草街航電樞紐施工期安全通航問題及措施

吳四飛，吳家浩

（重慶航運建設發展有限公司，重慶 401121）

草街航電樞紐工程位于重慶合川市境內草街鎮上游1.0 km附近的嘉陵江干流河段上，上距合川市約26.80 km，下距河口約68.20 km，在施工期采用束窄河床的分期導流方式，其中工程準備期采取臨時施工圍堰圍右岸，預先完成184 m高程以下縱向圍堰并進行右岸岸坡擴挖工程，利用左岸原河床過流；一期截流后圍左岸，施工船閘、廠房、5孔沖沙閘，期間船舶由右岸明渠通行；二期截流后圍右岸，施工15孔泄洪閘和擋水壩段，由一期完建的5孔沖砂閘渲泄導流設計流量和船閘通航。由于一期導流采用圍左岸，利用右槽擴挖河段通航，枯水期右槽為新開槽，通航條件較為惡劣，此外樞紐所在河段過往船舶較多，如在枯水期長期斷航將會造成巨大的社會影響，同時由于草街航電樞紐處于嘉陵江、涪江和渠江三江匯口的下游，流量及水位變化較大，因此在施工期特別是在一期圍堰導流階段如何滿足通航要求并保證通航安全，是草街航電樞紐工程必須解決的問題。本文基于草街航電樞紐區通航條件及施工導流方式的分析，闡述了提高施工期通航條件和能力的應對措施。

1 樞紐區基本情況

1.1 樞紐處河床地貌特點

草街航電樞紐所在的嘉陵江河段呈“S”形，樞紐布置在兩反向彎道間約2 km微彎河段，所在區域河道較順暢，河谷呈不對稱“U”形谷，左岸地形平緩，坡度約15°，右岸地形較陡，坡度40°～50°。枯期河水位178 m時，水面寬440 m。河床谷底高程169～180 m，最低高程169 m，水深1～8 m。兩岸山體雄厚，地形較完整，多為基巖裸露。現代河床位于左岸，右岸為高漫灘，主流偏向左岸，枯水期右岸有灘地出露，水流較平緩。

1.2 通航條件

嘉陵江合川至重慶段的航道等級定級為Ⅲ級，現實際等級為Ⅴ級，維護航道尺度為1.5 m×（30~40）m×（300~400）m，常年通航200～300 t機駁船，汛期可季節性通行500～1 000 t機駁船。因河流航道等級低，水流相對平緩，船型普遍存在噸位低、功率偏小的特點。草街樞紐建設前，嘉陵江、渠江、涪江重慶境內航道實際等級普遍較低，特別是在枯水期險灘、淺灘礙航嚴重，遠未達到定級標準，樞紐建成后，可渠化航道180 km（其中干流70 km），淹沒灘險75個，使嘉陵江干流利澤至草街70 km航道達到Ⅲ級航道標準，可通行1 000噸級船舶，2×1 000噸級船隊，渠江富流灘至河口88 km航道達到Ⅳ級航道標準，涪江渭沱樞紐以下22 km航道達到Ⅴ級航道標準，通航條件將得到顯著改善[1]。

1.3 施工期分期導流方式

草街航電樞紐自開始進行輔助工程施工以來，各階段通航方式為：

2005年10月—2006年4月，進行臨時施工圍堰堆筑、混凝土縱向圍堰基礎開挖、及184.00 m高程以下混凝土澆筑和右岸河道擴挖施工，同時在左岸灘地進行船閘基礎開挖和底板混凝土澆筑。期間船只由左岸束窄的原河道通行。

2006年5—10月河床位置施工暫停，全河床過流，由于河中心混凝土縱向圍堰在水下礙航，船舶通行時須適當調整航線以避開縱向圍堰的影響。

2006年11月—2009年12月，在擋全年洪水的一期上下游高圍堰圍護下，完成左岸一期基坑中船閘、廠房、5孔沖沙閘主體混凝土，利用右岸擴挖河道（導流明渠）泄流、通航。

2010年1月，二期河床截流，形成右岸二期基坑，進行泄洪閘混凝土澆筑，水流由一期完建的5孔沖沙閘宣泄，期間斷航。

2010年6月，船閘經通航階段驗收達到通航條件，船舶通過船閘通航，因樞紐仍處于施工期，為保障船舶通航和工程建設安全，期間對船閘水域實行限制性通航管制[2]。

1.4 施工期重點時段通航標準

1） 2006年5—10月河床施工暫停，全河床過流期。由航道管理部門增加設置縱向圍堰航標以確保通航安全；在2006年11月左岸河道截流期間（從左岸進占開始至截流完成）和2008年9月—2009年1月上下游圍堰拆除期間，在進行水下拆除或對行船有危險時，該施工河段禁止通航；其余施工時段通航標準根據草街航電樞紐初步設計報告及施工期通航模型試驗研究為[1]：最低通航流量為327 m3/s，禁航流量為5 440m3/s。要求航道內流速小于3.0 m/s，比降小于0.3%，航道斷面系數大于 6.0（300 t駁 B×H=9.2m×1.3m）。

2） 2010年6月船閘具備通航條件后，船閘上下游引航道口門區水流標準：縱向流速小于2.0 m/s，橫向流速小于0.3m/s，回流流速小于0.4m/s，波浪高度小于0.4m[3]。

2 施工期右岸河床演變及礙航情況分析

草街航電樞紐所處位置在中、枯水期存在有急流險灘，河床構成為基巖，局部覆蓋有卵石或沙土，因在主體工程準備期進行了布置于原河道江心灘上順河向的縱向圍堰（混凝土壩，為一、二期基坑施工時的縱向擋水建筑物）的施工，以及對右岸河道進行了擴挖施工，并對右岸河床底進行過開挖，改變了原有的河床地形，受施工的影響，右汊施工期通航明渠的下段及香盤石之下河道的左側河床有砂石淤積。由于一期導流采用圍左岸，利用右槽擴挖河段通航，水流從河道右汊通過，從測圖分析，右汊航槽的水深和航寬均不足，加之在灘段下口右側存在著香盤石礁石，流速達5.04m/s，比降達0.8%，在枯水期，右汊施工明渠中上段航槽水深不足，船舶不能正常通行，下段流急，船舶不能正常上灘，不能滿足通航要求。

在左岸上游圍堰戧堤合龍后，上游來水全部流向右方施工區域，由于河川縮窄，右汊施工區域內水的流速、流態發生顯著變化，經測流速在5 m/s左右，波峰為50~80 cm，波長為8~10m，在右岸已經形成橫流，對施工船舶形成側向沖擊。縱向、橫向泥沙俱下，在施工漫水區產生大量淤積，右側局部河床被沖刷并在下游航道整治施工區產生淤積。由于壩址處過流條件改變，流速加大，波浪較大，存在一定的施工安全隱患。

3 提高施工期通航條件和能力的措施

3.1 航道整治及疏浚

為解決草街樞紐工程施工期臨時通航治理工程，消除草街灘急、險的問題，雖然嘉陵江航道今后將按Ⅲ級航道標準進行系統建設，但目前草街施工期臨時通航明渠航道按Ⅲ級航道進行建設意義不大，故右岸明渠航道整治標準采用該段航道的維護尺度，航道等級為Ⅴ級，通航保證率95%，考慮本段航道處于彎曲段，加之本段航道為新開航槽，流速比降較大，徹底整治工程量太大、工期太長，對船舶的斷航影響更大，因此設計方案按適度整治、上行絞灘助航方式考慮，設計標準航道尺度為：航道水深1.5m，航道寬度40 m，彎曲半徑720 m，航槽長度約為1 200 m。根據本灘段的礙航特點確定本灘段的整治方案為：采用疏、炸的方式增加航道水深和航道寬度，在灘段下口，對右側香盤石石盤進行清炸，以擴大出口過水斷面面積，減小該處的流速比降。

右岸航道整治及疏浚工程從2006年4月開始施工，采用水下淺孔爆破和水下裸爆相結合的施工方法，裸露爆破主要解決亂石和石梁周圍的孤石，即石梁上下游及河心少量巖石的爆破，鉆孔爆破主要解決石梁的爆破，加快了施工進度。爆破施工結束后，為避免航槽殘留孤石，采用抓揚式挖泥船加自卸泥駁對新開航槽進行掃床清渣。至12月份基本完成，采用鋼耙船硬式掃床加水下地形測量驗收合格，航道尺度基本達到了交通部Ⅴ級航道標準和嘉陵江維護標準，初步具備通航條件。

2007年汛后由于明渠約束水流形成沖刷，使下游磧壩明顯沖矮，導致明渠航道比降增加，水流流速明顯加大，同時在局部地帶出現淤積。為確保明渠航道的安全，對右岸河道進行了汛后維護性整治，對淤積部分進行挖除，同時對上游出口原圍堰形成卡口進行拓寬，對局部上下航道進行優化整治，改善了通航水流條件，提高了通航安全性。

3.2 絞灘及船舶助航

右岸通航明渠航道實現通航后，初期采取設置絞灘船、通航船舶加裝絞灘腰纜樁、安排專職人員代勾解纜、快艇接送勾解纜人員、租用專門的救助船舶等方式，基本保證了通航的安全，但由于右岸明渠航道下半段水流流速、比降較大，軟皮浪較大，而嘉陵江船舶馬力普遍非常小（多數船舶為 58.8~73.5 kW（80～100 Hp），大一點的88.2~117.6 kW（120～160 Hp），小的僅有 29.4 kW（40 Hp），船體質量普遍不高，船員配置少（2～3人），船長水平參差不齊，總體較低，缺乏絞灘經驗。考慮到絞灘船效率低下、設置位置影響航道安全、嘉陵江船員普遍不適應、代勾解纜麻煩且流量大時快艇安全得不到保證、自航上灘船舶比例較大等諸多因素，最終取消了絞灘，采取助推船兼救助船（367.5 kW（500 Hp）的拖船及150 t絞灘定位駁船各1艘）的方式，簡化了過灘環節，提高了過灘效率。同時，考慮到嘉陵江船舶較差、船員水平總體較低的客觀事實，聘請優秀的指導船長到現場專職用對講機指導船舶過灘，實踐證明，聘用指導船長對提高船舶通航安全性起到了非常大的作用。

3.3 加強對通航船舶的管理和調度

右岸航道通航期間，嘉陵江草街至人頭石航段為水上交通管制區，明渠上下游各設海事監督站1座（配有躉船和監督快艇），航道部門也設有航道站和信號臺，通過船舶應聽從管制區上、下游海事監督站及信號臺的通航指揮，服從調度，原則按“先下后上”、“先到先過”順序通過。上行絞灘船舶應聽從航發司設置在現場絞灘站的指揮，積極協助絞灘站安排的上船指導人員，保證絞灘作業和船舶航行安全。船閘具備通航條件后，因船閘為單線運行，由船閘調度室負責調度，按調度指令換向運行。為保證施工期安全通航，采取了如下管理措施：

1）右岸通航明渠僅限自航機動貨船通過，客（渡）船及吊拖船隊禁止通過，幫拖或頂推船隊必須報告監督站，經監督站批準后通過。

2）由于明渠航段比降較大，上行船舶需絞灘通過，船舶必須具備能滿足絞灘要求的設施設備。下行船舶應合理配載，嚴格控制船舶吃水，對不符合裝載要求的船舶，海事監督站將采取現場強制卸載，留足富裕水深后通過。

3） 船舶進入交通管制區前嚴格執行報告制度，下行船舶應在上游麻柳坪向人頭石監督站、上行船舶應在下游中磧壩尾向月亮壩監督站報告船名、船舶種類、吃水、尺度、主機功率、載貨性質、載貨量、船員配備及進入交通管制區的時間等情況。

4）船舶在等待通過明渠時應選擇安全錨地錨泊。下行船舶在人頭石監督站以上水域錨泊等候，上行等候絞灘船舶候泊區為左岸航電樞紐縱向圍堰下方沱內，該候泊區候絞船舶不得超過2艘，其余船舶在草街碼頭及以下水域候泊。

5）船舶經右岸明渠須加強瞭望，謹慎操作，保證通信暢通，保持安全航速和安全距離。

6）過灘時船長、輪機長必須當班，所有船上人員必須穿戴救生衣。

3.4 協調機制

由于本樞紐所在河段過往船舶較多，工程施工期間，建設單位密切與當地港航管理部門、海事部門聯系，商討施工期間的船舶通行辦法，及時發布航行通告，告示船舶通過工程段航道的安全注意事項，并委托水文部門提供流域水情資料，配合海事管理部門進行施工期的通航安全維護工作，在施工期引導上下水船舶安全通過工程區河段，從而減少了事故的發生，基本確保了施工期航道的安全、暢通。

4 結語

草街航電樞紐在施工期通過右岸航道整治及疏浚，設置絞灘、變絞灘為船舶助推、調整助推船舶、完善錨泊區安全設施、汛后維護性整治等一系列有效措施，使草街明渠航道通航條件得到明顯改善，通航安全得到保證；同時通過加強與行業主管部門的聯系及對通航船舶的管理和調度，實現了施工期嘉陵江航道基本處于正常通航狀態，在維護了當地航運行業穩定的同時，也有利地推進主體工程順利實施。

[1]中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司.重慶市嘉陵江航運開發草街航電樞紐船閘工程工程初步設計[R].2004.Power China Chengdu Engineering Co.,Ltd.Primary design of Chongqing Jialing River shipping development Caojie navigationpower junction lock project[R].2004.

[2]中交第一航務工程局有限公司.重慶市嘉陵江航運開發草街航電樞紐船閘工程土建施工及金屬結構安裝標段施工組織設計[R].2005.CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.Construction management plan for civil construction and metal structure installation sections of Chongqing Jialing River shipping development Caojie navigation-power junction lock project[R].2005.

[3]四川省交通運輸廳交通勘察設計研究院.重慶市嘉陵江航運開發草街航電樞紐船閘工程土建施工及金屬結構安裝標段施工圖設計[R].2005.Sichuan Communication Surveying&Design Institute.Construction drawing design for civil construction and metal structure installation sections of Chongqing Jialing River shipping developmentCaojienavigation-power junction lock project[R].2005.