望虞河西岸控制工程中衛浜樞紐總體布置探析

楊嘉為

（上海勘測設計研究院有限公司，上海 200434）

望虞河西岸控制工程中衛浜樞紐總體布置探析

楊嘉為

（上海勘測設計研究院有限公司，上海 200434）

綜合水利樞紐建筑物的布置往往涉及多方面因素的限制，總體布置需結合水利樞紐的各種功能因素以及周邊建設條件來考慮。討論望虞河西岸控制工程衛浜樞紐的選址及總平面布置，從地形、工程布置、地質條件、樞紐控制效果、施工條件等方面比選工程閘址，衛浜樞紐布置在距嘉菱蕩約420m處；對衛浜樞紐的管理區、泵站、節制閘、套閘及二期預留船閘布置進行了分析及比選，采用并列布置方式，由南至北依次布置管理區、泵站、節制閘、套閘并預留二期船閘（Ⅴ級航道）位置，以連接土堤與北岸。

水利樞紐；泵站；套閘；節制閘；聯合布置

1 工程概況

望虞河西岸控制工程位于太湖流域北部，江蘇省無錫市新區、錫山區和蘇州市相城區、常熟市境內。該工程具有改善水環境、行洪除澇、增加水資源供給等綜合效益，對流域和地區經濟社會發展具有重要作用。

工程主要建設內容主要分為西岸控制工程（即主體工程）和水系調整工程兩大部分。西岸控制工程共有35座支河口門建筑物，包括4座樞紐工程、3座泵閘工程、3座套閘工程、20座節制閘工程（其中拆除重建2座）和5座涵閘工程（其中拆除重建1座）；水系調整工程包括新開河道約5.779 km、疏浚河道約34.099 km、新建橋涵24座、新建圩區排澇閘站4座、新建排澇泵站1座、新建節制閘1座、打通河道（開壩）2處。

衛浜樞紐為望虞河西岸控制工程中35座支河口門建筑物之一，位于衛浜河上，衛浜與嘉菱蕩相交，嘉菱蕩為望虞河沿線的一個小型湖泊。衛浜北岸為蘇州市地界，南岸為無錫市地界。河口以西約1.2 km范圍內的走向基本為東西向（EW向），河道較順直，水面寬80～185 m，河底高程約為-0.60～0.60 m。衛浜南岸主要為魚塘，距河口約850 m處有一條水面寬約90 m的支河；北岸主要為農田，河道沿程支河、斷頭浜較多，距河口約1060 m處有一條水面寬約20 m的支河。衛浜地理位置見圖1。

衛浜現狀為等外級航道，規劃為Ⅴ級航道，本次設計為Ⅵ級航道，擬建衛浜樞紐由1座12 m×120 m×2.5 m的套閘（按Ⅵ級航道）、1座12 m的節制閘和1座引水流量3 m3/s的泵站組成，預留二期建設Ⅴ級船閘的位置。主要建筑物按3級建筑物設計，次要建筑物為4級，臨時建筑物為5級。

圖1 衛浜現狀—地理位置圖

2 工程選址及總平面布置原則

2.1 工程選址原則

（1）閘址布置應預留望虞河規劃向西岸拓寬60m所需位置。

（2）閘址應盡量靠近望虞河，以減少望虞河引水水量的損失，有效控制支河污水混入，并減少望虞河河堤的長度。

（3）閘址應盡量避開民居、企業等房屋密集區，避開跨河橋梁、管線等建筑物，盡量減少拆遷工程量。

（4）閘址應選擇地形、地質條件較好的地段。

（5）閘址選擇應積極聽取工程所屬行政區地方政府的意見，符合當地規劃部門的用地要求。

（6）閘址布置需考慮預留按規劃要求設置的二期船閘所需位置。

2.2 工程總平面布置原則

（1）滿足防洪、排澇、航運和改善水環境的綜合功能要求；

（2）總平面布置緊湊合理，管理調度方便，有利于工程的施工、設備布置安裝、運行及監測；

（3）各單體建筑物間銜接平順，滿足規范規定的各自布置和使用要求；

（4）盡量減少征地面積和拆遷范圍；

（5）對外交通便利，便于工程管理。管理房布置在交通便利的一側，管理區內預留望虞河后續工程全部實施后的貫通道路位置；

（6）有利于預留二期船閘施工及一期樞紐工程建筑物的安全運行。

3 樞紐工程選址方案比選

根據《船閘總體設計規范》第5.5.1.1條規定，L≥3.5 Lc，Ⅵ級航道的單船Lc為28.00 m，則引航道直線段總長度至少需98 m。

分析衛浜靠近望虞河的地形，衛浜河道在靠近望虞河河口（嘉陵蕩）處支流較少，而越往西支流越多，樞紐建在近望虞河口控制效果較好。根據前述選址原則和現狀地形，在靠近望虞河河口（嘉陵蕩）處可選擇的工程位置有：方案一，閘址距嘉菱蕩約420 m；方案二，閘址距嘉菱蕩約1010 m。

兩方案從地形、地質條件、工程布置、運行管理、樞紐控制效果、施工條件、工程占地及工程投資等進行比較，詳見表1。

由表1可見，方案二閘址外衛浜河道北岸有1條小支河，需建4 m節制閘，以實現對支河口門的控制、閘址外衛浜河道南岸有1座已建泵閘，支流澇水通過排澇泵站進入衛浜，若采用方案二，該已建泵站需要改建，這樣還需增加水系調整的工程量。從工程投資來看，方案一較方案二可節省161.97萬元。綜上所述，方案一工程投資省，且閘址靠近河口，攔截污水效果好，故推薦采用方案一，即衛浜樞紐布置在距嘉菱蕩約420 m處。

4 樞紐工程總體布置方案分析

衛浜樞紐水工建筑物主要由泵站、節制閘閘室、套閘內外閘首、套閘閘室、引航道、導航及靠船建筑物等組成。根據前述工程總平面布置原則，考慮衛浜河道很寬，樞紐采用并列布置方式。

分析閘址處地形，閘址北岸西側為一個斷頭浜，閘址南岸西側為一條小支流，為避免引航道建筑物對南岸西側小支流的影響，故將套閘及二期預留船閘布置在北岸側。

對預留二期船閘的位置比選了兩個方案：

方案A，二期船閘布置在樞紐北岸側連接土堤處，見圖2。本次設計的衛浜樞紐包括套閘、節制閘和泵站，采用并列布置，建筑物總寬度41.6 m，遠小于河口寬度（約125～160 m），空余位置采用土堤與岸坡相接，預留的二期船閘布置在北岸，今后二期船閘施工時只需靠岸邊布置圍堰形成基坑即可，套閘可以不斷航。雖然二期船閘中心線相對河道中心線有所偏離，但仍然位于衛浜河道中，對船只通航無影響。

圖2 方案A衛浜樞紐總布置圖

方案B：二期船閘布置在樞紐中間，見圖3。二期船閘中心線對應衛浜河道中心線，兩側分別布置套閘、節制閘和泵站，套閘與節制閘、泵站、預留二期船閘位置采用土堤相連。本布置方案二期船閘的航線可在河道中間，但二期船閘施工時對已建樞紐建筑物的影響較大，除施工期干擾已建樞紐的正常運行外，還給已建樞紐的安全帶來隱患，本次樞紐設計時就需考慮結構的加強措施，為此將增加工程投資。

圖3 方案B衛浜樞紐總布置圖

經分析比較，二期船閘布置在樞紐北岸側較為經濟合理，推薦采用方案A：由南至北依次布置管理區、泵站、節制閘、套閘并預留二期船閘（Ⅴ級航道）位置，以連接土堤與北岸。

為利于樞紐工程防洪作用的發揮，將外河側擋水建筑物布置在一條軸線上，即套閘外閘首與節制閘閘室、泵站對齊，并列布置在河道中。各建筑物縱軸線均平行于河道中心線，套閘外閘首與節制閘閘室中心線相距14 m，節制閘閘室與泵站中心線相距13.8 m，建筑物總寬度41.6 m，小于河口寬度，樞紐北側需設約60 m長的土堤與北岸連接。

節制閘順水流方向總長118 m。套閘順水流方向總長376 m，閘室總長120 m，內外引航道長度取112 m。

閘址兩岸主要為農田、魚塘，考慮望虞河后續工程全部實施后的貫通道路需要以及方便管理人員操作運行，樞紐外河側建筑物頂部設5 m寬交通橋溝通兩岸，內閘首設人行橋。樞紐管理房布置在南岸管理區內。北岸靠內、外閘首布置套閘管理房。進場道路從南岸田間道路接入。

衛浜套閘等級為Ⅵ級。門檻及閘室最小水深取H=2.5 m；結合對沿線現場橋梁通航凈空高度的調查值3.53 m～4.23 m，取Hm=4.5 m。考慮預留的二期船閘為Ⅴ級，通航凈空5.0 m，為便于今后外河側交通橋的銜接，本次衛浜樞紐設計時取通航凈空5.0 m。內外引航道河底高程取與相應閘首底檻高程相同，取為0.00 m。根據引航道直線段長度布置情況，靠船建筑物布置長度應不小于30 m。

5 結語

樞紐閘址的選擇和總體布置均需從現場條件、實現功能、投資等多方面綜合考慮，對于具體工程來說每個工程的控制因素是不一樣的。衛浜樞紐總體布置除考慮地形地質條件、一期工程功能、樞紐控制效果、運行管理要求、施工條件和工程投資，還需要重點考慮二期預留船通道的功能、二期船閘施工的方便性及其對已有工程的綜合影響等。

TV61

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1673-9000（2017）05-0136-03

2017-06-20

楊嘉為（1984-），男，陜西咸陽人，工程師，主要從事水利水電工程設計工作。