望虞河西岸控制工程中衛(wèi)浜樞紐總體布置探析

楊嘉為

（上?？睖y設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200434）

望虞河西岸控制工程中衛(wèi)浜樞紐總體布置探析

楊嘉為

（上?？睖y設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200434）

綜合水利樞紐建筑物的布置往往涉及多方面因素的限制，總體布置需結(jié)合水利樞紐的各種功能因素以及周邊建設(shè)條件來考慮。討論望虞河西岸控制工程衛(wèi)浜樞紐的選址及總平面布置，從地形、工程布置、地質(zhì)條件、樞紐控制效果、施工條件等方面比選工程閘址，衛(wèi)浜樞紐布置在距嘉菱蕩約420m處；對衛(wèi)浜樞紐的管理區(qū)、泵站、節(jié)制閘、套閘及二期預(yù)留船閘布置進(jìn)行了分析及比選，采用并列布置方式，由南至北依次布置管理區(qū)、泵站、節(jié)制閘、套閘并預(yù)留二期船閘（Ⅴ級航道）位置，以連接土堤與北岸。

水利樞紐；泵站；套閘；節(jié)制閘；聯(lián)合布置

1 工程概況

望虞河西岸控制工程位于太湖流域北部，江蘇省無錫市新區(qū)、錫山區(qū)和蘇州市相城區(qū)、常熟市境內(nèi)。該工程具有改善水環(huán)境、行洪除澇、增加水資源供給等綜合效益，對流域和地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有重要作用。

工程主要建設(shè)內(nèi)容主要分為西岸控制工程（即主體工程）和水系調(diào)整工程兩大部分。西岸控制工程共有35座支河口門建筑物，包括4座樞紐工程、3座泵閘工程、3座套閘工程、20座節(jié)制閘工程（其中拆除重建2座）和5座涵閘工程（其中拆除重建1座）；水系調(diào)整工程包括新開河道約5.779 km、疏浚河道約34.099 km、新建橋涵24座、新建圩區(qū)排澇閘站4座、新建排澇泵站1座、新建節(jié)制閘1座、打通河道（開壩）2處。

衛(wèi)浜樞紐為望虞河西岸控制工程中35座支河口門建筑物之一，位于衛(wèi)浜河上，衛(wèi)浜與嘉菱蕩相交，嘉菱蕩為望虞河沿線的一個(gè)小型湖泊。衛(wèi)浜北岸為蘇州市地界，南岸為無錫市地界。河口以西約1.2 km范圍內(nèi)的走向基本為東西向（EW向），河道較順直，水面寬80～185 m，河底高程約為-0.60～0.60 m。衛(wèi)浜南岸主要為魚塘，距河口約850 m處有一條水面寬約90 m的支河；北岸主要為農(nóng)田，河道沿程支河、斷頭浜較多，距河口約1060 m處有一條水面寬約20 m的支河。衛(wèi)浜地理位置見圖1。

衛(wèi)浜現(xiàn)狀為等外級航道，規(guī)劃為Ⅴ級航道，本次設(shè)計(jì)為Ⅵ級航道，擬建衛(wèi)浜樞紐由1座12 m×120 m×2.5 m的套閘（按Ⅵ級航道）、1座12 m的節(jié)制閘和1座引水流量3 m3/s的泵站組成，預(yù)留二期建設(shè)Ⅴ級船閘的位置。主要建筑物按3級建筑物設(shè)計(jì)，次要建筑物為4級，臨時(shí)建筑物為5級。

圖1 衛(wèi)浜現(xiàn)狀—地理位置圖

2 工程選址及總平面布置原則

2.1 工程選址原則

（1）閘址布置應(yīng)預(yù)留望虞河規(guī)劃向西岸拓寬60m所需位置。

（2）閘址應(yīng)盡量靠近望虞河，以減少望虞河引水水量的損失，有效控制支河污水混入，并減少望虞河河堤的長度。

（3）閘址應(yīng)盡量避開民居、企業(yè)等房屋密集區(qū)，避開跨河橋梁、管線等建筑物，盡量減少拆遷工程量。

（4）閘址應(yīng)選擇地形、地質(zhì)條件較好的地段。

（5）閘址選擇應(yīng)積極聽取工程所屬行政區(qū)地方政府的意見，符合當(dāng)?shù)匾?guī)劃部門的用地要求。

（6）閘址布置需考慮預(yù)留按規(guī)劃要求設(shè)置的二期船閘所需位置。

2.2 工程總平面布置原則

（1）滿足防洪、排澇、航運(yùn)和改善水環(huán)境的綜合功能要求；

（2）總平面布置緊湊合理，管理調(diào)度方便，有利于工程的施工、設(shè)備布置安裝、運(yùn)行及監(jiān)測；

（3）各單體建筑物間銜接平順，滿足規(guī)范規(guī)定的各自布置和使用要求；

（4）盡量減少征地面積和拆遷范圍；

（5）對外交通便利，便于工程管理。管理房布置在交通便利的一側(cè)，管理區(qū)內(nèi)預(yù)留望虞河后續(xù)工程全部實(shí)施后的貫通道路位置；

（6）有利于預(yù)留二期船閘施工及一期樞紐工程建筑物的安全運(yùn)行。

3 樞紐工程選址方案比選

根據(jù)《船閘總體設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.5.1.1條規(guī)定，L≥3.5 Lc，Ⅵ級航道的單船Lc為28.00 m，則引航道直線段總長度至少需98 m。

分析衛(wèi)浜靠近望虞河的地形，衛(wèi)浜河道在靠近望虞河河口（嘉陵蕩）處支流較少，而越往西支流越多，樞紐建在近望虞河口控制效果較好。根據(jù)前述選址原則和現(xiàn)狀地形，在靠近望虞河河口（嘉陵蕩）處可選擇的工程位置有：方案一，閘址距嘉菱蕩約420 m；方案二，閘址距嘉菱蕩約1010 m。

兩方案從地形、地質(zhì)條件、工程布置、運(yùn)行管理、樞紐控制效果、施工條件、工程占地及工程投資等進(jìn)行比較，詳見表1。

由表1可見，方案二閘址外衛(wèi)浜河道北岸有1條小支河，需建4 m節(jié)制閘，以實(shí)現(xiàn)對支河口門的控制、閘址外衛(wèi)浜河道南岸有1座已建泵閘，支流澇水通過排澇泵站進(jìn)入衛(wèi)浜，若采用方案二，該已建泵站需要改建，這樣還需增加水系調(diào)整的工程量。從工程投資來看，方案一較方案二可節(jié)省161.97萬元。綜上所述，方案一工程投資省，且閘址靠近河口，攔截污水效果好，故推薦采用方案一，即衛(wèi)浜樞紐布置在距嘉菱蕩約420 m處。

4 樞紐工程總體布置方案分析

衛(wèi)浜樞紐水工建筑物主要由泵站、節(jié)制閘閘室、套閘內(nèi)外閘首、套閘閘室、引航道、導(dǎo)航及靠船建筑物等組成。根據(jù)前述工程總平面布置原則，考慮衛(wèi)浜河道很寬，樞紐采用并列布置方式。

分析閘址處地形，閘址北岸西側(cè)為一個(gè)斷頭浜，閘址南岸西側(cè)為一條小支流，為避免引航道建筑物對南岸西側(cè)小支流的影響，故將套閘及二期預(yù)留船閘布置在北岸側(cè)。

對預(yù)留二期船閘的位置比選了兩個(gè)方案：

方案A，二期船閘布置在樞紐北岸側(cè)連接土堤處，見圖2。本次設(shè)計(jì)的衛(wèi)浜樞紐包括套閘、節(jié)制閘和泵站，采用并列布置，建筑物總寬度41.6 m，遠(yuǎn)小于河口寬度（約125～160 m），空余位置采用土堤與岸坡相接，預(yù)留的二期船閘布置在北岸，今后二期船閘施工時(shí)只需靠岸邊布置圍堰形成基坑即可，套閘可以不斷航。雖然二期船閘中心線相對河道中心線有所偏離，但仍然位于衛(wèi)浜河道中，對船只通航無影響。

圖2 方案A衛(wèi)浜樞紐總布置圖

方案B：二期船閘布置在樞紐中間，見圖3。二期船閘中心線對應(yīng)衛(wèi)浜河道中心線，兩側(cè)分別布置套閘、節(jié)制閘和泵站，套閘與節(jié)制閘、泵站、預(yù)留二期船閘位置采用土堤相連。本布置方案二期船閘的航線可在河道中間，但二期船閘施工時(shí)對已建樞紐建筑物的影響較大，除施工期干擾已建樞紐的正常運(yùn)行外，還給已建樞紐的安全帶來隱患，本次樞紐設(shè)計(jì)時(shí)就需考慮結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)措施，為此將增加工程投資。

圖3 方案B衛(wèi)浜樞紐總布置圖

經(jīng)分析比較，二期船閘布置在樞紐北岸側(cè)較為經(jīng)濟(jì)合理，推薦采用方案A：由南至北依次布置管理區(qū)、泵站、節(jié)制閘、套閘并預(yù)留二期船閘（Ⅴ級航道）位置，以連接土堤與北岸。

為利于樞紐工程防洪作用的發(fā)揮，將外河側(cè)擋水建筑物布置在一條軸線上，即套閘外閘首與節(jié)制閘閘室、泵站對齊，并列布置在河道中。各建筑物縱軸線均平行于河道中心線，套閘外閘首與節(jié)制閘閘室中心線相距14 m，節(jié)制閘閘室與泵站中心線相距13.8 m，建筑物總寬度41.6 m，小于河口寬度，樞紐北側(cè)需設(shè)約60 m長的土堤與北岸連接。

節(jié)制閘順?biāo)鞣较蚩傞L118 m。套閘順?biāo)鞣较蚩傞L376 m，閘室總長120 m，內(nèi)外引航道長度取112 m。

閘址兩岸主要為農(nóng)田、魚塘，考慮望虞河后續(xù)工程全部實(shí)施后的貫通道路需要以及方便管理人員操作運(yùn)行，樞紐外河側(cè)建筑物頂部設(shè)5 m寬交通橋溝通兩岸，內(nèi)閘首設(shè)人行橋。樞紐管理房布置在南岸管理區(qū)內(nèi)。北岸靠內(nèi)、外閘首布置套閘管理房。進(jìn)場道路從南岸田間道路接入。

衛(wèi)浜套閘等級為Ⅵ級。門檻及閘室最小水深取H=2.5 m；結(jié)合對沿線現(xiàn)場橋梁通航凈空高度的調(diào)查值3.53 m～4.23 m，取Hm=4.5 m。考慮預(yù)留的二期船閘為Ⅴ級，通航凈空5.0 m，為便于今后外河側(cè)交通橋的銜接，本次衛(wèi)浜樞紐設(shè)計(jì)時(shí)取通航凈空5.0 m。內(nèi)外引航道河底高程取與相應(yīng)閘首底檻高程相同，取為0.00 m。根據(jù)引航道直線段長度布置情況，靠船建筑物布置長度應(yīng)不小于30 m。

5 結(jié)語

樞紐閘址的選擇和總體布置均需從現(xiàn)場條件、實(shí)現(xiàn)功能、投資等多方面綜合考慮，對于具體工程來說每個(gè)工程的控制因素是不一樣的。衛(wèi)浜樞紐總體布置除考慮地形地質(zhì)條件、一期工程功能、樞紐控制效果、運(yùn)行管理要求、施工條件和工程投資，還需要重點(diǎn)考慮二期預(yù)留船通道的功能、二期船閘施工的方便性及其對已有工程的綜合影響等。

TV61

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1673-9000（2017）05-0136-03

2017-06-20

楊嘉為（1984-），男，陜西咸陽人，工程師，主要從事水利水電工程設(shè)計(jì)工作。