桃林口水库码头升船轨道工程设计

李少鹏，李新旺

（1.河北省定州市水利局，河北 定州 073000；2.河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

桃林口水库码头升船轨道工程设计

李少鹏1，李新旺2

（1.河北省定州市水利局，河北 定州 073000；2.河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

桃林口水库码头主要包括码头台阶、浮动船平台及升船轨道工程3部分，其中码头台阶和浮动船平台先于升船轨道工程建成，而后为解决桃林口水库工程用船、冬季防冻和检修问题，建成了升船轨道工程。

桃林口水库；码头工程；升船轨道

1 工程概况

桃林口水库位于河北省秦皇岛市青龙县境内滦河支流青龙河上，是一座供水、灌溉、发电等综合利用的大型水利枢纽工程。桃林口水库码头工程位于水库左岸，是为船只停靠和上、下游客而修建的。码头工程主要包括码头台阶、浮动船平台及升船轨道工程3部分，其中码头台阶和浮动船平台先于升船轨道工程建成，而后为解决桃林口水库工程用船冬季防冻和检修问题，建成升船轨道工程。升船轨道工程主要包括升船轨道、检修平台、操作平台和升船机室。

2 工程总体布置

桃林口水库工程左岸上游250m范围内，系原三道河村所在地，山坡较缓，岩层为长城系大红峪组第二段，以中厚层石英砂岩为主，夹薄层板状粉细砂岩，上覆山麓堆积物。已建的码头台阶工程坐落在大坝上游桩号上0+114处，浆砌石砌筑台阶起点高程146.5m，设计为349级，步高0.12m，宽5.0m，台阶综合坡度为1∶3.2，沿岸坡坡向库区，斜长110.0m，与大坝轴线基本平行，连接浮动船平台与码头公路。

浮动船平台宽4.0m，长30.0m，布置于码头台阶的下游一侧，作为停靠船只和输送游客的码头。

升船轨道中心桩号为上0+144，与码头台阶平行且相距30m，轨道间距4.5m。轨道梁顶点高程145.63m，总长108.96 m。

船只检修平台高程145.8～146.0m，台面宽8.0 m，长20.0m，对称布置于轨道两侧。

桩号上0+120.89～0+176.8区间，平均挖宽17.8m，设计为升船轨道操作平台，以设置升船机室和作为小型船只停放场地，平台面积共995m2。

观测水尺布置在码头台阶上游侧，系船碇沿码头台阶下游侧每隔5.0 m埋设1个，共20个。

码头工程总平面布置见图1。

图1 码头工程总平面布置图

3 升船轨道方案比选

3.1 垂直岸坡方案

轨道长108.96m，布置与码头台阶平行，相距30m。详见图1。

3.2 斜坡道方案

轨道起点与垂直岸坡方案类同，布置与库岸呈60°夹角坡向上游，长155.16m。

主要指标比较如表1。

表1 升船轨道方案比较

从表1可以看出，垂直岸坡方案牵引力虽然较大，但总体布置合理、抗冰压力较好、轨道短，且投资较小，故设计推荐采用垂直岸坡方案。

4 升船轨道设计

4.1 轨道基础设计

考虑水库左岸山麓堆积较厚，且轨道大部处于水面以下，故轨道采用灌注桩基础。灌注桩入土深按摩擦桩设计为8.0m；入土深不足8.0m而又大于5.0m者，要求桩底嵌入基岩0.5m；入土深小于5.0m者，要求桩底嵌入基岩1.0m。灌注桩直径0.6m，桩距4.5m。个别桩位基岩面较高，覆盖层厚度小于2.0m，采用混凝土墩式基础，要求墩底坐落在弱风化基岩面上，混凝土墩厚0.6m，宽5.1m。灌注桩与墩的混凝土强度均为C20。

4.2 轨道梁设计

升船轨道梁设计为8.0m三跨连续梁结构。为减少轨道遭受冰压力的影响，布置轨道坡度与岸坡走势一致，确定轨道坡度为1∶3.2。

考虑船只检修及冬季防冻，升船轨道应确保船只在大多数情况下能出水上岸，因此确定适宜的升船水位很重要。升船水位低，升船保证率高但使用几率低，且难免工程于水下施工，加大了施工难度及工程投资；升船水位高，虽可减小施工难度，并节约投资，但升船保证率低。

桃林口水库为多年调节水库，水库死水位104.0m，正常蓄水位143.4m。综合考虑水库特征水位及不同时期水位特征，确定水库升船水位120.0m，即在不低于此水位情况下，可保证船只上岸。

根据升船水位，并按升船台车的具体尺寸及船只吃水深度，确定轨道梁的底端高程113.13m。根据水库的正常蓄水位和周围的地形特征，确定轨道梁的顶端高程145.63m。轨道梁总长108.96m，共四联十三跨，每联中，端支座为橡胶简支支座，中支座与灌注桩为固接。轨道梁断面尺寸60cm×60cm，混凝土等级为C25F200。

4.3 轨道护坡设计

升船轨道护坡坡度为1∶3.2，采用混凝土护坡，宽7.5m，总长110.0m，厚15.0cm，下设10.0cm厚碎石垫层。护坡每6.0m设油毡缝1条，缝宽2cm。护坡浇筑时与轨道梁之间亦设油毡相隔。护坡混凝土等级为C25F200。

5 检修平台设计

检修平台设置在升船轨道顶端两侧。每侧平台平面尺寸为8.0m×20.0m，台面顶端高程146.0m，为方便排水，台面纵坡设计为1∶100。检修平台为M7.5水泥砂浆砌石挡土墙结构，基础沿岸坡采用阶梯式，分4段砌筑，每段长5.0m。台面设计为15cm厚C25混凝土，下设10.0cm厚碎石垫层。为了安全，平台上埋设钢管栏杆。

6 操作平台及升船机室设计

在桩号上0+120.89～上0+168和0+564.7～0+582.5区间范围内，开挖为操作平台，开挖设计边坡1∶0.75。台面为厚15.0cm现浇C25混凝土，下设10.0cm厚碎石垫层。台面采用纵坡排水，上0+120.89处台面高程为146.5m，上0+168处台面高程为146.03m，坡比为1∶100。为使台面整洁，沿桩号0+582.5坡脚处，砌筑宽0.4m、高0.6m、长50.0m砌石挡土墙1道。

升船机室设置于操作平台中部，桩号上0+144处，室内卷扬机座下设锚杆，满足升船牵引力207.1kN的要求。机室前沿，对称于轨道埋设地锚2个，每个地锚的设计锚固力为200kN，以备为升船台车和检修船只使用。

机井泵房、水塔设置在凉亭附近。机井深40m，安装6B-13型水泵1台。水塔设计为圆形，内径2.0m，塔底高程148.0m，塔高4.0m，容水量为12.0m3。

7 金属结构及电气设备

桃林口水库左岸码头升船机的主要用途为：当水位不低于120.0m时，可以将水库中重约30t的拖轮拖运至库水面以上，以满足拖轮检修和冬季防冻的要求。

7.1 左岸码头升船机金属结构

设备主要包括提升设备、拖运小车及其轨道。当拖轮需拖运至库水面以上进行检修或冬季防冻时，先利用提升设备将拖运小车沿轨道下放，下放至水下，且能满足拖轮开到小车上就位的位置，将拖轮缓慢地开至小车上就位，利用提升设备将小车与拖轮向上牵引，待拖轮与小车接触后将拖轮与小车固定，继续将小车连同拖轮一起向上牵引至锁定高程，然后小车锁定。当需要将拖轮运至库中时，先启动提升设备，松开锁定装置，将小车同拖轮一起下放至库水面附近，松开小车与拖轮的固定绳锁，继续下放，待拖轮能够靠浮力脱离小车后，将拖轮启动开走，将小车牵引至锁定高程锁定放置。此时，即进行了一次完整的操作。

7.2 升船机的提升设备

采用非标固定卷扬机，最大倾斜牵引力300kN。该提升设备的扬程112m，如采用单根钢丝绳牵引，则所需钢丝绳直经过大；如采用动滑轮，可以减小钢丝绳的直径和提升设备的容量，但需要增加钢丝绳的长度。经过比较，最终选择1个动滑轮，提升设备的钢丝绳在卷筒上多层缠绕的方案。

7.3 拖运拖轮设置

由于升船机轨道的坡度较大（坡度1∶3.2），为保证拖运拖轮的可靠性，保证在拖运过程中不发生小车与拖轮相对运动，故将小车设计成底部沿轨道倾斜，顶部为水平形状。小车分前后2节，中间用轴相连。每节小车底部由8个轮子支承。小车顶部两侧固定有方木，用于支承船体。小车顶部设置4根标志杆，以方便拖轮就位。小车轨道根据荷载选用轻轨24，轨道间距4.5m。

7.4 升船机

升船机设在大坝上游左岸侧，码头公路北端上坡开挖的平台上设有升船机室。供电电源引于大坝东头纪念碑附近原有30kVA配电变压器，0.4kV侧初步考虑以铜芯氯丁橡皮线架空敷设，根据地势情况，如架空敷设有困难亦可考虑用电缆直埋敷设。

在升船机室设动力配电柜一面，供船机运行及临时检修用电，在操作室另设照明配电箱一面，供机室照明。根据该工程的使用几率及重要程度，可考虑在升船机室屋顶设500W探照灯1只，供升船轨道范围照明。

接地系统按常规作法，室内做接地网，室外打接地极。防雷系统在低压进线终端配电柜内装氧化锌避雷器1只。

8 结语

（1）升船轨道工程设计结构紧凑，总体布置合理，投资较小。

（2）升船轨道地基为山麓堆积物，且长期处于水下，轨道基础采用灌注桩稳定性好，可确保升船稳定运行。

（3）升船轨道垂直岸坡布置，且坡度与岸坡走势一致，在严寒地区，可减少轨道遭受冰压力的影响，有利于轨道稳定。

［1］河北省水利水电勘测设计研究院.桃林口水库初步设计报告［R］.1991.

［2］SL/T 191—96，水工混凝土结构设计规范［S］.

［3］SL211—98，水工建筑物抗冰冻设计规范［S］.

TV222

A

1672-9900（2011）03-0064-03

2011-03-04

李少鹏（1970—），男（汉族），河北定州人，工程师，主要从事水利工程技术工作，（Tel）13223202334。