临淮岗复线船闸轴线位置分析

孙腾飞

摘 要：结合临淮岗枢纽工程现状，从规范对船闸闸位布置的要求出发，初步确定了复线船闸闸位应布置在深孔闸南侧。从地质、桥梁方案、水流条件角度进一步确定了复线船闸闸位定于一线闸右岸;对影响复线船闸轴线位置的建构筑物：临淮岗（一线）船闸、城西湖蓄洪堤、城西湖船闸、跨闸交通桥逐一进行分析，并根据分析结果提出了复线船闸的2个轴线布置方案。方案1拆除城西湖蓄洪堤和城西湖船闸，两闸轴线距离根据跨闸交通桥的衔接定为120m，方案2城西湖蓄洪堤和城西湖船闸维持现状，两闸轴线距离根据典型开挖断面定为55m，从枢纽布局、远期发展角度分析，方案1更优。

关键词：临淮岗枢纽;复线船闸;闸位方案;轴线位置

1引言

临淮岗水利枢纽工程位于淮河干流中游，为Ⅰ等大（1）型工程，洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为1000年一遇。临淮岗枢纽由北至南依次为浅孔闸、临淮岗景区、深孔闸、临淮岗（一线）船闸、城西湖蓄洪堤、城西湖船闸。[1]

1.1枢纽主坝

枢纽主坝坝顶兼做032县道，临淮岗（一线）船闸、城西湖船闸下闸首处建有钢筋混凝土梁桥，桥梁设计时速30km/h。

1.2临淮岗一线船闸

临淮岗船闸位于深孔闸和城西湖船闸之间，船闸等级为Ⅳ级（500吨级），船闸有效尺度为130m×12m×2.6m（长×宽×槛上水深）[2]。

1.3城西湖蓄洪堤

城西湖蓄洪堤位于临淮岗（一线）船闸右岸约100m处，为淮河与城西湖蓄洪区之间的隔堤，堤防等级为2级，下游端与临淮岗洪水控制工程主堤相接。[1]

1.4城西湖船閘

城西湖船闸位于临淮岗船闸、城西湖蓄洪堤右侧，等级为Ⅵ级（100吨级）。闸首净宽8m，闸室长108.65m，闸室宽8～17.3m。城西湖船闸已有10余年未使用，处于废弃状态。[1]

1.5拟建复线船闸工程

临淮岗（一线）船闸规模不满足淮河上游快速发展的水路运输要求，且与上下游航道等级不适应，故拟建淮河航道临淮岗复线船闸工程。

根据所在航道规划建设标准[3]，新建临淮岗复线船闸等级为Ⅱ级（2000吨级），闸室有效尺度为240m×23m×5.2m（有效长度×有效宽度×槛上水深）。

2复线船闸闸位初步分析

临淮岗枢纽工程等别高[4]、现有建构筑物多，复线船闸的闸位必须在满足规范要求的前提下择优布置。

闸位选择在深孔闸北侧，存在以下问题：①不符合《渠化工程枢纽总体设计规范》（JTS 182-1-2009）中“船闸不允许布置在泄水或过水建筑物之间”的规定;②复线船闸将影响深孔闸、浅孔闸调度运行;③船闸上下游水流条件差、不利于复线船闸与一线船闸的联合调度运营。

复线船闸闸位应选择在深孔闸南侧，有以下2个闸位方案。

2.1闸位1

临淮岗复线船闸闸位1布置在一线船闸右岸，如图4所示。

该闸位复线船闸与深孔闸之间以一线船闸相隔，对一线船闸、深孔闸的影响较小，一线船闸上、下游通航条件基本维持现状，有利于船闸安全、通畅过闸。跨闸桥接线可由深孔闸右岸开始，跨越一线船闸和复线船闸后，顺接现有县道，对临淮岗风景区无影响[5]。

该闸位与一线船闸同岸布置，位于深孔闸右岸，两闸上、下游引航道可共用，但复线船闸对城西湖蓄洪堤和城西湖船闸有一定影响。

2.2闸位2

临淮岗复线船闸闸位2布置在一线船闸左岸，深孔闸的右岸，如图5所示。

复线船闸距深孔闸较近，开挖深孔闸和一线船闸间隔流岛后，上、下游的水流条件较差;根据地勘，该闸位处建基面存在细砂层，不利于基坑防渗;为满足接线要求，桥梁需跨淮河主河槽，桥梁跨度大、造价高，且对临淮岗风景区有一定影响。

2.3闸位方案对比

根据闸位1、2的分析可知，两个方案复线船闸与一线船闸均为同岸布置，具有便于联合调度管理的优势，但从地质条件、水流条件、桥梁方案等方面的初步分析，闸位1较优。

3主要建构筑物影响分析

复线船闸闸位布置于一线闸右岸，结合枢纽平面布置，复线船闸轴线位置的确定需考虑临淮岗（一线）船闸、城西湖蓄洪堤、城西湖船闸、跨闸交通桥的影响。

3.1临淮岗一线船闸

为保证一线船闸结构安全，应结合地形、结构断面尺度进行分析。下闸首位于主坝处，地面高程高、且下闸首横向尺度大，其开挖断面为控制断面，结合放坡开挖影响范围，可确定两闸轴线最小值。

为一线船闸在施工期正常通航，施工期设置的纵向土石围堰应不占有一线船闸引航道，可结合围堰高程、坡度确定两闸轴线最小值。

3.2城西湖蓄洪堤

维持城西湖蓄洪堤现状，对枢纽现有建构筑物影响较小，复线船闸布置将较为紧凑，可将复线船闸布置于临淮岗一线船闸与城西湖蓄洪堤之间，但需从施工方案或结构方案上采取措施，减少开挖影响范围。

退建城西湖蓄洪堤，复线船闸布置较为开阔、枢纽整体空间布局较好，复线船闸管理区范围较大，且一线闸升级改造空间较大。

3.3城西湖船闸

维持城西湖船闸现状，复线船闸轴线距城西湖船闸轴线应保持适当的距离，或从施工方案或结构方案上在临近城西湖船闸侧采取工程措施，减少开挖影响范围。

拆除城西湖船闸，复线船闸与一线船闸轴线距离可进一步增大，枢纽整体空间布局更好，且管理区布置、施工期场地布置均更加灵活，更利于一线闸升级改造。

3.4跨闸交通桥

临淮岗一线船闸、城西湖船闸下闸首处建有钢筋混凝土梁桥一座。拟建复线船闸等级为Ⅱ级，通航净高要求为10m，一线闸通航净高要求8m，两座船闸最高通航水位相同。新建复线船闸轴线位置必须满足跨闸交通桥坡度接线要求。

4复线船闸轴线位置方案

结合闸位方案分析结论、主要建构筑物的影响分析，复线船闸轴线位置拟定了以下2个方案。

4.1方案1

方案1中复线船闸轴线位于一线闸右岸城西湖船闸处，复线船闸与现有一线船闸平行布置。本方案考虑拆除城西湖蓄洪堤和城西湖船闸，城西湖蓄洪堤在复线船闸右岸还建。

由于拆除城西湖船闸、退建城西湖蓄洪堤，复线船闸轴线位置可远离临淮岗一线船闸，轴线位置确定的控制性因素为跨闸交通桥的衔接。

根据桥梁纵坡需求，接线长度分2段：

（1）第一段长100m，从最高点开始降坡，坡度为-3.60%（桥梁最大纵坡不超过4.0%，通常设计方案中不超过3.5%）。根据《公路路线设计规范JTGD20-2017》设计速度30km/h的最小坡长为100m。

（2）第二段长20m，根据《公路路线设计规范JTGD20-2017》，线路接线长度应满足竖曲线的最小半径和最小长度要求，因此取最小长度20m。

根据以上分析，两闸轴线距离120m，其平面布置示意如图6所示。

4.2方案2

方案2中复线船闸轴线位于一线船闸右岸、城西湖蓄洪堤左岸，复线船闸与现有一线船闸平行布置。本方案考虑维持城西湖蓄洪堤和城西湖船閘现状。

由于复线船闸轴线位于一线船闸与城西湖蓄洪堤之间，一线船闸与城西湖蓄洪堤轴线间距约97m。复线船闸轴线位置确定的控制性因素为临淮岗一线船闸和城西湖蓄洪堤的安全。

本方案为保证基坑开挖不影响临淮岗一线船闸和城西湖蓄洪堤，在复线船闸上下闸首处采用垂直支护方案，围堰、导航墙、闸室采用双排桩方案[6～8]。

结合工程地形地质条件，选取4个典型断面（上闸首、闸室和下闸首）基坑开及支护结构的分析，如图7～图10所示，综合确定两闸轴线距离取55m。

根据以上分析，两闸轴线距离120m，其平面布置示意如图11所示。

4.3方案比选

方案1：复线船闸与一线闸同岸、同侧布置，可共用引航道;一线船闸扩容改造的空间更大;场地开阔，可采用大开挖方案施工，节省施工费用;枢纽空间布局更佳。

方案2：复线船闸与一线闸同岸、同侧布置，便于船舶过闸的调度管理;征地拆迁、土方开挖工程量较少。与一线船闸距离过近，需采用垂直支护，作业面狭窄，施工难度大;建筑物布置密集，空间布局不佳。

尽管方案1需要拆除改移城西湖蓄洪堤和城西湖船闸，其土方开挖量大，投资较大，但从枢纽布局、远期发展角度分析，方案1更优。

5结论

作为临淮岗枢纽上的改扩建船闸工程，由于临淮岗枢纽工程等别高、现有建构筑物多，复线船闸的闸位必须深入研究论证。

（1）根据枢纽平面布置现状，结合规范对闸位布置进行初步分析，复线船闸应布置在深孔闸南侧。从地质、桥梁方案、水流条件角度比选，复线船闸闸位定于一线闸右岸更优。

（2）根据闸位初步分析结论，结合枢纽平面布置，对影响复线船闸轴线位置的建构筑物逐一进行分析。

（3）根据闸位和建构筑物的分析，复线船闸轴线位置拟定了以下2个方案，经比选方案1更优。

（4）新建船闸多为改扩建复线船闸工程，本文以临淮岗复线船闸为例，结合枢纽平面布置初步分析船闸闸位，逐一分析影响轴线位置的建构筑物，再提出轴线方案并进行比选，分析思路可为类似工程提供参考。

参考文献：

[1] 王九大，虞邦义，王久晟，等.淮河临淮岗洪水控制工程枢纽布置研究 [J]. 治淮， 2008 第9期： 47-50.

[2]武剑.淮河临淮岗船闸过闸需求预测及提高过闸能力探讨[J]. 治淮， 2015 第5期： 44-45.

[3] 程军.临淮岗船闸通航缓慢原因及对策 [J]. 江淮水利科技， 2019 第3期： 14-15.

[4] 倪晓虎.临淮岗洪水控制工程主坝管理工作浅析 [J].大坝与安全， 2019第3期： 24-28.

[5] 张进.基于地域特色的水环境景观规划设计探索 ——以临淮岗水利风景区为例 [J]. 产业与科技论坛， 2019 第11期： 217-218.

[6] 刘江林，王平，程凯，等. 分离式闸室结构[P]. 中国专利：ZL0 599581.4， 201705.

[7]王平，王晋，宋文涛，等. 双排桩导航墙[P]. 中国专利：ZL 1834152.1， 201811.

[8] 王定略，王晋，俞武华，等. 双排地连墙围堰结构[P]. 中国专利：ZL 0897229.3， 201802.