距50步（约合76米），陡门上设有输水设备，这就是中国历史上有名的西河闸，是现代船闸的雏形。在欧洲，单闸在12世纪首次出现于荷兰。1481年意大利开始建造船闸。20世纪后，在美国、苏联和西欧各国，由于河流的开发和航运的发展，船闸的数量逐渐增多，技术上也不断改进。船闸主要由闸室、闸首、引航道三个基本部分和输水系统、口门区、连接段、锚泊地、远方调度站、导航建筑物、靠船建筑物、闸阀门、启闭机械、电气控制设备和通讯、助导航、运行管理等附属设施及生产、生活辅助建筑物等组成。船闸的种类很多，按其特征可分为不同的种类。按照船闸所处的地理位置和过闸船舶不同，可分为内河船闸与海船闸。根据船闸级数的不同，可分为单级船闸与多级船闸（如三峡五级船闸）。根据船闸线数，可分为单线船闸与多线船闸。根据船闸使用的特点，在已建的船闸中还有广室船闸、省水船闸（如桂林春天湖船闸）、井式船闸等各种类型。根据《内河通航标准》（GB50139-2014），船闸级别按通航的设计最大船舶吨位划分为7级，Ⅰ-Ⅶ级船闸对应的设计最大船舶吨位分别为3000吨及以上、2000吨、1000吨、500吨、300吨、100吨、50吨。三峡船闸为双线五级连续船闸，规模举世无双，堪称世界上最大的船闸。它全长6.4公里，其中船闸主体部分1.6公里，引航道4.8公里。五级船闸的总设计水头为113米，单级最大运行水头45.2m，单级闸室有效尺寸为280＊34＊5m（长＊宽＊槛上水深），是世界上级数最多、总水头最高的内河船闸。船闸共有24扇人字闸门，三分之二的人字门高36.75米（最大高度38.5米），宽20.2米，厚3米，重达850吨，面积接近两个篮球场，其外形与重量均为世界之最，号称“天下第一门”。桂林春天湖船闸是目前国内尚无先例的单级、双线、省水船闸。江苏省盐城市境内的阜宁船闸(详见附图5——阜宁船闸卫星地图截图平面图)，建设期为1972年11月到1974年10月，1975年6月投入使用。船闸工程按六级航道标准，三级水工建筑物要求设计，采用一闸三首的“Y”型平面布置形式，三面闸室墙均为圆弧形，弧形闸室墙的最小半径约为40米。一个上闸首连通苏北灌溉总渠上游，两个下闸首分别连通苏北灌溉总渠下游和小中河航道，沟通了总渠、里下河航线。三个闸首宽度均为10米，闸室总长135米，设计过闸能力为每闸1500～2000吨。目前，世界上线数最多的船闸是莱茵河上荷兰境内的福耳克拉克四线船闸；级数最多的多级船闸是苏联卡马河上的六级船闸；水头最大的单级船闸是苏联额尔齐斯河上水头为42米的乌斯季卡缅诺戈尔斯克船闸；巴拿马运河船闸闸室长305米，宽33.5米，船只在船闸中可以提升或降低26米。升船机和船闸是两种不同的船舶通航设施。升船机通航，俗称船舶“坐电梯”，即船舶进入升船机承船厢，升船机通过提升机构使承船厢和船舶整体提升，实现船舶或上或下的翻坝。升船机作为一种升降船舶的机械设施，主要有干运式升船机、水压式升船机、浮筒式升船机、斜面升船机、平衡重式垂直升船机几种类型。升船机比船闸节省水或几乎不耗水，在少水的河流或人工运河上，这是一个重要的优点。在高水头的通航建筑物中，升船机的造价通常低于船闸。升船机最大的优点在于通航时间比船闸通航时间大大缩短。目前，全世界已不发展水压式升船机。浮筒式升船机，亦由于浮筒井的建造和维护比较困难，也未继续建造。斜面升船机多使用纵向的，只是在水域和陆域的特殊情况下才建造横向斜面升船机。与垂直升船机相比，斜面升船机易于管理和维护，没有高空建筑产生的复杂技术问题和营运问题。主要缺点是在提升高度大的情况下，线路长，影响通过能力；变速行驶，影响厢内停泊的稳定性。干运只是在升船机发展的初期和船舶吨位不大的情况下使用，且多为小型斜面式。现代建造的数百吨以上船舶的升船机均为湿运。平衡重式垂直升船机，可以大幅度地降低系统的升船功率，维修方便，所以应用广泛。现在世界上最大的平衡重式垂直升船机是联邦德国易北河支运河的沙尔贝内克平衡重式垂直升船机。而现在世界上最大的纵向斜面升船机是俄罗斯叶尼塞河的克拉斯诺亚尔斯克的纵向斜面升船机。而英国苏格兰的福尔基克建有旋转升船机。我国现有升船机60多座，主要分布于浙江、湖南、湖北等12个省。大多数为提升50吨以下船舶的小型斜面升船机，多用高低轮或高低轨来保持承船厢的水平位置。只有湖北清江隔河岩和福建水口两座升船机例外，它们都是作为三峡升船机的“试验机”建造的。三峡升船机采用齿轮齿条爬升方案技术，安全可靠。三峡升船机整体设施由上游引航道、上闸首、承船厢、下闸首和下游引航道组成。三峡升船机作为客轮和特种船只快速过坝通道，全线总长约5000米，船厢室段塔柱建筑高度146米，最大提升高度113米，最大提升重量超过1.55万吨，上游通航水位变幅30米，下游通航水位变幅11.8米。其主体承船厢长132米、宽23.4米、高10米，提升3000吨级的船舶过坝。它具有提升重量大、升程高、上下游通航水位变幅大、水位变率快以及通航条件受河流泥沙淤积、船闸充泄水和枢纽泄流影响的特点，是世界上规模最大、技术难度最高的升船机。三峡升船机于2009年4月开工，历经6年多建设，2015年12月21日实船实验成功，为这座世界上最大的“升船电梯”投入试运行奠定了基础。三峡升船机投入运行后，船舶过坝时间由原来的3个多小时缩短至40分钟左右，预计每年增加600万吨的过坝能力。德国建有世界上最长的通航渡槽，即马格德堡运河水立交桥。该水立交桥缺乏上下两条水道的航运互通功能。纵观世界船闸及升船机的建设历史，在古今中外已建的各类船闸中至今尚无立体交叉的互通式船闸，也没有具有水上运输互通功能的水运互通立交。2.船型标准化为推进京杭运河、淮河水系运输船舶船型标准化工作，2012年12月25日，交通运输部发布了《关于公布京杭运河、淮河水系过闸运输船舶标准船型主尺度系列及有关规定》的公告（交通运输部公告2012年第73号），自2013年4月1日起施行《京杭运河、淮河水系过闸运输船舶标准船型主尺度系列》，要求有关从业者和相关管理单位按照《主尺度系列》建造船舶和实施好管理工作。除此以外，我国其他水系运输船舶船型标准化工作同样有章可循，在此不再赘述。《京杭运河、淮河水系过闸运输船舶标准船型主尺度系列》中1.3.2规定：京杭运河、沙颍河-淮河干线过闸船舶主尺度应满足本尺度系列总长LOA、总宽BOA的有关规定，其中京杭运河、淮河干线过闸干散货船、液货船和过闸本文档来自技高网...

【技术保护点】
十字型立体船闸暨水运互通立交，其特征是它的建造方法是：在具有一定的水位差的两条河流的十字交汇处，将两个单级船闸按照上下层十字交叉叠加的形式设置，两个单级船闸的上闸首、下闸首均设有闸门，并通过引航道分别连接两条河流在十字交汇处的上、下游，使得位于下层的单级船闸的闸室顶与位于上层的单级船闸的闸室顶平齐，形成一个闸室相对比较深而另一个闸室相对比较浅的、复合式的、具有十字型闸室的新型立体船闸，通过输水廊道系统控制与调节十字型闸室里的水位上升或下降，使得船舶能够在十字型闸室中高水位时在交通信号灯的指示下通过自身的双螺旋桨调转航向，或者通过安装在船头的首侧推装置转向，或者采取船头带缆船尾转向，或者综合采用前两种方法转向，从而实现低水位或高水位河流中的船舶转向高水位或低水位河流中，使得各向船舶安全互通，畅通无阻。

【技术特征摘要】
1.十字型立体船闸暨水运互通立交，其特征是它的建造方法是：在具有一定的水位差的两条河流的十字交汇处，将两个单级船闸按照上下层十字交叉叠加的形式设置，两个单级船闸的上闸首、下闸首均设有闸门，并通过引航道分别连接两条河流在十字交汇处的上、下游，使得位于下层的单级船闸的闸室顶与位于上层的单级船闸的闸室顶平齐，形成一个闸室相对比较深而另一个闸室相对比较浅的、复合式的、具有十字型闸室的立体船闸，通过输水廊道系统控制与调节十字型闸室里的水位上升或下降，使得船舶能够在十字型闸室中高水位时在交通信号灯的指示下通过自身的双螺旋桨调转航向，或者通过安装在船头的首侧推装置转向，或者采取船头带缆船尾转向，或者综合采用前两种方法转向，从而实现低水位或高水位河流中的船舶转向高水位或低水位河流中，使得各向船舶安全互通，畅通无阻。2.根据权利要求1所述的十字型立体船闸暨水运互通立交，其特征是它的具体建造方法是：在具有一定的水位差的两条河流的十字交汇处O点，将两个单级船闸按照上下层十字交叉叠加的方法设置，两个单级船闸的上闸首、下闸首均设有闸门，分别为1♯、2♯、3♯、4♯闸门，并通过引航道分别连接两条河流在十字交汇处的上、下游，使得位于下层的单级船闸的闸室顶与位于上层的单级船闸的闸室顶平齐，从而形成一个闸室A相对比较深而另一个闸室B相对比较浅的、复合式的、具有十字型闸室的立体船闸，通过输水廊道系统控制与调节十字型闸室里的水位上升或下降，使得船舶能够在与高水位的河流水位一致的十字型闸室中高水位时，在交通信号灯C的指示下通过自身的双螺旋桨调转航向，或者通过安装在船头的首侧推装置转向，或者采取船头带缆船尾转向，或者综合采用前两种方法转向，从而实现低水位或高水位河流中的船舶转向高水位或低水位河流中，使得各向船舶安全互通，畅通无阻。3.根据权利要求2所述的十字型立体船闸暨水运互通立交，其特征是：它包括全直通式水运互通立交和半直通式水运互通立交两种结构类型；为了节约用水，前者在闸室A中的闸室A与闸室B的交汇处设置5♯、6♯深水闸门，后者在闸室B中的闸室B与闸室A的交汇处设置7♯、8♯浅水闸门。4.根据权利要求2所述的十字型立体船闸暨水运互通立交，其特征是：所述的立体船闸暨水运互通立交根据河流交叉形式的不同，相应地设置为：T字型立...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉恒，
申请(专利权)人：江苏省淮安市航道管理处，
类型：发明
国别省市：江苏;32