融江大埔水电站船闸改建工程闸位选择方案比选分析

摘要：针对原位改建船闸受现状场地限制、闸位布置难度较大的设计难点，文章根据大埔船闸的实际情况，从地质、施工、通航、建设征地、移民安置和工程投资等多方面进行技术经济比选，确定闸位推荐方案，对类似船闸工程的闸位选择有借鉴意义。

关键词：大埔船闸；闸位选择；方案比选

中图分类号：U641.2

0 引言

随着经济的发展，水运交通运量逐年增加，旧有船闸通过能力不足，难以适应运输船舶大型化要求，船闸改建扩容迫在眉睫。受现状场地的限制，选择合适的闸位布置方案需从多方面考虑，从而对周边的影响降低到最小［1］。本文从地质、施工、通航、建设征地、移民安置和工程投资等多方面进行技术经济比选，最终确定大埔船闸闸位推荐方案。

1 工程概况

融江属于珠江流域，西江水系，柳江干流河段。其上游河段为都柳江，下游河段为传统的柳江段。目前融江流域受航道等级低、通航条件较差的影响，融江水运量规模较小，难以适应运输船舶大型化的要求，成为融江航道发挥整体效益的瓶颈所在。根据《关于印发广西内河通航标准和桥梁通航净高技术标准指导意见的通知》《全国内河航道与港口布局规划》《广西壮族自治区内河水运发展规划》，将融江航道标准提升为Ⅲ级，完善融江运输结构，加快综合交通运输体系发展，促进区域经济的快速发展。

大埔船闸位于融江最下游梯级，是一座以发电、航运为主，兼顾灌溉、水产养殖等综合利用效益的工程。大埔枢纽现有船闸处扩建Ⅳ级船闸一座，船闸闸室有效尺度为190 m×23 m×4.8 m（有效长度×有效宽度×门槛水深），最大设计船型为2×1 000吨级顶推船队，船闸设计水平年（2050年）年单向通过能力为1 163×104 t［2］。

2 闸位布置

2.1 布置原则

参考类似工程船闸布置原则［3-5］，结合大埔船闸的特点确定布置原则：

（1）船闸布置要满足良好的通航条件。航道连接段通视性好，衔接满足规范要求［6］；船闸引航道口门区水流满足通航水流条件；船舶停泊区水流条件利于船舶停靠，保证船舶安全、高效过闸。

（2）在满足枢纽泄洪要求和船闸安全营运的前提下，需要尽量减少各主要建筑物在不同工况下的相互干扰，兼顾工程施工布置、施工期临时通航以及运行管理等方面的因素。

（3）根据地形地质条件、已建大埔枢纽的布置以及原船闸位置情况，因地制宜进行改建船闸总体布置，尽可能布置紧凑，减少征地和拆迁。

（4）在尽量满足上述要求的同时，充分考虑现有地形、地质条件，将船闸布置在地质条件较好、地势较低的位置，减少工程的土石方开挖量，进而减少工程投资。

（5）船闸的建设要充分考虑施工需求，施工围堰等临时施工设施不能影响枢纽正常发电及泄水闸的正常运行。

2.2 布置方案

枢纽左岸侧上游山体较高且已建原船闸紧靠左岸山体，因此拟建船闸轴线位置对工程影响较大。左、右岸均有建设二线船闸的条件，左岸距已建原船闸轴线较近，山体石方开挖量较小，但施工会影响原船闸的安全和正常通航，右岸布置距已建原船闸轴线较远，对原船闸影响较小，且施工围堰代价较小，但山体石方开挖量较大。通过对地形的深入研究，提出4个可能的技术方案进行比选论证，平面布置图见图1～4。方案一：左岸建设，将船闸整体往下游移；方案二：左岸建设，拆除原船闸，上游引航道折线布置；方案三：左岸建设，拆除污水处理厂和牛头岭隧道，保留原船闸；方案四：右岸建设，开挖右岸山体，与枢纽之间保留电站扩机用地。四个方案的平面总布置如下：

方案一（图1）：本布置方案船闸整体下移，上闸首上边缘距原坝轴线约222 m。船闸上游引航道采用“曲线进闸、直线出闸”的布置方式，上游靠船墩和上游主导航墙布置于上游引航道左侧，主导航墙兼做调顺段，上游引航道弯道连接至上游主航道，利用原上游隔水墙段，拓宽上游引航道。船闸下游引航道采用“曲线进闸、直线出闸”的布置方式，下游靠船墩和下游主导航墙布置于上游引航道左侧，主导航墙兼做调顺段。

方案二（图2）：受上游左岸污水处理厂及地形因素的制约，船闸上游引航道采用“折线布置”的布置方式，上游靠船墩和上游主导航墙布置于上游引航道右侧，主导航墙兼做调顺段，上游引航道弯道连接至上游主航道。

下游引航道采用“曲线进闸，直线出闸”的布置方式，下游主导航墙和下游靠船墩布置于引航道的左侧，主导航墙兼做调顺段。

方案三（图3）：船闸左岸布置，拆除污水处理厂、上游进厂道路和牛头岭隧道，保留原船闸。

船闸上游引航道采用“曲线进闸、直线出闸”的布置方式，上游靠船墩和上游主导航墙布置于上游引航道右侧，主导航墙兼做调顺段，上游引航道弯道连接至上游主航道。下游引航道采用“曲线进闸，直线出闸”的布置方式，下游主导航墙和下游靠船墩布置于引航道的左侧，主导航墙兼做调顺段。

方案四（图4）：新建船闸布置于右岸，中心线距原船闸618.90 m，与原发电厂房之间预留场地用于扩建电站发电机组。上游引航道采用“曲线进闸，直线出闸”的布置方式，上游主导航墙布置于上游引航道右侧，主导航墙兼做调顺段。下游引航道采用“曲线进闸，直线出闸”的布置方式，下游主导航墙和下游靠船墩布置于引航道的左侧，主导航墙兼做调顺段。

3 方案比选

3.1 地质条件

方案一、方案二、方案三平面位置相差不大，地质条件基本相当。上游引航道基岩岩面高程差异不大，但岩性相差较大，各岩层物理力学指标差异性较为明显，均匀性较差。船闸主体段和下游引航道有开挖部分大部分为覆盖层，开挖量较小，以中风化岩层作为持力层，相对稳定。方案四中上游引航道位于融江右岸阶地，地形相对较陡，地面高程86～160 m，开挖较深，两侧形成高边坡，需要通过工程措施解决。总体来说，方案一、方案二、方案三略优于方案四。

3.2 施工条件与投资比较

从对外交通条件、导流条件、施工总体布置、施工期两岸交通和主要工程量等多个施工条件进行方案比较，各方案的施工条件及投资详细对比见下页表1。由表可知，本项目施工条件中制约因素为导流条件，方案四最优，方案一其次，方案二和方案三导流实施难度大；对外交通条件比较中，方案一、方案二、方案四优于方案三；施工总布置条件和施工两岸交通条件四个方案基本相当；导流工程量比较中，方案四不需要混凝土浇筑，土方开挖较大；方案一土石方开挖及混凝土浇筑均较小；其余方案二、方案三混凝土量及土石方量均较多；故方案四、方案一较优。施工条件综合比较，方案四最好，方案一次之，方案二与方案三最差。各方案的投资估算中，方案一投资最少，方案二略多于方案一，方案三及方案四投资较大。

3.3 通航条件比较

根据船闸总体布置方案和模型试验结果知，方案一水流状态基本处于静水，下游引航道离泄水闸较远，并设有隔水墙，整体通航水流条件好；方案二上游引航道隔水墙伸往主河道，对行洪有一定影响，上游口门区横流稍大，下游引航道离泄水闸较近，整体通航水流条件较差；方案三下游引航道离泄水闸较近，水流条件稍差；方案四下游引航道较长，主流在左岸，下游口门区与主航道衔接较远，水流条件稍差。方案一、方案二均拆除原船闸，扩建工程施工期及检修会断航，方案三和方案四保留原船闸，做好相关安全措施后施工期可通航。方案一、方案二及方案三均布置于左岸，远离大埔电站，对电站的运行影响小，方案四右岸布置，与电站距离近，对电站的运行影响较大。综上所述，方案一最优，方案三与方案四相当，方案二最差。

3.4 建设征地与移民安置比较

枢纽左岸坝轴线上游布置有地势较高的污水处理厂、砂石料厂和桂泰足球场，坝轴线下游左侧布置有地势较高的驾校。右岸地势较高，布置有电站及变压区。根据船闸总体布置，各方案的建设征地及移民安置对比见下页表2。由表可知，方案一及方案二工程占地小，仅需征拆驾校一所企业和下游引航道岸坡开挖占用一座水塔；方案三还涉及污水处理厂的征拆，经实地调查，污水处理厂异地搬迁难度极大，且污水处理厂异地搬迁及建设周期长（约5年）；方案四受右岸电站及其扩机工程的影响，船闸需要在地势较高的山坡开挖，其开挖量最大，且涉及枢纽下游水库移民新村征拆，拆迁房屋面积45 300 m2，涉及人口750人，征拆量最大，二次拆迁的难度非常大。综上，方案一与方案二相当，方案三与方案四征拆难度极大。

3.5 方案选择

在以上四种闸位选择方案比较中，方案一工程地质条件较优，施工条件较好，四种方案中排第二，通航条件、建设征地与移民安置以及工程投资在四种方案中属于最优方案。综合考虑，推荐方案一作为大埔船闸改建工程推荐闸位布置方案。

4 结语

合理的船闸闸位选择有助于保持融江航道高效畅通，减少船舶待闸时间，加快货物的周转。船闸闸位选择应从地质条件、施工条件、工程投资、通航条件和建设征地与移民安置等多方面进行技术经济比选，从而确定合适的闸位选择方案。

参考文献

［1］顾俊旺，付长生.阜宁船闸扩容改造工程闸位布置方案比选分析［J］.中国水运，2021（1）：99-100.

［2］华设设计集团股份有限公司.西南水运出海北线通道柳江流域融江大埔水电站工程船闸改建工程工程可行性研究修编报告［R］.2022.

［3］罗业辉，董 霞，柯林杰，等.成子河船闸闸位选择和平面布置［J］.水运工程，2023（3）：1-143.

［4］张 珊，吴 澎.长洲水利枢纽3～4号船闸平面布置研究［J］.水利水运工程学报，2012（4）：1-5.

［5］江 涛，罗业辉，董 霞，等.淮河入海水道二期配套通航工程淮安东船闸布置方案［J］.水运工程，2021（11）：142-147.

［6］JTJ 305-2001，船闸总体设计规范［S］.

收稿日期：2024-03-15

作者简介：魏 皛（1981—），高级工程师，主要从事水运工程规划与设计工作。