鹽城市運東船閘除險加固工程合理性及安全性分析

周瓊璟

（鹽城市運東船閘管理所，江蘇 鹽城224002）

0 引言

船閘設(shè)計合理性與安全性分析是水上水下活動順利開展及通航安全保障的必要環(huán)節(jié)，是維護通航秩序，保護通航資源，保障通航安全，促進水運經(jīng)濟發(fā)展的必經(jīng)之路[1]。

鹽城市運東船閘位于淮安市淮安區(qū)南郊2.5 km 的蘇北灌溉總渠和京杭運河交匯處，是溝通京杭運河和蘇北灌溉總渠的單級船閘，與其左側(cè)的運東閘、運東水電站與蘇北灌溉總渠堤防共同構(gòu)成運東閘下的防洪屏障。因工程建設(shè)年代久遠(yuǎn)已出現(xiàn)嚴(yán)重的安全隱患，相關(guān)部門根據(jù)安全鑒定報告書提出了除險加固實施方案。為確保設(shè)計方案安全可行，本文對船閘除險加固工程的合理性和安全性進行分析，為運東船閘除險加固工程的高效實施及消除安全隱患提供合理建議。

1 工程概況

鹽城市運東船閘興建于1976 年，運行至今已有40 多年，當(dāng)時船閘按五級航道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，閘首凈寬10.4 m，閘室凈寬12 m，閘室長140 m，門檻上最小通航水深3.0 m。由于當(dāng)時技術(shù)尚不成熟，經(jīng)濟投入不足、材料供應(yīng)受到限制以及管理與施工多方面的原因，致使工程存在嚴(yán)重缺陷。經(jīng)過多年運行，已存在重大的安全隱患。2012 年運東船閘船舶通過量已達(dá)2396 萬t，日均開閘次數(shù)約50 次，閘門運行時間長，啟閉頻繁，已大大超出原有設(shè)計能力，面板和縱梁等主要構(gòu)件有嚴(yán)重的撞擊變形，面板焊縫局部有裂縫，止水局部嚴(yán)重?fù)p壞，漏水嚴(yán)重。根據(jù)《鹽城市運東船閘安全鑒定報告書》的結(jié)論，水閘安全類別定級為四類，迫切需要拆除重建。工程實施平面布置圖見圖1。

圖1 運東船閘拆除重建工程平面布置圖

2 除險加固工程合理性分析

運東船閘從船閘建設(shè)規(guī)模、引航道設(shè)計及船閘通過能力等方面深入分析工程實施的合理性。

2.1 船閘建設(shè)規(guī)模合理性分析

2.1.1 船閘閘室有效長度合理性分析

工程建設(shè)規(guī)模船閘室總長為180 m。根據(jù)《船閘總體設(shè)計規(guī)范》船閘閘室有效長度不應(yīng)小于式（1）規(guī)定。

式中：lx為閘室有效長度，m;lc為設(shè)計舶計算長度，m;lf為富裕長度，m。

依據(jù)《鹽城市運東船閘除險加固工程初步設(shè)計報告》有關(guān)內(nèi)容，2035 年鹽城市運東船閘各船型承擔(dān)運量比重見表1。

表1 2035 年鹽城市運東船閘各船型承擔(dān)運量比重表

lc 取500 t 拖帶船隊不解纜一次過閘，一拖(136 kW)+3×500 t 船隊長度為21+3×42=147 m；富裕長度lf≥2+0.03lc=6.41 m，取整富余長度為7 m。lx=lc+lf=154 m，鎮(zhèn)靜段長度取8 m 運東船閘總長L=154+8=162 m，參考《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》中的船閘長度標(biāo)準(zhǔn)尺度（280 m、200 m、180 m、120 m 等）有關(guān)規(guī)定，運東船閘總長L 長度定為180 m 滿足規(guī)范要求。

2.1.2 船閘閘首口門和閘室有效寬度合理性分析

工程設(shè)計閘室凈寬23 m，根據(jù)《船閘總體設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，見式（2）、式（3）。

式中：BX為船閘閘首口門和閘室有效寬度，m；bc為同一閘次過閘船舶并列停泊于閘室的最大總寬度，m。當(dāng)只有一個船隊或一艘船舶單列過閘時，則為設(shè)計最大船隊或船舶的寬度；bf為富裕寬度，m。

以《京杭運河、淮河水系過閘運輸船舶標(biāo)準(zhǔn)船型主尺度系列》中500 t 級船舶寬度8.8 m，作為驗算代表船型，另根據(jù)《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)（GB 50139-2004）中“船閘有效寬度應(yīng)為8 m、12 m、16 m、23 m、34 m 的有關(guān)規(guī)定”。考慮到船舶大型化標(biāo)準(zhǔn)化的趨勢，結(jié)合船閘總體設(shè)計規(guī)范的分檔要求，閘室凈寬23 m滿足規(guī)范要求。

2.2 船閘引航道設(shè)計合理性分析

當(dāng)采用直線進閘、曲線出閘布置時，引航道的各段長度，應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）導(dǎo)航段長度l1：l1≥lc。

式中：l1為導(dǎo)航段長度，m；lc為頂推船隊為設(shè)計最大船隊長，拖帶船隊或單船為其中的最大船長，m。

（2）調(diào)順段長度l2：l2≥（1.5～2.0）lc。

（3）調(diào)順段長度l3：l3≥lc。

（4）引航道直線段的總長度L：L=l1+l2+l3。

以《京杭運河、淮河水系過閘運輸船舶標(biāo)準(zhǔn)船型主尺度系列》中一拖136 kW)+3×500 t 船舶作為驗算代表船型，本工程的引航道長度滿足規(guī)范要求。

2.3 船閘通過能力合理性分析

根據(jù)《鹽城市運東船閘運量預(yù)測專題研究》中規(guī)劃水平年各種船型的比例及各種組合能出現(xiàn)的情況進行分析，規(guī)劃水平年2035 年閘室一次過閘平均噸位為3781 t。計算見式（4）、式（5）。

式中：p2為年過閘船舶總載重噸位；n 為日平均過閘次數(shù)；N 為年通航天數(shù)，天，參考現(xiàn)狀運東船閘年通航天數(shù)，按340 天計；G 為一次過閘平均噸位。

計算得：p1=31×340×3781=3985 萬t

式中：p2為年過閘客貨運量；n 為日平均過閘次數(shù)；n0為日非運客、貨船過閘次數(shù)，取n0=4；G 為一次過閘平均噸位；N 為年通航天數(shù)，天，參考現(xiàn)狀運東船閘實際年通航天數(shù)，按340 天計；船舶裝載系數(shù)α 取0.8；貨運量不平衡系數(shù)β 取1.3。

計算得出的年過閘船舶總載重噸位P1=3985 萬t 大于預(yù)測3600 萬t，年過閘客貨運量P2=2136 萬t 大于預(yù)測2050 萬t。綜上所述，本次運東船閘閘室拆建規(guī)模擬定為180m×23m×4m 是合適的。

3 通航安全性分析

建立施工期和營運期工程對船閘通航的安全評估體系，為評估工程影響及后期提供隱患解決措施提供參照標(biāo)準(zhǔn)。船閘通航安全評估體系見圖2。

圖2 船閘通航安全評估體系

3.1 施工期通航安全性分析

3.1.1 施工期對通航安全的影響

（1）圍堤施工對通航影響的主要方式

施工占用水域?qū)ρ匕逗叫写昂叫械挠绊?，施工水域的施工和運輸船舶在京杭運河航道上對過往船舶航行的影響，夜間施工對夜航船舶航行的影響。

（2）圍堰填筑施工及拆除施工影響

施工船舶以及土方運輸船往返于施工現(xiàn)場，占用了航道水域，給京杭運河航道的船舶正常通航帶來諸多不便，增加了交通事故的發(fā)生概率，嚴(yán)重時將導(dǎo)致施工運輸船舶與京杭運河航道通航船舶發(fā)生摩擦碰撞等事故。

3.1.2 施工期對通航環(huán)境的影響

運東船閘拆建工程施工中，需基坑開挖，破壞植被，造成水土流失等。同時施工及施工人員生活過程中產(chǎn)生的廢水、廢渣可能對環(huán)境產(chǎn)生不利的影響。施工區(qū)大氣污染源主要是施工機械排放的尾氣、土方開挖、材料運輸及裝卸產(chǎn)生的粉塵。施工現(xiàn)場大氣污染可能給現(xiàn)場施工人員及周圍居民造成不利影響。施工噪聲源主要機械和機動車輛產(chǎn)生的噪聲，對現(xiàn)場工作人員及周圍居民的身心健康和生產(chǎn)、生活構(gòu)成一定的影響。

3.1.3 安全性分析

（1）擬建項目施工期間部分施工環(huán)節(jié)（例如圍堰設(shè)置、拆除施工等）施工船舶需占用京杭運河航道水域，會對京杭運河船舶航行產(chǎn)生一定影響。

（2）運東船閘拆建期間，灌溉總渠運東船閘至阜寧船閘段航道斷航，過往船只不得不從其它船閘繞道而行，增加運輸費用和降低運輸設(shè)備利用率。

3.2 營運期通航安全性分析

3.2.1 營運期對通航安全的影響

在營運階段的事故和安全隱患主要類型表現(xiàn)為傳播載運危險品，貨物性質(zhì)或船舶行為不相容，擱淺，觸碰及碰撞等。

（1）工程運營后對上游入口處的影響

由于本工程地處京杭運河與蘇北灌溉總渠的交匯處，船來船往十分繁忙，項目建成運營后本船閘的船舶通過量將會增大，將會給京杭運河主航道的船舶通行帶來干擾。

（2）工程運營后對下游橋梁的影響

根據(jù)工程設(shè)計方案，下游引航道拆建靠船墩12 個，其位置布設(shè)于引江斜河北岸，工程建成運營后，船舶進出船閘以及在下游停靠會對上述兩座橋梁帶來一定的安全隱患。船舶穿越橋孔前應(yīng)及早調(diào)整好船位和航速，避免靠一側(cè)太近而導(dǎo)致岸吸與岸推現(xiàn)象的發(fā)生。

3.2.2 安全性分析

（1）營運期間進出船閘的船舶會對上游入口處京杭運河內(nèi)通行的船舶有一定的影響。

（2）工程運營后對船舶進出船閘以及在下游等待過閘?？繒Υl東側(cè)兩座橋梁帶來一定的安全隱患。

4 結(jié)論

（1）遠(yuǎn)東船閘設(shè)計總長為180 m，閘室凈寬為23 m，滿足設(shè)計要求，所以船閘建設(shè)規(guī)模合理。

（2）引航道長度設(shè)計滿足相關(guān)規(guī)范，即船閘引航道設(shè)計合理。

（3）設(shè)計年過閘船舶載重噸位3985 萬t 大于預(yù)測數(shù)據(jù)3600 萬t，船閘通過能力合理。

（4）施工期安全性分析：①擬建項目施工期間部分施工環(huán)節(jié)（例如圍堰設(shè)置、拆除施工等）施工船舶需占用京杭運河航道水域，會對京杭運河船舶航行產(chǎn)生一定影響；②運東船閘拆建期間，灌溉總渠運東船閘至阜寧船閘段航道斷航，過往船只不得不從其它船閘繞道而行，增加運輸費用和降低運輸設(shè)備利用率。

（5）營運期安全性分析：①營運期間進出船閘的船舶會對上游入口處京杭運河內(nèi)通行的船舶有一定的影響；②工程運營后對船舶進出船閘以及在下游等待過閘?？繒Υl東側(cè)兩座橋梁帶來一定的安全隱患。