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荆江航道整治:钢丝绳上跳芭蕾

www.jctrans.com 2017-4-14 10:06:00 中国水运报

导读:2017年4月15日,经过一年多试运行,荆江航道整治工程顺利通过交通运输部组织的国家验收。

  首席记者 赵虎 特约记者 王取发 陈宇

  历史,将永远记住这样一个日子——

  2017年4月15日,经过一年多试运行,荆江航道整治工程顺利通过交通运输部组织的国家验收。荆江航道枯水期最小维护水深提高至3.8米,可以满足3000吨级货船组成的万吨级船队昼夜通航。

  荆江航道整治工程(下简称荆江工程)的治理范围为中游荆江昌门溪至熊家洲河段,全长280.5公里,涉及枝江~江口河段、太平口水道、斗湖堤水道、周天河段、藕池口水道、碾子湾水道、莱家铺水道、窑监大河段、铁铺~熊家洲河段共计9大滩段13处浅滩,是长江中下游沙质河床治理中首个长河段系统治理工程。

  工程要克服三峡大坝清水下泄的影响,解决提高航道水深与保障防洪安全的矛盾,保护3个国家级保护区的生态环境,工程难度之大、标准之高、要求之严,在我国内河航道整治史上前所未有,无异于是在“钢丝绳上跳芭蕾”,被业内称之为世界级的难题。

  A.实施长江航道最大单项投入工程——

  国家力量整治“畅梗阻”

  万里长江,浅在荆江,也险在荆江。

  险在九曲回肠,滩多水浅;险在河床高悬,威慑荆州。

  三峡蓄水,给上游带来舟楫之利,高峡出平湖,浪不再急,滩不再险。但荆江航道依然险象环生。碾子湾水道大堵塞、窑监水道历年阻航、太平口水道“不太平”……枯水时节,船舶突然搁浅总令人寝食难安。

  荆江,成为阻碍航运、制约经济的长江“心结”。

  由于航道自然条件差,从新中国成立到2009年,荆江河段枯水期只能勉强维护2.9米的航道水深,长江航道局每年枯水季节要派出10多艘大型疏浚挖泥船在这段航道上日夜奋力维护。

  即便如此,船舶搁浅、阻航等事件仍频繁发生。1995年2月至3月长江中游下荆江碾子湾水道发生剧烈冲淤变化,航道频频出浅,前后断航达29天,数百艘江轮与上万名旅客相继滞留,沿江企业损失惨重。

  “十五”期、“十一五”期,交通运输部先后投资18亿元,对一些重点浅险水道整治,对关键洲滩守护,中游航道战枯水的压力大大缓解。然而,荆江河段3.2米航道维护水深,仍然成为制约长江航道通过能力的航运卡口。在长江重庆至武汉航段,每年枯水期3000吨级及以上的下(上)行船舶不得不在宜昌(城陵矶)减载。

  荆江河段何时才能系统整治?这成为几代长江航道人梦寐以求的夙愿。

  2008年,长江航道局启动荆江河段系统治理研究工作,他们联合了南科院、天科院、长科院、重庆院等设计单位及清华大学、武汉大学、河海大学、重庆交大等著名院校,历时5年,共开展大小专题研究70余项。

  在进行大量观测、分析和研究基础上,长江航道局正式上报了长江中游荆江河段航道整治工程昌门溪至熊家洲段工程(荆江工程)工可。

  2013年3月18日,国家发改委批准实施荆江工程,同年9月14日,荆江工程开工。这标志着有史以来长江中游最大的航道整治工程在历经数年准备之后,拉开了全面建设的帷幕。

  荆江工程投资概算43.3亿元、通过对全长280.5公里内9段13滩的整治,遏制航道不利变化趋势,改善航道条件,实现新的“荆江深度”:水深3.5米、航宽150米、弯曲半径1000米,满足3000吨级货船组成的万吨级船队昼夜通航需求。

  荆江工程的顺利实施,开辟了长江航道整治的新纪元,成为世界治河史上的壮举。

  B. 成功攻克世界级难题——

  大江大河航道治理成功典范

  荆江航道“一弯变,弯弯变”,重点碍航滩险达17处,还有砂卵石河段和沙质河段,河床瞬息万变。荆江工程的目的是要拓宽航道、提高水深,保证大吨位船舶能够顺利通行,但又不能筑坝雍高水位。

  荆江河段支流多,江水流向复杂。而且部分地区的水面已经高出地面,是一条悬在人们头顶上的天河,如果再抬高水面,势必会带来洪灾的隐患。在这样的环境里,哪怕是提升1厘米高的水深,都相当难。

  这是实施荆江整治的第一个难题。

  实施荆江整治的第二个难题是,荆江河段九曲回肠,航道条件复杂多变,沙洲变幻莫测,河道游荡不定,实施整治工程犹如在沙滩上起高楼,风险极大。

  实施荆江整治的第三个难题是,受三峡工程蓄水运行影响,荆江原有动态平衡被打破,进一步加剧了荆江河段航道演变的复杂性和治理难度。

  还有,荆江流域有3个国家级自然生态保护区,整治要保证整个荆江流域的环境和生态不受破坏。

  这一个又一个难题串在一起,就构成了一连串的难题,所以,荆江整治又是一个世界难题。

  简言之,荆江航道的治理有三难:方案难!施工难!效果难!

  雪上加霜的是,个别水道整治施工位于桥区,桥区通航安全和施工与通航矛盾异常突出,这相当于在中游本就困难的航运卡口上,又预埋了多个隐形“炸点”。

  这是横在建设者面前的一道道坎,工程绝不可越“雷池”半步。

  畅通荆江,几代建设者矢志不渝。一位航道工人,曾因为水深无法探测,一手拉着测水的绳子,一手默默抹眼泪。武大一位教授,前前后后做了四五个物理模型试验未成功,而无奈感慨:“十八般武艺都用上了,还是没有一个好思路。”

  变幻莫测的荆江,激起了国内顶尖治河专家们强烈的探索欲望。经过头痛医头式的初期摸索,人们逐渐学会科学认识荆江演变的规律。

  从20世纪50年代起,建设者们就投身河段演变规律研究。总结半个多世纪的求索,建设者们最终用16字锁定治理思想:统筹兼顾、系统治理、因势利导、循序渐进。

  2003年以来,长江航道局依托国家内河航道整治技术研究中心等国家级科技创新平台,组建北大、天科院、中交二航局等近20家高校、科研单位联合参与的强大攻关团队,先后开展300多项专题研究和近10项先期工程,逐步掌握了荆江河段航道演变规律和适于中游航道的施工技术,为实施整治工程打下基础。

  最终,建设者创造性地发展了新水沙条件下航道演变与水沙运动的新理论,提出了基于航道滩槽联动性的“固滩稳槽”整治新方法,研发了系列长河段系统治理整治建筑物新结构、新工艺,探索了贯穿生态保护新理念的航道治理技术,形成了大型枢纽运行下长河段航道系统整治成套技术。

  C.开展内河首次长河段治理——

  创新铸就中国内河精品工程

  中游畅则长江畅。

  面对这项长江中下游首个长河段治理工程,荆江工程建设指挥部以“打造世界一流的内河航道整治工程”为目标,源头打造精品工程,强化事前、事中及事后的质量控制,精细管理,有效保证了工程质量达到预期目标。

  荆江工程水下沉排面积近千万平方米,工程能否顺利开工、质量如何、砼块的供应进度能否跟上几十条沉排船的“肚量”,都是工程成败的关键。同时,工程需要大量的透水框架、联锁护面砖、大型透水构件等,工程量巨大,预制构件的好坏与预制进度,将直接影响到工程质量和工期。

  兵马未动,粮草先行。荆江工程建设指挥部超前谋划,在工程区提前建设预制场,按照生产和养护等管理要求进行了严格的功能分区,同时还设有堆场、进场道路、起吊设施和出运码头,配备了标准的工地实验室进行构件质量的随时监测。

  荆江航道整治工程是世界级难题。工程建设者们统筹考虑各方需求,通过方案调整,既实现了长河段治理的工程效果,又解决了水利、环保部门和地方政府的要求,真正实现了工程建设多赢目标。

  在江口水道柳条洲尾护滩带,原设计为达到较好的促进水流归槽、冲刷浅区的目标,在护滩带上设置了一定高度的抛石体。地方政府提出护滩带设置抛石体对枝江港造船厂的船舶进出造成影响,希望取消护滩带上的抛石体。设计单位根据地方需求,分析了护滩带部位的工程地质、河床演变特点,采用模型对护滩带上抛石体不同高程对水流的影响进行了深入论证,最终取消了护滩带抛石体,只对局部受水流作用较强部位进行了加强,既保证了工程的稳定和效果,又未对地方经济发展造成影响。

  再如,环保部门提出工程建设过程中应充分考虑岸坡陆上部分的植被恢复以及在水下工程中构建利于鱼类生存和繁殖的场所。设计单位在调研的基础上,主动创新,在岸坡全部采用生态型的钢丝网格和上台护坡砖进行护坡,在护底上采用了鱼巢砖和透水框架人工鱼礁,在不影响整治建筑物结构功能的前提下,实现岸坡植被生长,改善水生动物生长繁殖环境。

  他们还优化保障体系,实施工程全方位监管,建立起远程视频监控中心和水下隐蔽工程声纳监测体系,声纳监测技术的应用,实现了水下隐蔽工程施工质量的实时三维可视化呈现。这种“天罗地网”式的质量保证体系为打造“国优精品”工程提供了坚强保障。

  今天,这一世界性的航道整治难题终于被攻克,一个美丽的梦想正在升腾,它赋予长江母亲河更新的内涵……

  D. 全面打造“生态工程”——

  让环保与经济效益比翼齐飞

  行走各大守护工程现场,犹如在武汉江滩散步。一个个工地,被航道工人们巧手装点成了“生态河岸”。

  在曾经的新厂高滩守护工程现场,一个个钢丝网方格环环相扣,组成若干巨大的钢丝笼。撒上草籽,很快就可以长出绿色草皮。腊林洲低滩守护工程护坡有异曲同工之妙:连锁式护坡砖的空心处已撒满碎石和草籽,春暖花开时,这里已是一片草木葱茏。

  在岸坡设计方面,他们广泛采取满足生态修复功能的生态护岸,设置多孔构造,为水生生物再造安全适宜的生存空间;选择适合当地生长的、耐淹、成活率高和易于管理的植物物种,营造水、岸生态新生境。

  在工程材料方面,他们还选取了传统的天然材料和高降解、低污染的人工材料,开发和推广利于植物生长并具有一定防渗性能的衬砌材料。

  在荆江治理河段,分布着大量生态植被和生物种群。其中,石首麋鹿国家级自然保护区、长江天鹅洲白鳍豚国家级自然保护区、监利段“四大家鱼”国家级水产种质资源保护区,尤为牵动人心。

  如何减少施工对水质的污染、对鱼类的伤害?

  他们为江豚等珍稀鱼类建设了“人工鱼礁”。“江豚喜欢在水流较急的洲头和洲尾生活,这就要求护滩工程要遵循江豚的生活规律,通过人工鱼礁,开展不同材质、工法的透水框架的生态效应研究,进而将鱼礁的成功经验引入透水框架的设计之中,提出既满足航道整治要求,又兼顾生境修复的生态友好型透水框架建设。”荆江工程建设指挥部原常务副指挥长高凯春说。

  荆江工程在生态建设理念、生态航道评价方法以及绿色整治技术三个方面进行了卓有成效的探索,没有毁一片绿,没有污一汪水,成为全国内河航道生态环保示范工程。

  经过27个月的紧张施工,2015年12月,荆江工程全面完工并投入试运行。建设工期提前3个月,节约投资近5亿元,取得了明显的航运效益和经济效益。

  工程提前5年实现国家2020年规划目标,历经1年的试运行,整治河段枯水期航道维护水深从3.2米提升到3.8米,超过3.5米的设计水深,满足了3000吨级货船组成的万吨级船队昼夜通航的需求,可拉动沿江GDP增长1700亿元,增加就业250余万人。

  荆江工程是我国内河水运建设史上的一座里程碑。荆江航道的成功治理,为长江沿岸经济和社会的发展注入了新的活力,为更充分地发挥黄金水道大通道和内引外联的纽带作用,为东、中、西部地区区域经济的协调发展创造了条件,为《长江经济带发展规划纲要》的深入实施奠定了坚实基础。

  如今,焕然一新的荆江航道,正乘着长江经济带巨轮扬帆启航。站在承前启后的历史舞台上,长江黄金水道力挺龙腰,为长江锦绣山河画上浓墨重彩的一笔!

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