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跨越世界级难题 挺起长江发展“脊梁”

作者:张涛 文章来源:长江航运研究 日期:2017年06月19日

竣工了!随着交通运输部副部长何建中话音落下,参建单位代表们响起一阵热烈的掌声!4月15日,国家“十二五”重点建设项目——长江中游荆江河段航道整治工程正式通过竣工验收,标志着我国内河水运这一里程碑式建设项目成功完成,整治河段航道水深达到3.8米,实现3000吨货船组成的万吨级船队昼夜通航,长江黄金水道的运输潜能进一步释放,长江经济带巨龙挺起强劲的发展“脊梁”。

荆江河段——黄金水道的“瓶颈”

长江全长6300余公里,是我国第一、世界第三大河,素有“黄金水道”之称。长江干线航道上起云南水富港,下至长江入海口,全长2838公里,是我国长江流域综合运输体系的主骨架。长江干线航道作为连接我国东中西部的运输大动脉,对于国家实施西部大开发、中部崛起、东部率先发展战略和推动长江流域经济社会协调发展具有十分重要的战略意义。因此,进一步改善长江航道条件,提升长江航道通过能力,成为长江黄金水道建设的重点。

按照航道特征,长江干线分为上、中、下游,其中,长江中游宜昌至湖口段,全长902公里,属平原河流,航道蜿蜒曲折,演变频繁剧烈,有近20处碍航浅滩制约着航道的通过能力,尤其是位于长江中游的荆江河段,位于湖北枝城至湖南城陵矶之间,全长347.2公里。这一河段素有“九曲回肠”之称,自然特性复杂,河床演变剧烈,洲滩变迁频繁,航槽极不稳定,有重点碍航险滩17处,历来是长江中下游通航条件最为困难的一段。

据统计,自1949年新中国成立至2009年的60年时间里,这段航道枯水期的水深仅能勉强维护2.9米。交通运输部长江航务管理局局长唐冠军说:“为保证通航,长航系统航道、海事、公安各单位每年都要投入大量的挖泥船、工作艇、测量队进行战枯水、保畅通。”长江航道局每年冬天都要派出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,荆江河段的碾子湾水道发生了持续一个多月的严重碍航状况,大量船舶和旅客滞留,给航运企业和沿江经济造成了重大损失。

近年来,随着国家长江经济带发展战略的实施,沿江各省目前已经形成汽车、钢铁、轻纺、水电、第三产业等五大产业群,长江沿线大型企业生产所需的电煤、矿石等重点物质运输,相当部分都是通过中游航道实现,沿江地区经济发展对长江水运的依存度渐高,而航道通过能力不足已经成为影响水运发展的“瓶颈”。

为进一步贯彻落实国务院《关于依托黄金水道推动长江经济带发展的指导意见》,打通中游航道“瓶颈”,更好地服务长江航运和湖北经济社会发展,荆江航道整治工程被列入国家内河水运“十二五”重点建设项目。2013年9月正式对长江中游荆江河段昌门溪至熊家洲280.5公里航段实施系统工程治理,工程总投资近40亿。

“荆江工程是长江中游历史上投资规模最大的航道整治工程项目,也是打破长江航运通航“瓶颈”的关键性工程,对依托黄金水道推动长江经济带发展具有十分重要的意义。”唐冠军说,因此,工程的实施得到了交通运输部、湖北省,以及社会各界的高度重视与大力支持。

整治工程——世界级难题的跨越

荆江航道整治工程是长江中下游沙质河床首个长河段航道系统治理工程,面临着诸多世界级难题,涉及到防洪、生态与河势等多种科学领域。

据介绍,该工程重点对荆江河段昌门溪至熊家洲段内的枝江~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个滩段(包括13个浅滩)实施治理,建设护滩(底)带34道、坝体6道、深槽护底带3道、高滩守护39.32公里、护岸加固20.58公里;配套建设航道整治工程建筑物示位标58座,并实施生态建设工程,建设工期42个月,总投资约43.3亿元。通过荆江航道整治工程的建设,将实现该河段《规划》3.5m×150m×1000m(水深×航宽×弯曲半径)的航道尺度目标。

据长江航道工程局有限责任公司有关专家介绍,工程实施既要克服三峡大坝清水下泄的影响,又要解决好提高航道水深与保障防洪安全的矛盾,还要保护好3个国家级自然保护区的生态环境,工程难度大、标准高、要求严,这在我国内河航道整治史上前所末有。

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。

长江航务管理局局长唐冠军介绍,长江航道局作为工程的组织实施单位,在50多年对荆江河段航道观测的基础上,创造性地发展了新水沙条件下航道演变与水沙运动的响应理论,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的新结构、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。

实施“固滩稳槽”的核心之一,是稳固沙滩,进而引导水流归槽。荆江航道的建设者们在研究中发现,目前陆上常用的护滩压载块,如X排压载块以及单元排压载块,平面形状呈现为规则方形,顶面平整光滑。虽然具有能依靠自身重量,压紧排布,使排布紧贴滩面,起到保砂的作用,但最终铺设效果不甚理想。经过分析,建设者发现效果不好的原因出在砖块形状上。如同瓷砖一样,平面状砖块由于顶面平整光滑,与天然滩面相比,不但没有减弱水流动能的作用,还可能会增加水流动能,造成未护部位以及排体边缘冲刷。如此一来,整治效果自然不理想。

荆江航道整治工程建设指挥部常务副指挥长何传金表示,为了保护沙洲边缘的完整性,工程科研团队设计出仿沙波形式的砖块。虽然只是形状上的小改动,但却增加了床面的粗糙感,能对来水形成一定阻力,减少了流水对沙洲边缘的冲刷。这一新结构在此次整治工程最大的干滩守护工程——倒口窑心滩采用后,取得了非常好的效果。试运行期间监测结果显示,新结构在保护底下泥沙的同时,还促使泥沙在沙波块波谷处淤积,进一步增强了固滩效果。

仿沙波砖块结构只是荆江指挥部围绕“固滩稳槽”探索的创新举措之一。整个工程阶段,科研团队围绕适应河床变形能力、加强结构强度、促进淤积的目标,还研发了D型联锁软体排护底、可控式网箱、仿生水草垫等新结构和施工工艺。历经2016年特大洪水考验,这些新结构功能发挥正常,守护洲滩的岸线保持完整,达到了预期效果。

在建设者的努力下,荆江航道整治工程取得了19项关键技术,获得2项国家级创新成果奖,48项省部级创新成果奖,60余项成熟结构工艺,40余项专利及软件著作权。

成功范例——大江大河治理的品质工程

“长江中游荆江河段航道整治工程的成功,为我国大江大河航道治理提供了范例。”唐冠军向记者这样评价。

在27个月的紧张施工中,荆江航道建设者始终瞄准打造世界一流内河航道整治工程的目标,采取“固滩稳槽”的整治新方法,建立健全全方位、多层次的质量监管和安全保障体系,研究并践行生态航道理念,保障了项目的顺利推进。

荆江航道整治工程共有40个单位工程,交工验收体量大。建设单位按照“成熟一批、验收一批”的原则,分9个批次进行工程验收,自2014年3月开始至2015年12月,40个单位工程全部按批准的规模、内容、标准和要求建设完成,比合同工期提前3个月。2015年12月24日荆江工程正式全面投入试运行。试运行期间,荆江河段没有发生任何出浅阻航、通航船舶安全等事故,并成功经受2016年汛期持续特大暴雨洪水冲击的考验,工程建筑物完好无损,试运行情况总体良好。

工程以人为本,坚守安全底线,践行本质安全理念,通过建立健全安全保障体系、创新安全管理手段等举措,积极推进平安工地建设,工程建设期间没有发生一起安全责任事故,并实现施工现场安全防护标准化、场容场貌规范化、安全管理程序化。

为切实做好安全监管工作,荆江工程在开工之初,便由交通运输部安全质量监督司、长江航务管理局、长江航道局共同组建安全监管工作指导小组,常驻现场办公,统筹协调项目安全管理工作。

工程施工中,荆江指挥部督促施工单位针对现场施工情况、存在的危险源,及时对施工作业人员进行安全交底和安全培训,并特别针对水上施工,以“流动课堂”的形式邀请辖区的海事、航道、公安等部门的专家,开展船舶消防、船舶防撞、救助及落水救生等方面知识的安全培训和演习,切实提高参建人员的安全意识和应急能力,切实保障了工程和施工人员的安全。

2013年11月及2015年4月,荆江指挥部还邀请中交二航局、中交三航局等企业以及海事、公安等部门的安全专家,围绕各标段施工现场的安全制度和预案、消防救生设施设备、民工安全教育及驻地安全等内容,进行了两次“自曝家丑、自我揭短”的拉网式安全检查,发现问题和隐患后立即提出整改意见,并督促整改。

2014年6月和2015年5月,交通运输部两次对工程进行质量安全综合督查,给予了“已完工程高质量、建设管理高水平”的“两高”评价。2017年2月,工程入选交通运输部和国家安全生产监督管理总局联合发布的2015年度全国公路水运建设“平安工程”名单。

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