船闸课程设计

第一章工程概况

北运河水系位于海河流域北部，东经115°30′～118°30′、北纬39°05′～41°30′之间，西界为永定河，东界为潮白河，南至海河。北运河纵贯京津冀都市圈，沿程流经北京市的通州区、河北省的香河县、天津市的武清区、天津市的北辰区以及天津市部分市区。北运河发源于燕山北部军都山南麓昌平、延庆一带，流域面积6166 km2，其中山区面积为952 km2，占流域总面积的16％，平原面积5214 km2，占流域总面积的84％。以北京市通州区北关闸为界，北关闸以上称温榆河，以下始称北运河。2007年北关拦河闸下移800m重建，称新北关闸。北运河干流即从新北关闸（以下均指新北关闸）至天津市区子北汇流口，河道全长141.9km。本次工程研究范围自北关闸至北辰区的屈家店闸，全长127km。

图1-1 北运河水系分布图

考虑到北运河未来与京杭大运河南段沟通的可能性，北运河船型采用京杭大运河标准船型。考虑到北运河综合整治对环保要求的特点，主要考虑通航集装箱船，不考虑其它具有污染性的干散货船，但可以通航液体散货船。V级航道集装箱船装载16标箱，相当于载重量为300t的货船，VI级航道集装箱船型标准船型中未列出，故按100t油船和客船考虑。

采用4座保水型船闸，包括榆林庄闸、杨洼闸、木厂闸和新三孔闸。本课程设计只对榆林庄闸进行计算。

第二章设计依据

第一节自然条件

一、地形、地貌和地质条件

北运河干流流域位于湖积平原，地势平缓、广阔，由西北向东南微倾斜，河道两岸仅分布一级阶地，除通州城区段以外，河道滩地多为农田，堤防外侧为农田、村庄；下游两侧多洼地。北运河河道蜿蜒曲折，堤外地面高程上游北关闸附近在20.0m左右，下游屈家店附近在3.0m左右，地面坡度为1/5000～1/10000，滩地高程与堤外地面基本一致。

杨洼闸和榆林庄闸坝址处地质条件较好，主要由粉沙和粘土组成，承载力一般在200kPa。

木厂闸场区主要由粉土、粘性土和砂土组成，场地土除第①-1层为软弱土外，其它各层均属中软土，建筑场地类别为Ⅲ类。河道沿程各层土质主要由粉土、粉砂、粘性土和砂土组成，各层均属中软土，承载力标准值80~100kPa。建筑场地类别为Ⅲ类。

新三孔闸和八孔闸坝址区持力地层主要为粉砂层和粘土层，承载力标准值均为80kPa。地下水对混凝土无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性。

船闸位置土类型

φ /︒

c /kPa

饱和容重

/KN/m3

浮容重

/KN/m3水上 水下

榆林庄闸粉砂23 18 0 18 10

杨洼闸粉土18 16 12 18 10

木厂闸粘土28 24 15 18 10

三孔闸砂土26 20 0 19 10

表2-1 各类土的物理力学指标

二、水位及水头

方案地点上游通航水位（m）下游通航水位（m）水头（m）

四船闸榆林庄闸17.15 12.93 4.22

杨洼闸12.93 10.86 2.07 木厂闸10.86 8.00 2.86

新三孔闸8.00 4.80 3.20表2-2 船闸水位及水头

图2-1四船闸方案

三、水文、气象

北运河流域属东亚暖温带大陆性季风气候区，四季分明。春季干旱多风，蒸发量大；夏季受海洋性气候及台风影响，炎热多雨，且降雨集中；秋季天高气爽，降雨稀少；冬季多北风，寒冷少雨雪。

多年平均气温11.3℃～12.7℃，1月份温度最低，月平均气温-5.0℃～-5.3℃,7月份温度最高，月平均气温25.8℃～26.1℃。无霜期206d左右，最大冻土深度62 cm～70cm，多年平均日照时数2651小时～2744小时。多年平均风速为3.0～3.5m/s，历年最大风速24 m/s。多年平均蒸发量1133mm～1200mm。多年平均降雨量561～585mm，汛期降雨量占全年的80%～85%，且多以暴雨形式出现在7、8月份。降雨年际变化也很明显，丰枯比达数倍之多。

第二节工程要求

一、船队、船型及货运量

北运河规划近期货运量为160万吨，集装箱可按平均每箱8吨折合。

表2-3设计船型尺度

航道等级船舶吨级

设计船型尺度（m）

总长L型宽B设计吃水T

V级航道16TEU船40~42 6.6 2.0 VI级航道100t油船29~31 5.0 1.2~1.6

二、建筑物等级

根据《船闸水工建筑物设计规范》（JTJ307）规定船闸建筑物等级如表7-2所示。由此确定V级船闸闸首、闸室按3级建筑设计，导航建筑物按4级设计，临时建筑物按5级设计。VI级船闸闸首、闸室按4级建筑设计，导航建筑物按5级设计。

表2-4 船闸建筑物等级

船闸等级主要水工建筑物次要建筑物临时建筑物

V级 3 4 5

VI级 4 5 -

三、计算船闸通过能力的基本数据

船舶装载系数0.7；

运量不均衡系数1.3；

一次过闸运量：

年通航天数270天；

两班制日工作时间14小时；三班制21小时；

过闸航速：单向：进闸0.5米/秒，出闸0.7米/秒；

双向：进闸0.7米/秒，出闸1.0米/秒；

每天非货船过闸次数：2次。

四、材料供应及施工技术条件

建筑材料购买地

土方就地取材

石料蓟县

混凝土离城镇较近就地购买离城镇较远现场拌合

钢材钢材市场其它装饰材料市场

表2-5 建筑材料及购买地

各种材料的物理指标：

混凝土γ=24.0kN/m3；

钢筋混凝土γ=24.5kN/m3；

浆砌块石γ=22.0kN//m3；

水泥砂浆或干砌块石γ=20kN/m3。