浅谈船闸建筑设计研究——以宝应船闸扩容改造工程建筑设计为例

第11卷第2期中国水运V ol.11

N o.22011年2月Chi na W at er Trans port Februar y 2011

收稿日期：作者简介：戴传厚，江苏省水利勘测设计研究院有限公司。

浅谈船闸建筑设计研究

——以宝应船闸扩容改造工程建筑设计为例

戴传厚，耿浩鹏

（江苏省水利勘测设计研究院有限公司，江苏扬州225009）

摘

要：船闸是克服河流上建坝（或天然）形成的集中水位差的一种过船建筑物，它是由上下闸首、闸门、闸室等

组成。闸室灌水和泄水，使水位升降，象一种特殊的水梯。船闸建筑设计既要体现水运工程的文化主题、体现时代特征又反映建设地地域特点，建筑要求尊重地域的历史与文化，把当地传统建筑最富特色的“语言”加以艺术化提炼，灵活运用于建筑设计之中，体现南方之秀、北方之雄的建筑之美，形成各具特色建筑形象。本文首先阐述了船闸设计建设特点和船闸水工建筑物设计的原则。其次，针对宝应船闸扩容改造工程概况，就船闸建筑设计进行研究，具有一定的参考价值。关键词：船闸；建筑设计；研究中图分类号：U 641文献标识码：A

文章编号：1006-7973（2011）02-0222-02一、前言

船闸是克服河流上建坝（或天然）形成的集中水位差的一种过船建筑物，它是由上下闸首、闸门、闸室等组成。闸室灌水和泄水，使水位升降，象一种特殊的水梯，但它不象普通电梯和升船机那样靠电力升降。船闸的闸首、闸室都是固定不动的水工建筑物，由闸首、闸门、闸室围成固定不动的闸厢，起挡水作用。船舶过闸时，由廊道和阀门构成的输水系统向闸室洒水，闸室水位上升；闸室向外泄水，闸室水位降落。停在闸室的船舶靠的浮力，随闸室的水位升降，与上游或下游水面齐平，达到克服水位差则目的，通常称过坝建筑物。因船舷过闸是由水的浮力来升降的，因此，水运费用比较低，是过船建筑物中的一种主要型式。本文以以宝应船闸扩容改造工程建筑设计为例，就船闸建筑设计进行研究。

二、船闸设计建设特点

船闸是由设有闸门和阀门的闸首、放置船舶的闸室、导引船舶入闸室的上游及下游引航道、为闸室灌水与泄水的输水系统，以及闸门与阀门的启闭机械和控制系统组成。船舶自下游引航道向上游行驶过闸的程序是利用输水系统使室水位与下游引航道中的水位齐平，打开下闸首闸门，船舶驶入闸室，关闭下闸首闸门，向闸室灌水至水位与上游引航道水位齐平，打开上闸首闸门，船舶驶入上游引航道。船舶自上游引航道驶向下游引航道时，其程序相反操作。

船闸按其在轴线上的布置数量可分为单级船闸、双级船闸和多级船闸；按并行的轴线数可分为单线船闸、双线船闸和多线船闸。船闸级数决定于水头（上、下游水位差）大小。前苏联在额尔齐斯河上兴建的乌斯季卡缅诺戈尔斯克船闸单级船闸水头达42m 。船闸每级水头大小决定于船闸输水系统水力学等条件，以及布置上的要求。级数最多的船闸为俄罗斯的卡马河卡马枢纽中的双线6级船闸。船闸线数取决于客货运量大小及货种多少。

三、船闸水工建筑物设计的原则

（1）在选择结构型式时，须根据船闸所处的自然条件、建筑材料来源们况、受力特征、对结构的使用要求以及施工条件等因素进行综合考虑并通过技术经济比蚊确定。

（2）位于枢纽挡水前沿的闸首、闸室等挡水建筑物，因其失事将导致灾害或因经常检修而影响运输，其中尤其是闸首结构，它是船闸水工建筑物安全的关键部位，须特别慎重研究其结构安全。

（3）当闸室采用透水闸底时，由于闸室灌、泄水，其渗流方向频繁变换，为防止地基破坏及保证船闸水工建筑物正常工作，须认真做好防渗排水设计。

（4）当船闸确需溢洪时，在布置和结构上须有相应的安全措施，如闸门锁定、墙后填土、表面防护等，以确保建筑物及各设备不被破坏。

（5）对损坏后难以修复的隐蔽工程和水下工程，如排水、止水设施等，设计时尤其应该周密考虑，确保其运行安全。

（6）为掌握施工期结构工作状态，监视船闸安全运转，总结和提高船闸设计水平，船闸结构的原型观测是十分必要的，可根据具体情况加且和埋设观测设备。

四、宝应船闸扩容改造工程概况

宝应船闸位于江苏宝应县城南，连通大运河和宝射河，为盐宝线口门，建成于1968年。船闸规模为10.4×140×2.5（m ）（口门宽度×闸室长×槛上水深）。船闸上闸首两侧连接运河东堤，下闸首设置公路桥，桥宽7m ，贯通宝应县苏中南路，是苏北运河沟通里下河地区的门户船闸，是大运河连接里下河地区的重要水上枢纽，至今已运行40年整。船闸当初年设计通过量仅300万吨，而目前实际年通过量要达到2,200万吨，其吃水深度也严重不符合船舶通过需求，已成为制约里下河地区水运进一步发展的瓶颈。为加快扬州市内河航运的发展、进一步增强水运经济对全市经济发展的

2010-11-28

第2期戴传厚等：浅谈船闸建筑设计研究——以宝应船闸扩容改造工程建筑设计为例223

推动作用，扬州市航道管理处积极与上级交通航道部门进行汇报、沟通，将对宝应船闸进行扩容改造。扩容改造后宝应船闸口门宽度将由10m拓宽到23为米，闸室长度将由140m延伸到180m，可通行500吨级的船舶。

五、船闸建筑设计研究

船闸建筑设计既要体现水运工程的文化主题、体现时代特征又反映建设地地域特点，建筑要求尊重地域的历史与文化，把当地传统建筑最富特色的“语言”加以艺术化提炼，灵活运用于建筑设计之中，体现南方之秀、北方之雄的建筑之美，形成各具特色建筑形象。

《老子-道德经》：“三十共一毂，当其无，有车之用。埏埴以为器，当其无，有器之用。凿户牗以为室，当其无，有室之用。故有之以为利，无之以为用。”老子在两千多年前就概括建筑空间设计精髓：建筑空间的有无是相对的，是变化，随着载体不同会随机转换，但是空间存在的。

（1）宝应船闸单体设计

在宝应船闸单体设计时，提炼“舱体”这个空间符号作为设计母体，舱体就像集装箱一样在世界各地随处空间，它是自然界最简洁、明快的几何形体，给人安详、端庄、宁静视觉享受。

a舱体符号——以最简洁方盒子进入人的记忆中。

b盒子建筑——盒子套盒子，体现建筑空间有无转换空间理念。

c盒子与环境——白色盒子与碧波荡漾水面关系，蓝天白云与盒子倒影关系，一幅水墨山水自然画卷。

d盒子意境---叠加白色盒子像片片白帆荡漾在水面，与来来往往船只自然衬托搭配，浑然一体，体现和谐自然状态。

e盒子寓意---房子、船闸等都以白色盒子空间体现，它们个个像装奇珍异宝的盒子一样散落在古老运河岸边，白色盒子像一粒粒精美珍珠贝壳排列在运河岸边，寓意着船闸改建成功后就像一个运输的大盒子，源源不断服务运河两岸人。

（2）新材料、新结构、新设备的应用

蘑菇头衬套和阀门主滚轮采用自润滑材料（FZB053），具有抗咬合、耐磨损、摩擦系数低的优点，适合在水下环境工作；蘑菇头采用40Cr，表面淬火，并球面镀铬，与自润滑材料配对使用；为确保船闸在8～10年大修期间内船闸运行的安全，提供了技术保障；工程费用和维护成本均大大降低。

闸门底部支承块改用组合式支承座形式，即用可拆卸式代替原固定式，用锁定契块和底部托板固定支承插块，方便制作、安装，并提高制作精度，方便了运行期间的维护。

启闭机设计采用机电一体化设计，启闭机采用电比例泵并运用国际先进的MTS位置传感系统实现与闸门高精度同步运行；采用螺纹插装阀使泵站结构更紧凑，维护更方便；使用压力、流量、位置等多种传感器参与系统控制，实现自动监测与控制。电气控制采用国际先进的PLC产品和电力参数测量仪器，使用安全可靠，充分满足江苏省京杭运河上船闸高频次运行的要求，为工程的顺利实施和高效运转发挥显著的作用。

（3）房屋建筑造型简洁、明快，与周围环境相协调

在充分考虑现有环境条件，并结合船闸特性，重视环境设计、完善“办公、生活、生产”的形体与场地关系，将生产、办公生活的建构筑物，按区域划分各功能空间，有利于生产及管理；绿化设置既可起到环境保护的作用又可起到防噪及美观的效能。

（4）采取适宜的节能减排措施，体现环境友好

在船闸上下游停泊锚地设置废水回收处理系统，过闸船舶舱底油废水、船舶生活污水在船闸锚地处通过污水泵收集上岸，经隔油池预处理后接入二级生化处理装置，处理达到《污水综合排放标准》中一级标准后仍排入河中。在船闸上下游停泊锚地、闸管区设置垃圾回收站，船舶垃圾暂存于船舶自带的容器中，在锚地处集中收集上岸至垃圾回收站，不得随意抛弃在航道中，再委托环卫部门清运处置。

（5）工程多余土方实现了综合利用，造地还田

以往船闸工程建设多余的土方需要占用一大片农田进行堆存，需要考虑占用年限。本工程设计过程中配合船闸建设单位进行实地调查，克服了调土的困难，利用本工程多余土方将原有取土坑改造为良田，综合利用，为地方造福。

（6）景观设计

根据项目的特点和周围环境状况，拟对地面水、空气、噪声、生态四项环境的影响因素和固体废弃物进行综合考虑并提供与之相关的处置措施。而闸区绿化是工程建设恢复生态，控制环境一项重要措施，在闸区周围种植防护林带，目的是为了减轻空气污染，并且能起到一定的阻隔噪声扩散的作用。相对应美化环境及功能要求，选择了种植树形高大美观、四季常青、树叶繁茂、成活率高，并且具有一定吸污能力的树种。整个工程的绿地率达到了30%以上。

①改善生产区及办公生活区的场所景观，降低对周围环境的负面影响，使自然景观与人造景观有机结合，将外围现有的“意杨”林带有机的融合到我们的之中，创造一个优美、舒适、和谐的生产和生活环境。

②吸尘防噪、净化空气，通过绿色植物可使闸区空气保持新鲜，同时将绿色植物场与景观设计结合，有利于吸收入阻滞车辆排放尾气中所含的有害气体，对烟尘、飘尘以及交通、机械噪声可起到减轻并防治污染，净化和改善大气的环境质量。降低风速、防止风沙。

③固土护堤防止水土流入闸区，阻止或减少地表径流，降低和防止雨水冲刷。减缓暴雨积水、涵养水源、蓄水防洪。

④防灾功能、防止火灾蔓延（绿地）、防震避难通道。

参考文献

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