平陆运河工程开挖弃渣利用及处理方案分析

摘要：平陆运河工程建设具有极大重要性且意义深远，但在平陆运河工程开挖过程中，开挖总量超过2.2亿m3，弃渣将占用大量土地，成为工程建设重大的制约因素。文章对开挖弃渣提出了“精心设计，减少总量;综合利用，变废为宝;科学施工，缩短运距;减少污染，降低投资”综合处理思路，并提出了妥善解决平陆运河工程弃渣问题的建议方案。

关键词：运河;开挖;弃渣;综合处理

文献标识码：U615.1-A-54-190-5

0 引言

平陆运河北连西江航运干线，南通北部湾，是一条通江达海的水运通道。2020年6月交通运输部等联合印发的《关于珠江水运助力粤港澳大湾区建设的实施意见》中明确提出，推进湘桂运河、赣粤运河研究论证，开工建设平陆运河，形成干支衔接、区域成网、江海贯通、连接港澳、沟通水系的高等级航道网络。在各级政府的高度重视下，平陆运河工程的建设提上议事日程，已开展前期工作和各项专业技术论证，有望在“十四五”期间开工建设，规划即将变为现实，让运河早日发挥效益。

平陆运河工程主要开发任务是航运，通过竣深原有河道、开挖造渠形成分水岭航道、建设梯级枢纽对全河段进行连续渠化，采取综合措施使平陆运河达到Ⅰ级航道标准，连通北部湾和西江航运干线，同时兼顾供水、灌溉和防洪。

平陆运河北面始于西津枢纽库区郁江支流沙坪河口，往南溯沙坪河而上，在沙坪镇和旧州镇之间跨越分水岭，沿钦江支流旧州江南下，至陆屋镇进入钦江，沿钦江干流入海至钦州港。

平陆运河设计代表船型为5000吨级江海联运散货船和250 TEU集装箱船。考虑各种船型组合的情况下，双线船闸年单向通过能力>8 500万t，当5 000吨级及以上大型船舶承载货物占比>50%时，考虑货流不平衡且上行下行货量为6∶4的情况下，双线船闸双向年通过能力可达1.83亿t，可满足预测水平年2050年的运量需求。

1 问题的提出

1.1 平陆运河航道等级及通航特征水位

平陆运河全长约137 km，总水头为64.5 m，航道等级为Ⅰ级，全线规划建设4个梯级，每个梯级按双线船闸设计。船闸尺度：闸室有效长度为300 m，闸室有效宽度为34 m，船闸门槛最小水深为8.5 m。

其上游段从沙坪河口跨越分水岭至青年枢纽段长约96 km，按内河库区航道标准设计，航道水深为6.7 m，底宽为80 m，最小弯曲半径为360 m;下游段从青年枢纽至钦州港段长约41.5 km，按沿海潮汐河口航道标准设计，航道水深为6.3 m，底宽为100～135 m[1-2]，最小弯曲半径为360～450 m[1-2]。

根据现阶段的规划方案，平陆运河总体线路自北往南为：西津库区沙坪河口（K00+000）→沙坪镇（K20+400）→分水岭（K26）→旧州江→第一级船闸马道头（K30+540）→第二级船闸企石垌（K44+414）→陆屋镇（K48+400）→旧州江与钦江汇流处（K49+700）→钦江→第三级船闸大田坪（K63+570）→第四级船闸青年水闸（K95+538）→钦州市（K96+500～K104+800）→沙井→钦州港。

平陆运河各梯级枢纽通航特征水位如表1所示。

1.2 平陆运河沿线地貌及开挖概况

运河沿线区域地貌特征为中低山脉与宽谷丘陵相间分布。运河线路走廊自北而南依次为低山—丘陵、海滨低丘地带。低山—丘陵由高程为100～500 m的低山和数十米的丘陵组成;海滨低丘分布在低山—丘陵地貌带与海岸带之间，地貌特点为低矮、浑圆的圆丘，海拔高度在15～50 m之间。

平陆运河的航道等级高，开挖尺度大，特别在跨越分水岭段，没有河谷可利用，需全程开挖，且原有的沙坪河及钦江上游河道狭小而弯曲、河底高程高，因而全程开挖量大、弃渣量多，是本工程的一个主要特点。全线平均挖深为11.48 m，最大挖深超过50 m。

各段地貌特点如下：

（1）沙塘江江口至沙坪镇，桩号K0+000～K20+500段线路为西津枢纽库区，沿河低矮丘陵被库水隔离成孤岛，两岸山丘顶高程为62～140 m左右，河流一级阶地高程为63～67 m。此段航道设计底高程为51.1 m，航道底宽80 m。平均开挖深度>7.0 m。

（2）樁号K20+500～K28+400段线路长度约7.9 km，线路走廊为低山丘陵及山丘间谷地，顶高程为75～254 m，谷底高程为66～102 m。线路于26 km处从郁江流域和钦江流域分水岭低凹的鞍部通过，鞍部高程约90 m，鞍部两边山丘顶高程为140～150 m。该段没有河谷可利用，需开挖造渠。此段航道设计底高程为51.1 m，航道底宽80 m。最大开挖深度

>50 m，平均开挖深度>18.0 m。

（3）桩号K28+400～K43+300段长度约为14.9 km，年营村西北面至龙湾坪，该线路沿钦江支流旧州江侵蚀、堆积形成的谷底宽度为200～650 m，谷底地貌总体为河流堆积一阶台地，高程为35～75 m，两岸山丘顶高程为70～

360 m，溪流河槽宽度由3～6 m渐变宽至33～40 m，溪流底高程为60～31 m。第一级船闸马道头枢纽（K30+540）在该段航道上，该船闸上游段航道设计底高程为51.1 m，下游段航道设计底高程为27.3 m，航道底宽80 m。该段平均开挖深度>15 m。

（4）桩号K43+300～K96+500段长度约为53.2 km，龙湾坪至青年水闸电站，线路走廊区为丘陵—河谷平原地貌，钦江两岸为平坦河流一级阶地，高于河水面

6～13 m。龙湾坪至陆屋镇（k49+700）旧州江河槽宽15～40 m，陆屋镇至青年水闸电站钦江河槽宽度为50～130 m，河底高程为2～

32 m。钦江两岸山丘顶高程为75～245 m。平陆运河下游的三级船闸均位于此段航道上。第二级船闸企石垌枢纽（k44+414）下游段航道设计底高程为

15.3 m，第三级船闸大田坪枢纽（k63+570）下游段航道设计底高程为1.0 m，航道底宽80 m。该段平均开挖深度>16.0 m。

（5）青年船闸电站至出海口，桩号K96+500～K118+000段长度约为21.5 km，线路走廊区为钦江河口三角洲平原，两岸地形平坦，地面高程为7～12 m，河槽宽度为46～250 m，河底高程为2～3 m。桩号K96+500～K104+800段两岸为钦州市区。第四级船

闸青年水闸枢纽（k95+538）下游航道设计底高程为

-7.6 m，航道底宽100 m。该段平均开挖深度>8.0 m。

（6）桩号 K118+000～K136+550段长度约为18.5 km，线路走廊为钦州湾滨海滩涂地貌，水下地面高程为-1.1～19.7 m，残丘顶层高程为16.0～56.5 m。该段航道设计底高程为-7.6 m，底宽135 m，平均开挖深度为1.3 m。

1.3 开挖量及弃渣量的主要数据

根据现阶段规划方案，本工程开挖土地面积为19.19 km2，其中陆域面积为10.02 km2，水域面积为9.17 km2。开挖总量为22 026万m3，其中陆上开挖量为

15 400万m3，占70%，水下开挖量为6 626万m3，占30%。平均挖深为11.48 m，其中陆地平均挖深为15.37 m，水下平均挖深为

7.23 m。各段航道开挖量及需弃渣量如下页表2所示。

如果不考虑综合利用，平陆运河工程陆上弃渣量为15 400万m3，水下弃渣量为6 626万m3，而西津库区和钦州湾茅尾海难以容纳如此巨大的水下弃渣量，大部分的水下弃渣也将转到陆上弃渣场倒弃，合计弃渣量超过

22 000万m3。如按填深10 m计，弃渣场占地面积>2 200万m2，势必要占用大量土地作为弃渣场，增加运量和运距，造成水土流失并污染环境，延长工期，增加工程投资，这与平陆运河的建設理念“节约、环保、绿色、可持续发展”是相悖的，因此，必须研究妥善利用和处理平陆运河工程数量巨大弃渣的方案，趋利避害，变废为宝。

2 弃渣利用、处理方案分析

平陆运河工程开挖总量巨大，需充分利用、综合处理和解决弃渣的问题。总体思路是：精心设计，减少总量;综合利用，变废为宝;科学施工，缩短运距;减少污染，降低投资。

2.1 减少开挖总量

总体路线方案要进行深入细致的调查研究，优化布局，精心设计，对工程优先目标统筹排序，尽最大可能减少征地、移民和土石方开挖量，从源头上减少开挖量、降低弃渣总量。

2.2 充分利用石方，并减少运距

本工程建设需要使用大量石材，可将开挖出来的石材，经加工后用于本工程，一举两得，变废为宝。

陆上开挖量中若10%为石方，约有石方1 540万m3;水下开挖量中若5%为石方，约有石方331万m3，共有1 871万m3石方可供本项目使用。既能减少弃渣1 871万m3，又能为本工程提供石料，减少了购买石材和人工砂的费用。剩余需处理的石方开挖量共20 155万m3，其中水下6 295万m3，占31.23%，陆上13 860万m3，占68.77%。

本工程建设每个枢纽用混凝土量约为80万m3，估计共需混凝土320万m3左右，需要使用大量骨料和人工砂;河道两岸的护坡工程需用大量的块石和片石;船闸后方的回填，也需要相应的级配材料。

在项目工程可行性研究阶段，既需要较准确计算出本项目共需石方的数量、分类，以及需求的沿线分布，也要提前按初步设计阶段的深度布孔进行地质勘察，摸清区域地质和工程地质的情况。

（1）分析可利用石方总量、类别与本项目的石方用量、类别是否匹配，可利用的尽可能利用，如石方量富裕，可加工后出售。

（2）分析石方开挖位置，尽量与石方使用的位置相匹配，以缩短运距。可考虑在四个梯级坝址处各设一个石材加工点，开挖出来可利用的石方，运到最近的石材加工点使用;河道的护坡需用的块石和片石，则运到施工点使用，减少运距和转运量;石材加工后的废料，可作为级配骨料用于船闸后方回填。

2.3 利用水下弃渣造地，用于平陆运河配套工程建设

（1）围海造地，形成陆域建设钦州港江海联运作业区。

通过对平陆运河与钦州港江海联运的运输组织分析可知，平陆运河与钦州港之间的集装箱中转运输，通过新建钦州港江海联运港区中转为优选方案，其余货种包括干散货、液体散货、件杂货的中转宜在钦州港既有的同类泊位上装卸。

可考虑利用沿海青年水闸—10万吨级航道段水下弃渣2385万m3，在钦州港附近用于围海造地，形成陆域用于建设钦州港江海联运作业区，这样既解决了水下弃渣的问题，也解决了建港的陆域需求。

如平均填高10 m，利用率为0.9，则可围海造地215万m2。假如围海造地岸线长1 500 m，则码头区域纵深1 430 m。可建15个250 TEU集装箱船（船总长88.0～90.0 m）泊位，或建10～11个400 TEU集装箱船（船总长125.0～130.0 m）泊位，年装卸中转集装箱可达200万TEU左右。但围海造地的可行性、位置、区域、规模、地点，需根据海域使用规划、港区总体规划、钦州港江海联运作业区的规模、模型试验等因素确定，并使水下弃方运距尽可能缩短。

（2）沙坪河口—沙坪镇段水下弃渣1 140万m3，可用于在西津库尾造地，形成陆域，综合开发使用。平均填高10 m，利用率为0.9，则可造地

103万m2。弃渣造地的具体地点和规模，可根据相关规划来确定，为了减少运距，可设若干个库尾造地弃渣场。

（3）水下弃渣量原为6 295万m3，通过造地利用的弃渣量为3 525万m3，水下弃渣转陆上弃渣量为2 770万m3。其中钦州干流段（陆屋镇—青年水闸）46.2 km水转陆弃渣量为2 470万m3;分水岭下游段19.2 km水转陆弃渣量为285万m3;分水岭上游段3.6 km水转陆弃渣量为15万m3。

2.4 利用陆上弃渣，填筑各枢纽的防洪堤

各枢纽均需修建防洪堤。马道头枢纽库区防洪堤长暂按2 000 m计，石企垌枢纽库区防洪堤长5 600 m，大田坪枢纽库区防洪堤长7 200 m，青年水闸枢纽库区防洪堤长11 000 m，共长约25.8 km。暂按底宽30 m、顶宽10 m、堤高15 m考虑，防洪堤共需填方约774万m3。

2.5 剩余的弃渣量及位置

本工程的开挖量中，扣除可利用的石方、围海造地用的水下弃方、西津库尾造地用的水下弃方和填筑各枢纽防洪堤用的土方后，共需弃方15 856万m3，其中有2 770万m3为水下弃方需转陆上处理，如表3所示。

2.6 陆上弃渣场填平整理后，综合开发

2.6.1 陆上弃渣数量及位置

陆上弃渣共计15 856万m3，平均堆高为10 m时，占地1 585.6万m2;平均堆高20 m时，占地

792.8万m2。陆上弃渣场占地宽广，将成为本项目建设的重要制约因素，必须采取综合措施，变废为宝，综合利用，解决弃渣场占地宽广的问题。

陆上弃渣量主要集中在沙坪镇—青年水闸段航道，共计13 932万m3，占

87.87%。其中沙坪镇—陆屋镇段长29.3 km，共弃渣8 275万m3，平均弃渣282.42万m3/km，分水岭段航道、第一级梯级马道头枢纽和第二级梯级企石垌枢纽位于該区段内，这三个位置的弃渣量最大，弃渣强度也最大。陆屋镇—青年水闸段长46.2 km，共弃渣5 657万m3，平均弃渣

122.45万m3/km，第三级梯级大田坪枢纽和第四级梯级青年水闸枢纽位于该区段内，这两个位置的弃渣量也很大，弃渣强度次之。

2.6.2 弃渣场的选择及综合利用

结合平陆运河沿线城镇总体规划、产业规划，在运河航道沿线附近选择若干个山岙或合适的地点作为弃渣场。作为弃渣场的区域，其容量应尽可能与该区段的弃渣量匹配;其地点也应尽可能靠近开挖地段，特别应选择尽可能靠近分水岭段航道、第一级梯级马道头、第二级梯级企石垌、第三级梯级大田坪和第四级梯级青年水闸这五个位置的山岙或合适的地点作为弃渣场，以减少弃渣的运距，减少修建弃渣道路的长度，提高效率，节约投资，降低对环境的影响。

在弃渣过程中，要及时整平各个弃渣场的土地，并同步建设各个弃渣场的挡土墙防护工程、排水系统、边坡处理、绿化等工程，防止水土流失，保护环境。

填平的弃渣场经整理并完成水土保持工程后，作为城镇开发、产业、服务业以及综合开发用地，也可作为部分工矿企业、学校搬迁回建用地，或作为部分集中居民点建设以及留地安置用地等。

2.7 科学施工，减少投入

尽可能利用旱季、枯水期施工。陆屋镇（K49+700）至青年水闸（K95+900）航道水下开挖量约2 470万m3，需转运陆上处理。总体上，该段航道应从下游（K95+900）往上游（K49+700）开挖，枯水期增加设备争取多开挖，尽可能创造并利用陆上开挖的条件，减少水下开挖量和水下弃渣转陆上弃渣的转运量。需特别研究水下开挖量转陆上弃渣的处理方案，以缩短工期、减少工程投资。

沿海青年水闸—10万吨级航道段水下开挖，应从钦州港往钦江青年水闸方向开挖;沙坪河口-沙坪镇段水下开挖，应从西津库区往沙坪镇方向开挖，以方便泥驳通行弃渣。

3 结语

平陆运河是一条通江达海的水运通道，该工程建设的重要性毋庸置疑，意义深远，是功在当代、利在千秋的重大工程。平陆运河工程将如灵渠、都江堰等古代水利工程一般，为民造福，名垂青史。

平陆运河工程的开挖总量达到2.2亿m3，如不加以科学利用、综合处理，弃渣势必占用大量土地，大大加剧运河沿线土地资源紧张的局面，并影响环境，大幅增加工程投资，将对平陆运河的建设造成较大的制约。

本文通过分析，对本工程开挖弃渣科学利用、综合处理提出了“精心设计，减少总量;综合利用，变废为宝;科学施工，缩短运距;减少污染，降低投资”的总体思路，并提出了建议方案，可以妥善解决平陆运河工程弃渣问题，以践行平陆运河“节约、环保、绿色、可持续发展”的建设理念。

参考文献

[1]中交水运规划设计院有限公司.平陆运河总体线路及梯级布置方案研究[R].2020.

[2]JTJ 305-2001，船闸总体设计规范[S].

收稿日期：2021-03-18

作者简介：

唐羽玲（1987—），工程师，主要从事航运枢纽工程建设管理工作。