周發(fā)林

（交通運(yùn)輸部長(zhǎng)江口航道管理局，上海 200003）

作為長(zhǎng)江口南北港分汊口治理工程的重要組成部分之一，長(zhǎng)江口深水航道南北港分汊口河段新瀏河沙護(hù)灘及南沙頭通道潛堤工程（以下簡(jiǎn)稱“本工程”）是長(zhǎng)江口深水航道向上延伸的基礎(chǔ)性工程，也是南北港分汊口河勢(shì)控制的關(guān)鍵工程[1]。本工程位于長(zhǎng)江口歷史上自然變化最為復(fù)雜、河勢(shì)穩(wěn)定性極差的第二級(jí)分汊口段——南北港分汊口河段，于2012年2月通過(guò)交通運(yùn)輸部組織的竣工驗(yàn)收。文獻(xiàn) [2-4]等對(duì)本工程的實(shí)施效果作過(guò)不同程度的預(yù)測(cè)分析和評(píng)估，認(rèn)為工程發(fā)揮了其應(yīng)有的整治功能，取得了顯著的治理效果，達(dá)到了預(yù)期的建設(shè)目標(biāo)。本工程在設(shè)計(jì)、建設(shè)及維護(hù)過(guò)程中，全面、科學(xué)地實(shí)行動(dòng)態(tài)管理，是長(zhǎng)江河口整治中實(shí)施動(dòng)態(tài)管理的一次成功實(shí)踐，積累了若干工程管理的經(jīng)驗(yàn)，本文對(duì)此進(jìn)行了全面總結(jié)，對(duì)類似河口工程具有一定的借鑒和參考意義。

1 工程概況

1.1 工程前河勢(shì)及航道狀況

本工程實(shí)施前，長(zhǎng)江口10.5m深水航道已向上延伸至南京，其中，南北港分汊口河段寶山北水道被選定為上延主航道，通過(guò)航標(biāo)設(shè)置調(diào)整，利用其天然水深，維持了10.5m通航環(huán)境。但由于新瀏河沙包、新瀏河沙和中央沙“三沙”沙頭持續(xù)沖刷后退、南沙頭通道下段沖刷發(fā)展等局部河勢(shì)不利變化，寶山北水道航槽不斷扭曲偏轉(zhuǎn)，航寬縮窄，通航條件持續(xù)惡化，至2006年5月其10.5m等深線最窄寬度已不足設(shè)計(jì)要求的350m[1-2]。

總的來(lái)看，南北港分汊口河段局部河勢(shì)和通航環(huán)境正朝不利的方向演化，寶山北水道航道條件的這種變化主要是當(dāng)時(shí)整個(gè)尚未得到人工有效控制的南北港分流口河段自然演變所致，如不及時(shí)采取工程措施，該河段河勢(shì)及10.5 m航道條件惡化的趨勢(shì)將難以遏制。

1.2 工程建設(shè)目標(biāo)及治理思路

在大量前期研究的基礎(chǔ)上，交通運(yùn)輸部于2007年5月正式批準(zhǔn)同意結(jié)合上海市實(shí)施的中央沙圈圍及青草沙水庫(kù)工程同步實(shí)施本工程。根據(jù)深水航道的建設(shè)和維護(hù)需要，本工程的建設(shè)目標(biāo)是遏制長(zhǎng)江口深水航道南北港分汊口河段通航環(huán)境向不利方向演變，保障10.5m水深航道穩(wěn)定、安全和暢通，并為12.5m深水航道向上延伸創(chuàng)造條件。

基于對(duì)長(zhǎng)江口歷史河床演變的分析和認(rèn)識(shí)，結(jié)合治理目標(biāo)，以中央沙圈圍及青草沙水庫(kù)工程實(shí)施為契機(jī)和有利邊界條件，研究確定了“固灘、限流”的治理思路[2]?！肮虨笔侵阜€(wěn)定新瀏河沙沙體，遏制其沖刷后退，從而改善寶山北、南水道的維護(hù)及通航條件；“限流”是以潛堤削弱南沙頭通道下段的水流動(dòng)力，增強(qiáng)有通航要求的寶山北、南水道落潮動(dòng)力，遏止其對(duì)長(zhǎng)興水道上段和南港的不利影響。

1.3 工程方案簡(jiǎn)介及實(shí)施情況

經(jīng)前期優(yōu)化研究和比選，最終確定了工程推薦方案（圖1）。主要建設(shè)內(nèi)容為新瀏河沙護(hù)灘堤長(zhǎng)約8.61 km（堤頂標(biāo)高為+2m，吳淞基面，下同），南沙頭通道潛堤長(zhǎng)約2.39 km（堤頂標(biāo)高為-2m），并相應(yīng)建設(shè)航標(biāo)工程等配套設(shè)施。工程主要結(jié)構(gòu)型式為土工織物軟體排護(hù)底的拋石斜坡堤。

本工程于2007年9月正式開工，主體工程于2009年2月完工，于2009年9月通過(guò)交工驗(yàn)收，2012年2月通過(guò)竣工驗(yàn)收。

2 科學(xué)的動(dòng)態(tài)管理

2.1 實(shí)施動(dòng)態(tài)管理的必要性

由于長(zhǎng)江口水動(dòng)力條件和泥沙運(yùn)移規(guī)律的復(fù)雜性及局部地形沖淤變化存在的不確定性，加之受觀測(cè)和研究手段的限制，很難在前期研究階段對(duì)工程建設(shè)中的局部流場(chǎng)和地形沖淤的變化作出定量準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)。同時(shí)由于長(zhǎng)江口綜合整治規(guī)劃尚未實(shí)施，南支、南港河段眾多汊道和洲灘尚不穩(wěn)定。雖然已基本掌握了長(zhǎng)江口水沙運(yùn)動(dòng)和河床歷史演變規(guī)律，確立了工程治理的總體方案，但為確保治理效果的實(shí)現(xiàn)，需要在工程實(shí)施過(guò)程中嚴(yán)密監(jiān)測(cè)總體和局部河勢(shì)的變化；及時(shí)掌握整治建筑物推進(jìn)及航槽疏浚過(guò)程中周邊河床的局部變化；監(jiān)測(cè)流場(chǎng)及河槽的沖淤變化。通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)資料的分析研究，科學(xué)、適時(shí)地對(duì)局部工程作出必要的設(shè)計(jì)變更，或進(jìn)行施工方案和施工計(jì)劃的調(diào)整，以保證工程順利實(shí)施和整治目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此，長(zhǎng)江河口整治工程的建設(shè)管理絕不能簡(jiǎn)單地“照?qǐng)D施工”。

2.2 動(dòng)態(tài)管理的理念和基本程序

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)江口深水航道治理工程實(shí)踐與總結(jié)，動(dòng)態(tài)管理的理念得到升華，內(nèi)涵更加科學(xué)合理。其基本含義是“以確保整治效果和建筑物穩(wěn)定為目標(biāo)，以現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)成果為依據(jù)，以科研試驗(yàn)為手段，適時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)施工方案”。我們總結(jié)了一套對(duì)本工程實(shí)施動(dòng)態(tài)管理的基本程序（見(jiàn)圖2）。

圖2 動(dòng)態(tài)管理基本程序示意圖

2.3 動(dòng)態(tài)管理在本工程的實(shí)踐

2.3.1 設(shè)計(jì)階段的動(dòng)態(tài)管理

1）提出動(dòng)態(tài)管理的實(shí)施方案。在設(shè)計(jì)階段，結(jié)合工程區(qū)域的水沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律、河勢(shì)演變規(guī)律及工程特點(diǎn)的分析，提出動(dòng)態(tài)管理的實(shí)施方案，內(nèi)容包括動(dòng)態(tài)管理的目標(biāo)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的安排、跟蹤分析機(jī)制的建立、跟蹤研究試驗(yàn)的安排、關(guān)鍵部位的控制目標(biāo)等。實(shí)施方案是對(duì)本工程動(dòng)態(tài)管理的頂層設(shè)計(jì)，科學(xué)的頂層設(shè)計(jì)可作為工程實(shí)施全過(guò)程的指導(dǎo)文件。

2）科學(xué)制定施工程序是取得預(yù)期整治效果的重要保證。為了實(shí)現(xiàn)預(yù)期的治理效果，我們還根據(jù)本工程的特點(diǎn)對(duì)護(hù)底與堤身的施工順序、不同部位護(hù)底的先后順序、護(hù)底的推進(jìn)方向、不同區(qū)段堤身的施工順序等主要施工程序作了全面分析，開展了二維潮流數(shù)學(xué)模型對(duì)不同方案進(jìn)行了計(jì)算，并依據(jù)研究成果制定了工程實(shí)施方案，具體內(nèi)容包括：①先期實(shí)施限流堤護(hù)底；②不僅限流堤和護(hù)灘堤各自的護(hù)底應(yīng)先于堤身施工，且在護(hù)灘堤的全部護(hù)底完成前，不宜開始限流堤的堤身施工；③護(hù)灘堤護(hù)底原則上先下游后上游，經(jīng)數(shù)模論證，護(hù)底可以分段進(jìn)行；④堤身按護(hù)灘潛堤——護(hù)灘堤——限流堤的施工順序施工；⑤護(hù)灘堤堤身自上游向下游推進(jìn)，自護(hù)灘堤與護(hù)灘潛堤結(jié)合處以兩個(gè)作業(yè)面分別向南、北護(hù)灘堤的下游連續(xù)推進(jìn)堤身，可使新瀏河沙逐步得到保護(hù)。

2.3.2 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)是動(dòng)態(tài)管理的基礎(chǔ)

根據(jù)本工程河段河勢(shì)復(fù)雜多變特點(diǎn)和長(zhǎng)江口航道整治經(jīng)驗(yàn)，制訂了一整套嚴(yán)密、系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)計(jì)劃，包含了工程河段河勢(shì)、南北港分流分沙比、整治建筑物周邊地形和寶山南北航道水深等主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容，為指導(dǎo)工程建設(shè)、工程動(dòng)態(tài)管理以及科學(xué)評(píng)價(jià)工程治理效果等提供了大量豐富的第一手實(shí)測(cè)資料。

2.3.3 及時(shí)調(diào)整和優(yōu)化設(shè)計(jì)、施工方案的事例

1）針對(duì)南沙頭通道潛堤的高程不同會(huì)帶來(lái)不同的整治效果，對(duì)周邊的影響程度也有差異這一情況，前期研究階段就進(jìn)行了多方案比較。為慎重起見(jiàn)，在實(shí)施過(guò)程中采取了分階段加高的方式進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，分別在堤身厚度1.3m、堤頂標(biāo)高-5m、堤頂標(biāo)高-3m時(shí)暫停施工一段時(shí)間進(jìn)行效果監(jiān)測(cè)，將現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果與數(shù)模計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較分析，以決定下一步實(shí)施方案。經(jīng)過(guò)這些詳細(xì)的監(jiān)測(cè)和分析，最后確認(rèn)堤頂標(biāo)高達(dá)到-2m時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期效果。

2）根據(jù)定期的整治建筑物固定斷面水深監(jiān)測(cè)分析，工程后大部分區(qū)段堤外河床沖刷已趨于穩(wěn)定，沖淤部位和沖淤幅度均在原預(yù)測(cè)范圍內(nèi)；本工程整治建筑物安全穩(wěn)定，維持情況良好。

同時(shí)，也根據(jù)新瀏河沙灘頭堤北側(cè)HT3+550～HT4+535和護(hù)灘南堤HT6+505～HT7+260兩個(gè)堤段外側(cè)沖刷持續(xù)發(fā)展的情況，及時(shí)調(diào)整了設(shè)計(jì)，采取了加護(hù)措施，消除了影響堤身結(jié)構(gòu)安全的隱患。主要原因是本工程位于南北港分汊口水流頂沖區(qū)域，表層地基土為較易沖刷的粉細(xì)砂層，且受近期下扁擔(dān)沙南沿沙尾持續(xù)淤漲南壓、新瀏河沙包尾部淤積下延等工程周邊局部河勢(shì)不利變化的影響，新瀏河沙灘頭堤北側(cè)HT3+550～HT4+535堤段和護(hù)灘南堤HT6+505～HT7+260堤段兩個(gè)堤段的堤外水動(dòng)力明顯增強(qiáng)，余排外側(cè)局部河床沖刷持續(xù)發(fā)展，直接對(duì)整治建筑物的安全和穩(wěn)定構(gòu)成了威脅。對(duì)此，及時(shí)采取了余排加護(hù)措施，加護(hù)后工程局部沖刷現(xiàn)象得到了控制，保證了以上兩大區(qū)段的堤身安全穩(wěn)定（圖3）。部分堤段余排加護(hù)措施設(shè)計(jì)變更見(jiàn)表1。

表1 試運(yùn)行期航道整治建筑物工程部分堤段設(shè)計(jì)變更情況

對(duì)于需作出重大設(shè)計(jì)變更，對(duì)工程總平面優(yōu)化或?qū)傮w施工程序做出優(yōu)化調(diào)整的問(wèn)題，則需安排專題科研或試驗(yàn)。經(jīng)充分論證并嚴(yán)格履行審批程序后，再組織實(shí)施。

2.3.4 工程投入使用后應(yīng)注重持續(xù)跟蹤監(jiān)測(cè)與分析研究

工程所處長(zhǎng)江口南北港分汊口水域，徑流大、潮量強(qiáng)，河道寬，河床泥沙活動(dòng)性較強(qiáng)，水流流態(tài)復(fù)雜，新瀏河沙護(hù)灘及南沙頭通道潛堤工程周邊河勢(shì)及工程堤前灘勢(shì)多變。工程區(qū)域?yàn)﹦?shì)穩(wěn)定與否，關(guān)乎堤身安全穩(wěn)定和整治建筑物功能發(fā)揮問(wèn)題。

為進(jìn)一步確保整治建筑物的結(jié)構(gòu)安全和整治效果的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)揮、長(zhǎng)江口12.5m深水航道向上延伸段的航道穩(wěn)定和安全，在工程投入使用后應(yīng)把跟蹤監(jiān)測(cè)與分析研究作為航道養(yǎng)護(hù)（含整治建筑等航道設(shè)施的養(yǎng)護(hù)）的重要內(nèi)容，以及時(shí)了解和掌握工程實(shí)施后周邊河勢(shì)及主要涉水工程可能發(fā)生的新變化，積極應(yīng)對(duì)工程運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的新情況和新問(wèn)題，確保整治建筑物長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)揮整治功能。

3 結(jié)語(yǔ)

新瀏河沙護(hù)灘及南沙頭通道潛堤工程于2007年9月開工建設(shè)，主體工程于2009年2月完工，工程實(shí)施后治理效果明顯，實(shí)現(xiàn)了原預(yù)期的治理目標(biāo)，工程總投資得到有效控制，工程質(zhì)量?jī)?yōu)良，于2012年2月順利通過(guò)竣工驗(yàn)收。工程試運(yùn)行以后，由于南北港分汊口河段局部河勢(shì)發(fā)生了不利變化，出現(xiàn)了威脅整治建筑物堤身安全的局部沖刷，已經(jīng)得到了及時(shí)有效的加護(hù)，航道整治建筑物工程堤身保持安全穩(wěn)定，整治功能得以穩(wěn)定有效發(fā)揮。根據(jù)工程建設(shè)位于復(fù)雜的分汊口河段的實(shí)際情況，在工程實(shí)施過(guò)程中十分注重以加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、及時(shí)優(yōu)化施工程序和設(shè)計(jì)為主要內(nèi)容的動(dòng)態(tài)管理，確保了工程整治效果和建筑物的安全穩(wěn)定。由此可見(jiàn)，在長(zhǎng)江河口這樣復(fù)雜的潮汐河口建設(shè)河勢(shì)控制、航道治理工程，對(duì)工程實(shí)施科學(xué)的動(dòng)態(tài)管理是十分必要的，也是可以取得成功的。

[1] 中交上海航道勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司.長(zhǎng)江口深水航道南北港分汊口河段新瀏河沙護(hù)灘及南沙頭通道潛堤工程可行性研究報(bào)告[R].上海：中交上海航道勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，2007.

[2] 范期錦，談澤煒，鄭文燕.新瀏河沙及南沙頭通道整治工程措施的研究[C]//中國(guó)海洋工程學(xué)會(huì).第十三屆中國(guó)海洋（岸）工程學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集.北京：海洋出版社，2007：427-432.

[3] 鄭文燕，趙德招.長(zhǎng)江口南北港分汊口河段護(hù)灘限流工程效果分析[J].中國(guó)港灣建設(shè)，2010（5）：10-14.

[4] 阮偉，曹慧江，龔鴻鋒.長(zhǎng)江口南北港分汊口河勢(shì)控制工程及實(shí)施效果研究[J].海洋工程，2011，29（3）：76-81.

[5] 范期錦，周發(fā)林.河口整治工程中施工程序的重要性[J].水運(yùn)工程，2011（1）：109-115.

[6] 交通運(yùn)輸部長(zhǎng)江口航道管理局.長(zhǎng)江口深水航道南北港分汊口河段新瀏河沙護(hù)灘及南沙頭通道潛堤工程竣工報(bào)告[R].上海：交通運(yùn)輸部長(zhǎng)江口航道管理局，2012.