新沭河三洋港樞紐工程中泓施工截流

王 強(qiáng)，馮小忠

（1.淮河水利委員會建設(shè)與管理處，233001，蚌埠；2.江蘇省水利工程建設(shè)局，210029，南京）

一、工程概況

新沭河治理標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，主要控制斷面流量為石梁河水庫閘下6 000 m3/s，臨洪閘下至三洋港閘下為6 400 m3/s，工程等級為Ⅱ等。三洋港樞紐工程由三洋港擋潮閘、排水閘和左右側(cè)上下游導(dǎo)堤等組成，三洋港擋潮閘工程位于新沭河下段樁號11+680處的干河上，是新沭河入海口控制建筑物，具有擋潮減淤、泄洪、蓄水、交通、排澇等綜合功能。閘上設(shè)計行洪水位3.88 m（黃海高程，下同），閘下水位3.70 m ，設(shè)計流量6 400 m3/s；設(shè)計擋潮水位為100年一遇潮位3.90 m，校核擋潮水位為歷史最高潮位4.08 m。三洋港擋潮閘屬于Ⅰ等大（1）型水閘，共 33孔，每孔凈寬15.0 m，總凈寬495 m，總寬576.92 m，閘底板頂高程-2.0 m，閘室為鋼筋混凝土開敞式結(jié)構(gòu)，沉井基礎(chǔ)，沉井底高程-10.80 m。新沭河中泓位于樞紐的右側(cè)，河口頂寬約180 m；河底較平坦 （-5.5～-6.5 m）， 底寬約80～100m。中泓為潮汐河道，最低潮水位約為-2.0 m，最高潮水位約為2.5 m。根據(jù)2010年9月28日實(shí)測潮型，漲落潮時河水最大流量約1 210 m3/s，最大點(diǎn)流速為2.1 m/s，斷面平均最大流速1.2 m/s。

三洋港樞紐工程施工利用新沭河中泓導(dǎo)流，主體工程完成后需要對中泓進(jìn)行封堵，開挖擋潮閘上下游引河，汛期洪水通過三洋港擋潮閘入海。

二、中泓封堵實(shí)施方案

1.工程現(xiàn)狀

根據(jù)批復(fù)的新沭河治理工程初步設(shè)計，三洋港樞紐工程為非汛期施工，汛期服從行洪，施工期間利用新沭河中泓導(dǎo)流。中泓封堵是三洋港樞紐工程重要組成部分，是三洋港樞紐工程右岸接線和排水通道施工的前提條件，原計劃2011年汛后施工，2012年汛前完成。工程由于自2011年5月以來受到群眾阻撓，中泓封堵一直未能實(shí)施，停工近一年，2012年3月協(xié)調(diào)工作取得突破，中泓封堵具備施工條件。

到2012年3月，三洋港擋潮閘主體工程已經(jīng)完成，擋潮閘、排水閘、左側(cè)上下游導(dǎo)堤、左側(cè)接線、分流島填筑與護(hù)砌等工程已經(jīng)基本完成，中泓左側(cè)已經(jīng)具備抵擋設(shè)計洪水位的條件，擋潮閘上下游引河開挖已完成80%以上，最小斷面均不小于設(shè)計開挖斷面的1/2。由于中泓截流、右岸接線、排水通道跨中泓段填筑所需土方量較大(約90萬m3)，施工單位在擋潮閘上下游引河右半幅進(jìn)行了備土（約96萬m3），以用來實(shí)施中泓封堵等土方施工，同時為防止淤積，在上下游引河與中泓交匯處預(yù)留防淤壩埂。

2.新沭河行洪情況

新沭河治理工程除石梁河水庫有部分泄洪資料外，下游無測站，根據(jù)現(xiàn)有的資料對石梁河水庫泄洪資料進(jìn)行分析，20年一遇泄洪流量2840m3/s，10年一遇流量 2 170 m3/s，5年一遇流量1 490 m3/s。根據(jù)《新沭河續(xù)建工程江蘇段水文分析報告》,三日最大暴雨，石梁河水庫到三洋港區(qū)間20年一遇泄洪流量 1 276 m3/s，10年一遇流量1 008 m3/s，5年一遇流量812 m3/s，但三洋港的行洪流量不能簡單疊加，準(zhǔn)確流量難以確定。沂沭泗河洪水東調(diào)南下續(xù)建工程實(shí)施后（50年一遇工程），洪水東調(diào)與南下的條件發(fā)生變化，增加了人為控制能力，石梁河泄洪情況可能會發(fā)生改變。在上游行洪條件不發(fā)生變化的情況下，三洋港樞紐現(xiàn)狀具備20年一遇過流能力。

3.中泓封堵實(shí)施方案

三洋港樞紐工程的行洪水位主要決定于下游潮位，而50年一遇設(shè)計流量6 400 m3/s遭遇20年一遇潮位3.51 m，閘前水位為3.88 m。以此水位為基準(zhǔn)，新沭河工程治理前過流斷面為2 811 m2,治理后過流斷面為3 756 m2，現(xiàn)狀過流斷面為 3 063m2，中泓封堵后上下游引河最小過流斷面為1 900 m2，封堵后現(xiàn)狀過流斷面小于治理前河道過流斷面。

按照“2012年汛前要達(dá)到不低于原有泓灘聯(lián)合泄洪的行洪斷面”的度汛目標(biāo)要求，從行洪安全、實(shí)際施工進(jìn)度、工程投資及目標(biāo)完成的可能性等不同方面考慮，對原有施工計劃、安排作相應(yīng)調(diào)整，確定了“完成中泓封堵，擴(kuò)大上下游引河過流斷面”的中泓封堵實(shí)施方案，既實(shí)現(xiàn)中泓封堵，又盡最大可能確保工程安全和行洪安全。中泓封堵涉及兩道圍堰和兩道永久壩，工程量大，難度高，工期長，方案計劃從3月25日開始組織截流封堵，于6月底前將3-1壩打至高程4.88 m；用挖泥船拆除中泓與上下游引河之間預(yù)留的防淤壩??；對排水閘處中泓左岸進(jìn)行加固、加高，在3-1壩與右堤之間灘面筑高程4.88 m擋水壩；與治理之前比較，為不降低斷面過流面積，需進(jìn)一步開挖上下游引河，經(jīng)計算，上下游引河最小底寬不得低于454 m，最小斷面處尚需擴(kuò)挖150 m。采用陸上機(jī)械開挖結(jié)合挖泥船水下土方開挖的方法，其中陸上開挖土方運(yùn)至右堤內(nèi)側(cè)，作為打壩的備土使用。

三、中泓截流進(jìn)占方案

1.截流壩址選擇

截流壩壩址確定的主要因素：①排水閘下游右側(cè)護(hù)坡末端位置；②避開中泓右岸鹽場引排水通道位置；③便于截流時截流料運(yùn)輸以及截流后圍堰填筑的土方運(yùn)輸。經(jīng)綜合考慮，截流壩壩址選擇布置于樁號為11+990 m(左岸)～12+123 m(右岸)位置。

2.截流壩斷面設(shè)計

中泓封堵截流壩壩形考慮了兩個方案:一是鋼板樁方案，二是石壩方案。由于工程地處黃海海濱，建基面以下為厚約10 m的海淤土，工程地質(zhì)條件差，經(jīng)專家咨詢論證，認(rèn)為鋼板樁方案在深淤土里不可靠，施工難度大，風(fēng)險大，最終選用石壩方案。

截流石壩總長約180 m，壩頂寬8 m，頂高程2.5 m，底高程-8.5 m。非龍口段上下游邊坡為1:1.6，底寬43.2 m，上下游護(hù)底各長18.9 m。龍口段上下游邊坡為1∶1.7，底寬45.4 m，上下游護(hù)底各長26m。下游覆土，頂寬14m，坡比 1∶10，頂高程 2.5m。2.5m 以上設(shè)頂寬 4 m、邊坡為 1∶2的子堰，子堰頂高程為4.5 m。

3.截流時水力學(xué)計算

針對本工程實(shí)際情況，運(yùn)用數(shù)字模型，計算時規(guī)劃了3種截流方案。方案一，擋潮閘閘門全開；方案二，閘門全關(guān)；方案三，漲潮時關(guān)閉閘門，落潮時開啟閘門。

上邊界：封閉；下邊界：2010-9-28實(shí)測潮型過程線；龍口簡化：寬頂堰，底高程-2.0 m，邊坡 1∶1.6，頂高程 2.5 m；導(dǎo)流明渠：底寬300 m，上游底高程-2.0 m，下游底高程-1.0 m，邊坡 1∶8。

通過計算，漲潮時關(guān)閉閘門并不能擋住潮水，反而使龍口流速大大增加，落潮時打開閘門可使龍口流速大大降低。因此龍口合龍施工時擬采用方案一，即打開所有閘門，盡量降低龍口最大流速。

此工況下，龍口出現(xiàn)的可能最大平均漲潮流速為4.17 m/s，可能最大平均落潮流速為3.77 m/s，此時龍口寬度為38 m。根據(jù)經(jīng)驗，堤頭最大流速為斷面平均流速的1.3倍，即可能達(dá)到5.42 m/s。

通過計算，龍口寬度在40～30 m階段是最危險的階段，最大流速在4.15 m/s左右。根據(jù)實(shí)測資料，漲潮速度快落潮慢，計劃高潮位時開始龍口封堵，一個漲落潮周期即約13小時內(nèi)完成龍口封堵。

4.進(jìn)占方式

因三洋港樞紐中泓為潮汐河道，為防止?jié)q潮落潮水流對拋填壩頭形成的“一潮兩沖”，保證拋投初期的效果，采用進(jìn)占法水中拋填塊石筑成塊石壩，在非合龍階段填筑時用大塊石填于壩上下游迎水側(cè)形成防沖磯頭，中小塊石與石渣料填于壩心位置。壩頭拋填視穩(wěn)定情況，采用汽車直接拋填，或采用壩頭集料，用推土機(jī)趕料拋填。中間段由平倉船拋填,并根據(jù)流速的情況選用不同的拋填料，施工現(xiàn)場準(zhǔn)備加工成型鋼筋籠裝塊石以便需要時使用。

第一階段：先從河底坡腳位置平拋，用汽車將塊石轉(zhuǎn)至800噸位的平倉船上，用平艙船上的挖掘機(jī)拋填至坡腳。坡腳護(hù)好后，用同樣的方法拋填中泓河道中間部分，水上拋填平鋪河底至-2.0 m，非龍口位置順?biāo)飨蜷L約86.4 m，龍口位置順?biāo)飨蜷L90.6 m，總寬度約180 m，同時左右兩側(cè)從陸路同步拋石防護(hù)岸坡。中間段22.4 m長位置填至-4.0 m。第一階段塊石壩填筑結(jié)束后，即開始在石壩的兩側(cè)坡面采用兩布一膜、并從兩側(cè)填土保護(hù)中泓兩側(cè)邊坡。

第二階段：塊石由水上、左岸、右岸三個方向同時拋填。由陸路運(yùn)輸?shù)膲K石，部分從左右兩岸進(jìn)行立堵，至頂高程2.5 m；在高潮位時，部分塊石由水上船拋填龍口兩側(cè)的中間段，至頂高程2.5 m（龍口位置除外）。拋填至龍口段時，全部拋填大塊石護(hù)面。

第三階段：塊石由陸路從左岸、右岸兩個方向同時進(jìn)行，龍口位置盡量布置在河道中間。截流成功后在截流石壩的下游側(cè)填筑成后戧臺以防滲流。

四、截流施工組織

施工前進(jìn)行技術(shù)交底，做好施工中的安全管理，并加強(qiáng)對截流壩的測量監(jiān)控（特別是龍口合龍初期），對觀察數(shù)據(jù)及時整理分析，發(fā)現(xiàn)異常及時上報，采取應(yīng)急措施。

1.施工準(zhǔn)備

測量放樣：按照設(shè)計要求確定截流壩的位置，進(jìn)行現(xiàn)場放樣。

施工便道：在中泓的左右岸分別修筑至截流壩的施工便道。

材料準(zhǔn)備：塊石供應(yīng)將直接從礦山供應(yīng)到填筑點(diǎn)，包括土工膜、編織袋、土工格柵、鐵絲等材料。

塊石備料場：在截流壩左右兩河岸設(shè)置塊石儲料場，儲備充足的龍口合龍備用石料。

施工機(jī)械準(zhǔn)備：800 t塊石運(yùn)輸平艙船（自帶挖掘機(jī)）、水上交通艇、30～50 t汽車、180 臺推土機(jī)、20 t吊車等進(jìn)場。

2.石料選用

通過計算，可算出各種流速下對應(yīng)的塊石直徑、重量，當(dāng)流速在1～3 m/s時，應(yīng)選用粒徑 0.04～0.35 m，重量為0.1～59.5 kg的石渣；當(dāng)流速在 3～4 m/s時， 應(yīng)選用粒徑 0.35～0.62 m，重量 59.5～330.5 kg的中石；當(dāng)流速在4～6 m/s時，應(yīng)選用粒徑0.62～1.4 m，重量 330.5～3 384 kg 的大塊石。塊石進(jìn)場時，所進(jìn)塊石粒徑根據(jù)不同施工時段的流速不小于上表所要求的單塊重量（或粒徑），盡量減少沖失量。填筑時盡量將大塊石拋填至邊坡側(cè)，粒徑相對較小的拋填于中間。通過計算，左右兩岸同時進(jìn)占，每側(cè)的拋填強(qiáng)度約為165 m3/h。各階段石方用量為：第一階段：需用塊石59 800 m3，其中陸上24 800 m3，水 上 方 量 35 000 m3； 第 二階段：需用塊石約 12 900 m3，其中陸上約7 000 m3， 水上約 5 900 m3；第三階段：需用塊石4 300 m3。

3.施工導(dǎo)流

水力數(shù)學(xué)模型計算，在現(xiàn)有狀況下?lián)醭遍l閘門一直打開對截流壩施工有利。填筑-4.0 m以下塊石時的最大流速均小于2.3 m/s,填筑-4.0～-2.0 m時的可能最大流速均達(dá)4.02 m/s以上，因此填筑-4.0 m以上塊石時擋潮閘側(cè)應(yīng)開始導(dǎo)流，以盡量降低流速，減少塊石沖失。根據(jù)計算，上游圍堰頂寬 4 m，坡比為 1∶8；跨中泓排水通道河堤本次施工頂寬6 m，坡比為 1∶8。

4.臨時應(yīng)急措施

根據(jù)水文資料，春季施工可能遭遇上游洪水。為此將采取以下措施以應(yīng)對可能的洪水。

①塊石壩填筑時，盡量將大塊石拋填至邊坡側(cè)，并且上游側(cè)的塊石粒徑相對更大些，粒徑相對較小的拋填于中間。

②擋潮閘上下游導(dǎo)流寬度盡量挖寬，以盡量增加通過擋潮閘的流量，減少通過中泓的流量，降低流速。

③左岸坡頂和坡底打設(shè)8～10 m長木樁，防止拋石時滑坡而對排水閘帶來安全隱患。拋石前在河底鋪一層強(qiáng)度為120*120kN的土工格柵，以提高塊石壩的穩(wěn)定，降低下沉量，減少拋石量。

根據(jù)進(jìn)度計劃安排，4月底前截流壩填至-4.0 m，5月10日完成-2.0 m以下塊石填筑。2012年5月15日，新沭河治理三洋港樞紐工程中泓石壩成功合龍，標(biāo)志著三洋港樞紐關(guān)鍵性節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)重大突破，中泓封堵自4月1日實(shí)施以來，歷時45天，比計劃工期提前了15天。

[1]臧英平，仲琳，周玲霞，等.長江南京河段河勢控制工程實(shí)踐與思考[J].中國水利，2011（8）.

[2]朱國賢，項明.沿海擋潮閘加固改造中安全技術(shù)控制[J].中國水利，2011（8）.