北江清远枢纽二线船闸平面布置方案比选

高君杰

（广东省北江航道开发投资有限公司，广东 广州 510000）

北江是珠江水系第二大河流，位于广东省北部，朝南流经广东省韶关、英德、清远、佛山等县市，在三水思贤滘口与西江汇合进入珠江三角洲河网地区后注入南海。“十一五”以来，随着珠三角区域及粤北地区经济的快速发展，对外开放力度的不断加大，北江流域粤北地区的经济得到了前所未有的发展，以水泥、煤炭、矿建材料等大宗散货为代表的货运需求迅猛增加，而粤北的陆路运输能力远不能满足货运需求，迫切需要发展水路运输以满足区域经济的发展。因此，北江航运作为粤北地区沟通珠三角的水运大通道，将成为粤北地区经济发展的重要支撑和依托，航运地位十分重要。

由于北江航道为Ⅴ级航道，等级较低，且沿线枢纽通航船闸规模也偏小且不统一，部分航段通航水深不满足要求、水文条件变化大，航道条件较差，通航能力远远无法满足粤北腹地运输发展的需求，且北江每年均出现大量船舶拥堵现象也引起较大的社会反响。因此，改善北江河段通航条件和提高通航能力，提升航道等级迫在眉睫，北江航道扩能升级对增强粤北腹地经济发展动力、促进粤北地区资源开发和区域经济协调发展，对延伸21世纪海上丝绸之路，以航道建设疏通经济动脉具有十分重要的意义。

清远水利枢纽是位于北江干流上以航运、改善水环境为主，结合发电、反调节，兼顾灌溉和供水条件、旅游、养殖和水资源等为一体的综合性水利枢纽。因此，开展清远枢纽二线船闸工程的建设是迫切的、必要的。通过研究清远枢纽及现有船闸概况，确定了二线船闸平面布置方案，对于类似船闸平面布置具有借鉴意义。

1 工程概况

清远水利枢纽坝址位于北江干流清远城区下游石角镇大燕河口上游约1.0 km处，坝址上距清远市区16 km，距飞来峡水利枢纽46.73 km，下距石角水文站4.8 km。枢纽建筑物从左至右依次为左岸土坝、门库段、厂房安装间、厂房主机间、31孔泄水闸、门库段、船闸、船闸门库段、右岸土坝。

清远水利枢纽新建二线线船闸等级为内河Ⅲ级，设计通航船舶1 000 t级，船闸有效尺度220 m×34 m×4.5 m（闸室长×闸室宽×最小门槛水深）。通航净高为10 m。根据北江航道货运量的预测需求，清远水利枢纽新建二线船闸设计为单级船闸。

2 船闸总体布置原则

船闸闸位选择，应根据船闸级别规模、枢纽布置现状和自然条件等，按下列原则进行全面分析和综合考虑后选定。

2.1 安全性

闸位选择时应考虑城镇规划和城镇建设的要求，而且应贯彻水资源综合利用的原则，充分调研、合理规划。

2.2 生态环保

应妥善考虑与枢纽既有建筑物的关系，综合考虑跨河交通桥、防汛道路等构造物的布置，充分考虑“永临结合”原则布置大型临时工程围堰结构，确保施工期间枢纽结构安全和正常运行。

2.3 通航保障

应确保船舶在过闸过程中上下游引航道行驶和停靠的安全，确保船闸具有良好的通航条件。

2.4 经济合理

闸址选择应考虑交通条件，有利于船闸的管养和运行，并考虑工程投资情况，闸位的整体布置应尽量选在地质条件佳的位置，以减少地基处理工程量，并避开人群居住密集带，降低征地拆迁大量投入。

3 船闸闸位方案及比选

3.1 闸位左、右岸选择

根据清远水利枢纽现有场地条件，按照二线船闸分别位于左岸和右岸选择了两个总体布置方案。

由于两个总体布置方案的二线船闸分别位于枢纽的左、右岸滩地，均无房屋拆迁与移民问题；根据整体模型试验成果，采取一定的工程措施后，两个方案的上、下游引航道口门区水流条件均能满足使用要求。通过对工程占地、地质条件、施工条件、一线船闸通航条件、对两岸堤防影响及工程总投资等方面进行综合分析和比选，推荐将二线船闸布置在河道右岸。左、右岸闸位方案对比分析如下：

（1）工程占地：总体布置左岸方案永久征地面积要大于右岸方案，征地补偿投资也相对较多。

（2）地质条件：二者地质条件类似，软基土层较厚，各建筑物均建于含泥中细砂、含砾中细砂、含泥中粗砂、含泥砂卵砾石等土层，渗透稳定性较差，地基承载力低，但右岸方案闸址处土层多为含泥粉细砂，所以左岸方案的地质条件较优。

（3）施工条件：右岸方案的二线船闸位于一线船闸与清西围堤防之间，紧邻一线船闸与清西围堤防，施工场地狭窄，基坑开挖的支护难度极大，施工措施需加强，从而造成投资大幅提高。

（4）隔流设施工程：左岸方案需在二线船闸上、下游引航道多个位置设置隔流设施，而右岸方案位于一线船闸的右侧，仅依靠一线船闸的上游主导航墙和下游隔流堤即可满足引航道水流条件要求，无需增设隔流设施。

（5）一线船闸通航条件：左岸方案施工对一线船闸无任何影响；右岸方案与一线船闸相邻布置，对一线船闸的安全运行会产生一定影响。

（6）对两岸堤防影响：左岸方案船闸轴线距离左岸清东围堤防较远，但下游引航道的开挖会降低北江大堤堤脚外滩地高程，并使洪水时堤脚处水流流速增加，故左岸方案对堤防的影响较右岸方案大。

（7）工程投资：左岸方案的工程总投资为10.85亿元；右岸方案的工程总投资为9.31亿元；左岸方案工程总投资比右岸方案多1.55亿元，两者投资相当。

3.2 方案比选

3.2.1 闸位方案

河床右岸布置有已建成一线船闸，有效尺度为180 m×23 m×3.5 m（闸室长×闸室宽×最小门槛水深）。上游引航道底高程为3.78 m，底宽52 m，主导航墙全长约340 m。下游引航道底高程为-2.69 m，底宽52 m，设隔流堤长约630 m。右岸闸位方案拟将二线船闸布置于一线船闸右侧，闸位方案1中二线船闸与既有一线船闸中心距为90 m、闸位方案2二线船闸与既有一线船闸中心距为85.5 m。闸位方案1与方案2的二线船闸上闸首前沿与右岸船闸门库段前沿平齐，上闸首左侧与原一线船闸门库段相接，右侧与土坝连接。引航道布置方式为反对称型，上游引航道向左侧拓宽，下游引航道向右侧拓宽。

（1）闸位方案1：二线船闸与一线船闸平行，布置在既有一线船闸右岸，两闸中心距为90 m。闸位方案1在施工中可通过采用地连墙支护，避免拆除一线船闸检修门库，减少外部协调矛盾。新建二线船闸切断了原一线船闸检修通道，在一二线船闸之间设置363.5 m检修桥以满足一线船闸检修要求，检修桥不占用上闸首顶部净空。

（2）闸位方案2：二线船闸与一线船闸平行，布置在既有一线船闸右岸，两闸中心距为85.5 m。闸位方案2在施工中需拆除并恢复2/3的一线船闸检修门库。新建二线船闸切断了原一线船闸检修通道，在一二线船闸之间设置363.5 m检修桥以满足一线船闸检修要求，检修桥要占用上闸首顶部净空。

3.2.2 方案比选

右岸闸位方案比选结果见表1。

表1 右岸闸位方案比选

通过对右岸两个闸位方案船闸的征地、通航条件、方案布置、对既有枢纽水工建筑物的影响、施工周期及造价等方面进行比选和研究，推荐采用闸位方案1，即二线船闸中心距与一线船闸中心距为90 m方案。

4 引航道布置

4.1 上游引航道布置

一、二线船闸采取上游引航道共用模式，上游引航道布置方式为直线进闸、曲线出闸，引航道长度直线段长度为512.5 m，引航道底宽60 m，上游引航道口门区底宽139 m。上游靠船墩布置在右岸，靠船段长度均为340 m，间距为20 m，分别设置18个靠船墩。上游引航道转弯段角度20°14′22″。

4.2 下游引航道布置

4.2.1 曲进直出方案

下游引航道采用曲线进闸、直线出闸的布置方式，下游引航道直线段长487.8 m，引航道底宽60 m，下游引航道口门区底宽183 m，此时下游靠船墩布置在右岸，靠船段长度均为340 m，间距为20 m，分别设置18个靠船墩。下游引航道转弯段角度17°50′32″。

4.2.2 直进曲出方案

下游引航道采用直线进闸、曲线出闸的布置方式，下游引航道直线段长515.6 m，引航道底宽60 m，下游引航道口门区底宽193 m，此时下游靠船墩布置在左岸，靠船段长度均为340 m，间距为20 m，分别设置18个靠船墩。下游引航道转弯段角度17°50′32″。

4.2.3 方案比选

下游引航道布置方案比选见表2。

表2 下游引航道布置方案比选

综合以上因素，为减少下游引航道直线段长度，减少土方开挖量，提高过闸效率，推荐下游引航道布置采用曲进直出的方案。

5 结语

（1）对清远枢纽二线船闸工程提出了左岸和右岸的总体布置方案，通过对工程占地、地质条件、施工条件、一线船闸通航条件、对两岸堤防影响及工程总投资等方面进行综合分析和比选，推荐将二线船闸布置在河道右岸。

（2）通过对河道右岸两个闸位方案船闸的工程征地、通航条件、方案布置、对现有建筑物的影响、施工条件及投资等方面进行分析和比选，推荐采用二线船闸中心距与一线船闸中心距为90 m的闸位方案。

（3）一、二线船闸采取引航道共用模式，上游引航道布置方式为直线进闸、曲线出闸；为降低工程土方开挖量，提高过闸效率，推荐下游引航道布置采用曲进直出的方案。