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通航建筑物布置及船闸升船机设计

时间:2023-08-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:三峡水利枢纽通航建筑物总体布置,见图2-1。确定通航建筑物的线路沿坝轴线方向的位置。另外,在实际工程中,根据枢纽的具体条件,也有将通航建筑物的主体段布置在远离坝轴线的下游,通过修堤在上游形成引航道的做法。通航建筑物轴线与坝轴线间,一般应直角相交,这样建筑物的结构关系比较简单。但也有通航建筑物轴线为满足闸前直线段长度的要求而与坝轴线斜交的情况,如葛洲坝水利枢纽2号船闸,即采用此种布置。

通航建筑物布置及船闸升船机设计

通航建筑物在枢纽中的布置,主要按照在充分发挥枢纽工程综合效益的前提下,尽可能地满足船舶(队)通航要求的原则,通过处理好通航建筑物与自然条件和各相邻建筑物之间的关系,确定通航建筑物在枢纽中的位置和通航建筑物各组成部分的合理布置。在通航河流上,通航建筑物作为枢纽的一个重要组成部分,也是在枢纽坝线比较时需要考虑的主要因素之一。三峡水利枢纽通航建筑物总体布置,见图2-1。

图2-1 三峡水利枢纽通航建筑物布置

2.4.2.1 通航建筑物线路选择

(1)一般原则。

1)线路应较好地适应坝区的地形、地质条件。沿线的地形和地质条件,应尽可能与通航建筑物各组成部分的要求相适应,整条线路的工程量少。

2)在引航道口门区的流速、流态满足船舶(队)航行的要求,泥沙淤积少。

3)线路布置与枢纽整体布局协调,与枢纽其他相邻建筑物之间布置的矛盾小,施工的干扰少。

4)建筑物的运行管理比较方便,线路与岸边的交通联系好。

5)尽可能为工程的远景发展,保留必要的余地。

(2)线路直线段长度。根据船舶(队)运行的需要,通航建筑物的主体段和上、下游引航道的闸前直线段,应布置在一条直线上。结合地形、地质和各相邻建筑物的条件,直线段的长短,往往决定船闸的线路布置的难度和工程量造价。

船闸主体段的长度即为船闸闸首和闸室结构长度之和。闸首结构的长度,在选线阶段,可根据闸首的工作水头,考虑闸首设备布置和结构稳定要求初步确定。闸室结构的长度主要按照闸室的有效长度,考虑利用部分闸首长度后确定;升船机主体段的长度,按照垂直升船机闸首和船厢室的长度或斜面升船机闸首和斜坡道的长度确定。

引航道的闸前直线段长度,主要根据船舶(队)在迎向运行时,船舶在闸前停靠和错船的需要确定。

(3)确定通航建筑物的线路沿坝轴线方向的位置。通常根据上面确定的直线段长度,坝址的地形、地质条件,考虑与其他建筑物之间的关系和引航道上、下游口门的水流和泥沙淤积条件,在坝址河段的左、右两岸,通过不同线路位置方案比较后选定。

(4)确定船闸纵向的位置。上闸首(对多级船闸为第一闸首,下同)相对于枢纽坝轴线的位置,主要根据主体建筑物所在部位的地形、地质条件和口门处的地形和水流条件确定。

船闸的主体段,通常由船闸的闸首与枢纽的挡水坝相连接,有3 种不同的位置可供选择。

1)上闸首布置在坝轴线上。上闸首为枢纽挡水线的组成部分,船闸的主体建筑物由坝轴线依次向下游进行布置。采用这种布置,主体结构的受力条件比较简单,在许多船闸中广为采用。

2)上闸首布置在坝轴线上游。下游的其余闸首(单级船闸即为下闸首,多级船闸为第二闸首或第三闸首,下同)位于坝轴线上。这种布置,上闸首连同部分闸室伸入水库中,如枢纽的防渗线仍沿坝轴线方向布置时,这部分建筑物长期为水淹没,受力条件较差,但坝顶交通通过上闸首下游的其他闸首,桥下通航净空容易得到满足。通常在下游引航道直线段或口门布置困难,地形、地质条件与将这些闸室布置在坝轴线下游相比明显优越时采用。有的枢纽,坝轴线虽由下闸首通过,但上闸首和闸室处于岩石开挖槽内,枢纽的防渗帷幕线,可在闸室侧向上游绕至上闸首通过(如三峡双线五级船闸即采用此种布置)。这种布置,在过坝交通的桥下净空较易满足的同时,主体结构的条件仍和上闸首布置在坝轴线上的情况相同。

3)上闸首布置在坝轴线下游。船闸的主体段在坝下游通过一段渡槽与枢纽的挡水坝连接。但这种布置渡槽占用枢纽挡水线的长度较多,渡槽内水深较大,结构条件较差,船闸的工程量将有较大增加,除上、下游引航道直线段和口门的布置条件确有困难,或在坝轴线附近的地质条件明显不能适合于作为通航建筑物基础的情况外,在船闸布置中极少采用。另外,在实际工程中,根据枢纽的具体条件,也有将通航建筑物的主体段布置在远离坝轴线的下游,通过修堤在上游形成引航道的做法。

升船机上闸首的位置,通常直接布置在坝轴线上。但根据升船机不同的型式、使用要求和线路位置的地形、地质条件,主体段的位置同样也有布置在上游或在坝下游通过一段渡槽与大坝连接的情况。

(5)确定通航建筑物轴线与坝轴线的交角。通航建筑物轴线与坝轴线间,一般应直角相交,这样建筑物的结构关系比较简单。但也有通航建筑物轴线为满足闸前直线段长度的要求而与坝轴线斜交的情况,如葛洲坝水利枢纽2号船闸,即采用此种布置。

(6)确定引航道口门的位置。引航道口门的位置与通航建筑物的线路位置间的关系十分密切,主要按照主体段及引航道的布置尺度和口门所在位置的地形、水流及泥沙等条件确定。引航道的布置方式和尺度,将在下面“引航道布置”一节中详述。

(7)通航建筑物线路位置比较选择。

1)左、右岸线路比较。根据水利枢纽的特点,为较好地满足通航建筑物上、下游通航水流条件的要求,水利枢纽中的通航建筑物通常在河床的左、右两侧靠近河岸布置。通航建筑物布置在哪一岸,通常可根据坝址的地形、地质条件,河道的水、沙条件和枢纽其他建筑物的布置,从主体建筑物的基础条件,通航建筑物要求的直线段长度,上、下游引航道的布置及口门区的水流、泥沙条件,通航建筑物与其他建筑物之间的相互关系和与岸上的联系,以及工程量的多少等方面,在枢纽的左、右两岸,各选出一条代表性线路,进行全面的技术经济比较确定。但当两岸的布置条件存在明显的差别时,也可按照经验进行选定。一般优先考虑在河道的凸岸一侧布置通航建筑物。为避免枢纽泄流对通航建筑物通航水流条件的不利影响,除有非常特殊的原因外,一般不将通航建筑物布置在河床中间。

对于需要同时修建两线通航建筑物的枢纽,只要地形、地质和水、沙条件合适,从节省工程量和便于管理考虑,通常将两线通航建筑物并列地布置在河床的同一岸。如长江三峡水利枢纽的两线船闸即并列布置在左岸。在实际工程中,由于某些原因,也有将两线通航建筑物分别布置在枢纽的左、右两岸。如欧洲多瑙河上的铁门船闸,出于在左岸的罗马尼亚和右岸的南斯拉夫两个国家分开进行运行管理需要,在河流两岸各布置了一线船闸。又如我国葛洲坝水利枢纽,根据地形和水、沙条件,在右岸布置了一座1 号船闸,在左岸布置了2号和3 号两座船闸。

2)船闸线路比较。除非有特别有利的条件可供利用,船闸线路的最终选定应进一步通过线路位置的方案比较。应对可能布置的不同线路,进行全面的技术经济比较。但如葛洲坝在左岸有三江河道可供利用,可不再进行多条线路的比较选择。三峡船闸的线路,则系经过对左岸的4条不同线路进行专题研究和多次专家论证后选定。

2.4.2.2 主体建筑物及相关设备布置

(1)布置的内容。主要包括船闸主体段的上下闸首(如为多级船闸则还有中间闸首)、闸室(含输水系统)、引航道内的导航墙和靠船墩等分部建筑物,及其闸门、阀门启闭机、系船柱等相关设备;垂直升船机的上下闸首、承船厢室段或斜面升船机的上下闸首、斜坡段的结构、引航道内的导航墙和靠船墩等分部建筑物,及其闸门、阀门、启闭机、系船柱等相关设备。其中对于下水式升船机,则在下游不布置下闸首。

(2)各分部建筑物平面尺寸的确定。主要包括从上闸首上缘至下闸首下缘之间各个建筑物的长度和顶、底部的宽度,上下游导航和靠船建筑物的长度和顶、底部的宽度。

在方案布置阶段,以上这些建筑物的布置尺度,主要根据地形、基础条件和通航建筑物的型式、水头、分级情况、闸室有效尺寸等,在大致确定的各分部建筑物型式和主要机电设备型式,以及输水系统型式的基础上,通过粗略的结构计算和对运行管理需要,并参照已有工程的经验确定。

(3)各分部建筑物高程的确定。各分部建筑物的顶部和底部高程,对船闸可分别按照运行高水位加顶部超高和运行低水位减最小槛上水深确定。对垂直升船机承船厢室承重结构的顶部高程,按上游最高通航水位和通航净空的要求确定;承船厢室的底部高程,按承船厢在下游最低通航水位以下需要在承船厢底部预留的净空确定。对斜面升船机,斜坡道的坡度,可根据斜面升船机的型式是横向还是纵向,分别在1∶4~1∶20之间选定。斜坡道的顶底点高程,可根据斜船架在上、下游方向水面以下需要的高度确定。不同等级航道要求的通航净空可参见《全国通航标准》或根据河道规划标准船舶(队)在水面以上高度的要求确定。

2.4.2.3 引航道布置

(1)引航道的作用。通航建筑物的引航道是在主河道与通航建筑物之间布置的一段人工航道,其主要作用是保证过坝船舶(队)能够安全顺利地从主河道驶入通航建筑物或从通航建筑物驶入主河道。大、中型水利枢纽通航建筑物的引航道,随着水库的调度运行,洪、枯水期坝前水位变化较大,通常在汛期坝前水位较低,枢纽的泄流量较大,对引航道口门区的通航条件和泥沙淤积起控制作用。引航道一般在河流的岸坡或台地上开挖形成(或根据河道的水、沙条件为满足隔流防淤等需要在水库中开挖并筑堤形成)。随坝址的地形和水流条件的不同,在汛期水库水位较低时,引航道为一段限制性水道;在枯水期水库水位较高时,引航道大部分又可能为在水库宽阔域中的开敝水道。为较好地发挥引航道的上述功能,引航道的布置应按安全方便、经济合理的原则,根据不同运行阶段所采用的过闸方式,满足船舶(队)在进出通航建筑物的航线上,对通航宽度、吃水深度、弯曲半径、在闸前进行错船等通航尺度和纵向、横向流速,以及波浪高度等通航水流条件的要求。(2)引航道基本尺度确定。主要根据设计船舶(队)的性能和尺度,以及通航建筑物的线数和运行方式确定。我国《船闸设计规范》与世界上一些水运较发达国家,对船舶(队)引航道的长度、宽度、深度、弯曲半径和弯段加宽值与设计船舶(队)之间关系的规定大致如下。

1)长度。

a.《船闸设计规范》规定:船闸引航道按船舶迎向运行的过闸方式进行布置。

采用直线进闸、曲线出闸的运行方式时,引航道应由导航段、调顺线段、停泊段和制动段等组成。其中前面3 段称为直线段,应与主体段布置在一条直线上,各段长度如下:

闸前直线段

式中 l1——导航段,l1≥Lc

l2——调顺段,l2=(1.5 ~2.0)Lc

l3——停泊段,l3=Lc;Lc 为设计船队长度。

当船舶(队)有良好的操纵性能时,调顺段可适当缩短;当受地形等条件限制,山区Ⅲ级、平原Ⅳ级以下的船闸,可通过技术经济论证,在满足安全进出闸和通过能力条件下进行布置。

采用曲线进闸、直线出闸的过闸方式时,直线段长度应不小于导航段与停泊段之和。

船舶的制动段即为船舶(队)进入引航道口门后逐步减速直至在停靠段停靠之间的距离,其长度按船舶(队)进入口门的航速及其航行性能确定。

b.国外参考资料:前苏联《船闸规范》有关迎向运行在闸前进行错船的尺度规定,与我国试行规范基本相同。在其他国家的有关资料中,引航道布置尺度一般按航模航行资料确定,未见有关引航道长度方面类似要求的具体规定。

2)宽度。

a.《船闸设计规范》规定:单线船闸在闸前向单侧扩大的引航道宽度B0,按一行一停,即一个船舶(队)航行,引航道一侧停一个船舶(队),考虑船与船之间的富裕宽度,共3 个设计船舶(队)宽度bc,加1 个船与岸的宽度确定。

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单线船闸在闸前向两侧对称扩大的引航道宽度B0,按一行两停,即一个船舶(队)航行,引航道两侧各停一个船舶(队),共3 个设计船舶(队)宽度bc,再考虑两个船与船之间的富裕宽度bc 确定。

双线船闸共用的引航道宽度,按两线均为迎向运行即两行两停计算,需4个设计船舶(队)宽度bc,加3 个船与船间的富裕宽度bc 确定。

b.国外参考资料:前苏联船闸规范规定:“双线船闸引航道合并在一起布置。引航道的宽度应能通过3 个船队,……”“船舶满载吃水面的富余宽度,应不小于错船船队总宽度的0.3 倍。”按此规定,引航道的宽度应为3.9bc。美国未见有引航道宽度的统一规定,据比较充分的资料统计,已建船闸引航道宽度为2.34~4.69bc联合国亚太地区经社委员会制定的内陆航行运河设计指标(以下简称“指标”),在航运渠道横断面设计准则中,根据交通密度不同,规定了“正常”、“缩窄”和“单行”3 种不同标准的横断面,其中正常断面的引航道宽度为4.0bc。巴拿马运河人工开挖河段、莱茵河荷兰段和加拿大劳伦斯水道新航渠等的宽度(包括其4号、5 号、6 号船闸为双线3 级连续布置的引航道),分别为2.82bc、2.72bc 和4.61bc

3)最小水深。

a.《船闸设计规范》规定:引航道的最小水深,Ⅰ~Ⅳ级船闸,应大于或等于设计最大船舶(队)满载吃水的1.5 倍;Ⅴ级以下船闸采用1.4 倍,对淤积较多或底质为岩基的引航道的最小水深应适当加大。

b.国外参考资料:前苏联船闸规范规定,引航道最小水深为船舶吃水、船舶航行时产生的吃水增量、船底航行和泥沙淤积富余之和。按此进行推算引航道最小水深为最大设计船舶(队)吃水的1.28倍。美国陆军工程师兵团规定,引航道最小水深为最大设计船舶(队)满载吃水的1.25 倍。“指标”规定,正常断面引航道最小水深为设计船队满载吃水的1.4倍。

4)弯曲半径。

a.《船闸设计规范》规定:顶推船队最小弯曲半径对Ⅰ~Ⅲ级船闸,为最大设计船队长度的4.0倍;Ⅳ~Ⅶ级船闸,为最大设计船队长度的3.0倍;拖带船队为最大设计船队长度的5.0倍。并规定在引航道的口门区,考虑到水流和风浪等对船舶(队)航行的影响,最小弯曲半径应在上述规定以外,再加1 个最大设计船舶(队)的长度。

b.国外参考资料:前苏联船闸规范规定,最小弯曲半径为最大设计船队长度的3.0倍。美国按船队的航速和引航道曲线的中心角进行规定,对航速为13~16km/h,(即3.6~4.4m/s),中心角≤25°,引航道的最小弯曲半径为3 倍最大设计船队长度;对中心角为25°~35°,引航道的最小弯曲半径为5 倍最大设计船队长度。“指标”规定引航道的最小弯曲半径为4~6 倍最大设计船队长度。

5)弯段加宽值。

a.《船闸设计规范》规定:弯段加宽值与最大设计船队长度的平方成正比,与弯曲半径的2倍加引航道宽度成反比。

b.国外参考资料:弯段加宽值与最大设计船队的长度的平方成正比,与弯曲半径成反比。

6)确定引航道基本尺度的参考意见:引航道基本尺度的确定,直接关系到通航建筑物的运行条件和工程的造价。在按有关的规程、规范的规定确定引航道尺度时,既要执行有关规程规范,也应结合工程的具体情况,参照上述有关的资料,考虑根据船闸的线数、级数和不同运行期水位的实际条件确定的运行方式,合理地进行分析和论证。对一些可能发生,但几率很小,通过船闸的运行管理不难避免的情况,应不作为确定布置尺度的依据,这可能是各个国家对尺度规定之所以不同的基本原因,值得很好进行总结。

(3)引航道的通航水流条件。引航道的通航水流条件是除满足通航尺度以外,必须满足的又一必要条件。目前,我国大中型水利枢纽船闸判断引航道通航水流条件能否满足要求的主要方法,是通过水工、泥沙模型试验,将取得的流速资料与《船闸设计规范》的规定值进行对比。规范对不同级别船闸引航道口门区流速的规定,见表2-4。

表2-4 引航道口门区水面最大流速限值表单位:m/s

对引航道内流速的规定为:在闸前约3.5 倍设计船队长度范围内,应为静水区;其他部位由于存在难以避免的汇水建筑物汇水造成的流速,纵向不大于0.5m/s,横向不大于0.15m/s。

实践经验表明:对流速条件要求的不适当提高,将对通航建筑物的线路位置、布置及工程造价产生十分明显影响。因此,在判定引航道通航水流条件能否满足要求时,有以下几点意见供参考。

1)合理确定通航流量。引航道口门区的流速、流态,取决于泄水的流量、坝前的水位、地形和引航道的布置。因此,首先应该合理确定与流速有密切关系的通航流量。应在采用较高的通航流量以获得较多的通航天数和相应的航运效益,与所需增加通航建筑物布置的难度和相应的工程投资之间,进行技术经济论证。

2)合理确定流速标准。船舶(队)的航行条件,在一定的流速、流态情况下,取决于船舶(队)的航行性能。因此,在判定通航建筑物引航道远期的水流条件时,应同时考虑水库随着泥沙淤积导致水流条件发生变化和船舶(队)的航行性能相应地会逐步优化的情况,不能简单地对应于现有船舶(队)性能的流速标准,与工程运行很久以后(如水库达到冲淤平衡以后)的水流条件进行比较,而应通过科学论证。针对未来规划的年份,提出与未来航行性能比较先进的规划船舶(队)相对应的流速标准;对引航道内的流速要求,在实际工程中,由于船闸一般需要在引航道内充、泄水,闸前部位的流速,很难实现静水区,只能要求发生的流速尽可能小,不致明显地影响船舶(队)在闸前安全地错船和进、出船闸航行为原则。

3)恰当地应用模型的流速资料。在采用水工模型试验的流速资料,对照有关规定判断引航道的通航条件时,应同样注重参照已建成类似工程实际运行流速的情况,对引航道各部位的流速进行深入的对比分析和论证。已建通航建筑物的运行经验表明,水工模型试验资料中,个别乃至部分测点出现的瞬时超标准流速,对船舶(队)的正常航行并不产生不利影响。

(4)引航道布置要点:

1)一般要求:①引航道应根据船闸的级别、线数、运行方式、船舶(队)的性能、坝址的地形、地质、水流、泥沙等条件,通过综合分析对布置进行比选。②对于单线单级、单线分开布置的多级或双线单级船闸,一般应按迎向运行的要求布置引航道;对于双线多级船闸,两线船闸一般不可能同时采用迎向运行的方式,只有当一线船闸检修另一线船闸单向运行定时换向时,才采用迎向运行。因此,一般可按两线船闸不同时迎向运行的要求布置引航道。③在闸前应根据不同运行方式的需要,布置导航及靠船建筑物。④引航道内应尽可能不再布置其他的取水和泄水建筑物,在无法避免时,这些建筑物产生的水流,不得对过闸的船舶(队)正常的航行和停泊造成影响。⑤引航道内应严禁布置客货运码头及其他有碍过坝船舶(队)正常航行、停泊安全和影响船闸通过能力发挥的建筑物。

2)闸前段布置。引航道为满足船舶在闸前错船的需要,船闸上、下游引航道,需由闸首逐渐向一侧或两侧扩大。按照船闸不同的运行方式,闸前段的布置型式,一般可分为对称式、反对称式和不对称式3 种型式。

以双线单级或多级船闸为例,两线船闸通常共用引航道,引航道的闸前段一般为对称式,船闸上、下游引航道左、右两侧,通常与两线船闸闸首靠岸一侧的迎水面的延长线相对应,布置主导墙,闸前的副导墙,一般向两线船闸中间隔墩一侧向前扩大(图2-2)。

图2-2 双线船闸引航道闸前段布置图

对单线通航建筑物以船闸为例:①对称式。当船舶(队)在上、下游采用曲进、曲出的运行方式时,通常在闸首前采用同时向两侧按1∶3~1∶4 的斜度逐渐扩大的对称式布置,见图2-3(a)。这种布置型式,通常适用于吨位不太大、以自航为主、船舶操纵性能比较好的情况,在欧洲的通航建筑物上采用较多。②反对称式。上、下游引航道的闸前段沿闸首迎水面,一侧布置直线,另一侧布置成斜度约为1∶2 的斜线或圆弧线,且上、下游布置的方向相反,见图2-3(b)。采用这种布置通航建筑物的运行方式十分灵活,上、下行船舶(队)分别可采用直进曲出、曲进直出或一个方向直进直出、另一个方向曲进曲出等不同的运行方式。这种布置型式在我国的通航建筑物上采用较多。③不对称式。这种布置型式与上一种型式之间的差别,就是闸前段引航道在一侧的上、下游均为直线,另一侧均为斜线,见图2-3(c)。这种布置型式的运行方式,与上一种型式同样灵活。两者在布置上的不同,主要出于对地形、地质、水流、泥沙及与上、下游航道的连接等因素的不同考虑。

图2-3 单线船闸引航道闸前段布置图

(a)对称式;(b)反对称式;(c)不对称式

3)口门区布置。引航道口门区的位置和布置,需满足以下要求:①口门区的位置,应布置在河道的深水区和在建库后泥沙淤积较少的区域。②口门区以外一定距离内应有清晰的视野,口门内外各1 倍船舶(队)长度范围的航线应布置为直线。③船闸引航道口门区的宽度,一般等于1.5 倍引航道正常段的宽度;口门区的长度,一般大于等于2.0倍规划船队的长度。④为获得良好的流速、流态,口门区中心线与河道水流流向的夹角,在无试验条件时,根据经验最大不应超过25°,口门区应无导致不良水流的水下地形。在有模型试验的条件下,口门区的位置可通过水工模型试验得出的口门区的流速、流态,对照规划船舶(队)的航行性能确定。⑤口门区与其上、下游河道通常需用曲线连接,其半径应能满足有关规定的要求。

4)编队区布置。船闸通过能力的充分发挥,关键在于通航船舶(队)的大型化和标准化。目前在我国河道上航行的船舶(队)还处于大小不一、性能各异的状态,对船舶进行编队的好处是统一船舶进出闸的速度,节省船舶过闸的时间,并充分利用闸室有效尺寸,增加一次过闸船舶的载重量,以提高船闸的通过能力。船舶的编队工作通常在船闸上、下游的适当位置布置的编队区进行。船闸编队区布置需注意以下几点:①编队区的位置一般选择在上、下游引航道口门区和河流的主航道以外,水流比较平缓的河湾处;②编队区的面积,需根据经过优化调度后的来船密度,同一时间需要在内进行编队的船舶(队)数,以及船舶(队)在内进行调度的需要等确定;③在编队区内应设置必要的系船、锚泊、船舶(队)调度和与各港口及船闸通讯联系的设施和设备。

附:水利枢纽工程施工期的通航设施

(1)施工期通航问题的提出。在通航河流上修建水利枢纽及其通航建筑物的过程中,通常会有一段时间,会对河道原来的通航造成影响,枢纽施工影响通航的程度视施工布置和施工工期的不同而异。河道由于枢纽施工造成长时间的碍航或断航,不仅会对河流航运的效益造成影响,在目前交通运输之间竞争十分激烈的情况下,甚至会改变相关地区运输的格局,导致河道航运业的萎缩。为使这种影响尽可能地降低到最小限度,在通航河流上修建水利枢纽时,必须根据河道的通航情况和工程施工安排,研究落实从工程开始施工直至建成蓄水,不同施工阶段维持河道通航的措施。施工通航问题既是施工总体布置需要解决的问题,又是通航问题,因此,对解决该问题通常采用的主要技术方案,在此作简要介绍。

(2)解决施工期通航问题的主要途径。根据河道通航的情况和工程的施工安排,施工期通航通常采用以下两类方案。

1)维持河道通航的方案。这种方案通常在河道的运量较大、工程施工影响通航的时间较长时采用。

2)河道断航或短期断航的方案。这种方案一般用于河道的运量较小或影响通航的时间较短的工程或工程施工的某一个阶段。

解决维持施工期通航问题的措施如下:

①专门修建施工期临时通航设施;②将施工通航设施与永久通航设施结合;③利用施工导流工程通航。

解决枢纽施工期断航问题的措施如下:

①修建驳运设施;②对客货运量提前或推后进行安排;③改变河道的运输调度,在一段时间内将客货运量进行陆运分流。

(3)施工通航设施布置。枢纽工程的施工期通航,是为解决由于枢纽工程施工导致碍航问题的一种临时性措施。根据河道通航的具体条件,当需要在施工期保持河道的通航能力时,由于施工通航设施使用的时间不长,设施的规模应以维持河道原有的通航能力为原则,设施的型式宜根据工程具体的特点,与枢纽的临时工程乃至永久工程相结合进行布置,除非十分必要才考虑修建专用的临时通航设施,以便在妥善解决问题的前提下尽可能节省工程投资。

临时性通航建筑物的型式主要有船闸和升船机两种。这两种型式,可以专门修建,也可以与永久通航建筑物相结合进行修建,具体做法是将永久通航设施的运行水位降低,使其满足施工期通航的要求,承担施工期通航任务,至工程投入永久通航前再进行完建。在可能条件下,也可利用施工期的导流建筑物,如导流明渠、导流隧洞作为临时过船的通道,即按照一定的通航流量和通航水流条件,对导流建筑物的布置进行优化,使其满足在一定标准下可以通行船舶的要求。

对于采用所谓断航方案的枢纽,在河道断航的情况下,应根据工程的具体条件,通过在岸边修建驳运设施,解决客货过坝运输的问题。也可在坝顶临时架设起重设备,起吊货物进行翻坝或以驳运设施解决客运问题,通过运输调度,采用提前或推后运输的办法解决货运的问题,或在一定时间内将水运的运量转由陆运分流解决。

一个工程的施工通航问题的解决措施,并不一定只采用上述的某一种,针对不同的工程和工程不同的施工阶段,可以采用一种措施,也可以一种措施为主,综合采用几种措施。如长江三峡工程由于通航运量大,工程规模大,施工工期长,对施工期通航的安排为:工程第一期施工时,围主河道右侧的后河,开挖导流明渠和在左岸岸上修建临时船闸和永久船闸,船舶(队)仍由主河道维持通航。工程第二期施工时,围主河道左侧河床,修建溢流坝和左岸电厂,工程结合导流需要,在河床右侧开挖了导流明渠,通过对导流明渠按兼顾船舶在一定的通航流量下能够通航的要求进行修改,船舶(队)在流量较小的大部分时间,由导流明渠和临时船闸维持通航。通航的标准,为长江天然情况下的通航流量4.5 万m3/s。期间遇到大于4.5 万m3/s 的流量,以及二期施工期末及围堰发电蓄水期,对导流明渠和临时船闸时间不长的停航,利用右岸秭归县的茅坪港移民码头设施,作为客运和很少量的货运的临时应急驳运使用;大宗的货运,主要采用陆运分流和提前或推迟运输的措施解决。第三期工程施工时,围右侧河床,修建右岸电厂,枢纽已蓄水发电,左岸永久船闸按照适应初期上游最低通航水位的要求开始试运行,船舶(队)转由永久船闸通航。

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