盐城市运东船闸除险加固工程合理性及安全性分析

周琼璟

（盐城市运东船闸管理所，江苏 盐城224002）

0 引言

船闸设计合理性与安全性分析是水上水下活动顺利开展及通航安全保障的必要环节，是维护通航秩序，保护通航资源，保障通航安全，促进水运经济发展的必经之路[1]。

盐城市运东船闸位于淮安市淮安区南郊2.5 km 的苏北灌溉总渠和京杭运河交汇处，是沟通京杭运河和苏北灌溉总渠的单级船闸，与其左侧的运东闸、运东水电站与苏北灌溉总渠堤防共同构成运东闸下的防洪屏障。因工程建设年代久远已出现严重的安全隐患，相关部门根据安全鉴定报告书提出了除险加固实施方案。为确保设计方案安全可行，本文对船闸除险加固工程的合理性和安全性进行分析，为运东船闸除险加固工程的高效实施及消除安全隐患提供合理建议。

1 工程概况

盐城市运东船闸兴建于1976 年，运行至今已有40 多年，当时船闸按五级航道标准设计，闸首净宽10.4 m，闸室净宽12 m，闸室长140 m，门槛上最小通航水深3.0 m。由于当时技术尚不成熟，经济投入不足、材料供应受到限制以及管理与施工多方面的原因，致使工程存在严重缺陷。经过多年运行，已存在重大的安全隐患。2012 年运东船闸船舶通过量已达2396 万t，日均开闸次数约50 次，闸门运行时间长，启闭频繁，已大大超出原有设计能力，面板和纵梁等主要构件有严重的撞击变形，面板焊缝局部有裂缝，止水局部严重损坏，漏水严重。根据《盐城市运东船闸安全鉴定报告书》的结论，水闸安全类别定级为四类，迫切需要拆除重建。工程实施平面布置图见图1。

图1 运东船闸拆除重建工程平面布置图

2 除险加固工程合理性分析

运东船闸从船闸建设规模、引航道设计及船闸通过能力等方面深入分析工程实施的合理性。

2.1 船闸建设规模合理性分析

2.1.1 船闸闸室有效长度合理性分析

工程建设规模船闸室总长为180 m。根据《船闸总体设计规范》船闸闸室有效长度不应小于式（1）规定。

式中：lx为闸室有效长度，m;lc为设计舶计算长度，m;lf为富裕长度，m。

依据《盐城市运东船闸除险加固工程初步设计报告》有关内容，2035 年盐城市运东船闸各船型承担运量比重见表1。

表1 2035 年盐城市运东船闸各船型承担运量比重表

lc 取500 t 拖带船队不解缆一次过闸，一拖(136 kW)+3×500 t 船队长度为21+3×42=147 m；富裕长度lf≥2+0.03lc=6.41 m，取整富余长度为7 m。lx=lc+lf=154 m，镇静段长度取8 m 运东船闸总长L=154+8=162 m，参考《内河通航标准》中的船闸长度标准尺度（280 m、200 m、180 m、120 m 等）有关规定，运东船闸总长L 长度定为180 m 满足规范要求。

2.1.2 船闸闸首口门和闸室有效宽度合理性分析

工程设计闸室净宽23 m，根据《船闸总体设计规范》规定，见式（2）、式（3）。

式中：BX为船闸闸首口门和闸室有效宽度，m；bc为同一闸次过闸船舶并列停泊于闸室的最大总宽度，m。当只有一个船队或一艘船舶单列过闸时，则为设计最大船队或船舶的宽度；bf为富裕宽度，m。

以《京杭运河、淮河水系过闸运输船舶标准船型主尺度系列》中500 t 级船舶宽度8.8 m，作为验算代表船型，另根据《内河通航标准（GB 50139-2004）中“船闸有效宽度应为8 m、12 m、16 m、23 m、34 m 的有关规定”。考虑到船舶大型化标准化的趋势，结合船闸总体设计规范的分档要求，闸室净宽23 m满足规范要求。

2.2 船闸引航道设计合理性分析

当采用直线进闸、曲线出闸布置时，引航道的各段长度，应符合下列规定：

（1）导航段长度l1：l1≥lc。

式中：l1为导航段长度，m；lc为顶推船队为设计最大船队长，拖带船队或单船为其中的最大船长，m。

（2）调顺段长度l2：l2≥（1.5～2.0）lc。

（3）调顺段长度l3：l3≥lc。

（4）引航道直线段的总长度L：L=l1+l2+l3。

以《京杭运河、淮河水系过闸运输船舶标准船型主尺度系列》中一拖136 kW)+3×500 t 船舶作为验算代表船型，本工程的引航道长度满足规范要求。

2.3 船闸通过能力合理性分析

根据《盐城市运东船闸运量预测专题研究》中规划水平年各种船型的比例及各种组合能出现的情况进行分析，规划水平年2035 年闸室一次过闸平均吨位为3781 t。计算见式（4）、式（5）。

式中：p2为年过闸船舶总载重吨位；n 为日平均过闸次数；N 为年通航天数，天，参考现状运东船闸年通航天数，按340 天计；G 为一次过闸平均吨位。

计算得：p1=31×340×3781=3985 万t

式中：p2为年过闸客货运量；n 为日平均过闸次数；n0为日非运客、货船过闸次数，取n0=4；G 为一次过闸平均吨位；N 为年通航天数，天，参考现状运东船闸实际年通航天数，按340 天计；船舶装载系数α 取0.8；货运量不平衡系数β 取1.3。

计算得出的年过闸船舶总载重吨位P1=3985 万t 大于预测3600 万t，年过闸客货运量P2=2136 万t 大于预测2050 万t。综上所述，本次运东船闸闸室拆建规模拟定为180m×23m×4m 是合适的。

3 通航安全性分析

建立施工期和营运期工程对船闸通航的安全评估体系，为评估工程影响及后期提供隐患解决措施提供参照标准。船闸通航安全评估体系见图2。

图2 船闸通航安全评估体系

3.1 施工期通航安全性分析

3.1.1 施工期对通航安全的影响

（1）围堤施工对通航影响的主要方式

施工占用水域对沿岸航行船舶航行的影响，施工水域的施工和运输船舶在京杭运河航道上对过往船舶航行的影响，夜间施工对夜航船舶航行的影响。

（2）围堰填筑施工及拆除施工影响

施工船舶以及土方运输船往返于施工现场，占用了航道水域，给京杭运河航道的船舶正常通航带来诸多不便，增加了交通事故的发生概率，严重时将导致施工运输船舶与京杭运河航道通航船舶发生摩擦碰撞等事故。

3.1.2 施工期对通航环境的影响

运东船闸拆建工程施工中，需基坑开挖，破坏植被，造成水土流失等。同时施工及施工人员生活过程中产生的废水、废渣可能对环境产生不利的影响。施工区大气污染源主要是施工机械排放的尾气、土方开挖、材料运输及装卸产生的粉尘。施工现场大气污染可能给现场施工人员及周围居民造成不利影响。施工噪声源主要机械和机动车辆产生的噪声，对现场工作人员及周围居民的身心健康和生产、生活构成一定的影响。

3.1.3 安全性分析

（1）拟建项目施工期间部分施工环节（例如围堰设置、拆除施工等）施工船舶需占用京杭运河航道水域，会对京杭运河船舶航行产生一定影响。

（2）运东船闸拆建期间，灌溉总渠运东船闸至阜宁船闸段航道断航，过往船只不得不从其它船闸绕道而行，增加运输费用和降低运输设备利用率。

3.2 营运期通航安全性分析

3.2.1 营运期对通航安全的影响

在营运阶段的事故和安全隐患主要类型表现为传播载运危险品，货物性质或船舶行为不相容，搁浅，触碰及碰撞等。

（1）工程运营后对上游入口处的影响

由于本工程地处京杭运河与苏北灌溉总渠的交汇处，船来船往十分繁忙，项目建成运营后本船闸的船舶通过量将会增大，将会给京杭运河主航道的船舶通行带来干扰。

（2）工程运营后对下游桥梁的影响

根据工程设计方案，下游引航道拆建靠船墩12 个，其位置布设于引江斜河北岸，工程建成运营后，船舶进出船闸以及在下游停靠会对上述两座桥梁带来一定的安全隐患。船舶穿越桥孔前应及早调整好船位和航速，避免靠一侧太近而导致岸吸与岸推现象的发生。

3.2.2 安全性分析

（1）营运期间进出船闸的船舶会对上游入口处京杭运河内通行的船舶有一定的影响。

（2）工程运营后对船舶进出船闸以及在下游等待过闸停靠会对船闸东侧两座桥梁带来一定的安全隐患。

4 结论

（1）远东船闸设计总长为180 m，闸室净宽为23 m，满足设计要求，所以船闸建设规模合理。

（2）引航道长度设计满足相关规范，即船闸引航道设计合理。

（3）设计年过闸船舶载重吨位3985 万t 大于预测数据3600 万t，船闸通过能力合理。

（4）施工期安全性分析：①拟建项目施工期间部分施工环节（例如围堰设置、拆除施工等）施工船舶需占用京杭运河航道水域，会对京杭运河船舶航行产生一定影响；②运东船闸拆建期间，灌溉总渠运东船闸至阜宁船闸段航道断航，过往船只不得不从其它船闸绕道而行，增加运输费用和降低运输设备利用率。

（5）营运期安全性分析：①营运期间进出船闸的船舶会对上游入口处京杭运河内通行的船舶有一定的影响；②工程运营后对船舶进出船闸以及在下游等待过闸停靠会对船闸东侧两座桥梁带来一定的安全隐患。