大幅提高三堡船闸过闸能力思路探寻
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三堡船闸的通航能力远远滞后水运的发展，如何通过工程改造使过闸能力得到提升，是水运工程技术人员特别是船闸管理人员值得思考的问题。
杭州三堡船闸是京杭运河沟通钱塘江的枢纽工程，由一线船闸和二线船闸组成。一线船闸于1989年建成通航，年设计过闸量300万吨，结束了江河咫尺相望却不能通航的历史，并拓展航程400千米。随着过闸量的不断增加，一线船闸超负荷运行，于1993年开工兴建、1996年投入运行的二线船闸，设计年过闸能力550万吨，两闸室轴线水平距离为100米。三堡船闸当年建造时地处杭州城的东南郊，现随着城市的快速发展，船闸所处区域逐渐成了市中心，成了“城闸”。三堡船闸的过闸量快速增长，现在已达十年前的3--4倍，并且呈现出增长趋势，已远远超过850万吨总设计通航能力。长年的超负荷运行使得闸室墙结构、系船钩环、钢护弦等水工设施损坏严重，由于等待过闸的船舶太多，甚至没有时间停闸维修。若遇台风、潮水、洪水等影响，过闸船舶就得等待一周甚至二十几天。
三堡一线船闸上游引航道长650米，设计最高通航水位7.30米，最低通航水位4.70米，引航道底宽60米，两边为1：2.5的浆砌块石护坡。闸室有效尺寸160×12×2.50米，为条石饰面的浆砌块石结构。下游引航道长450米，设计最高通航水位4.25米，最低通航水位2.30米，引航道底宽45米，两边为高程不等的直立式靠船墙。
三堡二线船闸上游引航道长700米，一侧为直立式靠船墙，另一边为杭嘉湖南排涝工程的箱涵。闸室有效尺寸为200×12×2.50米，钢筋混凝土结构。下引航道长450米 ，两边为直立式靠船墙，设计通航水位与一线船闸一致。
通过分析三堡船闸的整个环境，考虑到位于一线船闸东侧的钱塘江引水工程、位于二线船闸西侧的杭嘉湖南排涝工程、已开工建设的凤起路大桥、将建设的钱江路大桥及上游口门段的过江隧道等都成为阻碍船闸发展的因素，如要大幅度提高三堡船闸的通航能力，可以优先从以下几个方向进行考虑。
方向一： 增加闸室有效尺度
三堡船闸闸室的有效宽度、长度直接影响船闸通过能力的进一步提高，从目前的实际情况分析，从增加闸室有效尺度来提高船闸通航能力方向探讨，可采用以下几种方案。
（一）一线船闸闸室扩宽方案：
一线船闸向西侧或向东西两侧扩宽，使闸室有效宽度达到23米。因东边有引水箱涵的影响，建议只向西扩11米较合适，这样可先在船闸正常运行期间先开挖西侧土方，完成拼宽底板及西侧闸室墙的施工，待西扩闸室墙、底板完工后，再停闸拆除现有的一线西侧闸室墙、把新老工程接顺。这样施工期间可最大限度地减少对船闸运行的影响。
优点：方案工期短，施工工期约9―12个月，只须完全停航时间1--3个月左右，可提高设计通航能力200―400万吨。因工程仅增加一侧160米的闸室墙和底板，上、下闸首启闭机房均不需改造，比向东西两侧扩少建160米闸室墙，因此费用最省，估算3000万元左右。
缺点：该方案只向单侧扩宽，对船舶的进出闸室速度有一定的影响，船舶行驶难度有一定加大。由于只向西侧扩，东边的闸室墙破损严重这一情况不能得到善，水位高时对已开挖墙后填土的闸室墙稳定性有一定的影响。
（二）二线闸室扩宽方案：
二线闸室东侧为船闸管理大楼，西侧有10米左右宽度绿化带，围墙外约5米村路、路边为低矮民房。把二线闸室向西扩4--8米使之成为闸室净宽达16--20米的广厢船从平面布置上分析是完全可行的。施工时可以采用与一线船闸闸室扩宽方案一致，也可以自用新技术，先将闸室西侧土方开挖后、完成底板基础处理，然后将20米一段的闸室墙连同墙下底板一起用液压设备顶移到设计位置，最后浇一块中间底板，顶移闸室墙、浇中间底板、墙后部分回填可流水作业，这样可以节约工期，尽快完成扩宽改造工程。
优点：从平面布置上看可以充分利用西侧的平时不用的土地，闸室净宽可按目前长见船型宽度来定，这样闸室宽度将得到充分利用。方案工期约9―12个月，如用液压设备顶的施工方法，估计完全停航时间3--5个月左右，可提高设计通航能力400―600万吨。因工程仅增加一侧200米的闸室墙，因此费用也很省，估算3000--5000万元左右。
缺点：该方案只向单侧扩4―8米，对船舶的进出闸速度有一定的影响，但比一线闸室单侧扩至23米要相对容易些。由于西侧留有土地宽度只有10米左右，在施工期间要借用村道，但如能结合南排工程的土方开挖，完全可以加以利用，甚至可以把闸室西扩至23米。
（三）一线或二线闸室加长方案：
该方案是在现有闸室的基础上，保留原有上、下闸首，在上游或下游200米左右处建一闸首，中间建23米宽的闸室，使改造后的船闸成为闸室宽为23米、12米的广厢船闸和具有中间闸首的平面复合型船闸。由于是低水头船闸，输、泄水系统均不复杂。根据三堡船闸的平面布置，结合相关结构物的特点，在一线下闸首接200×23米闸室比从其他几个方向扩展合适。扩建后，目前的一线船闸下闸首成了中间闸首，新增的下闸首有效宽度设计成23米，这样可以方便船舶进出。该方案施工期间需停航时间太长，估计停航施工时间18--24个月左右，建成后可提高设计通航能力500―1000万吨。估算投资1.5―2.0亿元左右。
优点：从平面布置上看比较合理，船舶在运行时可以考虑采用单段闸室或两段闸室。中间闸首可以在另外两闸首分别检修、改造时发挥作用，船闸可以不用因此而停闸。
缺点：完全停航时间达18----24个月之久。在改造期间二线船闸的压力将非常大，对社会的影响难以估量。工程投资大，性价比不是太高。
方向二：建造闸坝，改善停泊条件，提升运量
三堡船闸的过闸量受潮水的影响非常大，在大潮汛期间，船舶只能在离船闸上游27公里的之江锚地避潮，一般情况是潮前3小时就不放船舶进引航道，而潮水过后船舶从避潮锚地行驶至上游引航道应是潮水过后3小时以上了。这样的情况在潮水大的月份每月有10―15天，每天2次共影响船闸通行时间6―10小时。因此，潮水在提高钱塘江水位的同时，也使船闸的运行时间大打折扣。如果能在水工设施上加以改进，最大限度地减小潮水对船闸运行时间带来的影响，那么船闸的过闸能力将得到很大的提高。
闸坝方案一：在上游引航道口门附近建造闸坝
在上游引航道分隔堤南端设一道闸坝，闸坝可以是设在一线、也可以是设在二线的短闸坝或包括两引航道的长闸坝。闸坝在每一引航道合适位置设23米宽的大门供船舶进出引航道。这样在潮水来前可以把在27公里外的避潮船舶安排到上游引航道避潮。只要调度科学合理，在潮水到达前1―2小时后关上坝闸，使上游引航道500×60米长的两处水域成避潮候闸区。在避潮关闭闸坝大门的几个小时之内可以连续单向把停留在上游引航道的船舶放入放京杭运河，从而较大地提高船闸的通过能力，在设计时应考虑引航道的补水。该方案估计施工期间18―24个月，投资1.5―2.0亿元。
优点：该方案可使潮水对过闸的影响降到最低，使过闸能力提高40―60%，闸坝可避免洪水期间使上游引航道大面积淤积，这是他另一个大的优点。如建造长闸坝，可分为东段、中段、西段分别施工，这样可以使施工期间的通航，能做基本做到不用断航。
缺点：投资比较大，工期长，对现有水工设施中结缺陷不能加以克服。
闸坝方案二：在下游引航道口门处建造闸坝
在下游引航道建造闸坝，相当于把整个下游引航道做成一个宽大的闸室，这样可以达到上、下游引航道、闸室的水位一致。较多数量的船舶从京杭运河内驶入钱塘江，可以在潮水期间进入下游闸坝及上闸首形成的水域内，等潮水过后再调节水位放入钱塘江。平时船多时也可使钱塘江的船舶在潮水前进入下游引航道及闸室内，潮水来前再关闭上游闸门，再把闸坝内的船放入京杭运河，这样效率将提高很大，设计运量将提高2倍左右。该方案估计施工期间18―24个月，投资2.0―2.5亿元。
优点：该方案是套闸方案的升级版，运量提高十分明显，能满足运量的较长时间的提高。相比较闸坝方案一，施工难度较小。
缺点：潮水前夕钱塘江水位较低，此时如有船舶在上游引航道搁浅将十分危险。因为对下游引航道的底板要处理，新建段两边闸室墙要增高，工程投资大。
闸坝方案三：闸坝加套闸方案
上游一线或二线引航道建造短闸坝，在下游的另一引航道建造短闸坝或套闸。该方案有机地吸取了闸坝方案一、方案二的优点。在潮水期间可以大量的单向放闸，相互不干涉，放闸速度快，使下游通向钱塘江的较深吃水船舶能充分利用高潮位通行。改造后的设计运量将达到现有设计运量的2倍以上。该方案估计施工期间20―30个月，投资2.5―3.0亿元。可以先建设套闸或坝闸，观察效果后再决定下一步建设。
优点：该方案无疑能很大地提升三堡船闸的过闸能力。应当能满足较长时间船舶的增长量。在船舶数量较少时可利用现有的设施，任何一处的启闭机检修都不会影响一线、二线同时运行。可分段实施，对现有运行有一定影响，但组织合理不会发生长时间停航。
缺点：投入大，不能从根本上改变船闸门坎水深不足、闸室水工设施破损等问题，钱塘江低水位期间还是要候潮放闸，对今后的进步提升运力还是有障碍。
方向三：彻底新建 为水运强省打下基础
目前，通过三堡船闸的实际船舶有部分宽度达11米，长度接近55米，吃水超过3.2米，载重达1200吨以上。三堡船闸的宽度、长度、门坎水深均不能满足过闸运量的快速发展；系船设施、闸室墙等水工设施均为超负荷运行。三堡船闸硬件设施已成为提高通航能力的短板，对局部地区国民经济的发展都起到了一定的限制。而京杭运河与钱塘江的第二条通道----八堡船闸即便立即着手兴建没有五年八载也难以建成，即使建成了三堡船闸也将可能成为战备船闸继续发挥作用。因此对三堡船闸的彻底新建很值得探讨。
新建方案一：原闸室线位新建
对现有的一线或二线闸室进行拆除后重新建造，建议把一线船闸拆除重建比较合适。新建成的船闸闸室尺寸：300×23×3.2米。这样建成的新船闸，可在一定年份内不会成为提升整个航区水运发展的瓶颈。如把现有的一线船闸改造成新闸室尺寸船闸，其设计运量将达1500万吨以上，加上二线船闸现有的550万吨，总设计运量可达2000万吨以上，应该可满足几年内的正常运量。该方案估计施工期间24―30个月，投资估算2.5―3.5亿元。
优点：进行大规模的改造，可以大地提高船闸的设计通航能力，目前需要解决的问题在新建过程中全部可以得到彻底的解决。如此大的工程不用征地，在上、下游引航道各筑一道围堰，技术成熟，施工难度不大。
缺点：该方案要求改造的船闸完全断航2―3年，这是期间三堡二线船闸所承受的压力是非常巨大的，这是一个致命的缺点。
新建方案二：新建平行的三线船闸
在一线、二线闸室中间新建三线船闸，新建船闸闸室尺寸：300×23×3.2米。对船闸整个闸区进行分析，在现一线上游西边翼墙上游100米处布置三线船闸上闸首，一线、二线共用上游引航道。三线闸室和一线闸室平行，穿过现有的船闸管理区域后建下闸首，把下游引航道分隔堤挖断，使一线、二线下游引航道的船舶可以进出三线闸室。三线船闸的设计运量、工期、投资和新建方案一原闸室线位新建相当。
优点：新建时虽然对船闸运行有一定的影响，但影响比较小，基本不用停航。建成后运量将在现有设计运量的基础上增加设计运量1500万吨。三堡船闸有一、二、三线船闸共同作用可以满足很长时间的水运发展。
缺点：三线船闸布置的些局促，但在钱江新城这一黄金地段应充分发挥土地的利用率。
新建方案三：新建倾斜三线船闸，使三条船闸闸室成“Z”型布局
该方案在现一线上游西边翼墙上游100米处布置三线船闸上闸首。下闸首布置在二线下游东侧翼墙附近。这样使得一线上游和二线下游相互沟通。这样从一线上游引航道进行三线闸室从二线下游引航道出闸，对船舶的操作比较容易。建造“Z”字型三线船闸的设计运量、施工工期、投资和新建平行船闸相当。
优点：新建时可以不用停闸、断航。提升运量明显，和新建平行的三线船闸相比，有船舶运行方便的优势，闸室还能长5―6米，能更合理地和现有的平面布置相结合，对整个闸区今后的重新布置有利。可以说是一种大胆的创新。
缺点：新建三线船闸和二线船闸共用下游引航道比起沟通一线、二线下游引航道要少一条出路，但只要调度合理，随着三条船闸的共同作用，在引航道上等候过闸的船舶应当会大幅度减少。