黃金水道上的超級挑戰(zhàn)
——長江設(shè)計集團副總工程師吳俊東詳解三峽水運新通道
本網(wǎng)訊（謝澤）最大邊坡高213米，變形必須控制在5毫米以內(nèi)；葛洲壩擴容不能停航，地基卻有13層“潤滑劑”??長江設(shè)計集團副總工程師吳俊東近日接受《中國三峽工程報》記者專訪，首次系統(tǒng)披露開工不久的三峽水運新通道工程背后的破局之道與生態(tài)智慧。
“2011年，三峽船閘貨運量突破1億噸，比設(shè)計預(yù)判整整提前了19年。2025年，三峽船閘實際貨運量已達到1.73億噸。”吳俊東與記者的對話，從既有三峽船閘開啟。
這位長江設(shè)計集團有限公司副總工程師，幾十年來參與了烏東德、構(gòu)皮灘、平陸運河等二十多座國家重大水利水電水運項目的通航、過魚建筑物設(shè)計。如今，他正帶領(lǐng)設(shè)計團隊攻關(guān)三峽水運新通道——一個要在不中斷長江黃金水道通航的前提下，將樞紐運力跨越式提升至每年3億噸量級的超級工程。
▲ 長江設(shè)計集團有限公司副總工程師吳俊東在接受本報記者采訪時表示，三峽水運新通道建成投運后，長江水運的物流成本將大幅下降，這將為長江經(jīng)濟帶的高質(zhì)量發(fā)展提供強勁的硬核支撐。 ?本報記者 湯偉 攝
超預(yù)期增長
“要理解今天為什么要建新通道，就得先回望過去。”吳俊東告訴記者，在三峽工程建成蓄水前，長江上游航道河道狹窄，存在激流險灘，僅能勉強通行千噸級船舶，三峽河段年最大通航運量僅為1800萬噸。
“當年，國家多部門聯(lián)合預(yù)測，到2030年三峽的貨運量能達到1億噸。”吳俊東感慨道，在當時看來，“30年增長10倍”已經(jīng)是一個極具前瞻性的高標準指標。
然而，中國經(jīng)濟磅礴發(fā)展的現(xiàn)實，遠超當年所有的預(yù)測。
三峽工程蓄水后，極大改善了660公里的川江航道，重塑了通航格局。航道水深大幅增加，通航噸位從1000噸級躍升至3000—5000噸級，這些都為航運爆發(fā)式增長提供了根本保障。
吳俊東表示，在航運快速發(fā)展的背景下，過閘貨運需求持續(xù)激增，三峽船閘統(tǒng)籌保障高效通航的壓力持續(xù)加大。
新通道的建成將破解這一難題。三峽樞紐將形成四線船閘加升船機的格局，年雙向總通過能力達到3.36億噸；葛洲壩樞紐將形成四線船閘格局，年雙向總通過能力達到3.6億噸。
更重要的是，新船閘閘室寬度從34米拓寬至40米，水深增至8米，打破了老船閘只能通行5000噸級單船的限制，可直接通行萬噸級單船。
“船舶大型化帶來的經(jīng)濟效益是驚人的。”吳俊東補充道，“3000噸級船舶物流成本約5分錢/噸·公里，5000噸級約3分錢，萬噸級還會更低。”疊加通航效率提升，長江水運的物流成本將大幅下降，這將為長江經(jīng)濟帶的高質(zhì)量發(fā)展提供強勁的硬核支撐。
“不停航”“穩(wěn)如山”的超級挑戰(zhàn)
從圖紙走向現(xiàn)實，新通道工程面臨的挑戰(zhàn)是空前的。在吳俊東看來，這并非單項技術(shù)的堆砌，而是一場考驗系統(tǒng)思維的綜合大考。
葛洲壩航運擴容就像大考中的一場“精密手術(shù)”——葛洲壩3號船閘要原址拆除新建，但緊挨著的2號船閘必須保持全天候通航。“這就好比心臟不停跳，還要做搭橋手術(shù)。”吳俊東打了個生動的比方。
更棘手的是地質(zhì)。葛洲壩壩址下分布著13層軟弱夾層，泥化夾層摩擦系數(shù)僅0.18，遠低于普通粘性土的0.4。
工程師的三張“王牌”由此登場：整體式基礎(chǔ)——將閘墻、底板澆筑成一塊“鐵板”，均勻分散壓力；混凝土齒槽防滑——在泥化夾層中澆筑混凝土齒墻，像牙齒一樣咬住地基；精細化控制爆破——靠近三江沖沙閘的地方不用爆破，改用機械破碎，同時布設(shè)傳感器實時監(jiān)測。
“我們給臨近的水工建筑物裝上了‘心電圖’（傳感器），任何異常都能實時發(fā)現(xiàn)、動態(tài)調(diào)整。”
同樣面臨“不停航”大考的，還有2號、3號船閘共用的三江航道。原航道寬120米、深4.5米，要拓寬至160米、深7.5米。“相當于把普通公路擴成高速，而且施工期間車流不能停。”
答案是“半幅通航、半幅施工”，分四期交替開挖。
最令人稱奇的，是工程區(qū)域內(nèi)的“三維協(xié)同作業(yè)”：江面上空，逆向切割拆除三江橋；江面中間，單向通航與機械深挖同步進行；江面之下，盾構(gòu)機靜態(tài)掘進，打通內(nèi)徑11米的泄水隧洞。“天上拆橋，中間通航，地下穿江，各行其道，互不干擾。”
而在三峽這邊，挑戰(zhàn)從“不停航”轉(zhuǎn)向了“穩(wěn)如山”。新通道要在堅硬的花崗巖山體中開挖出兩條巨型航道，最大邊坡高度達213米——相當于70層樓高，而底部引航道寬度僅140米。如此極致的“高峽深槽”，帶來一個物理難題：如何在掏空大山的同時，讓200多米的懸崖絕壁紋絲不動？
“既有三峽船閘已經(jīng)安全運行了20多年，這給了我們底氣。”吳俊東說。
新通道傳承并升級了老船閘的“智慧”：在雙線船閘之間保留寬達60米的天然花崗巖中隔墩，僅做薄層混凝土防護，實現(xiàn)“以巖為主、化巖為墻”。
對于巖體內(nèi)部的天然裂隙，工程引入高精度三維地質(zhì)模型與地質(zhì)雷達進行數(shù)字化解析，對不穩(wěn)定塊體“分類處置”——通過錨索與錨桿主動加固，將閘室兩側(cè)墻體的相對變形嚴格控制在5毫米以內(nèi)。“這5毫米，就是重載人字門能夠嚴絲合縫啟閉的‘生命線’。”
棄渣“綠色重生記”
超級工程必然產(chǎn)生超級體量的棄渣。新通道總挖方量約1.6億立方米，用這些土石建造一米見方的石墻，可繞地球赤道50圈。
“我們絕不能做簡單的廢棄物處理。” 吳俊東強調(diào)，“‘中國式現(xiàn)代化是人與自然和諧共生的現(xiàn)代化’，這是我們工程人銘刻在心的準則。”
于是，一場上億立方米山石的“綠色重生記”拉開序幕。
工程師們先當“大自然質(zhì)檢員”。那些埋藏在山體深處的微新花崗巖，被送入砂石加工系統(tǒng)，破碎、篩分、清洗后成為混凝土粗骨料，直接用于拌合船閘主體結(jié)構(gòu)混凝土——僅此一項，就地消納1000余萬立方米。“取之于山，用之于工，既替代了天然骨料開采，又減少了遠距離運輸?shù)奶寂欧拧！?/p>
而部分片狀云母含量過高的花崗巖，目前雖不宜制砂，但已納入國家級科研攻關(guān)，未來有望安全“上崗”。在此之前，它們被妥善存放在規(guī)劃好的棄渣場里。
對于無法作為建材的巖土，工程選址規(guī)劃了6座總?cè)萘窟_1.2億立方米的永久棄渣場。吳俊東介紹，截排水系統(tǒng)與攔擋設(shè)施為渣場穿上了“防護甲”，待堆渣結(jié)束沉降穩(wěn)定后，將重新
覆蓋開挖初期保存的表層土，栽植適生林木、撒播鄉(xiāng)土草種，讓曾經(jīng)的“手術(shù)縫合”土地逐漸愈合、呼吸，復(fù)墾為可耕可林的沃土。此后整體移交地方政府，融入城市發(fā)展規(guī)劃——昔日的棄渣場，有望生長為郊野公園或生態(tài)景觀帶。
更具戰(zhàn)略眼光的，是“石材銀行”的設(shè)立。工程規(guī)劃了3處臨時儲備堆場，存放近6000萬立方米完好塊石，作為未來宜昌及周邊地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的優(yōu)質(zhì)建材來源。“這在更大時空尺度上實現(xiàn)了資源的循環(huán)利用，把當下的廢料存成了未來的財富。”
“重大工程留下的，將是一份綠色資產(chǎn)。”吳俊東說。
生態(tài)優(yōu)先的哲學延伸到了工程的每一個細枝末節(jié)：為保護珍稀魚類，葛洲壩新建船閘耗巨資在江底貫通泄水隧洞；施工現(xiàn)場，電動運輸設(shè)備大規(guī)模替代柴油機械，揚塵噪聲受到嚴格管控??
“以前建設(shè)三峽工程時，我們更關(guān)注能不能干成；現(xiàn)在，我們還要關(guān)注干得綠不綠、干得好不好。”吳俊東頗有感觸，“這是時代的進步，也是中國工程理念的全面升華。”
編輯：任賢 杜健偉 付譯嫻