葛洲坝船闸设计与升船机概述

葛洲坝工程是长江上修建的第一个大型水利枢纽，是上游三峡水利枢纽的反调节水库和航运梯级。在右岸大江河床右侧，建有一座1 号船闸，在左岸三江河床建有2 号、3 号两座船闸。各座船闸的设计水头均为27m，闸室有效尺寸依次为280m×34m×5.5m、280m×34m×5.0m 和120m×18m×4.0m。

设计水平年2030年的规划运量定为单向5000万t。

船闸最大通航流量

三江 4.5 万m3／s 长航近期和远景最大船队可迎向航行

6.0万m3／s 近期大型船队可单向航行

大江 3.5 万m3／s 建成后根据实际情况确定，在下游整治措施实施前2.5 万m3／s

最小通航流量 3200m3／s

上游最高通航水位 66.0m

上游最低通航水位 63.0m

下游最高通航水位

三江 54.6m（流量6.0万m3／s时水位）

大江 50.6m（流量3.5 万m3／s时水位）

下游最低通航水位 39.0m（流量3200m3／s时水位）

下游检修水位46.0m（相应流量1.6 万m3／s）

通过葛洲坝的船型船队主要为交通部长江航运公司（简称长航）和地方航运部门的船型船队两类，长航船型较大，地方船型较小。

长航最大的驳船为1500t，最大拖轮为1942kW，最大船队为1 艘推轮顶2艘1500t驳船和1 艘800t驳船的品形船队。远景规划万吨级船队因考虑因素较多，暂定一艘1942kW推轮顶4艘3000t驳船，船队尺寸为230m×31.6m×3.3m（长×宽×满载吃水，下同）。

地方驳船20～200t不等，以100t左右者居多；推轮功率59～221kW 不等。建坝前船队上水大部分为双挂环拖带，下水为四挂环船队，另外尚有农副、渔船500余艘。为了适应运量的发展，地方航运部门将对现有船队船型和队形进行逐步改善，远期队形，采用梭式和燕式顶推。

建筑物的稳定主要受软弱夹层特别是泥化夹层的控制，强透水带、大江基岩浅槽对建筑物的稳定也有一定影响。另外，粘土质岩石风化速度很快，抗冲刷能力差。

葛洲坝船闸三江2号、3 号船闸，于1981年6月开始通航；大江1 号船闸，于1988年9月开始试通航，1990年5月正式通航。葛洲坝船闸的建成和投入运行，标志着实现从根本上改善长江航运条件的目标，迈开了重要的一步。(www.xing528.com)

3.7.2.1 1 号船闸

1 号船闸轴线与坝轴线直角相交，由上、下闸首，闸室，上游导航墙和隔水墙，下游导航隔流墙等建筑物组成。船闸基础主要为砾岩，局部有断层。船闸的闸首和闸室均采用分离式重力式结构。船闸上闸首长49.5m，顶部高程70m，底部高程25m；闸室结构长度为261m，顶部高程70m，底部高程15m，分14段，第1 段长15m，第4、8、12 段各长22m，其他段长18m；下闸首长56.0m，分成两段，上段长21m，顶部高程70m，底部高程15m，下段长35m，顶部高程70m，底部高程左边墩9m，右边墩12.7m。上游导墙长191.5m，靠近闸首的3 段为重力式，其余为墩板式。上游隔水墙接导墙第3 块斜向防淤堤布置，顶部兼作防淤堤的公路桥，长115m，防淤堤一端4 段共40m，采用空箱式，箱内弃填砂卵石，其余74m为墩板式。下游导航隔流墙的导航段长255m，隔流段长135m，均为重力式结构。上、下游辅导墙均为重力式结构。

船闸的输水，采用4区段8支管顶部出水加消能盖板的等惯性系统。输水系统的进水口采用侧向多孔分散取水方式，布置在上游左、右进水段的下部，直接从引航道取水，每侧有5 个4.5m×7.0m的孔口。为了防止上游粗沙、卵石进入廊道，孔底高程45.0m，较闸底高程高出17m，孔口最小淹没水深为11m，进口最大瞬时流速为2.5m／s。模型验证试验表明，在各种水位组合下，充水时进水口附近水域的流态良好，无有害水流发生。主廊道宽5m，高7m，布置在左、右闸墙内。为了提高阀门后压力，避免声振和气蚀的危害，利用船闸建基面较低的条件，充水主廊道底高程定为23.8m，顶部以1∶10的反坡逐渐扩大到标准断面，并备有强迫通气措施，泄水主廊道底高程为20.0m，阀门尺寸均为5m×5.5m（宽×高），泄水阀门后廊道的断面保持不变，并备有自然通气措施。每侧主廊道在闸室中部通过上、下两层立体分流口引入闸室底部，在闸室底板中部，通过两侧进入底板内的第一分流口，经上、下层廊道交叉组合后，分别转向上、下游纵支廊道，至闸室纵向1／4和3／4处的第二分流口，各分出4条出水支廊道，两支向上游，两支向下游，在闸室底部形成4个出水区段，出水支廊道顶部共设有90个出水孔，孔顶设消能盖板，水流经消能盖板消能后进入闸室，使水流在闸室中均匀扩散。左支泄水口布置在下闸首门后底槛上，直接泄水入下游引航道内。右支泄水口在下闸首右边墩和下游副导墙背部分散布置，将水泄入大江泄洪冲沙闸下游消力池。模型验证试验表明，各项水力指标满足要求，输水效率较高，阀门开启时间为5min，充水最大流量为840m3／s，泄水最大流量为673.4m3／s，船队停泊条件良好。泄水系统满足船队在引航道内正常停泊和航行的条件。输水系统阀门双边开启时的充、泄水时间分别为9.8min和12.3min。船闸为防止廊道阀门段产生声振和气蚀，在阀门后布置有自然通气孔和压缩空气通气孔，并另设有备用通气孔。

船闸工作闸门采用人字门，下闸首人字门高34.5m，每扇宽19.5m，厚2.7m，每扇门重量为587t，为我国在20 世纪80年代最高大的人字闸门，但其最大淹没水深仅为17.1m，较2号船闸小3.4m。船闸的充泄水阀门及相应的启闭机械的型式和布置、船闸闸门及阀门的启闭时间和平均一次过闸时间等，均与2号船闸相同。上游事故检修门采用提升式平板门，自重为246t，在上闸首建有提升楼，采用固定式卷扬机启闭。下游检修门与2号船闸共用一个浮门。坝顶交通通过下闸首绕行，在船闸左、右闸墙后及下闸首上均设有公路桥。为了不影响船闸的管理工作，公路与船闸操作区之间设有隔栅，船闸左侧设有附属设备楼，楼内设有变电所、空压机房和维修间，在船闸下闸首人字门前后闸槛上设有高压水冲淤装置。葛洲坝1 号船闸总体布置，见图3-98。

3.7.2.2 2 号船闸

船闸轴线与坝轴线斜交，交角为81.5°，由桥墩段，上、下闸首，闸室，上、下游导航墙，上、下游靠船墩等建筑物组成。船闸基础为砂岩、页岩互层，中间夹有泥化夹层。船闸桥墩段为分离式结构，长度左侧为29m，右侧为33.5m，顶部高程70m，底部高程35m。上闸首长度48.5m，为分离式结构，顶部高程70m，底部高程23m。闸室结构长度为280m，均为分离式、重力式结构，顶部高程70m，底部高程23m。闸墙与底板对应分为14段，一般长20m，1、2两段长度为24m和16m，9、14两段左闸墙长度为12.5m和27.5m。下闸首长45m，为整体式结构，顶部高程70m，底部高程21m。上、下游主导墙长度分别为193m和240m，除兼作输水廊道上游进水段和下游泄水段的部分为重力式结构外，其余均为墩板式结构，上、下游辅导墙为重力式结构。上、下游靠船墩布置长度为200m，为墩式结构。

船闸的输水系统采用纵、横支廊道布置型式，两条主廊道断面尺寸7m×5m，布置在闸首边墩和两侧闸墙内。上游分散式进水口布置在导航墙内，直接从引航道内正向取水。下游分散式泄水口的左支，分散布置在左侧冲沙闸护坦上，右支主要布置在下闸首下游的引航道底部，有一小部分水流，通过下游副导墙底部引向冲沙闸下游护坦。

船闸工作闸门采用人字门，下游人字门高34.05m，每扇宽19.5m，重量580t，最大淹没水深20.5m，为20世纪80年代我国淹没水深最大的人字门。上、下闸首人字闸门，均采用带有曲柄的轮盘式启闭机操作，双速电机驱动。闸门启闭时间，门前淹没水深不大于16m时为3min，大于16m时为6min。阀门孔口尺寸为5.5m×5.0m，阀门及其启闭机型式，启闭阀门的时间，均与3 号船闸相同。阀门自重80t。上闸首人字门上游设有事故检修闸门，其门型、启闭机布置及启闭方式均与3 号船闸相同，闸门自重263t。下闸首人字门下游设有浮式检修闸门，门体自重354t。2号船闸除与3 号船闸一样，在闸上设有操作运行、维修、交通、照明、供电、监测、消防、给水、排水以及助航等设施外，还设有储存液压启闭机用油的油库。船闸平均一次过闸时间约为50min。葛洲坝2 号船闸总体布置，见图3-99。

3.7.2.3 3 号船闸

船闸轴线与坝轴线正交，由桥墩段，上、下闸首，闸室，上、下游导航墙，上、下游靠船墩和下游导水墩等建筑物组成。船闸基础为砂岩、页岩互层，中间夹有软弱夹层。船闸均为分离式结构。桥墩段长25.5m，顶部高程70m，底部高程38.5m。上、下闸首各长35m，顶部高程70m，底部高程26m。闸室结构长度为112m，顶部高程均为70m，底部高程均为26m，共分7 段，每段长16m。上游主导墙长70m，下游主导墙长135m，主、辅导墙均为重力式结构。上、下游靠船墩和下游导水墩布置长度100m，均为墩式结构。

船闸的输水系统采用两区段纵向支廊道加消能盖板布置型式。输水系统的两条主廊道断面尺寸为4m×3m（高×宽，下同），布置在两侧闸墙内。输水系统在上游导航墙内设分散式进水口，左、右两组进水口分别由引航道和右侧冲沙闸前取水。输水系统在下闸首下游引航道内和下游导航墙内布置泄水口，左、右两组泄水口分别分散泄水入下游引航道和右侧冲沙闸的消力池。

船闸的工作闸门采用人字门，下闸首人字门高33m，每扇门宽11m，自重为237t，最大淹没水深为19.5m。上、下闸首的人字闸门，均采用带曲柄的轮盘式启闭机操作，工作机构采用四连杆机构，用双速电机驱动。当门前淹没水深在15m以下时，闸门的启闭时间为2.5min，15m以上时为5min。输水廊道阀门孔口尺寸为3m×3m，采用横梁全包式反向弧形门，自重22t，采用竖缸式液压启闭机操作，启闭时间双侧工作时为2min，单侧工作时为5min。工作阀门前后设有平板检修阀门。船闸在上游设有平板提升式事故检修门，闸门自重为105t，用2×80t桥式启闭机提升并横移；下游设有叠梁式检修门，单节重23t，用浮吊启闭。船闸在下闸首上设有集中控制楼，在桥墩段上设有公、铁路两用活动桥。此外，船闸还设有变电所、空气压缩机房、消防泵房、基础排水泵房、内部和外部观测系统、水力学原型观测系统、水位观测点，以及照明、消火栓、交通、给排水和系船、助航等设施。船闸平均一次过闸时间约为32min。葛洲坝3 号船闸总体布置，见图3-100。

3.7.2.4 葛洲坝船闸设计的主要经验

（1）通过分别在大江、三江布置船闸和在上游布置防淤堤，在下游利用三江天然地形布置限制性引航道，在大江布置导航、隔流墙，采用动水冲沙静水通航，解决了复杂河势条件下船闸的通航水流条件和汛期泥沙淤积条件下工程长期使用的问题。

（2）通过合理选择和布置船闸的输水系统并配合必要的附加措施，较好地解决了两座高水头大型船闸和一座高水头中型船闸安全快速输水的问题；通过尽可能分散布置2号船闸的泄水口和在3 号船闸下游附设导水建筑物，较好地解决了三江两座高水头船闸，在同一条引航道内泄水对下游引航道停泊条件影响的问题。

（3）通过合理布置船闸的结构并采取必要的结构和基础处理措施，较好地解决了在软弱地基上修建高水头船闸所带来的各种技术问题。

（4）通过精心设计和必要的科研试验验证，较好地解决了高大人字闸门和国内首次采用的高水头反向弧形输水阀门，以及相应启闭机械的各种技术问题；通过分别在三江船闸上设置的提升式活动桥和在大江船闸经下闸首绕行的固定桥，较好地解决了船闸与施工期铁路和与运行期公路交叉的问题。图3-101 为葛洲坝2、3 号船闸鸟瞰图。

图3-101 葛洲坝船闸