北江清遠樞紐二線船閘平面布置方案比選

高君杰

（廣東省北江航道開發投資有限公司，廣東 廣州 510000）

北江是珠江水系第二大河流，位于廣東省北部，朝南流經廣東省韶關、英德、清遠、佛山等縣市，在三水思賢滘口與西江匯合進入珠江三角洲河網地區后注入南海。“十一五”以來，隨著珠三角區域及粵北地區經濟的快速發展，對外開放力度的不斷加大，北江流域粵北地區的經濟得到了前所未有的發展，以水泥、煤炭、礦建材料等大宗散貨為代表的貨運需求迅猛增加，而粵北的陸路運輸能力遠不能滿足貨運需求，迫切需要發展水路運輸以滿足區域經濟的發展。因此，北江航運作為粵北地區溝通珠三角的水運大通道，將成為粵北地區經濟發展的重要支撐和依托，航運地位十分重要。

由于北江航道為Ⅴ級航道，等級較低，且沿線樞紐通航船閘規模也偏小且不統一，部分航段通航水深不滿足要求、水文條件變化大，航道條件較差，通航能力遠遠無法滿足粵北腹地運輸發展的需求，且北江每年均出現大量船舶擁堵現象也引起較大的社會反響。因此，改善北江河段通航條件和提高通航能力，提升航道等級迫在眉睫，北江航道擴能升級對增強粵北腹地經濟發展動力、促進粵北地區資源開發和區域經濟協調發展，對延伸21世紀海上絲綢之路，以航道建設疏通經濟動脈具有十分重要的意義。

清遠水利樞紐是位于北江干流上以航運、改善水環境為主，結合發電、反調節，兼顧灌溉和供水條件、旅游、養殖和水資源等為一體的綜合性水利樞紐。因此，開展清遠樞紐二線船閘工程的建設是迫切的、必要的。通過研究清遠樞紐及現有船閘概況，確定了二線船閘平面布置方案，對于類似船閘平面布置具有借鑒意義。

1 工程概況

清遠水利樞紐壩址位于北江干流清遠城區下游石角鎮大燕河口上游約1.0 km處，壩址上距清遠市區16 km，距飛來峽水利樞紐46.73 km，下距石角水文站4.8 km。樞紐建筑物從左至右依次為左岸土壩、門庫段、廠房安裝間、廠房主機間、31孔泄水閘、門庫段、船閘、船閘門庫段、右岸土壩。

清遠水利樞紐新建二線線船閘等級為內河Ⅲ級，設計通航船舶1 000 t級，船閘有效尺度220 m×34 m×4.5 m（閘室長×閘室寬×最小門檻水深）。通航凈高為10 m。根據北江航道貨運量的預測需求，清遠水利樞紐新建二線船閘設計為單級船閘。

2 船閘總體布置原則

船閘閘位選擇，應根據船閘級別規模、樞紐布置現狀和自然條件等，按下列原則進行全面分析和綜合考慮后選定。

2.1 安全性

閘位選擇時應考慮城鎮規劃和城鎮建設的要求，而且應貫徹水資源綜合利用的原則，充分調研、合理規劃。

2.2 生態環保

應妥善考慮與樞紐既有建筑物的關系，綜合考慮跨河交通橋、防汛道路等構造物的布置，充分考慮“永臨結合”原則布置大型臨時工程圍堰結構，確保施工期間樞紐結構安全和正常運行。

2.3 通航保障

應確保船舶在過閘過程中上下游引航道行駛和?？康陌踩_保船閘具有良好的通航條件。

2.4 經濟合理

閘址選擇應考慮交通條件，有利于船閘的管養和運行，并考慮工程投資情況，閘位的整體布置應盡量選在地質條件佳的位置，以減少地基處理工程量，并避開人群居住密集帶，降低征地拆遷大量投入。

3 船閘閘位方案及比選

3.1 閘位左、右岸選擇

根據清遠水利樞紐現有場地條件，按照二線船閘分別位于左岸和右岸選擇了兩個總體布置方案。

由于兩個總體布置方案的二線船閘分別位于樞紐的左、右岸灘地，均無房屋拆遷與移民問題；根據整體模型試驗成果，采取一定的工程措施后，兩個方案的上、下游引航道口門區水流條件均能滿足使用要求。通過對工程占地、地質條件、施工條件、一線船閘通航條件、對兩岸堤防影響及工程總投資等方面進行綜合分析和比選，推薦將二線船閘布置在河道右岸。左、右岸閘位方案對比分析如下：

（1）工程占地：總體布置左岸方案永久征地面積要大于右岸方案，征地補償投資也相對較多。

（2）地質條件：二者地質條件類似，軟基土層較厚，各建筑物均建于含泥中細砂、含礫中細砂、含泥中粗砂、含泥砂卵礫石等土層，滲透穩定性較差，地基承載力低，但右岸方案閘址處土層多為含泥粉細砂，所以左岸方案的地質條件較優。

（3）施工條件：右岸方案的二線船閘位于一線船閘與清西圍堤防之間，緊鄰一線船閘與清西圍堤防，施工場地狹窄，基坑開挖的支護難度極大，施工措施需加強，從而造成投資大幅提高。

（4）隔流設施工程：左岸方案需在二線船閘上、下游引航道多個位置設置隔流設施，而右岸方案位于一線船閘的右側，僅依靠一線船閘的上游主導航墻和下游隔流堤即可滿足引航道水流條件要求，無需增設隔流設施。

（5）一線船閘通航條件：左岸方案施工對一線船閘無任何影響；右岸方案與一線船閘相鄰布置，對一線船閘的安全運行會產生一定影響。

（6）對兩岸堤防影響：左岸方案船閘軸線距離左岸清東圍堤防較遠，但下游引航道的開挖會降低北江大堤堤腳外灘地高程，并使洪水時堤腳處水流流速增加，故左岸方案對堤防的影響較右岸方案大。

（7）工程投資：左岸方案的工程總投資為10.85億元；右岸方案的工程總投資為9.31億元；左岸方案工程總投資比右岸方案多1.55億元，兩者投資相當。

3.2 方案比選

3.2.1 閘位方案

河床右岸布置有已建成一線船閘，有效尺度為180 m×23 m×3.5 m（閘室長×閘室寬×最小門檻水深）。上游引航道底高程為3.78 m，底寬52 m，主導航墻全長約340 m。下游引航道底高程為-2.69 m，底寬52 m，設隔流堤長約630 m。右岸閘位方案擬將二線船閘布置于一線船閘右側，閘位方案1中二線船閘與既有一線船閘中心距為90 m、閘位方案2二線船閘與既有一線船閘中心距為85.5 m。閘位方案1與方案2的二線船閘上閘首前沿與右岸船閘門庫段前沿平齊，上閘首左側與原一線船閘門庫段相接，右側與土壩連接。引航道布置方式為反對稱型，上游引航道向左側拓寬，下游引航道向右側拓寬。

（1）閘位方案1：二線船閘與一線船閘平行，布置在既有一線船閘右岸，兩閘中心距為90 m。閘位方案1在施工中可通過采用地連墻支護，避免拆除一線船閘檢修門庫，減少外部協調矛盾。新建二線船閘切斷了原一線船閘檢修通道，在一二線船閘之間設置363.5 m檢修橋以滿足一線船閘檢修要求，檢修橋不占用上閘首頂部凈空。

（2）閘位方案2：二線船閘與一線船閘平行，布置在既有一線船閘右岸，兩閘中心距為85.5 m。閘位方案2在施工中需拆除并恢復2/3的一線船閘檢修門庫。新建二線船閘切斷了原一線船閘檢修通道，在一二線船閘之間設置363.5 m檢修橋以滿足一線船閘檢修要求，檢修橋要占用上閘首頂部凈空。

3.2.2 方案比選

右岸閘位方案比選結果見表1。

表1 右岸閘位方案比選

通過對右岸兩個閘位方案船閘的征地、通航條件、方案布置、對既有樞紐水工建筑物的影響、施工周期及造價等方面進行比選和研究，推薦采用閘位方案1，即二線船閘中心距與一線船閘中心距為90 m方案。

4 引航道布置

4.1 上游引航道布置

一、二線船閘采取上游引航道共用模式，上游引航道布置方式為直線進閘、曲線出閘，引航道長度直線段長度為512.5 m，引航道底寬60 m，上游引航道口門區底寬139 m。上游靠船墩布置在右岸，靠船段長度均為340 m，間距為20 m，分別設置18個靠船墩。上游引航道轉彎段角度20°14′22″。

4.2 下游引航道布置

4.2.1 曲進直出方案

下游引航道采用曲線進閘、直線出閘的布置方式，下游引航道直線段長487.8 m，引航道底寬60 m，下游引航道口門區底寬183 m，此時下游靠船墩布置在右岸，靠船段長度均為340 m，間距為20 m，分別設置18個靠船墩。下游引航道轉彎段角度17°50′32″。

4.2.2 直進曲出方案

下游引航道采用直線進閘、曲線出閘的布置方式，下游引航道直線段長515.6 m，引航道底寬60 m，下游引航道口門區底寬193 m，此時下游靠船墩布置在左岸，靠船段長度均為340 m，間距為20 m，分別設置18個靠船墩。下游引航道轉彎段角度17°50′32″。

4.2.3 方案比選

下游引航道布置方案比選見表2。

表2 下游引航道布置方案比選

綜合以上因素，為減少下游引航道直線段長度，減少土方開挖量，提高過閘效率，推薦下游引航道布置采用曲進直出的方案。

5 結語

（1）對清遠樞紐二線船閘工程提出了左岸和右岸的總體布置方案，通過對工程占地、地質條件、施工條件、一線船閘通航條件、對兩岸堤防影響及工程總投資等方面進行綜合分析和比選，推薦將二線船閘布置在河道右岸。

（2）通過對河道右岸兩個閘位方案船閘的工程征地、通航條件、方案布置、對現有建筑物的影響、施工條件及投資等方面進行分析和比選，推薦采用二線船閘中心距與一線船閘中心距為90 m的閘位方案。

（3）一、二線船閘采取引航道共用模式，上游引航道布置方式為直線進閘、曲線出閘；為降低工程土方開挖量，提高過閘效率，推薦下游引航道布置采用曲進直出的方案。