京杭运河二通道方案研究及工程措施分析.docx

浙江交通职业技术学院学报，第 15 卷第 4 期，2014 年 12 月journal of zhejiang institute of communications vol. 15 no. 4，dec. 2014京杭运河二通道方案研究及工程措施分析张一鸣( 浙江省交通规划设计研究院，杭州 310006)摘 要: 阐述京杭运河与钱塘江沟通的第二通道工程线位方案的研究，并对八堡出 口的通航条件作了深入的分析，提出八堡出口是目前钱塘江三堡船闸下游的最优出 口，分析了八堡出口的河床演变规律及控制因素，在对历年资料进行综合分析、模 型试验及专题研究的基础上，提出了八堡出口的工程整治措施，为京杭运河二通道 工程的顺利实施奠定了良好的基础。关键词: 二通道; 方案研究; 工程整治中图分类号: u612. 13 文献标识码: a doi: 10. 3969 / j. issn. 1671 234x. 2014. 04. 007文章编号: 1671 234x ( 2014) 04 0030 040引言京杭运河 ( 浙江段) 在 “九五” 期间实施了 航道改造工程后，杭州北星桥以北已达到内河四级 航道，北星桥以南 17 km 长的杭州市河 ( 北星桥 三堡船闸) 为五级航道。随着水运事业的高速 发展，运量的快速增长造成了航道通过能力的严重 不足，杭州市河成了浙江段的通航瓶颈。目前三堡 已建有一线及二线船闸，合计设计年通过能力为 1 500 万 t，近几年每年的过闸货运量已超过 3 000 万 t，已处于严重超饱和运营状态。由于其两侧已无 条件再建设三线船闸，又由于杭州市河受拱宸桥、 艮山铁路桥、三堡船闸、武林门段弯道、航道两岸 的建筑物、交叉道路等诸多因素的制约，难以改造 成三级航道，必须新辟京杭运河与钱塘江沟通的第 二通道 ( 简称 “二通道”) 。二通道线位的选择及 钱塘江出口通航条件的制约是京杭运河浙江段改造 工程的关键性决定因素。1二通道线位与出口位置选择根据现状条件及实际情况，二通道有以下三个线位方案可供选择 ( 见图 1) 。图 1 二通道线位方案图( 1) 西线穿小和山隧道线位方案 方案起自京杭运河北星桥以北约 3 km 的鸭舌收稿日期: 2014 09 12作者简介: 张一鸣 ( 1964 ) ，男，浙江慈溪人，高级工程师，e mail: zhangym zjic. com。第 4 期张一鸣: 京杭运河二通道方案研究及工程措施分析31嘴，往西穿勾运路、104 国道，经三墩穿绕城高速 公路、天目山路，设通航隧道 ( 长约 6 km) 穿小 和山，经望江山至新浦沿出富春江，全长约 38. 0 km。( 2) 西线与杭州绕城高速公路置换线位方案 线位基本同上，但在花牌楼附近航道与绕城高速公路置换 ( 置换长度约为 6. 2 km，并需新设 1. 3 km 高速公路隧道) ，全长约 38. 7 km。( 3) 东线沿杭州与嘉兴边界线位 方案起自余杭区博陆镇东洋埭，沿余杭与桐乡交界处往南新辟航道，沿杭州与嘉兴边界穿 320 国 道、沪杭铁路、沪杭高速公路、杭浦高速公路、杭 州绕城高速公路、德胜路，终于八堡出钱塘江，全 长 26. 4 km。经过综合比较及论证，结合杭州市城市总体规 划的要求，认为东线方案 ( 沿杭州与嘉兴边界线 位) 具有与城市规划矛盾小、 占 地 少、 拆 迁 少、 与京杭运河及杭申线衔接好、投资省等优点，把东 线方案作为二通道的推荐线位。京杭运河与钱塘江沟通工程的出口位置选择， 鉴于目前杭州市城市总体布局及规划，在三堡船闸 上游已无出口位置选择的可能，钱塘江赭山湾以下 为强潮河段，严禁内河船舶通航，因此只能在三堡 船闸至赭山湾段找合适的出口位置。三堡船闸至赭山湾段位于钱塘江 s 型弯道段， 八堡附近为钱塘江的凹岸，根据河流动力学处 于弯道上的河岸 “凹冲凸淤” 原理，八堡附近应为 冲刷区，河道的水深应该较深，理应是比较理想的 通航出口。但经现场踏勘调研后发现，八堡附近滩 地较高，水深条件极差，与自然规律不相符。经过 一系列的调查研究后才发现，八堡附近的河道受人 为控制的因素较多，其变迁如下:八堡附近河段岸线在上世纪 60 年代大规模整 治前河道宽浅，达 5 km 宽，两岸始终处于南涨北 坍的形势。为了稳定八堡附近的北岸岸线，1928 年开始曾在北岸建丁坝数座，因坝距大，年久失 修，北岸岸线曾遭严重坍塌。1950 年开始在三堡 七格沿线修建了丁坝二十多座，才使现状的北岸 岸线得以稳定。到 60 年代为了治理钱塘江河口， 采用围代坝辅以丁坝、盘头等各种护塘建筑物相结 合的整治措施，工程河段河宽从 5. 0 km 缩窄到目 前的 1. 3 1. 5 km。现南、北两岸都已修建成百年 一遇的标准堤。八堡出口附近河势控导工程主要有 1950 年在 七堡 七格河段修建的丁坝群，因遭洪水冲刷和涌 潮冲击而损坏。现在露于低潮位以上有完整砼坝面 的丁坝只剩 100 m 左右的长度。现存丁坝和冲毁后 的残坝仍起着十分重要的保滩护塘作用。二通道八堡出口位于 7# 和 8# 坝之间，这两坝 原长分别为 339 m 和 620 m，冲毁后经整修现状长 度分别为 110 m 和 95 m。虽然 7# 、8# 坝以及其它 丁坝已缩短，但陷于低潮位下或较高床面下的残坝 仍能起到防冲保滩的作用，所以二通道出口附近岸 滩仍保持较宽的滩地。七堡 七格河段，虽然平面形态呈弯道河段， 理应主槽靠左岸 ( 八堡侧) ，比较稳定，但受七堡 1#坝和七格下坝之间丁坝群的挑流作用，弯道效应 未能充分发挥，该河段主槽偏离左岸较远，二通道 出口主槽离左岸平均距离达 588 m，并在 220 950 m 范围内摆动。二通道出口断面离岸 100 m、400 m 处河床多年平均高程分别为 2. 8 m、0. 5 m，不 满足通航要求。从以上可知，八堡作为二通道的出口，其条件 不太理想，但经综合分析后认为三堡船闸至赭山湾 河段其它地方的通航条件比八堡更差，故还是初步 选择八堡作为二通道的出口，但前提条件是必须对 八堡出口进行整治，使其满足通航要求。2八堡出口的通航条件与整治措施2. 1八堡出口通航条件二通道钱塘江八堡口门区影响通航的主要因素 为口门水域水深，还有钱塘江涌潮、洪水、引航道 泥沙淤积等因素。根据八堡口门关键技术问题研究 报告，主要状况如下:( 1) 水深条件: 现状条件下二通道出口位置 近岸水深不足，离岸 200 m 内设计低潮位下水深 3. 2 m，保证率为 0，离岸 200 350 m 以内通航水 深保证率多年平均达不到 50% ，须通过整治解决。 在现状条件下二通道出口无法满足通航要求，需要 采取工程治理措施，降低口门附近边滩高程，使主 槽靠近八堡船闸出口。( 2) 泥沙淤积影响: 钱塘江河口河床淤积的 泥沙主要来自海域，根据试验研究在采取整治措施 后，口门区域淤积强度多年平均约为 3. 83 m / a， 仍需通过适时疏浚以达到通航水深的要求。32浙江交通职业技术学院学报( 3) 涌潮影响: 钱塘江涌潮在强潮时可上溯 到闻家堰，大潮期间，应关闭船闸停航，估计潮前 3 h、潮后 1 h 不能通航。船舶需在上游指定锚地 避潮。2. 2 八堡出口整治措施拟建二通道八堡出口选址位于钱塘江弯道凹岸 侧，沿岸现有 8 个控导河势的丁坝群。二通道出口 处在丁坝群 7# 、8# 坝之间，出口近岸滩地较宽且高 程较高，现状条件下出口位置离岸 500 m 内水深严 重不足，无法满足三级航道的通航要求，需要通过 以下工程措施予以解决 ( 见图 2) 。图 2 八堡出口整治措施图( 1) 丁坝治理 二通道八堡出口河段河床冲淤变化受洪、潮水动力的共同影响，但主要动力条件是上游洪水作 用。为了有效地保护海塘免受洪水冲刷破坏的危 险，河道主管部门历经数年建造河道整治建筑物丁坝群以挑流洪潮水，致使主槽 远离海塘塘 脚，保护了海塘安全。为了既确保防洪、海塘安 全，又能改善出口水深满足建设船闸的要求，经研 究分析采用清理残坝，1# 坝缩短到 200 m 长的方 案。该方案实施后在典型小洪水作用下二通道出口 附近 0. 5 m 以上边滩宽度约 180 m，与现状相比 口门附近边滩宽度减小了 200 250 m。( 2) 出口导堤布置对应船闸引航道两侧导航靠船墙 ( 相距 100 m) ，在钱塘江大堤外设置两条导堤。导堤的方向 综合考虑出口段航道中心线方向、船舶航行水流条 件以及防淤积效果等因素确定，并通过物理模型试 验及船舶航行模拟试验验证。采用定床数学模型和定床物理模型试验对口门导堤方向及导堤长度等不同组合的导堤布置方案进 行了流场分析，推荐导堤长 150 m、上游导堤方向 70，下游导堤从海塘内侧引航道边墙线直线伸入 江中 150 m，与下游岸线成 70 的八字形布置方案 相对较优。( 3) 防洪影响及海塘加固措施二通道出口河段治理及口门导堤工程实施后， 遭遇百年一遇洪水时，塘前滩地刷深后，塘脚防冲 结构失稳，造成海塘迎水面斜坡的破裂，逐步发展 为整体削失而使标准海塘遭到破坏。具体加固方案 如下:冲刷特别严重的区段加固 海塘塘前滩地冲刷特别严重的堤段，即北岸标准海塘 8# 坝 七格下坝段，堤长 1. 78 km。该段海 塘塘前滩地冲刷幅度很大，遭遇百年一遇洪水时， 最大冲刷幅度达 7. 0 m，最低冲刷高程为 8. 84 m。对该区段塘脚防冲加固措施推荐采用钻孔灌注 桩连续墙与抛石相结合的加固方案。冲刷幅度较大的区段加固 海塘塘前滩地冲刷幅度较大的堤段，北岸标准海塘 1# 坝 7# 坝段，堤长约 2. 66 km。遭遇百年一 遇洪水时，该段塘前滩地最大刷深 1. 4 m，冲刷高 程为 1. 04 1. 24 m。该段海塘加固采用钢筋砼 板桩与抛石相结合的防冲方案。( 4) 丁坝加固措施 二通道出口工程实施后，主流逼近丁坝，丁坝坝头流速增加，坝头冲深加大 1. 0 9. 0 m。为此， 须对丁坝坝头进行重点加固，加固措施初选钻孔灌 注桩连续墙与抛石相结合的加固方案。3结语二通道八堡出口条件复杂，涉及河势变化、防 洪影响、船舶通航条件等因素，在一系列科学研究 及专题论证的基础上，通过钱塘江河口及工程河段 实测水下地形及水文资料分析，并结合数模和物模 的试验研究，分析了现状条件下二通道八堡出口河 段河床演变规律与口门通航水深条件，提出了八堡 出口的整治措施，为京杭运河二通道工程的顺利实 施奠定了良好的基础。第 4 期张一鸣: 京杭运河二通道方案研究及工程措施分析33参考文献:1 浙江省交通规划设计研究院 . 京杭运河 ( 浙江段) 三级航道整治工程工程可行性研究报告 杭州: 浙江省交通规 划设计研究院，20112 浙江省水利河口研究院 京杭运河浙江段三级航道整治工程八堡口门关键技术问题研究报告 杭州: 浙江省水利 河口研究院，20093 浙江省水利水电勘测设计院 . 京杭运河钱塘江沟通工程第二通道对区域水利影响专题研究报告 杭州: 浙江省水 利水电勘测设计院，2005study on scheme of the second access of beijing hangzhou canal and analysis on engineering egulation measureszhang yi ming( zhejiang provincial plan design esearch institute of communications，hangzhou 3100006，china)abstract: the paper describes the study on the alignment scheme of the second access of the beijing hang- zhou canal and qiantang iver linkage project，and extensive analysis is made on the navigation condition of the river mouth at babao，it suggests that the babao river mouth is the best choice on the downstream of sanbao lock. the evolution process of the river bed and control factors of babao river mouth are analyzed，then the engineering regulation measures of babao river mouth are put forward according to comprehensive analysis of historical materi- als，model tests and subject research，which lay a firm foundation for the smooth execution of the second access project of the beijing hangzhou canal.key words: second access; scheme study;engineering regulation檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨( 上接第 26 页)inquire into the problems of detecting the depth of coverage of einforcing bars by electromagnetic methodqian shu bo1 ，jiang gen ming2( 1 zhejiang institute of comm