賀江擴(kuò)能工程信都航電樞紐總體設(shè)計(jì)

雷 興

(廣西壯族自治區(qū)賀州市交通運(yùn)輸局，廣西 賀州 542899)

0 引言

賀江是珠江流域西江水系的一級(jí)支流，發(fā)源于廣西壯族自治區(qū)賀州市富川縣的黃沙嶺，由北向南流經(jīng)廣西富川、鐘山、賀州以及廣東省肇慶市的封開縣，于封開縣江口鎮(zhèn)匯入西江。賀江是一條跨廣東、廣西兩省區(qū)的重要省際航道，也是湘、粵、桂三省區(qū)多個(gè)市縣通往珠江三角洲的重要水運(yùn)通道之一。賀江規(guī)劃通航里程234 km，其中廣西段119 km(八步至省界)，廣東段115 km(省界至江口)。

賀江歷史上航運(yùn)十分繁忙，對(duì)沿河工農(nóng)業(yè)發(fā)展起著舉足輕重的作用。由于水運(yùn)設(shè)施一直發(fā)展滯后，賀江的貨運(yùn)量日益減少，加之近年來部分河段由于航道等級(jí)低和船閘過船能力差等問題導(dǎo)致斷航，目前僅有一些運(yùn)輸船舶從事區(qū)間運(yùn)輸。沿江的水運(yùn)企業(yè)及運(yùn)力被迫流向西江干流和廣東珠江三角洲一帶，賀州市沿江園區(qū)如廣西東融產(chǎn)業(yè)園、旺高工業(yè)區(qū)等大量大宗貨物只能依靠公路和鐵路進(jìn)行運(yùn)輸，使運(yùn)輸成本增加，削弱了產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，嚴(yán)重制約了流域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。賀江擴(kuò)能工程對(duì)賀江廣西境內(nèi)航道即賀州八步碼頭至省界119 km航道按Ⅳ級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行全線渠化和疏浚整治，新建和改擴(kuò)建樞紐及港口作業(yè)區(qū)，恢復(fù)賀江航運(yùn)功能。同時(shí)目前正在規(guī)劃的湘桂運(yùn)河?xùn)|線方案從湖南永州萍島始至廣東封開縣與西江干線連接，線路經(jīng)過的賀江將作為主要航道。信都樞紐做為賀江擴(kuò)能工程和湘桂運(yùn)河?xùn)|線線路的重要組成部分，對(duì)其進(jìn)行開發(fā)將極大地促進(jìn)桂北地區(qū)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。本文通過比選提出了信都航電樞紐推薦壩址，并介紹了樞紐及各主要建筑物的布置和施工方案。

1 工程概況

信都樞紐位于賀州市八步區(qū)信都鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)下游7 km處的仁義鎮(zhèn)龍江村[1]。信都樞紐的主要開發(fā)任務(wù)為：以航運(yùn)為主，兼顧發(fā)電、旅游及其他水資源利用。賀江航道規(guī)劃為Ⅳ級(jí)航道，信都樞紐船閘級(jí)別為Ⅳ級(jí)船閘(兼顧通航1 000噸級(jí)單船)，電站裝機(jī)容量為16 MW，

水庫總庫容為2 371萬m3，正常蓄水位(48.50 m)下的總庫容為1 201萬m3。信都樞紐工程等別為三等，工程規(guī)模屬中型，位于擋水一線的泄水閘、發(fā)電廠房(包括安裝間)、船閘、混凝土接頭重力壩等主要建筑物等級(jí)為3級(jí)，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇。

2 壩址選擇

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形、河勢(shì)特點(diǎn)，以及從主要建筑物布置、水庫淹沒等多方面因素考慮，選擇了上下兩個(gè)壩址進(jìn)行方案比選(如表1所示)。上壩址位于信都鎮(zhèn)下游的仁義鎮(zhèn)龍江村江平屯附近河段，上游距已建云騰渡梯級(jí)壩下13.7 km，下游距桂粵省界約21.3 km；下壩址位于龍江村沙黃屯附近河段的河道中心沙洲洲尾處，上游距已建云騰渡梯級(jí)壩下16.5 km，下游距桂粵省界約18.5 km。根據(jù)比較成果，從上、下壩址各方面條件看，上壩址河床較窄，工程占地較大，開挖量較大，移民數(shù)量較多，航道整治里程相對(duì)較長(zhǎng)，還需整體拆除現(xiàn)有閘壩和船閘，投資較大。經(jīng)綜合比較分析，下壩址總體優(yōu)于上壩址，故選定下壩址為推薦壩址。

表1 上、下壩址比選主要指標(biāo)成果表

3 樞紐布置及主要建筑物布置

3.1 地形地貌

工程場(chǎng)址處總體上為丘陵地貌，地勢(shì)較平坦，壩址兩岸為沖積階地，地勢(shì)略有起伏，地面高程在46.6～52.0 m之間，兩岸階地主要為耕地，其間分布有較多居民房屋建筑。上游現(xiàn)有大洲洲頭(壩址上游約1 km處)河段水流流向由北向南，至大洲洲頭處折向西南，偏角約為38°，至壩址下游約1.6 km處又折向東流。壩址處水流流向?yàn)楸睎|-南西。下壩址段河道較為順直，河谷呈寬“U”字型，河槽寬約450～500 m，淘沙作業(yè)船沖洗后的河卵石堆零散地堆積于河道中心洲處，有大片隆高的孤島出露。岸坡為土質(zhì)邊坡，多呈陡坎狀。右岸有X697信鋪線縣道經(jīng)過，距離壩址處約為1.5 km，縣道北上連接信都鎮(zhèn)，南下與廣東省懷集縣相連接，交通較為便利。

3.2 地質(zhì)條件

根據(jù)勘探成果結(jié)合野外地質(zhì)測(cè)繪和參考區(qū)域地質(zhì)資料，壩址出露地層主要為泥盆系唐家灣組(D2t)以及第四系覆蓋層，由新至老分別為第四系沖洪積層(Q4pal)、第四系殘坡積層(Q3edl)和泥盆系唐家灣組(D2t)。壩址基巖普遍被第四系覆蓋，出露的地層也較為簡(jiǎn)單，河床底部基巖被第四系沖洪積層覆蓋，主要由沖洪積層和殘坡積層組成。

沖洪積層分布于兩岸階地、河床及河漫灘部位，厚度為4.5～27 m，主要由粉質(zhì)黏土、砂層、卵礫石和砂卵石組成。其中，粉土層主要分布于河流兩岸階地表面，砂層不均勻地分布在工程區(qū)局部地段，卵礫石主要分布在河床表層，是附近砂場(chǎng)抽砂臨時(shí)堆積而成，砂卵石的主要分布在與基巖接觸面上部。殘坡積層分布不均勻，多呈透鏡狀，部分分布在河床沖洪積層底部，直接與基巖接觸，厚度變化較大，從0～15.6 m，主要由碎石和黏性土組成。下層為基底巖石，巖性為灰-灰黑色厚層狀灰?guī)r，分布于壩址河床及兩岸沖洪積層底部。

粉質(zhì)黏土層厚度一般為2～3 m，中等透水；砂層厚度一般為2～3 m，中等透水；卵礫石層厚度不均，為強(qiáng)透水層；砂卵石厚度約10～20 m，為強(qiáng)透水層；下伏基巖灰?guī)r厚度>50 m，基本屬于弱透水，局部為中透水。基巖弱風(fēng)化巖體上部溶蝕裂隙或溶孔較發(fā)育，巖體完整性差，結(jié)構(gòu)面較發(fā)育，呈厚層狀結(jié)構(gòu)。

3.3 工程布置

下壩址樞紐建筑物擋水前沿總長(zhǎng)564 m，主要建筑物從左至右依次為左岸接頭壩、船閘、攔河壩、門庫壩段、發(fā)電廠房、右岸接頭壩(如圖1所示)。

圖1 信都樞紐總平面布置圖

發(fā)電廠房布置在右岸河道上，攔河閘壩布置于河床中部，船閘及右岸接頭壩布置在左岸河道上。各建筑物前沿頂部高程為61.00 m，形成貫通左右岸的壩頂交通，左右岸均通過上壩公路與現(xiàn)有道路連接。

3.3.1 船閘

船閘布置于河道左岸凹岸側(cè)，船閘軸線位于左岸主河槽深泓區(qū)，上下游引航道、口門區(qū)及連接段沿左岸岸線布置。閘室位于壩軸線下游，船閘縱向中心線與壩軸線垂直，船閘建筑物從上游至下游依次為上游引航道、上閘首、閘室、下閘首及下游引航道，總長(zhǎng)為1 487 m(含上下游口門區(qū)長(zhǎng)度)。船閘有效尺度為(190×23×4.5)m，船閘主體段長(zhǎng)267 m，閘室底高程為37.50 m。上、下行船舶進(jìn)出閘方式均為“曲線進(jìn)閘、直線出閘”。上、下游引航道直線段長(zhǎng)310 m，寬度為23～75 m，主導(dǎo)航墻長(zhǎng)110 m，布置在左側(cè)，右側(cè)輔導(dǎo)航墻與分水墻相接，左側(cè)停泊段按并靠2列船舶考慮，長(zhǎng)200 m，布置9個(gè)靠船墩，間距22 m。上游引航道設(shè)計(jì)底高程為41.60 m，下游引航道設(shè)計(jì)底高程為37.50 m。上閘首左接重力壩，右連船閘檢修門庫壩和右岸接頭壩，上段頂面高程為61.00 m，前沿布置有交通橋面系統(tǒng)與壩頂相通。

船閘單向年設(shè)計(jì)過閘貨運(yùn)量通過能力為：按設(shè)計(jì)代表船型500噸級(jí)和1 000噸級(jí)船舶組合過閘為1 142萬t/年(下行)，滿足設(shè)計(jì)水平年預(yù)測(cè)最大單向年過閘貨運(yùn)量要求。

3.3.2 攔河壩

泄水閘壩段：布置在壩址軸線原河床位置，占據(jù)原河床中間部分，左側(cè)通過重力壩段與船閘相連，右側(cè)與水電站廠房毗鄰。泄水閘壩前沿總長(zhǎng)275 m，共設(shè)15孔泄水閘壩，孔口凈寬為15 m，堰頂高程為41.0 m，采用孔中分縫的結(jié)構(gòu)形式，邊墩厚2.5 m，中墩厚3.0 m，連接縱向圍堰中墩厚6.0 m。由于閘壩基礎(chǔ)下部灰?guī)r埋深較大，故將閘壩基礎(chǔ)坐落在砂卵礫石層上，基礎(chǔ)采用密布旋噴樁的工程措施進(jìn)行加固處理。閘壩建基面高程呈左低右高，為33～35 m，置于砂卵礫石層上。為滿足船閘通航凈空要求，并便于壩頂交通、門機(jī)運(yùn)行和減少工程量，閘壩橋面高程為61.0 m。泄水閘壩下游設(shè)消力池，池長(zhǎng)30.0 m，池深2.0 m，池底高程為40.0 m。消力池后接海漫段長(zhǎng)60 m，海漫末端做深齒腳，海漫底高程為40.0 m。

門庫壩段：門庫壩段布置在船閘與泄水閘壩之間，采用混凝土重力壩，長(zhǎng)35 m，頂寬21.00 m，壩體內(nèi)部設(shè)置上閘首船閘檢修門門庫，建基面高程為38.00 m，基礎(chǔ)為砂卵礫石。

左岸接頭壩段：左岸船閘與河岸連接，左岸接頭壩段包括混凝土重力壩、刺墻壩和接頭土石壩，全長(zhǎng)為72.0 m，最大壩高為28.0 m。船閘上閘首邊墻與接頭壩相連，壩頂高程為61.0 m。基礎(chǔ)為砂卵礫石。

右岸接頭壩段：右岸電站廠房與河岸連接，右岸接頭壩段包括混凝土重力壩、刺墻壩，全長(zhǎng)為74.16 m，最大壩高為31.22 m。上游電站進(jìn)水口邊墻與接頭壩相連，壩頂高程為61.00 m。基礎(chǔ)為砂卵礫石。

3.3.3 發(fā)電廠房

發(fā)電廠房位于河床右岸，機(jī)組縱向中心線與壩軸線平行。沿壩軸線方向廠房壩段總長(zhǎng)為80.74 m。廠房縱向軸線與壩軸線平行，主廠房尺寸為80.74 m×16.90 m(長(zhǎng)×寬)，其中主機(jī)間長(zhǎng)57.82 m，安裝間長(zhǎng)22.90 m。主機(jī)間安裝4臺(tái)燈泡貫流式發(fā)電機(jī)組，機(jī)組間距為13.30 m，機(jī)組安裝高程為38.20 m。安裝間段設(shè)在主廠房左端，與主廠房同寬、同高，安裝間高程為53.40 m。安裝間左端是回車場(chǎng)，載重汽車可由回車場(chǎng)直接進(jìn)入安裝場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行裝卸。副廠房布置在主廠房的下游側(cè)。廠房升壓站布置在安裝間左側(cè)進(jìn)場(chǎng)道路下游填土形成的平臺(tái)上，高程為50.00 m。廠房與升壓站通過電纜溝相連，按照電氣布置要求，升壓站平面尺寸為52 m×39 m(長(zhǎng)×寬)。

3.3.4 施工

信都樞紐采用廠壩集中式布置。本工程施工導(dǎo)流采用分期導(dǎo)流方式：一期工程利用上、下游土石圍堰及江心洲圍護(hù)左岸河床，干地施工右岸電站廠房、右側(cè)9孔攔河壩；將布置于江心洲的泄水閘壩10#閘墩，向上、下游延長(zhǎng)形成縱向混凝土導(dǎo)墻，兼作二期工程縱向混凝土圍堰，經(jīng)疏浚的左岸河床過流。二期工程采用上、下游土石圍堰及一期已建的縱向混凝土導(dǎo)墻圍護(hù)左岸，施工左岸船閘及左側(cè)河床6孔攔河壩，利用右岸已建泄水閘壩導(dǎo)流。待右岸電站廠房完成機(jī)組安裝并調(diào)試完畢，具備發(fā)電條件后，利用二期圍堰擋水，通過右岸泄水閘壩調(diào)節(jié)上游水位，廠房于施工期提前發(fā)電受益。

4 結(jié)語

賀江是廣西西江黃金水道的重要組成部分，是規(guī)劃的湘桂運(yùn)河?xùn)|線方案的主要航道。信都航電樞紐工程是賀江擴(kuò)能一期工程的控制性工程，該工程的實(shí)施符合賀州市委、市政府提出的“打造粵桂湘區(qū)域性交通樞紐”的戰(zhàn)略構(gòu)想。信都航電樞紐工程的建設(shè)將有效緩解腹地公路、鐵路運(yùn)輸壓力，對(duì)促進(jìn)水資源開發(fā)利用、加快腹地經(jīng)濟(jì)和帶動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展將起到重要作用，并有助于賀州市中、遠(yuǎn)期社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。