左江山秀船闸扩能工程施工组织方案设计研究

魏皛　宋根才

摘要：大型船闸扩能工程规模较大、结构复杂，施工组织设计影响因素较多，一直以来是船闸设计研究的重点。文章基于左江山秀船闸扩能工程，系统分析了施工组织设计条件，开展了土石方的合理调配和平衡研究，并合理选择了施工料场；研究确定了施工导流标准及施工导流方式，并在此基础上，确定了本工程导流围堰设计方案；对施工场地布置进行反复调整和优化，确定了紧凑而完全满足施工要求的施工总平面布置。该项目的施工组织方案较好地满足了工程需要，节省了工程量，有效降低了工程投资，加快了施工进度，对同类工程实践具有借鉴和参考意义。

关键词：船闸扩能工程；施工组织设计；施工导流；围堰设计

0引言

船闸作为供船舶通过枢纽工程的通航建筑物，对整个航运系统的正常运行往往具有决定性的作用。随着内河航运的发展，原有船闸的通过能力成为瓶颈，船闸扩能的需求日益突出。国内船闸领域的研究方向以船闸设计、施工技术，以及货运量和水运经济方面的研究为主，而对于可以指导工程现场实施的施工组织设计的研究尚比较缺乏［1-2］。

目前，交通行业尚未出台针对水运工程和船闸的施工组织设计行业规范，对于船闸的施工组织设计缺乏必要的指导。在船闸工程实践中，一般均基于工程特点，结合总体布置方案及设计方案，开展专项研究确定具体的施工组织方案。而对于船闸扩能工程，施工组织设计的难度更大，不仅需要结合原枢纽总布置情况，并尽量避免对原工程建筑物產生影响，同时还需要考虑料场选择、交通条件以及临时建筑物与永久建筑物的协调一致等因素［3］。

本文结合左江山秀船闸扩能工程，从施工条件、施工导流、施工交通、施工总布置及施工总进度等方面，对施工组织方案设计进行了研究。

1 工程概况

左江是珠江流域西江水系的主要支流之一。国务院批复的《珠江流域综合规划（2012—2030）》将左江（龙州-宋村三江口）规划为Ⅲ级航道。已建的山秀电站位于左江主干流下游河段，距崇左市扶绥县约14 km，距南宁市约90 km。该工程以发电为主、兼顾航运、灌溉。已建山秀梯级枢纽通航建筑物采用单级船闸，级别为Ⅴ级，设计通航标准为最大通航一顶2×300 t分节驳船队及300 t级机动驳船，设计单向年通过能力仅为95×104 t。

为适应左江航道中远期货运量的增长情况，满足Ⅲ级航道的通航规模要求，有必要对山秀船闸进行扩能工程建设，从根本上解决山秀梯级的航运过坝问题，以适应目前左江水运发展的要求。新建的山秀二线船闸布置在一线船闸左岸，两船闸中心线间距约为60 m，船闸中心线交角为8°。二线船闸工程主要为建设通航建筑物，由上、下引航道，上、下闸首和闸室组成。山秀二线船闸工程等别为Ⅱ等，建设规模为1 000吨级船闸（兼顾2 000吨级），船闸主尺度为190 m×23 m×5.5 m（有效长度×宽×门槛水深），二线船闸设计水平年年单向通过能力为1 470×104 t。

山秀船闸扩能工程总平面布置如图1所示。由图1可知，船闸主体段布置在拦河坝轴线以下，船闸主体与拦河坝之间布置88 m长的通航连接段。船闸主体段长309 m，由上闸首、闸室和下闸首组成长，其中上闸首长38 m，闸室长230 m，下闸首长41 m。

山秀船闸扩能工程包含有新建上、下游引航道，上下游闸首和闸室等，结构复杂，施工项目较多［4］，并且在施工过程中应避免对原山秀枢纽造成影响，其施工组织设计及总体布置均存在较大困难，需要结合枢纽布置方案、现场施工条件及原枢纽工程运行调度方案等因素进行综合考虑及系统研究确定［5］。

2 工程条件

工程所在区域地形为岩溶孤峰、丘陵地貌，施工布置场地有限，工程施工项目较多、工程量较大，其中土石方开挖量达498×104 m3，其中石方开挖量＞256×104 m3，混凝土浇筑工程量达52×104 m3。

2.1 水文气象条件

工程所在地属亚热带季风气候，汛期气温高，降雨量大，冬季气候凉爽，雨量少，是施工的黄金季节。洪水主要由降水径流汇流形成，受流域特性及暴雨特性影响较大。工程所在地多年平均气温为21.9 ℃，多年月平均最高气温为7月份的28.6 ℃，最低月平均气温为1月份的13.2 ℃。

2.2 对外交通条件

工程距崇左市扶绥县县城约14 km，距南宁市约90 km。扶绥县公路、水路交通均十分方便：公路经G7211高速公路转县道X521及乡村道路直通至工程位置；水运方便，常年通航。工程建设以公路运输为主，重大件可通过水路运输，工程建设交通条件便利。

2.3 山秀枢纽调度运行方式

为尽量降低对原枢纽工程正常运行的影响，需对原山秀枢纽调度运行方式进行统筹考虑，如表1所示。

2.4 主要建筑材料来源

为达到方便快捷、节约成本等目的，该工程所需要的砂石骨料、土石填筑料、土料、石料等均优先采用本工程开挖料，不足部分就近选择合适料场，如仍有不足的采用外购方式。

该工程的钢材由南宁市或柳州市供应；水泥由扶绥县当地或南宁市的水泥厂供应，通过公路或铁路运输；粉煤灰由南宁火电厂供应；火工材料由扶绥县就近供应。

2.5 施工供水、供电

该工程施工用电负荷约为3 500 kW，拟从左岸下游110 kV变电站接线，并设置临时变压器给工程施工供电，可满足施工期间的工程建设用电需要。施工期生产和生活用水均取自左江，生活用水需经适当处理后饮用。

3 施工导流及围堰设计

3.1 施工导流标准

该工程级别为Ⅱ级，各部位的导流标准分别为［6］：

（1）船闸闸首与闸室均为2级建筑物，船闸闸首、闸室等主要建筑物的导流建筑物级别为4级。混凝土围堰的设计洪水标准为5～10年一遇，土石围堰的设计洪水标准为10～20年一遇。

（2）导航墙为3级建筑物，相应的导航墙的临时建筑物为5级。混凝土围堰的设计洪水标准为3～5年一遇，土石类围堰的设计洪水标准为5～10年一遇。

3.2 施工导流方式

该工程采用分期导流方式：

一期：采用全年围堰一次围住船闸主体及下游导航墙，上游保留原枢纽大坝挡水。

二期：上游新建枯水期混凝土围堰，围护船闸通航衔接段及连接坝段，下游继续沿用一期围堰挡水。

主体围堰以外的上、下游引航道水下部分的土石方开挖，利用枯水期临水侧预留岩土坎挡水，进行内侧土石方开挖，减少水下土石方开挖，其余部位水下部分采用水下施工。

3.3 导流围堰设计

3.3.1 主体一期围堰（图2）

主体一期围堰围护船闸主体建筑物包含上、下闸首和闸室及大部分下游导航墙。在船闸主体建筑物下游纵向采用混凝土围堰，混凝土围堰轴线长度约为270 m，堰顶高程为88.80 m；部分围堰采用预留土（岩）坎围堰，预留土（岩）坎围堰轴线长度约为580 m，堰顶高程为88.80 m；上游横向采用现有大坝挡水。

3.3.2 主体二期围堰（下页图3）

主体二期围堰主要围护船闸通航衔接段及新建衔接坝，在挖断山秀水电站接头重力坝前，上游采用主体上游二期纵向混凝土围堰加主体上游二期横向预留土石围堰的方式挡水，满足山秀枢纽挡水要求。主体二期纵向混凝土围堰的轴线长度约为55 m，堰顶高程为87.80 m。

4 施工交通及施工总布置

4.1 对外交通

结合工程对外交通条件，经综合比选，确定该工程对外交通公路运输路线为：南宁76 km渠黎互通—9 kmX521县道—电站路口7 km左岸船闸施工区。

4.2 场内交通

在左岸主体工程开挖边坡外，布置一条施工主干道，连接下游施工区；在枢纽左岸坝头至左岸施工工厂区、弃碴场方向修建一条长约700 m的交通洞。工程施工期间，根据工程进展情况，布置基坑道路通过施工主干道至弃碴场的土石方开挖出渣道路，满足施工期间的场内运输要求［7］。

4.3 施工总布置

根据工程建筑物布置及施工导流的特点，结合工程坝址区地形、地质条件布置施工辅企及弃渣场，施工总布置见图4，其中主要包括下游混凝土拌和系统、砂石料场、钢筋加工厂、木材加工厂、综合仓库、施工生活及管理区等。

5 结语

大型船闸扩能工程规模较大、结构复杂，施工组织设计影响因素较多，一直以来是船闸设计研究的重点。本文基于左江山秀船闸扩能工程，结合工程总布置方案、现场施工条件及原枢纽工程运行调度方案等多种影响因素，对施工组织方案设计尤其是施工导流及围堰设计进行了深入研究，得到主要结论如下：

（1）该项目土石方开挖及混凝土浇筑工程量均较大，综合考虑现场实际条件及施工进度安排，开展土石方的合理调配和平衡、料场的合理選择对降低工程投资和加快施工进度具有重要价值和意义。

（2）该项目建设规模大，施工场地有限，施工区域的布置难度大。紧密结合工程实际需要、坝址区地形、地质条件和施工进度的要求，对施工场地布置进行反复调整和优化，确定了紧凑而完全满足施工要求的施工总平面布置。

（3）根据河道水文特征、地形地质条件，结合二线船闸布置的特点，综合比较采用岸边预留岩（土）坎做围堰、分期导流方式。在此基础上，经综合比选及结构计算，确定了该工程导流围堰设计方案。

（4）经现场实践表明，该项目的施工组织方案较好地满足了工程需要，现场施工条件较好，节省工程量，有效降低了工程投资，加快了施工进度，对同类工程实践具有较强借鉴和参考意义。

参考文献：

［1］陈世俊，昌雪玲.船闸工程设计安全风险评估初探［J］.中国水运（下半月），2020，20（7）：71-72.

［2］管悦吟.船闸工程施工安全风险评估及应用分析［J］.工程技术研究，2020，5（4）：168-169.

［3］郑海娟.船闸枢纽工程施工组织设计探讨［J］.水利建设与管理，2016（9）：17-20.

［4］王建平，邢方亮，陈奕芬，等.山秀船闸扩能工程上游引航道口门区方案优化研究［J］.水道港口，2020，41（4）：448-453.

［5］邹开明，普晓刚.航电枢纽二线船闸扩建工程平面布置原则探讨［J］.湖南交通科技，2015，41（3）：141-145.

［6］汪映红，姜兴良.船闸扩建工程的施工导流标准和围堰方案［J］.水运工程，2019（4）：214-218.

［7］张德印.船闸基坑工程施工技术分析［J］.建材与装饰，2019（21）：12-13.

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。