巨轮穿桥水槽的制作方法

专利名称：巨轮穿桥水槽的制作方法
技术领域：
本发明属于江河水利工程领域。
背景技术：
在本发明提出前的几百年间，建造跨江桥时考虑到让高于桥孔净空的船只通过，都采用活动的可以开启的桥梁，如向上吊高桥梁、向上转开桥梁、水平滑开桥梁以及水平转开桥梁等方案。这些方案都只适用于小型桥，无法实现于现代大桥。当今世界主要船舶都超过万吨，其水面以上高度很大，许多已建大桥(如长江上已建的十多座大桥)都无法让大船通过。特别是洪水期正是航运的黄金季节，允许穿过的船舶高度更小。因而制约了内河航运业的发展。本发明正是针对这一我国迫切需要解决的问题而提出的。

发明内容
本发明是在大桥的两个桥墩之间，桥梁之下的江水中建造一座按航运需要的长型水槽。此水槽由左、右两挡水墙和底板组成。挡水墙顶面略高于最高洪水位。底板可与江底相平，或高于江底，也可低于江底。水槽两端装有可向外开启的新型转板门。它借助于卷扬机和液压系统进行操作。门板下端两侧具有供转动的枢轴，其轴承用水润滑。门板平卧为全开，向上转动的最大转角约为80°。门板两侧有锁定装置，以固定其开度。门板两侧端面与两侧挡水墙及底板之间的间隙用镶入门板的空心橡胶管，内充压缩空气来堵塞以防漏水。门板开启或关闭时其内外两侧的水位是平齐的，因此操作力矩不大。两挡水墙的下游端分别装有多台可将槽内积水抽排到江中去的水泵。这些水泵还担负着将槽内泥沙吸排到江中去的作用。在两挡水墙中部还开有多个备用的进水口，打开它们的阀门可以将江水充灌到水槽中去。在水槽两端转板门外的挡水墙底部各开有利用江流自行冲排泥沙的排沙孔。两转板门的上面建有骑楼，骑跨在两挡水墙上。此骑楼供装设控制设备、操作管理、导航及工作人员休息之用。
当两端转板门向外全开后，此水槽即为一个常规的直线航道，可以通过现今江中行驶的船只。它也是大江过流的一部分，因此不影响大江泄洪功能。当巨轮需要通过时1.先将巨轮引入水槽并加以固定，不允许它前后、左右移动，但可随槽内水位下降而下降。2.关闭两端转板门。3.开动水泵把槽内积水抽排到大江中去。此时巨轮将随槽内水位下降而下降。4.当巨轮顶尖降到低于大桥下梁并具有一定安全高度时，停止水泵排水。5.用缆绳牵引巨轮缓慢地穿过大桥，移位到下游转板门前；并再次将它固定如上。6.部分开启两端转板门，让江水流入槽内，此时巨轮将随槽内水位上升而上升。7.当水槽内外水位平齐时，再全开两端转板门。8.此后巨轮即可自行启动驶出水槽进入大江航行。这就完成了巨轮穿过大桥的工作。
以上为巨轮自上游沿水槽向下游穿过大桥的程序。巨轮自下游沿水槽向上游穿过大桥的程序与此相似。
此水槽与一般让船舶越过栏河大坝的船闸有所相似，即都有挡水墙和两端可开关的门。所不同之处在于1.水槽主体位于水中；船闸主体位于陆上。
2.水槽的挡水墙承受向内的水压力；船闸的边墙承受向外的水压力。
3.水槽两端的门都是向外开；船闸两端的门都是向上游方向开。
4.水槽是解决桥梁净空不够高，巨轮不能穿过的问题；船闸是解决大坝前后水位差太大船舶不能通过的问题。
5.水槽的任务是将巨轮移送到桥梁的另一侧；船闸的任务是将船舶移送到大坝的另一侧。
6.水槽不受洪、枯水位的限制，四季可以通航；船闸则受洪、枯水位限制使用。
本发明根据江河运输量需要，还可以建成双线水槽。其一专用于船舶上行，另一专用于船舶下行。双线水槽可共用一个中间挡水墙，当然也可以建成多线水槽。


本发明的总体构造如附图1、2、3所示。
图1为巨轮穿桥水槽平面图。从图中可以看出，若每次只穿过一艘巨轮1，则其水槽的长度L约为最大船长的4倍。水槽的宽度B应为最大船体宽度b再加两侧裕量Δb，即是B＝b+2Δb。水槽由左挡水墙3、右挡水墙4及底板2组成。水槽的两端装有转板门5和6。转板门的门板在平卧位置与水槽底板2平齐，此时水槽内水位与江水平齐。门板向上转动到高于江水位时就阻隔了江水进入水槽。在转板门枢轴附近的左、右挡水墙底部开有利用江流自动冲排淤积泥沙的孔道8和9。下游端左、右挡水墙内装有排除水槽内积水降低槽内水位的水泵7。图中10为铁桥的俯视图。
图2为图1的A-A向剖视图。图中巨轮1正处于即将穿过铁桥10的状态。h为巨轮总高度，Δh1为顶尖安全裕量；Δh2为船底安全裕量。因此铁桥下梁到水槽底面的高度H＝Δh1+h+Δh2。图中T为水槽深度，其挡水墙上平面应略高于洪水位，水槽两端建有骑跨在转板门上方的骑楼11及12。骑楼内供装置操作、导航、指挥设备及人员作息用。水槽左、右挡水墙中部还开有若干个进水口13，并配有阀门，作为将江水向槽内充水之用。
图3为图2的B-B向剖视图。从图中可以看出，大桥的设计水位及与桥梁间的净空(长江大桥为24m)已没有任何意义。江河的洪、枯水位也与通过的船舶高度没有关系。能穿过大桥的最高船舶，决定于大桥下梁到水槽底面的高度H；或者说最大允许船高h＝H-Δh1-Δh2。
本发明适用范围1.本发明适用于所有桥孔净空高度不够，而又想通过大船的场合。
2.由于水槽底板面允许低于江河底面，所以桥梁与底板面高度H不受限制，因而只要江河允许航行的巨轮都可采用本发明安全无阻地穿过桥孔航行。
3.本发明的转板门，因简单可靠而优于人字门，也是一项适用于其它水利工程的阀门。
具体实施例方式
本发明方案的主要关键工程在左、右挡水墙，因其大部分位于水下，施工有一定难度。但对比葛州大坝、三峡大坝的水下工程，就显得容易多了。它只需打适当数量的基础桩，就能承受挡水墙的重量，不像拦江大坝需要开挖到水下几十米深度的坚实岩层。还由于挡水墙内外水位差不大，水压力小；作用力的位置、方向都容易确定，所以强度计算简单，可靠性大。其总体工程量也不大。在我国已有水下施工经验的基础条件下，本工程是容易实现的。
本发明的另一关键是巨大的转板门。它属于机电设备，虽系新发明但与葛州坝、三峡船闸的人字门相比，无论在尺寸上、结构上、操作上都比人字门简单可靠，容易制造。所以在我国条件下也容易实现。
另一比较主要的机电设备是排水泵，它的容量和尺寸都不大，在国内选型即可订货供应。
从总体上说本发明可解决国家当务之急，技术难度不高，工程量不大，建设周期不长，投资也不算大，因而现实意义很大。
权利要求
1.巨轮穿桥水槽与现代某些江河大坝建造的船闸都有挡水墙，挡水墙两端都有可以关、开的门。其特征是(1)水槽主体位于大桥下，两桥墩之间的水中。船闸主体位于陆上。(2)水槽的挡水墙承受向内的水压力；船闸的边墙承受向外的水压力。(3)水槽两端的门都是向外开；船闸两端的门都是向上游方向开。(4)水槽是解决桥孔净空不够高，巨轮不能穿过的问题；船闸是解决大坝前后水位差太大船舶不能通过的问题。(5)水槽的任务是将巨轮移送到桥梁的另一侧；船闸的任务是将船舶移送到大坝的另一侧。
2.特征(1)中水槽两侧挡水墙及底板用钢筋混凝土构件建成。两挡水墙两端开有自动冲排泥沙孔。两挡水墙中部开有若干进水口并装有阀门。下游端两挡水墙内装有若干台排水泵。
3.特征(2)中转板门下端两侧具有供转动的枢轴，其轴承为水润滑轴承。门板两侧有锁定装置，以固定其开度。门板两侧的端面及底部圆弧面镶有空心橡胶管密封装置。
4.特征(5)中，按航运需要可建成单线水槽及多线水槽。
全文摘要
巨轮穿桥水槽是针对我国内河航运的迫切要求，解决巨型轮船通过净空不够高的已建大桥而提出的一种新型水利工程。它是在大桥下、两桥墩之间、江底之上的水中，建造一座两端装有可开关的转板门的长型水槽。槽的左右挡水墙略高于江河洪水位。当巨轮进入水槽后，关闭两转板门，开动水泵抽出槽内积水。此时巨轮将随槽内水位下降。当巨轮的顶尖低于大桥下梁时，巨轮即可穿过桥孔到达水槽另一端的转板门前。此时将转板门缓慢开启，让江水溢入槽内，巨轮也将同时升高，直到槽内外水位平齐，全开转板门，巨轮即可驶向大江继续航行。此方案不受江河洪、枯水位及大桥设计净空的限制，四季都可穿行。按航运需要可建成单线或多线水槽。
文档编号E02B5/04GK1667199SQ20041002199
公开日2005年9月14日 申请日期2004年3月11日 优先权日2004年3月11日
发明者杜同, 杜西陵, 涂钜怜 申请人:杜同, 杜西陵, 涂钜怜