左江山秀船閘擴(kuò)能工程施工組織方案設(shè)計(jì)研究

魏皛　宋根才

摘要：大型船閘擴(kuò)能工程規(guī)模較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工組織設(shè)計(jì)影響因素較多，一直以來是船閘設(shè)計(jì)研究的重點(diǎn)。文章基于左江山秀船閘擴(kuò)能工程，系統(tǒng)分析了施工組織設(shè)計(jì)條件，開展了土石方的合理調(diào)配和平衡研究，并合理選擇了施工料場；研究確定了施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)及施工導(dǎo)流方式，并在此基礎(chǔ)上，確定了本工程導(dǎo)流圍堰設(shè)計(jì)方案；對施工場地布置進(jìn)行反復(fù)調(diào)整和優(yōu)化，確定了緊湊而完全滿足施工要求的施工總平面布置。該項(xiàng)目的施工組織方案較好地滿足了工程需要，節(jié)省了工程量，有效降低了工程投資，加快了施工進(jìn)度，對同類工程實(shí)踐具有借鑒和參考意義。

關(guān)鍵詞：船閘擴(kuò)能工程；施工組織設(shè)計(jì)；施工導(dǎo)流；圍堰設(shè)計(jì)

0引言

船閘作為供船舶通過樞紐工程的通航建筑物，對整個航運(yùn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行往往具有決定性的作用。隨著內(nèi)河航運(yùn)的發(fā)展，原有船閘的通過能力成為瓶頸，船閘擴(kuò)能的需求日益突出。國內(nèi)船閘領(lǐng)域的研究方向以船閘設(shè)計(jì)、施工技術(shù)，以及貨運(yùn)量和水運(yùn)經(jīng)濟(jì)方面的研究為主，而對于可以指導(dǎo)工程現(xiàn)場實(shí)施的施工組織設(shè)計(jì)的研究尚比較缺乏［1-2］。

目前，交通行業(yè)尚未出臺針對水運(yùn)工程和船閘的施工組織設(shè)計(jì)行業(yè)規(guī)范，對于船閘的施工組織設(shè)計(jì)缺乏必要的指導(dǎo)。在船閘工程實(shí)踐中，一般均基于工程特點(diǎn)，結(jié)合總體布置方案及設(shè)計(jì)方案，開展專項(xiàng)研究確定具體的施工組織方案。而對于船閘擴(kuò)能工程，施工組織設(shè)計(jì)的難度更大，不僅需要結(jié)合原樞紐總布置情況，并盡量避免對原工程建筑物產(chǎn)生影響，同時(shí)還需要考慮料場選擇、交通條件以及臨時(shí)建筑物與永久建筑物的協(xié)調(diào)一致等因素［3］。

本文結(jié)合左江山秀船閘擴(kuò)能工程，從施工條件、施工導(dǎo)流、施工交通、施工總布置及施工總進(jìn)度等方面，對施工組織方案設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。

1 工程概況

左江是珠江流域西江水系的主要支流之一。國務(wù)院批復(fù)的《珠江流域綜合規(guī)劃（2012—2030）》將左江（龍州-宋村三江口）規(guī)劃為Ⅲ級航道。已建的山秀電站位于左江主干流下游河段，距崇左市扶綏縣約14 km，距南寧市約90 km。該工程以發(fā)電為主、兼顧航運(yùn)、灌溉。已建山秀梯級樞紐通航建筑物采用單級船閘，級別為Ⅴ級，設(shè)計(jì)通航標(biāo)準(zhǔn)為最大通航一頂2×300 t分節(jié)駁船隊(duì)及300 t級機(jī)動駁船，設(shè)計(jì)單向年通過能力僅為95×104 t。

為適應(yīng)左江航道中遠(yuǎn)期貨運(yùn)量的增長情況，滿足Ⅲ級航道的通航規(guī)模要求，有必要對山秀船閘進(jìn)行擴(kuò)能工程建設(shè)，從根本上解決山秀梯級的航運(yùn)過壩問題，以適應(yīng)目前左江水運(yùn)發(fā)展的要求。新建的山秀二線船閘布置在一線船閘左岸，兩船閘中心線間距約為60 m，船閘中心線交角為8°。二線船閘工程主要為建設(shè)通航建筑物，由上、下引航道，上、下閘首和閘室組成。山秀二線船閘工程等別為Ⅱ等，建設(shè)規(guī)模為1 000噸級船閘（兼顧2 000噸級），船閘主尺度為190 m×23 m×5.5 m（有效長度×寬×門檻水深），二線船閘設(shè)計(jì)水平年年單向通過能力為1 470×104 t。

山秀船閘擴(kuò)能工程總平面布置如圖1所示。由圖1可知，船閘主體段布置在攔河壩軸線以下，船閘主體與攔河壩之間布置88 m長的通航連接段。船閘主體段長309 m，由上閘首、閘室和下閘首組成長，其中上閘首長38 m，閘室長230 m，下閘首長41 m。

山秀船閘擴(kuò)能工程包含有新建上、下游引航道，上下游閘首和閘室等，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工項(xiàng)目較多［4］，并且在施工過程中應(yīng)避免對原山秀樞紐造成影響，其施工組織設(shè)計(jì)及總體布置均存在較大困難，需要結(jié)合樞紐布置方案、現(xiàn)場施工條件及原樞紐工程運(yùn)行調(diào)度方案等因素進(jìn)行綜合考慮及系統(tǒng)研究確定［5］。

2 工程條件

工程所在區(qū)域地形為巖溶孤峰、丘陵地貌，施工布置場地有限，工程施工項(xiàng)目較多、工程量較大，其中土石方開挖量達(dá)498×104 m3，其中石方開挖量＞256×104 m3，混凝土澆筑工程量達(dá)52×104 m3。

2.1 水文氣象條件

工程所在地屬亞熱帶季風(fēng)氣候，汛期氣溫高，降雨量大，冬季氣候涼爽，雨量少，是施工的黃金季節(jié)。洪水主要由降水徑流匯流形成，受流域特性及暴雨特性影響較大。工程所在地多年平均氣溫為21.9 ℃，多年月平均最高氣溫為7月份的28.6 ℃，最低月平均氣溫為1月份的13.2 ℃。

2.2 對外交通條件

工程距崇左市扶綏縣縣城約14 km，距南寧市約90 km。扶綏縣公路、水路交通均十分方便：公路經(jīng)G7211高速公路轉(zhuǎn)縣道X521及鄉(xiāng)村道路直通至工程位置；水運(yùn)方便，常年通航。工程建設(shè)以公路運(yùn)輸為主，重大件可通過水路運(yùn)輸，工程建設(shè)交通條件便利。

2.3 山秀樞紐調(diào)度運(yùn)行方式

為盡量降低對原樞紐工程正常運(yùn)行的影響，需對原山秀樞紐調(diào)度運(yùn)行方式進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，如表1所示。

2.4 主要建筑材料來源

為達(dá)到方便快捷、節(jié)約成本等目的，該工程所需要的砂石骨料、土石填筑料、土料、石料等均優(yōu)先采用本工程開挖料，不足部分就近選擇合適料場，如仍有不足的采用外購方式。

該工程的鋼材由南寧市或柳州市供應(yīng)；水泥由扶綏縣當(dāng)?shù)鼗蚰蠈幨械乃鄰S供應(yīng)，通過公路或鐵路運(yùn)輸；粉煤灰由南寧火電廠供應(yīng)；火工材料由扶綏縣就近供應(yīng)。

2.5 施工供水、供電

該工程施工用電負(fù)荷約為3 500 kW，擬從左岸下游110 kV變電站接線，并設(shè)置臨時(shí)變壓器給工程施工供電，可滿足施工期間的工程建設(shè)用電需要。施工期生產(chǎn)和生活用水均取自左江，生活用水需經(jīng)適當(dāng)處理后飲用。

3 施工導(dǎo)流及圍堰設(shè)計(jì)

3.1 施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

該工程級別為Ⅱ級，各部位的導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)分別為［6］：

（1）船閘閘首與閘室均為2級建筑物，船閘閘首、閘室等主要建筑物的導(dǎo)流建筑物級別為4級?；炷羾叩脑O(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為5～10年一遇，土石圍堰的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為10～20年一遇。

（2）導(dǎo)航墻為3級建筑物，相應(yīng)的導(dǎo)航墻的臨時(shí)建筑物為5級?；炷羾叩脑O(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為3～5年一遇，土石類圍堰的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為5～10年一遇。

3.2 施工導(dǎo)流方式

該工程采用分期導(dǎo)流方式：

一期：采用全年圍堰一次圍住船閘主體及下游導(dǎo)航墻，上游保留原樞紐大壩擋水。

二期：上游新建枯水期混凝土圍堰，圍護(hù)船閘通航銜接段及連接壩段，下游繼續(xù)沿用一期圍堰擋水。

主體圍堰以外的上、下游引航道水下部分的土石方開挖，利用枯水期臨水側(cè)預(yù)留巖土坎擋水，進(jìn)行內(nèi)側(cè)土石方開挖，減少水下土石方開挖，其余部位水下部分采用水下施工。

3.3 導(dǎo)流圍堰設(shè)計(jì)

3.3.1 主體一期圍堰（圖2）

主體一期圍堰圍護(hù)船閘主體建筑物包含上、下閘首和閘室及大部分下游導(dǎo)航墻。在船閘主體建筑物下游縱向采用混凝土圍堰，混凝土圍堰軸線長度約為270 m，堰頂高程為88.80 m；部分圍堰采用預(yù)留土（巖）坎圍堰，預(yù)留土（巖）坎圍堰軸線長度約為580 m，堰頂高程為88.80 m；上游橫向采用現(xiàn)有大壩擋水。

3.3.2 主體二期圍堰（下頁圖3）

主體二期圍堰主要圍護(hù)船閘通航銜接段及新建銜接壩，在挖斷山秀水電站接頭重力壩前，上游采用主體上游二期縱向混凝土圍堰加主體上游二期橫向預(yù)留土石圍堰的方式擋水，滿足山秀樞紐擋水要求。主體二期縱向混凝土圍堰的軸線長度約為55 m，堰頂高程為87.80 m。

4 施工交通及施工總布置

4.1 對外交通

結(jié)合工程對外交通條件，經(jīng)綜合比選，確定該工程對外交通公路運(yùn)輸路線為：南寧76 km渠黎互通—9 kmX521縣道—電站路口7 km左岸船閘施工區(qū)。

4.2 場內(nèi)交通

在左岸主體工程開挖邊坡外，布置一條施工主干道，連接下游施工區(qū)；在樞紐左岸壩頭至左岸施工工廠區(qū)、棄碴場方向修建一條長約700 m的交通洞。工程施工期間，根據(jù)工程進(jìn)展情況，布置基坑道路通過施工主干道至棄碴場的土石方開挖出渣道路，滿足施工期間的場內(nèi)運(yùn)輸要求［7］。

4.3 施工總布置

根據(jù)工程建筑物布置及施工導(dǎo)流的特點(diǎn)，結(jié)合工程壩址區(qū)地形、地質(zhì)條件布置施工輔企及棄渣場，施工總布置見圖4，其中主要包括下游混凝土拌和系統(tǒng)、砂石料場、鋼筋加工廠、木材加工廠、綜合倉庫、施工生活及管理區(qū)等。

5 結(jié)語

大型船閘擴(kuò)能工程規(guī)模較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工組織設(shè)計(jì)影響因素較多，一直以來是船閘設(shè)計(jì)研究的重點(diǎn)。本文基于左江山秀船閘擴(kuò)能工程，結(jié)合工程總布置方案、現(xiàn)場施工條件及原樞紐工程運(yùn)行調(diào)度方案等多種影響因素，對施工組織方案設(shè)計(jì)尤其是施工導(dǎo)流及圍堰設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入研究，得到主要結(jié)論如下：

（1）該項(xiàng)目土石方開挖及混凝土澆筑工程量均較大，綜合考慮現(xiàn)場實(shí)際條件及施工進(jìn)度安排，開展土石方的合理調(diào)配和平衡、料場的合理選擇對降低工程投資和加快施工進(jìn)度具有重要價(jià)值和意義。

（2）該項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模大，施工場地有限，施工區(qū)域的布置難度大。緊密結(jié)合工程實(shí)際需要、壩址區(qū)地形、地質(zhì)條件和施工進(jìn)度的要求，對施工場地布置進(jìn)行反復(fù)調(diào)整和優(yōu)化，確定了緊湊而完全滿足施工要求的施工總平面布置。

（3）根據(jù)河道水文特征、地形地質(zhì)條件，結(jié)合二線船閘布置的特點(diǎn)，綜合比較采用岸邊預(yù)留巖（土）坎做圍堰、分期導(dǎo)流方式。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)綜合比選及結(jié)構(gòu)計(jì)算，確定了該工程導(dǎo)流圍堰設(shè)計(jì)方案。

（4）經(jīng)現(xiàn)場實(shí)踐表明，該項(xiàng)目的施工組織方案較好地滿足了工程需要，現(xiàn)場施工條件較好，節(jié)省工程量，有效降低了工程投資，加快了施工進(jìn)度，對同類工程實(shí)踐具有較強(qiáng)借鑒和參考意義。

參考文獻(xiàn)：

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［7］張德印.船閘基坑工程施工技術(shù)分析［J］.建材與裝飾，2019（21）：12-13.

作者簡介：魏 皛（1981—），高級工程師，主要從事水運(yùn)工程規(guī)劃與設(shè)計(jì)工作。