草街航电枢纽施工期安全通航问题及措施

吴四飞，吴家浩

（重庆航运建设发展有限公司，重庆 401121）

草街航电枢纽工程位于重庆合川市境内草街镇上游1.0 km附近的嘉陵江干流河段上，上距合川市约26.80 km，下距河口约68.20 km，在施工期采用束窄河床的分期导流方式，其中工程准备期采取临时施工围堰围右岸，预先完成184 m高程以下纵向围堰并进行右岸岸坡扩挖工程，利用左岸原河床过流；一期截流后围左岸，施工船闸、厂房、5孔冲沙闸，期间船舶由右岸明渠通行；二期截流后围右岸，施工15孔泄洪闸和挡水坝段，由一期完建的5孔冲砂闸渲泄导流设计流量和船闸通航。由于一期导流采用围左岸，利用右槽扩挖河段通航，枯水期右槽为新开槽，通航条件较为恶劣，此外枢纽所在河段过往船舶较多，如在枯水期长期断航将会造成巨大的社会影响，同时由于草街航电枢纽处于嘉陵江、涪江和渠江三江汇口的下游，流量及水位变化较大，因此在施工期特别是在一期围堰导流阶段如何满足通航要求并保证通航安全，是草街航电枢纽工程必须解决的问题。本文基于草街航电枢纽区通航条件及施工导流方式的分析，阐述了提高施工期通航条件和能力的应对措施。

1 枢纽区基本情况

1.1 枢纽处河床地貌特点

草街航电枢纽所在的嘉陵江河段呈“S”形，枢纽布置在两反向弯道间约2 km微弯河段，所在区域河道较顺畅，河谷呈不对称“U”形谷，左岸地形平缓，坡度约15°，右岸地形较陡，坡度40°～50°。枯期河水位178 m时，水面宽440 m。河床谷底高程169～180 m，最低高程169 m，水深1～8 m。两岸山体雄厚，地形较完整，多为基岩裸露。现代河床位于左岸，右岸为高漫滩，主流偏向左岸，枯水期右岸有滩地出露，水流较平缓。

1.2 通航条件

嘉陵江合川至重庆段的航道等级定级为Ⅲ级，现实际等级为Ⅴ级，维护航道尺度为1.5 m×（30~40）m×（300~400）m，常年通航200～300 t机驳船，汛期可季节性通行500～1 000 t机驳船。因河流航道等级低，水流相对平缓，船型普遍存在吨位低、功率偏小的特点。草街枢纽建设前，嘉陵江、渠江、涪江重庆境内航道实际等级普遍较低，特别是在枯水期险滩、浅滩碍航严重，远未达到定级标准，枢纽建成后，可渠化航道180 km（其中干流70 km），淹没滩险75个，使嘉陵江干流利泽至草街70 km航道达到Ⅲ级航道标准，可通行1 000吨级船舶，2×1 000吨级船队，渠江富流滩至河口88 km航道达到Ⅳ级航道标准，涪江渭沱枢纽以下22 km航道达到Ⅴ级航道标准，通航条件将得到显著改善[1]。

1.3 施工期分期导流方式

草街航电枢纽自开始进行辅助工程施工以来，各阶段通航方式为：

2005年10月—2006年4月，进行临时施工围堰堆筑、混凝土纵向围堰基础开挖、及184.00 m高程以下混凝土浇筑和右岸河道扩挖施工，同时在左岸滩地进行船闸基础开挖和底板混凝土浇筑。期间船只由左岸束窄的原河道通行。

2006年5—10月河床位置施工暂停，全河床过流，由于河中心混凝土纵向围堰在水下碍航，船舶通行时须适当调整航线以避开纵向围堰的影响。

2006年11月—2009年12月，在挡全年洪水的一期上下游高围堰围护下，完成左岸一期基坑中船闸、厂房、5孔冲沙闸主体混凝土，利用右岸扩挖河道（导流明渠）泄流、通航。

2010年1月，二期河床截流，形成右岸二期基坑，进行泄洪闸混凝土浇筑，水流由一期完建的5孔冲沙闸宣泄，期间断航。

2010年6月，船闸经通航阶段验收达到通航条件，船舶通过船闸通航，因枢纽仍处于施工期，为保障船舶通航和工程建设安全，期间对船闸水域实行限制性通航管制[2]。

1.4 施工期重点时段通航标准

1） 2006年5—10月河床施工暂停，全河床过流期。由航道管理部门增加设置纵向围堰航标以确保通航安全；在2006年11月左岸河道截流期间（从左岸进占开始至截流完成）和2008年9月—2009年1月上下游围堰拆除期间，在进行水下拆除或对行船有危险时，该施工河段禁止通航；其余施工时段通航标准根据草街航电枢纽初步设计报告及施工期通航模型试验研究为[1]：最低通航流量为327 m3/s，禁航流量为5 440m3/s。要求航道内流速小于3.0 m/s，比降小于0.3%，航道断面系数大于 6.0（300 t驳 B×H=9.2m×1.3m）。

2） 2010年6月船闸具备通航条件后，船闸上下游引航道口门区水流标准：纵向流速小于2.0 m/s，横向流速小于0.3m/s，回流流速小于0.4m/s，波浪高度小于0.4m[3]。

2 施工期右岸河床演变及碍航情况分析

草街航电枢纽所处位置在中、枯水期存在有急流险滩，河床构成为基岩，局部覆盖有卵石或沙土，因在主体工程准备期进行了布置于原河道江心滩上顺河向的纵向围堰（混凝土坝，为一、二期基坑施工时的纵向挡水建筑物）的施工，以及对右岸河道进行了扩挖施工，并对右岸河床底进行过开挖，改变了原有的河床地形，受施工的影响，右汊施工期通航明渠的下段及香盘石之下河道的左侧河床有砂石淤积。由于一期导流采用围左岸，利用右槽扩挖河段通航，水流从河道右汊通过，从测图分析，右汊航槽的水深和航宽均不足，加之在滩段下口右侧存在着香盘石礁石，流速达5.04m/s，比降达0.8%，在枯水期，右汊施工明渠中上段航槽水深不足，船舶不能正常通行，下段流急，船舶不能正常上滩，不能满足通航要求。

在左岸上游围堰戗堤合龙后，上游来水全部流向右方施工区域，由于河川缩窄，右汊施工区域内水的流速、流态发生显著变化，经测流速在5 m/s左右，波峰为50~80 cm，波长为8~10m，在右岸已经形成横流，对施工船舶形成侧向冲击。纵向、横向泥沙俱下，在施工漫水区产生大量淤积，右侧局部河床被冲刷并在下游航道整治施工区产生淤积。由于坝址处过流条件改变，流速加大，波浪较大，存在一定的施工安全隐患。

3 提高施工期通航条件和能力的措施

3.1 航道整治及疏浚

为解决草街枢纽工程施工期临时通航治理工程，消除草街滩急、险的问题，虽然嘉陵江航道今后将按Ⅲ级航道标准进行系统建设，但目前草街施工期临时通航明渠航道按Ⅲ级航道进行建设意义不大，故右岸明渠航道整治标准采用该段航道的维护尺度，航道等级为Ⅴ级，通航保证率95%，考虑本段航道处于弯曲段，加之本段航道为新开航槽，流速比降较大，彻底整治工程量太大、工期太长，对船舶的断航影响更大，因此设计方案按适度整治、上行绞滩助航方式考虑，设计标准航道尺度为：航道水深1.5m，航道宽度40 m，弯曲半径720 m，航槽长度约为1 200 m。根据本滩段的碍航特点确定本滩段的整治方案为：采用疏、炸的方式增加航道水深和航道宽度，在滩段下口，对右侧香盘石石盘进行清炸，以扩大出口过水断面面积，减小该处的流速比降。

右岸航道整治及疏浚工程从2006年4月开始施工，采用水下浅孔爆破和水下裸爆相结合的施工方法，裸露爆破主要解决乱石和石梁周围的孤石，即石梁上下游及河心少量岩石的爆破，钻孔爆破主要解决石梁的爆破，加快了施工进度。爆破施工结束后，为避免航槽残留孤石，采用抓扬式挖泥船加自卸泥驳对新开航槽进行扫床清渣。至12月份基本完成，采用钢耙船硬式扫床加水下地形测量验收合格，航道尺度基本达到了交通部Ⅴ级航道标准和嘉陵江维护标准，初步具备通航条件。

2007年汛后由于明渠约束水流形成冲刷，使下游碛坝明显冲矮，导致明渠航道比降增加，水流流速明显加大，同时在局部地带出现淤积。为确保明渠航道的安全，对右岸河道进行了汛后维护性整治，对淤积部分进行挖除，同时对上游出口原围堰形成卡口进行拓宽，对局部上下航道进行优化整治，改善了通航水流条件，提高了通航安全性。

3.2 绞滩及船舶助航

右岸通航明渠航道实现通航后，初期采取设置绞滩船、通航船舶加装绞滩腰缆桩、安排专职人员代勾解缆、快艇接送勾解缆人员、租用专门的救助船舶等方式，基本保证了通航的安全，但由于右岸明渠航道下半段水流流速、比降较大，软皮浪较大，而嘉陵江船舶马力普遍非常小（多数船舶为 58.8~73.5 kW（80～100 Hp），大一点的88.2~117.6 kW（120～160 Hp），小的仅有 29.4 kW（40 Hp），船体质量普遍不高，船员配置少（2～3人），船长水平参差不齐，总体较低，缺乏绞滩经验。考虑到绞滩船效率低下、设置位置影响航道安全、嘉陵江船员普遍不适应、代勾解缆麻烦且流量大时快艇安全得不到保证、自航上滩船舶比例较大等诸多因素，最终取消了绞滩，采取助推船兼救助船（367.5 kW（500 Hp）的拖船及150 t绞滩定位驳船各1艘）的方式，简化了过滩环节，提高了过滩效率。同时，考虑到嘉陵江船舶较差、船员水平总体较低的客观事实，聘请优秀的指导船长到现场专职用对讲机指导船舶过滩，实践证明，聘用指导船长对提高船舶通航安全性起到了非常大的作用。

3.3 加强对通航船舶的管理和调度

右岸航道通航期间，嘉陵江草街至人头石航段为水上交通管制区，明渠上下游各设海事监督站1座（配有趸船和监督快艇），航道部门也设有航道站和信号台，通过船舶应听从管制区上、下游海事监督站及信号台的通航指挥，服从调度，原则按“先下后上”、“先到先过”顺序通过。上行绞滩船舶应听从航发司设置在现场绞滩站的指挥，积极协助绞滩站安排的上船指导人员，保证绞滩作业和船舶航行安全。船闸具备通航条件后，因船闸为单线运行，由船闸调度室负责调度，按调度指令换向运行。为保证施工期安全通航，采取了如下管理措施：

1）右岸通航明渠仅限自航机动货船通过，客（渡）船及吊拖船队禁止通过，帮拖或顶推船队必须报告监督站，经监督站批准后通过。

2）由于明渠航段比降较大，上行船舶需绞滩通过，船舶必须具备能满足绞滩要求的设施设备。下行船舶应合理配载，严格控制船舶吃水，对不符合装载要求的船舶，海事监督站将采取现场强制卸载，留足富裕水深后通过。

3） 船舶进入交通管制区前严格执行报告制度，下行船舶应在上游麻柳坪向人头石监督站、上行船舶应在下游中碛坝尾向月亮坝监督站报告船名、船舶种类、吃水、尺度、主机功率、载货性质、载货量、船员配备及进入交通管制区的时间等情况。

4）船舶在等待通过明渠时应选择安全锚地锚泊。下行船舶在人头石监督站以上水域锚泊等候，上行等候绞滩船舶候泊区为左岸航电枢纽纵向围堰下方沱内，该候泊区候绞船舶不得超过2艘，其余船舶在草街码头及以下水域候泊。

5）船舶经右岸明渠须加强瞭望，谨慎操作，保证通信畅通，保持安全航速和安全距离。

6）过滩时船长、轮机长必须当班，所有船上人员必须穿戴救生衣。

3.4 协调机制

由于本枢纽所在河段过往船舶较多，工程施工期间，建设单位密切与当地港航管理部门、海事部门联系，商讨施工期间的船舶通行办法，及时发布航行通告，告示船舶通过工程段航道的安全注意事项，并委托水文部门提供流域水情资料，配合海事管理部门进行施工期的通航安全维护工作，在施工期引导上下水船舶安全通过工程区河段，从而减少了事故的发生，基本确保了施工期航道的安全、畅通。

4 结语

草街航电枢纽在施工期通过右岸航道整治及疏浚，设置绞滩、变绞滩为船舶助推、调整助推船舶、完善锚泊区安全设施、汛后维护性整治等一系列有效措施，使草街明渠航道通航条件得到明显改善，通航安全得到保证；同时通过加强与行业主管部门的联系及对通航船舶的管理和调度，实现了施工期嘉陵江航道基本处于正常通航状态，在维护了当地航运行业稳定的同时，也有利地推进主体工程顺利实施。

[1]中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司.重庆市嘉陵江航运开发草街航电枢纽船闸工程工程初步设计[R].2004.Power China Chengdu Engineering Co.,Ltd.Primary design of Chongqing Jialing River shipping development Caojie navigationpower junction lock project[R].2004.

[2]中交第一航务工程局有限公司.重庆市嘉陵江航运开发草街航电枢纽船闸工程土建施工及金属结构安装标段施工组织设计[R].2005.CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.Construction management plan for civil construction and metal structure installation sections of Chongqing Jialing River shipping development Caojie navigation-power junction lock project[R].2005.

[3]四川省交通运输厅交通勘察设计研究院.重庆市嘉陵江航运开发草街航电枢纽船闸工程土建施工及金属结构安装标段施工图设计[R].2005.Sichuan Communication Surveying&Design Institute.Construction drawing design for civil construction and metal structure installation sections of Chongqing Jialing River shipping developmentCaojienavigation-power junction lock project[R].2005.