芜申线定埠史家渡段航道整治工程设计报告.docx

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芜申线定埠史家渡段航道整治工程设计报告

航道整治课程设计

芜申线定埠-史家渡段航道整治工程

设

计

报

告

姓名：

班级：

学号：

指导老师：

芜申线定埠镇-史家渡段航道整治工程设计报告

一、研究背景

江苏省是全国水运最发达的省份之一，内河航道里程约占全国的五分之一，水运在我省综合运输网中具有举足轻重的地位，2004年水运货运量和货物周转量分别占全省综合运输网总量的24.8%和63.5%。

为充分发挥我省水运优势，从1995年起江苏省交通厅陆续组织开展了苏南骨干航道网和全省干线航道网的规划布局研究工作。

2001年，结合国家水运主通道的规划研究，对我省干线航道网规划进行了深化研究。

2005年6月，我省在交通部关于长三角地区高等级航道网规划的基础上，完成了《江苏省干线航道网规划》，并于同年9月由江苏省政府和交通部正式批准执行，为我省航道建设提供了科学依据。

芜申线位于长江三角洲河网地区，横跨安徽、江苏、上海两省一市，是规划的长三角地区高等级航道网“二纵六横”和江苏省干线航道网“二纵四横”的第四横，水运地位十分突出，规划航道等级为三级。

该航道流经我国经济最发达的长三角地区，该地区加工工业、轻纺工业、高技术开发工业密集，外向型经济十分成熟,区域工农业生产、基础建设飞速发展，城市面貌日新月异，但由于能源、原材料匮乏，主要依赖从外地调进，水运是大宗货物主要的运输方式。

皖南腹地及长江中、上游地区的物资可通过芜申线航道直达苏南、上海和浙江等经济发达地区。

随着芜申线航道整治工程的建设，芜湖至上海的水运航程比绕道长江约缩短85公里，并且可以避开长江航行的风险，有利于船舶航行安全，同时对苏南运河起到一定的分流作用，对安徽东南部地区和江苏西南部地区的经济发展也起到积极的促进作用。

根据《江苏省干线航道网规划》，2010年前，集中力量重点建设集装箱运输通道和运输需求旺盛的干线航道，基本形成以京杭运河和苏南干线航道网为主体的航道体系。

到2020年基本形成“两纵四横”约3455公里的高等级干线航道网。

芜申线上游安徽段和江苏段全线整治贯通后，来自安徽和长江中、上游地区转移和诱增的运量将很可观，全线货运量将有较大幅度的增长。

芜申线航道是“十一五”期间江苏省重点建设的航道之一，到2020年达到三级航道标准。

芜申线江苏段航道里程约254.7公里，鉴于航道里程较长，为便于实施，芜申线江苏段按地理位置划分为高溧段（高淳至溧阳段）、溧宜段（溧阳至至宜兴段）和太湖湖区段三段。

芜申线高溧段是规划的芜申线江苏段航道三段中的首段,上接芜申线安徽段，起于江苏省与安徽省交界的高淳县丹农砖瓦厂，讫于芜申线航道提前实施的常州市溧阳改线段起点，全长91.937公里。

定埠-史家渡段（53K+716～58K+026）航道即位于该段航道的中游位置（详见地形图）。

定埠-史家渡段（53K+716～58K+026）航道是一个典型的W型弯曲河段，现状W型弯曲段圆弧半径都小于300米，且圆弧间无直线航道，弯弯相连，影响航行船舶视线、视距，造成船舶航行速度减慢，易使船舶触滩搁浅、发生碰撞，引起航行事故。

因此该段航道的定线需要谨慎规划，以期达到技术上可行，经济上合理。

二、所需资料

（一）水位资料

芜申线高溧段设计特征水位详见下表。

芜申线高溧段设计通航水位表

起讫点

设计最高通航水位（m）

（10％频率）

设计最低通航水位（m）（95％保证率）

丹农砖瓦厂至原杨家湾船闸（上）

12.10

4.60

原杨家湾船闸（下）至官溪河口

12.10～12.13

6.50

官溪河口至下坝船闸（上）

12.13～12.15

6.50

下坝船闸（下）至朱家桥

6.30

2.65

朱家桥至河口

6.30～6.10

2.70

河口至南渡

6.10～6.00

2.70

南渡至至丹金溧漕河口

6.00～5.70

2.70

（二）自然地质条件

1.自然条件

1.1河流概况

芜申线高溧段由江苏与安徽交界的高淳县丹农砖瓦厂起，流经东芮线（高淳丹农砖瓦厂至东坝砖瓦厂）、溧坝线（东坝砖瓦厂至溧阳河口南段）一段,由溧梅线向东北至溧阳南渡镇，沿溧梅线至溧阳轮联船厂（丹金溧漕河口），与芜申线溧宜段起点相接。

芜申线高溧段高淳下坝上游属安徽水阳江、青弋江水网平原圩区，地面高程在5.5（吴淞基面，以下同）以上；下坝以下段为丘陵地区（茅山、天目山余脉），南侧为皖南、宜溧山区。

芜申线以高淳县下坝船闸及茅东节制闸为界，上游为长江支水系青弋江、水阳江水系，下游为太湖水系。

芜申线高溧段流经东芮线的官溪河、胥河，历史上胥河又名胥溪河，是我国历史上最早开凿的的人工运河,它西接固城湖、水阳江、直通长江，下连溧阳、宜兴、抵太湖。

相传该河是公元前506年春秋战国时期吴国大将伍子胥为运送军粮开凿而得名。

它沟通了长江、水阳江、青弋江与太湖流域的水上航运，大大缩短了绕道长江的航程，灌溉了苏南农田。

明太祖朱元璋为使苏、浙粮运避开长江风险，于洪武二十五年（公元1392年）重开胥河，并在东坝建石闸封闭，节制水流，解除了苏、浙一带水患。

自此，“三湖”（南漪湖、石臼湖、固城湖）之水不复东流，胥河至太湖的航运从此中断。

苏州民谣说：

“东坝倒，北寺塔上飘稻草。

”意即东坝一倒，上游洪水倾泻而下，会淹没苏州城的北寺塔。

汛期高淳固城湖水位要比下游太湖水位高出七、八米，为安全计，明嘉靖三十五年（公元1556年），又在东坝下游约五公里处构筑了下坝。

由于下坝船闸以西芜申线属青弋江、水阳江水系，茅东节制闸和下坝船闸共同组成该级枢纽节制该水系的水向太湖宣泄，迫使汛期来自皖南山区经水阳江、青弋江进入芜申线的洪水经石臼湖重新汇入长江。

安徽水阳江、青弋江水网平原圩区，地面高程在▽5.5（吴凇基面，以下同）左右，每至汛期，芜申线高溧段下坝船闸上游河水水位达▽8.0以上，1999年超过▽13.07，河道两侧防洪大堤高程在▽14.5左右，该段航道为地上河，汛期防洪压力极大。

下坝以下至溧阳河口镇南为溧坝线，芜申线在溧阳河口镇南由溧坝线拐入溧梅线，经南渡、蒋店、五潭渡后横穿丹金溧漕河与溧阳改线段起点相连。

该段航道位于溧宜山区北麓，由西部茅山山区、南部溧宜山区洪水冲蚀而成，来自上述山区的洪水和洮湖部分调蓄水流汇入芜申线高溧段经宜兴段流入太湖。

该段水系属太湖水系。

下坝以下航道狭窄且多弯曲，通航条件较差，地形复杂，地势西北高、东南低，周边高、腹部低，逐渐向太湖倾斜。

芜申线高溧段下坝以上有水阳江支流狮树河、永胜河由南向北汇入固城湖，秦淮河通过石臼湖与高溧段相通，石固河将芜申线高溧段上的固城湖与石臼湖沟通，沿线还与漆桥河、漕塘河、沛桥河相连；下坝以下河湖港汊密布，河网纵横，沿线主要有五级以上航道中河、丹金溧漕河和常溧线等，高溧段尾端通过溧阳改线段与芜申线宜兴段连接。

除以上主要河道外，下坝以下沿线尚有桠溪河、社渚新河、大溪城河、周城河、上沛河、南渡北河、草溪圩河、泓口河汇入。

芜申线下坝以上航道流经水阳江、青弋江水系的圩区平原，水位变幅较大，每到汛期水位平均在8.0以上，枯水期芜申线上游段只有地下水和地区迳流补给，水位多在6.0以下，该段为长江及石臼湖、固城湖的重点防汛区。

据调查，上世纪八十年代以来每当洪水水位超过8.5水位时,高淳下坝船闸以上航道就实行封航（因杨家湾船闸对高水位不作控制），汛期时间平均一个月左右，汛期航运基本中断；下坝以下航道流经地区系属长江三角洲冲积平原，水流平缓，水位变幅小，该段航道水位受太湖流域湖西引排的控制，因此水位变化对航运的影响不大。

芜申线高溧段绝大多数河段年久失修，处于自然状态。

航道穿越高淳县丹湖、淳溪镇、固城镇、东坝镇、江苏和安徽交界的定埠镇、溧阳市河口、南渡镇、蒋店等集镇。

跨河建筑物、管线较多，且标准低，净空小。

除个别地段外，一般河段仅能通航60～100吨级船队，到枯水季节，通航条件更差，远不能满足水运发展的需求。

芜申线高溧段水源主要来自降水后的地面径流和长江、区域内河流及太湖的水量调节。

1.2湖泊

芜申线高溧段流经区域湖泊有石臼湖、固城湖和洮湖，其中东芮线北侧与石臼湖相通（湖面面积201平方公里，容积3.4亿立方米），中部穿越固城湖（湖面面积为30.97平方公里，汇流面积454平方公里）；芜申线高溧段溧梅线以北通过丹金溧漕河与洮湖相通，洮湖将苏南运河和芜申线航道分隔开来，汛期洮湖的部分调蓄水流汇入芜申线。

1.3气象

根据江苏省气象台及南京市、常州市气象台多年的气象资料，芜申线高溧段气象简述如下：

芜申线高溧段所流经的区域属湿润的亚热带季风气候，春夏秋冬四季分明，冬季干冷、夏季湿热。

气候温和湿润，日照充足，雨量充沛，土地肥沃，水域资源丰富，地理条件较为优越，宜于农作物生长。

一般从六月中旬进入梅雨季节，历时20～30天，属副亚热带与温带的季风过渡区，下霜期130天左右，下雾日25天左右，冬季河流水面基本不结冰。

1.4气温

区域内年平均气温15.2℃～15.9℃，最低气温－12.5℃（在1月），最高气温达38℃以上，每年一月份平均气温2.5℃，七月平均气温28.1℃。

1.5湿度

区域内年平均相对湿度为76％～80％，其最高和最低相对湿度分别为90％、12％。

1.6降水

芜申线高溧段航道分属水阳江、青弋江水系和太湖水系，雨量充沛，降雨在年内呈规律性变化，区域年均降雨量为780～1160毫米，主要集中在夏秋两季。

最大月降雨量为345.2毫米，最大日降雨量为280.9毫米（1960年6月19日，高淳），降水量年内分布很不均匀，5～9月份降水量占全年的60％～80％，年降雨日为110～145天。

1.7风况

区域内常年盛行风向为东南风，风向最大频率为15％，盛吹期为3～8月；冬季主导风向为西北风，其风向最大频率为14％；7～9月受台风影响，最大风力9级以上，但每次持续时间为1～2天。

1.8雾、霜、雪

芜申线高溧段航道沿线地区每年均有雾、霜、雪天气，但基本不影响航行。

年平均下雾日为25天，历年最多雾日为67天，最少为7天。

年平均下霜日为132天左右，其中高淳125天，溧阳139天。

年平均降雪日约7天。

2.地质条件

2.1地形、地貌

芜申线高溧段下坝以上航道经过区域为岗地间河谷平原及河湖平原，地势稍有起伏，地面标高5～15米，向东微倾。

成因主要为冲积、冲洪积、冲湖积。

航道两侧为北北东走向之茅山山脉南端末端，有花山、青山等岗地，标高在▽40.0～▽120.0，属丘陵岗地地貌。

固城镇附近地段，两岸高程一般在▽5.0～▽6.0，局部堤坡旁是鱼塘，塘底高程约▽2.0，大堤高程在▽14.5左右。

芜申线高溧段下坝以下航道经过区域为湖沼平原，地面高程▽4.3～▽8.3，地势平坦稍有起伏，成因主要为湖沼积、冲洪积、冲湖积。

航道南侧溧宜丘陵山地溧阳境内高程为▽300.0～▽400.0，最高峰石门尖高程为▽505.0，属剥蚀低山丘陵地貌。

2.2地质构造、工程地质

2.2.1地质构造

据江苏地质志及《溧阳地震与茅东断裂带》等区域资料，航道在高淳境内固城湖以东有北东向航道中段固城湖以东有北东向茅西断裂，茅西断裂为逆掩压扭性断裂，构成航道区附近构造格局，属新华夏断裂构造。

据《溧阳地震与茅东断裂带》分析，发生5.5级、6.0级地震的茅东断陷盆中浅部是茅东断裂带控制含幔源包体喷发及后期变形形成的垂直脆—韧性剪切带，属于活动断裂带。

茅东断裂南段与本航道相交。

在溧阳境内航道以南社渚附近有一条推测东西向断裂，属东西向构造高淳—宜兴—嘉定构造带西段，受新华夏构造干扰，构造形迹减弱;还有经溧城附近至天目湖水库一条北北东向压性、压扭性断裂，以及三条北西向次级断裂，属中生代以来新华夏系构造，这些断裂构成溧阳地区菱形网状构造格局，航道以北溧阳市上沛镇曾在1974年、1979年两次发生5.5级、6.0级地震，震源深度12公里。

2.2.2工程地质

航道所在地区属扬子地层区，高淳境内航道两侧丘陵岗地出露的前第四纪地层有志留系泥质页岩、粉砂岩（泥岩），茅山群厚层细粒砂岩、岩屑石英砂岩、五通组砂岩、石英砂岩、石炭系灰岩、二叠系砂岩、三叠系灰岩及砂岩，侏罗系火山岩及火山碎屑岩。

航道北侧的禅岭山尚有燕山期闪长玢岩侵入体出露。

航道经过谷地平原为第四系所覆盖，沉积厚度10～30米。

溧阳境内航道以南丘陵山地出露的前第四纪地层有茅山群灰白、紫红色厚层细粒砂岩、岩屑石英砂岩;五通组灰白色砂岩及石英砂岩;二叠系栖霞组灰岩;侏罗系龙王山组火山角砾岩、晶屑凝灰岩，大王山组角砾安山岩、细粒凝灰岩、安山岩;白垩系浦口组紫红色粉砂岩。

还有燕山期火山岩、次火山岩、花岗闪长斑岩、花岗斑岩、次安山岩、流纹岩等。

航道两侧及其以北为第四系所覆盖，沉积厚度18～40米。

2.3地震烈度

根据《中国地震动峰值加速度区划图》GB18306-2001（江苏部分），航道经过区域设计地震动峰值加速度：

高淳为0.05g，溧阳为0.10g。

三、研究内容

本项目的研究范围包括：

芜申线高溧段定埠-史家渡段（53K+716～58K+026）航道整治工程。

具体的研究工作有：

（1）航道等级及设计船型的确定；

（2）航道尺度确定；

（3）航道线位方案比选；

（4）航道平面布置；

（5）撰写课程设计报告。

四、工作依据

（1）《内河通航标准》（GB50139-2004）；

（2）《港口及航道护岸工程设计与施工规范》（JTJ300-2001）；

（3）《河港工程总体设计规范》（GB50192-93）；

（4）《内河航运建设工程概算预算编制规定》（交基发[1998]112号）及其配套定额；

（5）《京杭运河运输船舶标准船型主尺度系列》

（6）京杭运河部分桥梁造价报道

五、研究内容

（一）航道等级及设计船型的确定

航道等级为Ⅲ级；船队为拖带船队。

设计船型：

1拖+3×1000t驳

驳船54.0×10.8×2.4；拖船27.7×6.6×2.0；

船队尺度189.7×10.8×2.4。

表6京杭运河典型拖带船队主要参数

驳船型号

（载货吨级）

驳船平面尺度

LOA×BOA

m×m

驳船艘数

配套拖船总功率

kW

相应船队总长

m

备注

1000

53~55×10.8

3

136

≤186

4

184

≤243

5

220

≤300

6

272

≤357

注1.表中所列之配套拖船总功率为推荐值。

2.现有拖船优秀船型见附录二，供参考。

3.船队总长应符合主管机关有关管理规定。

4.相应船队总长未计入拖索长度。

（二）航道尺度确定

1.航道标准水深

富裕水深=船舶航行下沉量+触底安全富余量=0.30m；

其中——船舶航行下沉量按船舶吨位的不同取0.12～0.25，取0.15；

触底安全富余量按船舶吨位的不同取0.10～0.20，取0.15。

标准水深=设计船型标准吃水+富余水深=2.4+0.3=2.7m；

限制性航道航道标准水深与船舶标准吃水的比值不小于1.6—1.7,故：

H=1.6×2.7=4.32

查规范得，限制性航道标准水深应大于等于3.2米，故航道标准水深取4.32米。

地图如下：

2.航道标准宽度

根据实际要求，设计为双线航道。

直线段双线航道标准宽度：

式中：

——双线航道标准宽度，m；

——下行船舶或船队的航迹带宽度，m；

——下行船舶或船队的航迹带宽度，m；

——船舶或船队外舷至航道边缘间的安全宽度，m；

——船舶或船队外舷至航道边缘间的安全宽度，m；

——设计船队宽度，m；

——设计船队长度，拖带船队为最大单船长度，m；

——航行漂角，Ⅰ～Ⅴ级航道可取

。

——各项安全宽度之和，m；船队可取0.50～0.60倍上行和下行航迹带宽度。

取0.6.

=

=10.8+54×sin

=13.63

B1=13.63+13.63+13.63×2×0.6=43.62

根据规范，直线段航道底宽最小为45m。

故去直线段航道底宽为45米，边坡系数取1:

3。

3.航道最小弯曲半径

R=54×4=216<480

根据规范取弯曲半径480m。

4.弯曲段加宽

R=480m>6L=324

故不需考虑弯曲加宽。

5.校核断面系数

A=4.32×45=194.4

=10.8×2.4=25.92

=194.4/25.92=7.5

得断面系数为7.5>7,符合规范要求

6.通航净空

（1）净空高度

h=F+a=1.65+0.65=2.3m

根据规范，取通航高度为10米。

（2）净空宽度

b=b.+Lsina+2d=10.8+189.7×sin3+2×10.8/2=31.53m

限制性航道净宽应取航道宽度值，取45米。

根据规范，三级航道净空宽度不小于60米，故取净宽为60米。

由于弯道6上的立交桥不能满足净空要求，故需拆桥重建。

（三）航道线位方案比选

注：

定埠-史家渡段最高通航水位6.30m，最低通航水位2.65m。

航道标准水深4.32m，则航道底高程取-1.67m。

航道现状：

航道维护等级为6、7级，河底宽8.0m～13.5m，底标高为▽1.4m～▽1.7m，弯曲半径160m，水深1.0m～1.3m。

方案一：

拓宽原有的河道，并增大弯曲半径，使其满足航道标准。

弯道1：

挖方量（水上）=116918.86方

疏浚量（水下）=78480.60方

驳岸线长=3167m

拆迁房屋面积=10068.3平方米

工程用地=10624.5平方米

弯道2：

挖方量（水上）=41540.31方

疏浚量（水下）=90113.59方

驳岸线长=1324.32m

弯道3

挖方量（水上）=139010.64方

疏浚量（水下）=27540.2方

驳岸线长=816.2m

工程用地=20306.93平方米

弯道4

挖方量（水上）=65955.61方

疏浚量（水下）=77972.64方

驳岸线长=1406.76m

工程用地=4817.49平方米

弯道5：

挖方量（水上）=148307.49方

疏浚量（水下）=54725.97方

驳岸线长=1380.46m

拆迁房屋面积=1343.35平方米

工程用地=25755.75平方米

弯道6：

挖方量（水上）=130690.87方

疏浚量（水下）=93483.79方

拆迁房屋面积=3446.98平方米

工程用地=9688.62平方米

航道加宽处7：

挖方量（水上）=74699.73方

疏浚量（水下）=76641.84方

驳岸线长=2909.72m

总挖方量（水上）=717123.51方

总疏浚量（水下）=498958.63方

驳岸线长度=11004.46m

房屋拆迁总面积=15058.63平方米

工程用地=71193.29平方米

堆土区用地608亩

方案二：

绕过W型弯曲河段的原河道，裁弯取直，穿过城镇。

挖方量（水上）=962261.95方

疏浚量（水下）=326319.59方

驳岸线长=9625.55m

堆土区用地=644亩

拆迁房屋面积=14474.56平方米

工程用地=111921.31平方米

费用比选

航道投资单价表

项目

单价

土方工程（水上）

16.0/方

疏浚工程（水下）

22.0/方

驳岸工程

0.55万元/延米

工程用地

3.5万元/亩

堆土区用地

0.38万元/亩

临时用地

0.23万元/亩

拆迁房屋

0.062万元/㎡

造桥费用

10000万元

方案一费用=717123.51×16.0+498958.63×22.0+11004.46×5500+608×3800+15058.63×620+71193.29×35000/666.67+100000000=19174.35万元。

方案二费用=962261.95×16.0+326319.59×22.0+9625.55×5500+644×3800+14474.56×620+111921.31×35000/666.67+100000000=19281.30万元。

比选：

方案一和方案二的房屋拆迁面积相差不大，驳岸线方案二略小于方案一，但工程用地面积方案二明显大于方案一；

另一方面，考虑到费用总和，方案一花费小于方案二。

综上，再考虑到施工及其它费用，选取方案一，即扩宽所有弯道，使弯曲半径满足要求。

（四）航道平面布置

具体的平面布置即断面图见图纸。