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(shè)發(fā)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(nèi)草街鎮(zhèn)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(dǎo)流方式，其中工程準(zhǔn)備期采取臨時施工圍堰圍右岸，預(yù)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(dǎo)流設(shè)計流量和船閘通航。由于一期導(dǎo)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(dǎo)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(qū)通航條件及施工導(dǎo)流方式的分析，闡述了提高施工期通航條件和能力的應(yīng)對措施。

1 樞紐區(qū)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(qū)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°?？萜诤铀?78 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?，F(xiàn)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(xiàn)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(jié)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(shè)前，嘉陵江、渠江、涪江重慶境內(nèi)航道實際等級普遍較低，特別是在枯水期險灘、淺灘礙航嚴(yán)重，遠(yuǎn)未達(dá)到定級標(biāo)準(zhǔn)，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(dá)到Ⅲ級航道標(biāo)準(zhǔn)，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(dá)到Ⅳ級航道標(biāo)準(zhǔn)，涪江渭沱樞紐以下22 km航道達(dá)到Ⅴ級航道標(biāo)準(zhǔn)，通航條件將得到顯著改善[1]。

1.3 施工期分期導(dǎo)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(chǔ)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(chǔ)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(dāng)調(diào)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(dǎo)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(jīng)通航階段驗收達(dá)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(shè)安全，期間對船閘水域?qū)嵭邢拗菩酝ê焦苤芠2]。

1.4 施工期重點時段通航標(biāo)準(zhǔn)

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(shè)置縱向圍堰航標(biāo)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?qū)π写形ｋU時，該施工河段禁止通航；其余施工時段通航標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)草街航電樞紐初步設(shè)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(nèi)流速小于3.0 m/s，比降小于0.3%，航道斷面系數(shù)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(qū)水流標(biāo)準(zhǔn)：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(gòu)成為基巖，局部覆蓋有卵石或沙土，因在主體工程準(zhǔn)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(cè)河床有砂石淤積。由于一期導(dǎo)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(cè)存在著香盤石礁石，流速達(dá)5.04m/s，比降達(dá)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(qū)域，由于河川縮窄，右汊施工區(qū)域內(nèi)水的流速、流態(tài)發(fā)生顯著變化，經(jīng)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(jīng)形成橫流，對施工船舶形成側(cè)向沖擊。縱向、橫向泥沙俱下，在施工漫水區(qū)產(chǎn)生大量淤積，右側(cè)局部河床被沖刷并在下游航道整治施工區(qū)產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)進行系統(tǒng)建設(shè)，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(shè)意義不大，故右岸明渠航道整治標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計方案按適度整治、上行絞灘助航方式考慮，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)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(jù)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(cè)香盤石石盤進行清炸，以擴大出口過水?dāng)嗝婷娣e，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(jié)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(jié)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(dá)到了交通部Ⅴ級航道標(biāo)準(zhǔn)和嘉陵江維護標(biāo)準(zhǔn)，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(dǎo)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(xiàn)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(yōu)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(xiàn)通航后，初期采取設(shè)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?。ǘ鄶?shù)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(zhì)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(jīng)驗?？紤]到絞灘船效率低下、設(shè)置位置影響航道安全、嘉陵江船員普遍不適應(yīng)、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(huán)節(jié)，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(yōu)秀的指導(dǎo)船長到現(xiàn)場專職用對講機指導(dǎo)船舶過灘，實踐證明，聘用指導(dǎo)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(diào)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(qū)，明渠上下游各設(shè)海事監(jiān)督站1座（配有躉船和監(jiān)督快艇），航道部門也設(shè)有航道站和信號臺，通過船舶應(yīng)聽從管制區(qū)上、下游海事監(jiān)督站及信號臺的通航指揮，服從調(diào)度，原則按“先下后上”、“先到先過”順序通過。上行絞灘船舶應(yīng)聽從航發(fā)司設(shè)置在現(xiàn)場絞灘站的指揮，積極協(xié)助絞灘站安排的上船指導(dǎo)人員，保證絞灘作業(yè)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(diào)度室負(fù)責(zé)調(diào)度，按調(diào)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(jiān)督站，經(jīng)監(jiān)督站批準(zhǔn)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(shè)施設(shè)備。下行船舶應(yīng)合理配載，嚴(yán)格控制船舶吃水，對不符合裝載要求的船舶，海事監(jiān)督站將采取現(xiàn)場強制卸載，留足富裕水深后通過。

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

4）船舶在等待通過明渠時應(yīng)選擇安全錨地錨泊。下行船舶在人頭石監(jiān)督站以上水域錨泊等候，上行等候絞灘船舶候泊區(qū)為左岸航電樞紐縱向圍堰下方沱內(nèi)，該候泊區(qū)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(jīng)右岸明渠須加強瞭望，謹(jǐn)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(dāng)班，所有船上人員必須穿戴救生衣。

3.4 協(xié)調(diào)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(shè)單位密切與當(dāng)?shù)馗酆焦芾聿块T、海事部門聯(lián)系，商討施工期間的船舶通行辦法，及時發(fā)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(dǎo)上下水船舶安全通過工程區(qū)河段，從而減少了事故的發(fā)生，基本確保了施工期航道的安全、暢通。

4 結(jié)語

草街航電樞紐在施工期通過右岸航道整治及疏浚，設(shè)置絞灘、變絞灘為船舶助推、調(diào)整助推船舶、完善錨泊區(qū)安全設(shè)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(yè)主管部門的聯(lián)系及對通航船舶的管理和調(diào)度，實現(xiàn)了施工期嘉陵江航道基本處于正常通航狀態(tài)，在維護了當(dāng)?shù)睾竭\行業(yè)穩(wěn)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(shè)計研究院有限公司.重慶市嘉陵江航運開發(fā)草街航電樞紐船閘工程工程初步設(shè)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(wù)工程局有限公司.重慶市嘉陵江航運開發(fā)草街航電樞紐船閘工程土建施工及金屬結(jié)構(gòu)安裝標(biāo)段施工組織設(shè)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(shè)計研究院.重慶市嘉陵江航運開發(fā)草街航電樞紐船閘工程土建施工及金屬結(jié)構(gòu)安裝標(biāo)段施工圖設(shè)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.