臨淮崗復(fù)線船閘軸線位置分析

孫騰飛

摘 要：結(jié)合臨淮崗樞紐工程現(xiàn)狀，從規(guī)范對船閘閘位布置的要求出發(fā)，初步確定了復(fù)線船閘閘位應(yīng)布置在深孔閘南側(cè)。從地質(zhì)、橋梁方案、水流條件角度進(jìn)一步確定了復(fù)線船閘閘位定于一線閘右岸;對影響復(fù)線船閘軸線位置的建構(gòu)筑物：臨淮崗（一線）船閘、城西湖蓄洪堤、城西湖船閘、跨閘交通橋逐一進(jìn)行分析，并根據(jù)分析結(jié)果提出了復(fù)線船閘的2個軸線布置方案。方案1拆除城西湖蓄洪堤和城西湖船閘，兩閘軸線距離根據(jù)跨閘交通橋的銜接定為120m，方案2城西湖蓄洪堤和城西湖船閘維持現(xiàn)狀，兩閘軸線距離根據(jù)典型開挖斷面定為55m，從樞紐布局、遠(yuǎn)期發(fā)展角度分析，方案1更優(yōu)。

關(guān)鍵詞：臨淮崗樞紐;復(fù)線船閘;閘位方案;軸線位置

1引言

臨淮崗水利樞紐工程位于淮河干流中游，為Ⅰ等大（1）型工程，洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為1000年一遇。臨淮崗樞紐由北至南依次為淺孔閘、臨淮崗景區(qū)、深孔閘、臨淮崗（一線）船閘、城西湖蓄洪堤、城西湖船閘。[1]

1.1樞紐主壩

樞紐主壩壩頂兼做032縣道，臨淮崗（一線）船閘、城西湖船閘下閘首處建有鋼筋混凝土梁橋，橋梁設(shè)計時速30km/h。

1.2臨淮崗一線船閘

臨淮崗船閘位于深孔閘和城西湖船閘之間，船閘等級為Ⅳ級（500噸級），船閘有效尺度為130m×12m×2.6m（長×寬×檻上水深）[2]。

1.3城西湖蓄洪堤

城西湖蓄洪堤位于臨淮崗（一線）船閘右岸約100m處，為淮河與城西湖蓄洪區(qū)之間的隔堤，堤防等級為2級，下游端與臨淮崗洪水控制工程主堤相接。[1]

1.4城西湖船閘

城西湖船閘位于臨淮崗船閘、城西湖蓄洪堤右側(cè)，等級為Ⅵ級（100噸級）。閘首凈寬8m，閘室長108.65m，閘室寬8～17.3m。城西湖船閘已有10余年未使用，處于廢棄狀態(tài)。[1]

1.5擬建復(fù)線船閘工程

臨淮崗（一線）船閘規(guī)模不滿足淮河上游快速發(fā)展的水路運(yùn)輸要求，且與上下游航道等級不適應(yīng)，故擬建淮河航道臨淮崗復(fù)線船閘工程。

根據(jù)所在航道規(guī)劃建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)[3]，新建臨淮崗復(fù)線船閘等級為Ⅱ級（2000噸級），閘室有效尺度為240m×23m×5.2m（有效長度×有效寬度×檻上水深）。

2復(fù)線船閘閘位初步分析

臨淮崗樞紐工程等別高[4]、現(xiàn)有建構(gòu)筑物多，復(fù)線船閘的閘位必須在滿足規(guī)范要求的前提下?lián)駜?yōu)布置。

閘位選擇在深孔閘北側(cè)，存在以下問題：①不符合《渠化工程樞紐總體設(shè)計規(guī)范》（JTS 182-1-2009）中“船閘不允許布置在泄水或過水建筑物之間”的規(guī)定;②復(fù)線船閘將影響深孔閘、淺孔閘調(diào)度運(yùn)行;③船閘上下游水流條件差、不利于復(fù)線船閘與一線船閘的聯(lián)合調(diào)度運(yùn)營。

復(fù)線船閘閘位應(yīng)選擇在深孔閘南側(cè)，有以下2個閘位方案。

2.1閘位1

臨淮崗復(fù)線船閘閘位1布置在一線船閘右岸，如圖4所示。

該閘位復(fù)線船閘與深孔閘之間以一線船閘相隔，對一線船閘、深孔閘的影響較小，一線船閘上、下游通航條件基本維持現(xiàn)狀，有利于船閘安全、通暢過閘?？玳l橋接線可由深孔閘右岸開始，跨越一線船閘和復(fù)線船閘后，順接現(xiàn)有縣道，對臨淮崗風(fēng)景區(qū)無影響[5]。

該閘位與一線船閘同岸布置，位于深孔閘右岸，兩閘上、下游引航道可共用，但復(fù)線船閘對城西湖蓄洪堤和城西湖船閘有一定影響。

2.2閘位2

臨淮崗復(fù)線船閘閘位2布置在一線船閘左岸，深孔閘的右岸，如圖5所示。

復(fù)線船閘距深孔閘較近，開挖深孔閘和一線船閘間隔流島后，上、下游的水流條件較差;根據(jù)地勘，該閘位處建基面存在細(xì)砂層，不利于基坑防滲;為滿足接線要求，橋梁需跨淮河主河槽，橋梁跨度大、造價高，且對臨淮崗風(fēng)景區(qū)有一定影響。

2.3閘位方案對比

根據(jù)閘位1、2的分析可知，兩個方案復(fù)線船閘與一線船閘均為同岸布置，具有便于聯(lián)合調(diào)度管理的優(yōu)勢，但從地質(zhì)條件、水流條件、橋梁方案等方面的初步分析，閘位1較優(yōu)。

3主要建構(gòu)筑物影響分析

復(fù)線船閘閘位布置于一線閘右岸，結(jié)合樞紐平面布置，復(fù)線船閘軸線位置的確定需考慮臨淮崗（一線）船閘、城西湖蓄洪堤、城西湖船閘、跨閘交通橋的影響。

3.1臨淮崗一線船閘

為保證一線船閘結(jié)構(gòu)安全，應(yīng)結(jié)合地形、結(jié)構(gòu)斷面尺度進(jìn)行分析。下閘首位于主壩處，地面高程高、且下閘首橫向尺度大，其開挖斷面為控制斷面，結(jié)合放坡開挖影響范圍，可確定兩閘軸線最小值。

為一線船閘在施工期正常通航，施工期設(shè)置的縱向土石圍堰應(yīng)不占有一線船閘引航道，可結(jié)合圍堰高程、坡度確定兩閘軸線最小值。

3.2城西湖蓄洪堤

維持城西湖蓄洪堤現(xiàn)狀，對樞紐現(xiàn)有建構(gòu)筑物影響較小，復(fù)線船閘布置將較為緊湊，可將復(fù)線船閘布置于臨淮崗一線船閘與城西湖蓄洪堤之間，但需從施工方案或結(jié)構(gòu)方案上采取措施，減少開挖影響范圍。

退建城西湖蓄洪堤，復(fù)線船閘布置較為開闊、樞紐整體空間布局較好，復(fù)線船閘管理區(qū)范圍較大，且一線閘升級改造空間較大。

3.3城西湖船閘

維持城西湖船閘現(xiàn)狀，復(fù)線船閘軸線距城西湖船閘軸線應(yīng)保持適當(dāng)?shù)木嚯x，或從施工方案或結(jié)構(gòu)方案上在臨近城西湖船閘側(cè)采取工程措施，減少開挖影響范圍。

拆除城西湖船閘，復(fù)線船閘與一線船閘軸線距離可進(jìn)一步增大，樞紐整體空間布局更好，且管理區(qū)布置、施工期場地布置均更加靈活，更利于一線閘升級改造。

3.4跨閘交通橋

臨淮崗一線船閘、城西湖船閘下閘首處建有鋼筋混凝土梁橋一座。擬建復(fù)線船閘等級為Ⅱ級，通航凈高要求為10m，一線閘通航凈高要求8m，兩座船閘最高通航水位相同。新建復(fù)線船閘軸線位置必須滿足跨閘交通橋坡度接線要求。

4復(fù)線船閘軸線位置方案

結(jié)合閘位方案分析結(jié)論、主要建構(gòu)筑物的影響分析，復(fù)線船閘軸線位置擬定了以下2個方案。

4.1方案1

方案1中復(fù)線船閘軸線位于一線閘右岸城西湖船閘處，復(fù)線船閘與現(xiàn)有一線船閘平行布置。本方案考慮拆除城西湖蓄洪堤和城西湖船閘，城西湖蓄洪堤在復(fù)線船閘右岸還建。

由于拆除城西湖船閘、退建城西湖蓄洪堤，復(fù)線船閘軸線位置可遠(yuǎn)離臨淮崗一線船閘，軸線位置確定的控制性因素為跨閘交通橋的銜接。

根據(jù)橋梁縱坡需求，接線長度分2段：

（1）第一段長100m，從最高點開始降坡，坡度為-3.60%（橋梁最大縱坡不超過4.0%，通常設(shè)計方案中不超過3.5%）。根據(jù)《公路路線設(shè)計規(guī)范JTGD20-2017》設(shè)計速度30km/h的最小坡長為100m。

（2）第二段長20m，根據(jù)《公路路線設(shè)計規(guī)范JTGD20-2017》，線路接線長度應(yīng)滿足豎曲線的最小半徑和最小長度要求，因此取最小長度20m。

根據(jù)以上分析，兩閘軸線距離120m，其平面布置示意如圖6所示。

4.2方案2

方案2中復(fù)線船閘軸線位于一線船閘右岸、城西湖蓄洪堤左岸，復(fù)線船閘與現(xiàn)有一線船閘平行布置。本方案考慮維持城西湖蓄洪堤和城西湖船閘現(xiàn)狀。

由于復(fù)線船閘軸線位于一線船閘與城西湖蓄洪堤之間，一線船閘與城西湖蓄洪堤軸線間距約97m。復(fù)線船閘軸線位置確定的控制性因素為臨淮崗一線船閘和城西湖蓄洪堤的安全。

本方案為保證基坑開挖不影響臨淮崗一線船閘和城西湖蓄洪堤，在復(fù)線船閘上下閘首處采用垂直支護(hù)方案，圍堰、導(dǎo)航墻、閘室采用雙排樁方案[6～8]。

結(jié)合工程地形地質(zhì)條件，選取4個典型斷面（上閘首、閘室和下閘首）基坑開及支護(hù)結(jié)構(gòu)的分析，如圖7～圖10所示，綜合確定兩閘軸線距離取55m。

根據(jù)以上分析，兩閘軸線距離120m，其平面布置示意如圖11所示。

4.3方案比選

方案1：復(fù)線船閘與一線閘同岸、同側(cè)布置，可共用引航道;一線船閘擴(kuò)容改造的空間更大;場地開闊，可采用大開挖方案施工，節(jié)省施工費(fèi)用;樞紐空間布局更佳。

方案2：復(fù)線船閘與一線閘同岸、同側(cè)布置，便于船舶過閘的調(diào)度管理;征地拆遷、土方開挖工程量較少。與一線船閘距離過近，需采用垂直支護(hù)，作業(yè)面狹窄，施工難度大;建筑物布置密集，空間布局不佳。

盡管方案1需要拆除改移城西湖蓄洪堤和城西湖船閘，其土方開挖量大，投資較大，但從樞紐布局、遠(yuǎn)期發(fā)展角度分析，方案1更優(yōu)。

5結(jié)論

作為臨淮崗樞紐上的改擴(kuò)建船閘工程，由于臨淮崗樞紐工程等別高、現(xiàn)有建構(gòu)筑物多，復(fù)線船閘的閘位必須深入研究論證。

（1）根據(jù)樞紐平面布置現(xiàn)狀，結(jié)合規(guī)范對閘位布置進(jìn)行初步分析，復(fù)線船閘應(yīng)布置在深孔閘南側(cè)。從地質(zhì)、橋梁方案、水流條件角度比選，復(fù)線船閘閘位定于一線閘右岸更優(yōu)。

（2）根據(jù)閘位初步分析結(jié)論，結(jié)合樞紐平面布置，對影響復(fù)線船閘軸線位置的建構(gòu)筑物逐一進(jìn)行分析。

（3）根據(jù)閘位和建構(gòu)筑物的分析，復(fù)線船閘軸線位置擬定了以下2個方案，經(jīng)比選方案1更優(yōu)。

（4）新建船閘多為改擴(kuò)建復(fù)線船閘工程，本文以臨淮崗復(fù)線船閘為例，結(jié)合樞紐平面布置初步分析船閘閘位，逐一分析影響軸線位置的建構(gòu)筑物，再提出軸線方案并進(jìn)行比選，分析思路可為類似工程提供參考。

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