深水航道運行期福姜沙北水道疏浚方案研究

劉浩 長江南京航道局

1.工程河段概況

長江干線南京至瀏河口航段屬長江南京航道局維護管轄范圍，深水航道整治二期工程于2015年6月開工，2016年7月12.5m深水航道初通至南京，2018年4月交工驗收，2019年5月竣工。

福北水道位于福姜沙左汊，上起安寧港，下至如皋港，長約12km。福北水道進口段的深槽多次發(fā)生南北更替，深槽條件不穩(wěn)定。近年來，進口段漫灘分流現(xiàn)象仍然存在，其深槽穩(wěn)定性仍將受到影響。福北水道中下段易受進口段淤積底沙逐步下泄的影響，形成礙航淺區(qū)。因此有必要對福北水道進行維護性疏浚，以保證航道的暢通。

2.河段河床組成

工程河段底質(zhì)類型主要以細砂和粉砂為主，易沖易沉，泥沙活動性較強，泥沙運動以底沙運動為主。一般來說，主槽床沙相對較粗，邊灘床沙相對較細。主槽底質(zhì)中值粒徑在0.15～0.3mm之間，邊灘底質(zhì)中值粒徑在0.01～0.2mm左右。

3.福姜沙北水道深水航道運行期來河床演變和淺區(qū)成因

從2019年4月至2019年8月河床沖淤變化圖（圖1）可以看出福北水道進口淤積幅度仍較大。

從河段內(nèi)12.5m等深線變化來看（見圖2），福左左岸邊灘沖淤變化仍較為頻繁，目前來看，進口12.5m等深線淤積變窄，在和尚港附近距離航道邊線較近，若繼續(xù)淤積發(fā)展，將會影響到福左的12.5m航道，需密切關(guān)注該區(qū)段航道變化；福北水道進口仍存在較大的沖淤變化，以淤積為主，其中進口出現(xiàn)了12.5m等深線斷開的不利變化情況，而中下段沖淤變化幅度相對進口略小。

福姜沙河段江寬水闊，河道呈現(xiàn)多分汊河型，水流分散，各分汊段內(nèi)水流動力條件變化多端，從河道自去年同期以來的變化來看，主要表現(xiàn)為福中水道航道條件的進一步改善和福南、福北水道的淤積和航道條件變差，甚至在2019年8月在福北水道進口段出現(xiàn)了12.5m等深線斷開的不利情況，并且在福南、福北水道中下段狹窄的航道外，多處航道邊界受擠壓，航寬不足?？梢姡＝澈佣蔚臏\區(qū)成因主要為河段內(nèi)大的分流格局的調(diào)整及變化。

4.福姜沙北水道疏浚方案研究

福姜沙北水道位于長江下游干流感潮區(qū)內(nèi)，福姜沙水道全年維護尺度為理論最低潮面下12.5m×500m×1050m（水深×航寬×彎曲半徑）。在航道內(nèi)水深和航寬達不到維護標(biāo)準(zhǔn)時通過疏浚措施保障航道尺度。本工程是通過疏浚工程以保障航道暢通為目的，因此，福姜沙水道航道維護疏浚工程疏浚底高程取當(dāng)?shù)乩碚撟畹统泵嫦?2.5m。

福姜沙北水道淺區(qū)主要有兩處：第一處位于福北水道FB#1～FB#3航標(biāo)段，主要是因為邊灘擠壓，在航道內(nèi)出現(xiàn)淺區(qū)；第二處位于福北水道FB#5～FB#19航標(biāo)段，主要是因為邊灘擠壓及泥沙落淤，在航道內(nèi)出現(xiàn)淺區(qū)。根據(jù)水下地形情況主要對福北水道FB#1～FB#3、福北水道FB#5～FB#19淺區(qū)段航道內(nèi)水深不足12.5m的區(qū)域進行疏浚。

由于理論最低潮面沿程考慮了最枯水位時各位置的水面縱坡比降，因此本疏浚工程疏浚縱坡沿用當(dāng)?shù)乩碚撟畹统泵?，按照同一理論最低潮面下深度進行開挖。

根據(jù)本河段的河床地質(zhì)組成，疏浚區(qū)域為近年新淤積的松散至稍密的粉細砂，開挖邊坡取1：8。

根據(jù)《疏浚與吹填工程設(shè)計規(guī)范》（JTS181-5-2012），結(jié)合本工程實際情況，耙吸挖泥船開挖超寬取5m，超深取0.5m。

5.疏浚土處理

圖1 2019年4月至2019年8月河床沖淤變化圖

圖2 2018年8月至2019年8月12.5米等深線比較圖

根據(jù)長江南京以下黃金水道工程河段相關(guān)發(fā)展保護相關(guān)規(guī)劃要求，拋泥區(qū)選取主要考慮如下原則：

（1）拋泥區(qū)位置總體符合江蘇省生態(tài)紅線區(qū)域保護規(guī)劃和長江岸線保護和開發(fā)利用總體規(guī)劃；

（2）選取區(qū)域拋泥對深水航道自身維護、臨近涉水工程基本無影響；

（3）選取區(qū)域拋泥對工程河段灘槽總體格局基本無影響；

（4）盡可能選擇深水、流速較大的區(qū)域，泥沙可隨著水流運移，對拋泥區(qū)水深條件基本無影響；

（5）盡可能選擇距離維護疏浚區(qū)較近的水域，減小拋泥運距，從而降低維護施工成本。

工程河段河床底沙粒徑范圍一般在0.03～0.3 mm，中值粒徑約0.15 mm，泥沙沉降速度在0.05～3cm/s之間。如在靜水中、水深10m條件下，從表面沉到底部則要0.1～5小時。目前拋泥區(qū)枯季平均流速在0.5～1.0m/s，洪季平均流速一般在1.0～1.5m/s。泥沙從表面沉降到底部，在水流作用下，枯季一般要輸移1km以上，洪季則要在2km以上。

根據(jù)南京以下水道的具體情況，選擇2個拋泥區(qū)，其中#1拋泥區(qū)選在#21黑浮外側(cè)區(qū)域，#2拋泥區(qū)選在#25黑浮外側(cè)區(qū)域，位于南通危險品錨地與聯(lián)檢錨地之間。拋泥應(yīng)均勻散拋。

6.施工工藝

施工船型的選擇主要依據(jù)疏浚工程所在河段的河床組成、水流條件等選取。依據(jù)長江沿程河道邊界的不同特點，選擇相應(yīng)的疏浚船舶。

耙吸式挖泥船是一種裝備有耙頭挖掘機具和水力吸泥裝置的大型自航、裝倉式挖泥船。挖泥時，將耙吸管放下河底，利用泥泵的真空作用，通過耙頭和吸泥管自河底吸收泥漿進入挖泥船的泥倉中，泥倉滿后，起耙航行至拋泥區(qū)開啟泥門卸泥，或直接將挖起的泥土排除船外。有的挖泥船還可以將卸載于泥倉的泥土自行吸出進行吹填。它具有良好的航行性能，可以自航、自載、自卸，并且在工作中處于航行狀態(tài)，不需要定位裝置。它適用于無掩護、狹長航道的開挖和維護。

自航耙吸式挖泥船采用裝艙外拋法施工，盡可能使泥艙的裝載量達到最佳，并考慮施工安全與環(huán)保的要求。

考慮到漲、落潮流速影響，為便于上線操作和施工安全，采用逆流施工法。為控制工程質(zhì)量，將淺點區(qū)域分成寬度基本相同的帶狀施工區(qū)。分帶配合分段，對挖槽實施三維控制，這樣不僅有利于提高施工效率，也有利于航行安全。為防止帶與帶之間形成淺埂而漏挖，施工過程中將及時調(diào)整施工帶寬，帶與帶之間將重疊5-10米，以提高挖槽平整度。

7.結(jié)語

福姜沙北水道是長江南京以下12.5米深水航道重點疏浚河段，維護疏浚工作受上游來水來沙情況和靖江邊灘切割等情況影響很大。因此，維護疏浚工作要針對實際情況加強研究，及時調(diào)整，以保證航道暢通。