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節，是維護通航秩序，保護通航資源，保障通航安全，促進水運經濟發展的必經之路[1]。

鹽城市運東船閘位于淮安市淮安區南郊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，與其左側的運東閘、運東水電站與蘇北灌溉總渠堤防共同構成運東閘下的防洪屏障。因工程建設年代久遠已出現嚴重的安全隱患，相關部門根據安全鑒定報告書提出了除險加固實施方案。為確保設計方案安全可行，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，當時船閘按五級航道標準設計，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。由于當時技術尚不成熟，經濟投入不足、材料供應受到限制以及管理與施工多方面的原因，致使工程存在嚴重缺陷。經過多年運行，已存在重大的安全隱患。2012 年運東船閘船舶通過量已達2396 萬t，日均開閘次數約50 次，閘門運行時間長，啟閉頻繁，已大大超出原有設計能力，面板和縱梁等主要構件有嚴重的撞擊變形，面板焊縫局部有裂縫，止水局部嚴重損壞，漏水嚴重。根據《鹽城市運東船閘安全鑒定報告書》的結論，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規模、引航道設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 船閘建設規模合理性分析

2.1.1 船閘閘室有效長度合理性分析

工程建設規模船閘室總長為180 m。根據《船閘總體設計規范》船閘閘室有效長度不應小于式（1）規定。

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

依據《鹽城市運東船閘除險加固工程初步設計報告》有關內容，2035 年鹽城市運東船閘各船型承擔運量比重見表1。

表1 2035 年鹽城市運東船閘各船型承擔運量比重表

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，鎮靜段長度取8 m 運東船閘總長L=154+8=162 m，參考《內河通航標準》中的船閘長度標準尺度（280 m、200 m、180 m、120 m 等）有關規定，運東船閘總長L 長度定為180 m 滿足規范要求。

2.1.2 船閘閘首口門和閘室有效寬度合理性分析

工程設計閘室凈寬23 m，根據《船閘總體設計規范》規定，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。當只有一個船隊或一艘船舶單列過閘時，則為設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準船型主尺度系列》中500 t 級船舶寬度8.8 m，作為驗算代表船型，另根據《內河通航標準（GB 50139-2004）中“船閘有效寬度應為8 m、12 m、16 m、23 m、34 m 的有關規定”。考慮到船舶大型化標準化的趨勢，結合船閘總體設計規范的分檔要求，閘室凈寬23 m滿足規范要求。

2.2 船閘引航道設計合理性分析

當采用直線進閘、曲線出閘布置時，引航道的各段長度，應符合下列規定：

（1）導航段長度l1：l1≥lc。

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

（2）調順段長度l2：l2≥（1.5～2.0）lc。

（3）調順段長度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準船型主尺度系列》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范要求。

2.3 船閘通過能力合理性分析

根據《鹽城市運東船閘運量預測專題研究》中規劃水平年各種船型的比例及各種組合能出現的情況進行分析，規劃水平年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；N 為年通航天數，天，參考現狀運東船閘年通航天數，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；n0為日非運客、貨船過閘次數，取n0=4；G 為一次過閘平均噸位；N 為年通航天數，天，參考現狀運東船閘實際年通航天數，按340 天計；船舶裝載系數α 取0.8；貨運量不平衡系數β 取1.3。

計算得出的年過閘船舶總載重噸位P1=3985 萬t 大于預測3600 萬t，年過閘客貨運量P2=2136 萬t 大于預測2050 萬t。綜上所述，本次運東船閘閘室拆建規模擬定為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準。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

施工占用水域對沿岸航行船舶航行的影響，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生概率，嚴重時將導致施工運輸船舶與京杭運河航道通航船舶發生摩擦碰撞等事故。

3.1.2 施工期對通航環境的影響

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生的廢水、廢渣可能對環境產生不利的影響。施工區大氣污染源主要是施工機械排放的尾氣、土方開挖、材料運輸及裝卸產生的粉塵。施工現場大氣污染可能給現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生的噪聲，對現場工作人員及周圍居民的身心健康和生產、生活構成一定的影響。

3.1.3 安全性分析

（1）擬建項目施工期間部分施工環節（例如圍堰設置、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為傳播載運危險品，貨物性質或船舶行為不相容，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

根據工程設計方案，下游引航道拆建靠船墩12 個，其位置布設于引江斜河北岸，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。船舶穿越橋孔前應及早調整好船位和航速，避免靠一側太近而導致岸吸與岸推現象的發生。

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停靠會對船閘東側兩座橋梁帶來一定的安全隱患。

4 結論

（1）遠東船閘設計總長為180 m，閘室凈寬為23 m，滿足設計要求，所以船閘建設規模合理。

（2）引航道長度設計滿足相關規范，即船閘引航道設計合理。

（3）設計年過閘船舶載重噸位3985 萬t 大于預測數據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節（例如圍堰設置、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停靠會對船閘東側兩座橋梁帶來一定的安全隱患。