近日,笔者来到长洲水利枢纽三线四线船闸施工现场,站在项目交通桥上,船闸雏形尽收眼底——主体工程土建完成,集控楼矗立在宽阔的西江边;上下引航道已经充水,一艘疏浚船正在开挖水下围堰;上下闸首分别高架起一座钢梁;在两座船闸的人字门旁,两三台吊车正在安装人字门附件……这一切都预示着长洲三线四线船闸工程通航在即。
“逼出来”的世界最大内河水运船闸
2007 年 5 月,长洲水利枢纽一线二线船闸实现双线通航,但在短短一年时间里,就出现 1 次停航、 3 次滞航,其中一次堵船达到 1400 多艘。频繁的停航、滞航,令西江干线沿线的航运、水泥等企业蒙受了惨重的损失。
广西西江开发投资集团(以下简称西江集团)负责人说,长洲水利枢纽现有船闸原设计年过闸货运量合计为 3920 万吨。但在船闸通航的第二年即 2008 年,实际通过船闸 3626 万载重吨,已达到船闸设计能力的 92.5% ,通过能力日趋饱和,“瓶颈”问题渐显。目前,长洲一线二线船闸单向年过闸船舶总载重吨位为 4012 万吨。由于过闸船舶数量大,船闸自投入通航之日起一直保持着每天 24 小时的运行状态。两线船闸双向通航开闸次数最高达到 50 闸次 / 天。长洲现有船闸逐渐“超载”,三线四线船闸的建设迫在眉睫。
长洲水利枢纽三线四线船闸单向设计年通过能力为 9600 万吨,可以满足 3000 吨的船舶通过。目前,世界上除了三峡船闸、葛洲坝一号船闸和桂平二线船闸设计为 3000 吨已建成外,长洲水利枢纽三线四线船闸建成后,将成为世界上同一断面船闸数最多、通过能力最大的内河水运船闸。
工程量巨大的船闸工程
“这个工程不仅仅体现在大,也体现在细。大的是它的规模,细的是它的工艺要求”。西江集团总工程师韦德鉴表示。
长洲水利枢纽三线四线船闸工程需要开挖完的土石方达到 2550 万立方米,混凝土浇筑 133 万立方米(三峡船闸的土石方开挖量为 3779 万立方米,混凝土浇筑量 355 万立方米)。闸室高度 34.7 米,相当于 10 层楼高,长度 340 米,宽度 34 米,一个闸次可以满足 6 艘 3000 吨船舶同时过闸,场面蔚为壮观。需要用到的钢筋 3.7 万吨。
工程“细”的方面特别体现在金结和机电安装上。船闸需要安装 8 扇重达 5000 吨的人字门, 2 套重达 2500 吨的台车轨道梁,需要动用约 400 吨的履带吊机。每线船闸的上下闸首各布置一套人字闸门(左右两扇),下闸首每扇闸门由 13 节组成,高约 35 米;上闸首每扇由 7 节组成,高约 21 米,门页宽度均为 20 米。仅下闸首单扇闸门的安装,就需要 6 个月的时间。工程金属结构安装的特点是“粗中有细”,即使是大部件安装,精密度要求也很高,如蘑菇头的安装精度要求就达到 2 毫米。“整个工程金属结构大大小小的部件总重量 1.3 万吨,经过大半年昼夜奋战,目前已进入收尾阶段。”韦德鉴介绍说。
创新节能的船闸
长洲水利枢纽三线四线船闸工程建设规模超过我国现有水平,且输水指标超过国外巨型船闸群(其输水体积是美国巨型船闸群的 1.6 倍),船闸运行中涉及的输水系统消能、特大型阀门防空化和防振动、多线船闸共用引航道通航水流条件及省水需求等水力学问题十分突出,国内外无现成经验可供借鉴。
为此,西江集团组织有关专家及参建单位及时开展技术攻关,对巨型通航船闸(群)面临的水力学技术难题进行了全面系统研究,大胆进行了多项创新,如:提出满足船闸高效输水、保证闸室船舶停泊安全的输水系统创新型式;国内外首次实施了双线并列船闸互通省水布置;开发形成具有我国鲜明特色的巨型船闸特大型平面阀门结构型式和防空化减振新技术等。
长洲水利枢纽三线四线巨型船闸(群)水力学创新技术研究创新成果,不仅解决了工程重大技术难题,直接节省长洲三线四线船闸(包括桂平二线船闸工程在内)投资达到 6500 万元;而且工程采用新技术后,提高了船闸通过能力,间接经济效益巨大,初步估算每年达到 8 亿元左右。
长洲水利枢纽三线四线船闸工程作为西江黄金水道建设咽喉工程,又是世界上最节能的船闸之一,三线四线船闸设置“互灌互泄”输水系统,节水 38 %。
四线联动确保过闸无忧
水利枢纽一线二线船闸、三线四线船闸属于不同业主, 4 线船闸如何实现联合调度管理,成为摆在西江集团面前的一个难题。
从 2011 年开始,自治区交通运输厅就组织开展四线船闸联合调度的调研。经过反复研究,最终确定四线船闸联合调度采取“三统一、一分开”(即:统一调度、统一信息发布、统一报到,分开各自维护运行)的调度方案,由西江集团作为运营管理单位。
为了顺利实现联合调度,西江集团多次联合各单位研究,决定船舶的进闸、出闸的调度、排挡规则要以四线船闸“安全、高效、省水”运行为目的,对船舶的船型、类别进行分类,对船舶在整个调度范围内不同航段的航线、航速、时间等进行规定。
为形成良好的过闸秩序和保障船舶的航行安全,船闸主要采用“逐级调度”的方式对过闸船舶进行调度管理。(即船舶在进入船闸前一般经过三次调度:由锚地→停泊段、停泊段→靠船墩、靠船墩→船闸)
目前,长洲水利枢纽三线四线船闸工程各方面的工作已进入冲刺阶段,截至 11 月底,项目累计完成投资 42.48 亿元,占概算总投资的 98% ;混凝土浇筑接近尾声,闸首和闸室混凝土已浇筑到设计顶高程;上、下引航道陆上施工已完成,正在进行剩余的水下开挖施工;金结安装工作已完成 90% ,电气安装已开始,整个工程正在向年底建成通航目标推进。