直升直落型船闸 技术领域
本发明直升直落型船闸属于水利基础设施领域。
背景技术
我国新建的三峡永久船闸是双线五级船闸，代表了国际船闸的先进技术水平。它所依据的理论是“水长船高，水落船低”。根据这一理论，下游上行船，必须逐级抬高水位，从第五闸室逐级抬高到第一闸室，直至第一闸室水位与上游水位齐平，船才能过闸。同样，上游下行船，又必须逐级降低水位，直至第五闸室水位与下游水位齐平，船才能过闸。这类船闸应视为阶梯型船闸。
发明内容
本发明直升直落型船闸是在阶梯型船闸的基础上产生的，它所依据的理论依然是“水长船高、水落船低”。阶梯型船闸由多个闸室组成，直升直落型船闸，则不问上下游水位落差的大小，均只有一个闸室。当下游上行船进入这唯一的闸室，关闭闸门，一次性将闸室水位抬高到与上游水位齐平，船即可过闸，称为直升；当上游下行船进入闸室，关闭闸门，一次性将闸室水位降低到与下游水位齐平，船即可过闸，称为直落。
本发明直升直落型船闸是由闸室和闸室两侧的钢筋混凝土贮水槽以及从闸室通往坝内的输水行船通道等三部分组成。
闸室建在大坝外侧的河床上，底部应低于下游最低水位线4米左右，目的是使吃水较深的大船能从闸室通过。闸室的长宽根据实际需要确定，但高度应与大坝等高，目的是确保大坝的安全。闸室由一个长方形钢筋混凝土高大水槽为基础，在水槽靠近大坝的一端建与闸室等宽等高的进出船闸门，称为坝外闸门；在另一端的下半部外侧建与闸室等宽的进出船闸门，称为坝脚闸门。水槽两侧是四周为钢筋混凝土框架中间镶嵌排列整齐的钢柱组成的与闸室等长等高地篱笆墙，其底部框架即水槽槽底镶嵌一排10米高排列整齐的钢柱，钢柱上端被1米高的钢筋混凝土所镶嵌，这1米高的钢筋混凝土上面又镶嵌一排10米高排列整齐的钢柱，这样一层层建造直至最高蓄水线以下约3-5米处即为钢柱的最上层，这最上层铟柱被钢筋混凝土框架所镶嵌而构成篱笆墙。在两侧篱笆墙外侧建篱笆墙上部进水闸门和篱笆墙下部进水闸门，在两侧篱笆墙底部外侧建篱笆墙出水闸门，以上构成闸室。
本发明的关键技术是闸门技术，有简易技术和精密技术。简易技术是由上有门楣下有门槛的钢筋混凝土门框为基础，门框的两门柱和门槛浇注有纵向槽，纵向槽底部装可充气和放气的橡胶胎(以下简称橡胶胎)，紧挨橡胶胎装钢夹板，夹板内装吊式独扇钢板门(以下简称独扇门)。和普通门框不同，本发明闸门门框的门柱高出门楣十几米，供独扇门高高吊起时使用。高出部分的纵问槽只装钢夹板，不装橡胶胎。门楣有两种，其一是钢筋混凝土门楣，中间部位有空隙，空隙装钢夹板，独扇门可从夹板中穿过。其二是对口槽门楣，用两根槽钢，槽口相对，槽内装橡胶胎，两端焊接成一体，独扇门可从两槽口之间穿过，适用于闸室外侧的闸门，如坝脚闸门。有的闸门甚为高大，若装高大的独扇门，无法操作。这类闸门要在门框的下部和中部装若干块5米高的钢板，从门柱下部的钢板夹装起，第一块钢板之上装门楣门槛。所谓门楣门槛用钢制成，其背面正面均有槽，槽内装橡胶胎，将门楣门槛装在钢板之上，可视为这块钢板的门楣，正面槽内再装钢板，又可视为上层钢板的门槛，故称门楣门槛。这样一层层累装上去，直至上部装高约十几米的独扇门，即构成高大的闸门。
篱笆墙外侧的三个闸门共用一个闸门门框。门框两门柱各有两个纵向槽，靠里边底部纵向槽装出水闸门，门槛与水槽槽底浇注在一起，所用的对口槽门楣与高出槽底10米的钢筋混凝土框架浇注在一起，将独扇门装入出水闸门门框即成篱笆墙出水闸门。靠里边上部纵问槽装上部进水闸门，门槛与中间部位的钢筋混凝土框架浇注在一起，门楣与顶部钢筋混凝土框架浇注在一起，将独扇门装入上部进水闸门门框即成篱笆墙上部进水闸门。靠外边纵向槽装下部进水闸门，门槛在下游最低水位线以上2米处，与贮水槽槽底浇注在一起，所用对口槽门楣与篱笆墙中间部位的钢筋混凝土框架浇注在一起，将独扇门装入下部进水闸门门框即成篱笆墙下部进水闸门。
闸室两侧的左右贮水槽，底部高出最低水位线2米，由建在河床上的钢筋混凝土支架托起，目的是为两篱笆墙出水闸门打开出水泄水通路。贮水槽与闸室等高，比闸室长，没有闸室宽，两贮水槽分别与输水行船通道两侧的墙壁之间形成贮水槽进水口。
在大坝的内侧与坝外闸门相对应处建一个与坝外闸门等高的结构相同的坝内闸门，其宽度应为坝外闸门宽度的二倍。将坝内闸门钢筋混凝土门框的两端分别与坝外左右贮水槽外侧壁的一端相连接，建两堵与大坝等高的钢筋混凝土墙壁，两墙壁之间即为输水行船通道，其底部与两闸门的门槛相接，宽度为坝外闸门宽度的二倍，使上行船队和下行船队能同时在通道内行驶。在船闸正常运转的情况下，坝内闸门上部是开放的，要将独扇门高高吊起，使船闸能顺利运转。一旦出现不正常情况，立即将独扇门落下。因此，坝内闸门也是大坝的安全闸门。为闸室各部分的橡胶胎充气，可使闸室不漏水。
使用上述简易技术，如果是下游船队上行，闸室两侧的篱笆墙进水闸门和篱笆墙出水闸门要全部关闭，坝脚独扇门要高高吊起，上行船队即可进入闸室。当船队停稳，立即将坝脚独扇门落下并充气。此时先为两篱笆墙下部进水闸门放气并徐徐起吊下部两独扇门，此时闸室、两贮水槽和输水行船通道三者是一个连通器，贮水槽水立即从闸室两侧涌进闸室，随着闸室水位的抬高，船队也同时被抬高，当闸室水位达到闸室的中部，立即停止起吊下部两独扇门并为上部两进水闸门放气，同时徐徐起吊上部两独扇门。当闸室水位接近输水行船通道水位，立即为坝外闸门放气，待水位齐平，立即将坝外独扇门吊起，船队即可驶出闸室。在船队驶出闸室的同时，立即将上部和下部两独扇门落下并充气。从落下坝脚独扇门起到船队开始驶出闸室止，这一过程是船队从下游水位升至上游水位的过程，过程的长短完全由人控制，闸门开得大，过程就短，否则过程就长，要坚持从闸室水面2米以下往闸室进水，以便确保船队的安全，一般可在5-15分钟内完成。船队驶出闸室，下行船队即可进入闸室。船队停稳立即落下坝外独扇门并充气，然后为篱笆墙两出水闸门和坝脚闸门放气，同时将这三个独扇门吊起，水即从闸室三面的下端涌出闸室。篱笆墙出水闸门看似只有2米高，其实不然，下部有4米高的篱笆墙被下游水淹没，由于闸室水的压力甚大，下游水不影响闸室水的排出。待闸室水位与下游水位齐平，船队即可驶出闸室。待船队驶出闸室，又可开始新一轮上行船队过闸和下行船队过闸。从落下坝外独扇门起，到船队开始驶出闸室止，这一过程是船队从上游水位降至下游水位的过程。这一过程同样由人控制，可确保船队安全，一般可在5-15分钟内完成。
闸门的精密技术以简易技术为基础，包括由上有门楣下有门槛的钢筋混凝土门框，门柱和门槛浇注有纵向槽，门楣浇注有纵向空隙，纵向槽装槽钢，纵向空隙装钢夹板，从上部钢夹板和两侧槽钢装入钢板和独扇门即成闸门。钢板、独扇门与槽钢钢夹板分别有三个接触面和两个接触面，钢板与钢板与独扇门分别有一个接独面，这些接触面要精密加工，做到严实合缝。纵向槽内的槽钢要分段加工再焊接成一体。闸门装配完成，有水时不漏水，无水时运行自如，即可用混凝土为纵向槽等堵缝固定而成为精密闸门。
和阶梯型船闸相比，直升直落型船闸优势十分明显：第一，它只有一个闸室造价自然低廉，若在三峡建造与永久船闸等长等宽的闸室，整个船闸的造价可能仅为永久船闸造价的1/5，即使采用精密技术，也不会超过1/3。第二，它易于建造，工期短。第三，它虽然只有一个闸室，却是一个多级船闸，坝内闸门和坝外闸门每增加一块5米高的钢板，闸门就增加了一级。永久船闸每级相差二十多米，直升直落型船闸每级相差仅5米，更能适应水位的变化，也能省水。第四，它只有一个闸室，易于管理，能节省管理费。第五，如果闸室加长，运量就能增加，因为闸室加长了，闸室两侧的篱笆墙进水闸门和出水闸门同时加长，所以加长之后，船队升降所需的时间基本上没有变化，只是船队进出闸室所需时间要增加，但是一闸次的运量有可能成倍增加，总体上是非常合算的。而阶梯型船闸，闸室加长运量却较难增加。第六个优势最为巨大，由于过闸速度快，年运量将大大增加，等长的闸室年运量能增加一至二倍。如果加长闸室，年运量能增加二倍至三倍。第七，社会效益巨大，过闸速度快，有关各方均能节省时间，船主，发货方，收货方，旅客等都是受益者。各方受益的结果是加快了经济发展的速度，国家才是最大的受益者。
附图说明
下面结合附图对本发明的结构和技术内容作进一步说明：
图1是本发明的整体连接结构图；
图2是本发明的闸室结构图。
参看图1，本发明直升直落型船闸是包括闸室1左贮水槽2、右贮水槽3、输水行船通道4、坝内闸门5以及左贮水槽进水口6、右贮水槽进水口7、通道左墙壁8、通道右墙壁9所组成。
参看图2，本发明闸室是包括有坝外闸门10、坝角闸门11、篱笆墙上部进水闸门12、下部进水闸13、底部出水闸门14组成。
具体实施方式
本发明有两种闸门技术，其一为简易闸门技术，其二为精密闸门技术。由于简易技术易建造，工期短，因此，简易闸门技术是实施本发明的优选方式。