五问新通道之二:花岗岩上如何“凿”出巨型航道
本网讯(向珊)在三峡水运新通道工程建设中,工程师们需要在三峡地区极其坚硬的花岗岩山体中,生生“劈”出一条供万吨级船舶通行的巨型航道。
从安全运行二十余年的三峡船闸到规模全面升级的新通道,工程师如何破解“岩体力学密码”,让高达两百米的悬崖峭壁稳如磐石?
超级挑战
在“岩石骨架”上精密施工
三峡水运新通道是提升长江黄金水道通航能力的关键工程,其建设基础是对三峡地区坚硬花岗岩山体的深切开挖。工程主要面临三大核心挑战:
第一,尺度之最。新通道最大边坡高度达213米,而引航道底宽仅140米,形成“高峡深槽”的结构。这种形态对边坡的长期稳定性提出了前所未有的挑战。第二,地质之险。该区域花岗岩虽然坚硬,但山体内部分布着天然裂隙网络。大规模开挖形成陡峭的“临空面”后,这些裂隙会将完整岩体切割成大小不一、潜在不稳定的“块体”,是隐藏在岩体中的“不确定因素”。第三,精度之严。船闸的安全运行,要求闸室两侧墙体的相对变形必须严格控制在5毫米以内。这是确保重达数千吨的巨型“人字门”能够严丝合缝启闭的生命线,其对控制精度要求远超普通土木工程。
智慧传承
三峡船闸二十余年的“稳定答卷”
面对新挑战,已安全稳定运行超过20年的三峡双线五级船闸,提供了宝贵的技术蓝本。
监测数据表明,三峡船闸的岩体边坡整体稳定性非常好,成功的关键在于一套经过验证的核心技术体系。其中,最具匠心的设计,是在双线船闸之间保留了宽达60米的天然花岗岩中隔墩。这道“天然岩墙”自身强度极高,成为主要的承载结构,工程师仅在岩壁表面浇筑了一层薄混凝土进行防护,实现了岩体与混凝土的协同受力。这种“以岩为主、化岩为墙”的“留”的智慧,不仅大幅减少了混凝土用量和开挖工程量,更从根源上优化了山体的初始应力状态,体现了“顺势而为”的工程哲学。
与此同时,“固”的工艺同样重要。在三峡船闸建设中,大量对穿锚索与高强锚杆被植入山体,将表层可能松动的岩体“锁定”到深处稳定的岩层上,有效约束了变形。5毫米的变形控制标准,也成为业内高精度边坡控制的典范。
创新超越
新通道的“智慧升级”稳定术
面对规模更大、地质条件更复杂的新通道工程,工程师在传承成熟经验的基础上,进行了系统性技术升级。
首先是对地质认知的升级。新通道线路更长,需勘测的岩体范围更广,潜在不稳定块体识别难度更大。工程引入了“地质透视”技术,通过构建高精度三维地质模型,结合无人机航测、地质雷达等综合勘探手段,在施工前对山体内部裂隙、结构面进行数字化、可视化解析,实现风险“先知先判”。
“留”的智慧得到坚持与发展。新通道设计继续保留双线船闸间的天然岩体中隔墩,延续“薄衬砌”理念。这道天然结构将继续作为永久承载主体,体现对自然地质条件的最大程度利用与尊重。
应对“块体”的策略更加精细化。对于识别出的不同块体,采取“分类处置、重点加固”的差异化方案:对小型松散块体予以清除;对大型关键块体,则采用锚索、锚杆进行主动加固。这就好比为关键岩块装上“定位锁”,将其锚固到深处稳定岩体上,使其从潜在的危险源转变为稳定结构的一部分。
在支护系统设计上,依托数字化模型,对锚杆、锚索的布置密度、角度、深度等参数进行优化分析,实现安全性与经济性的平衡。此外,从施工期到运营期,全生命周期的智能监测系统将持续工作,实时监控山体变形,构成工程安全的“神经感知网络”。
从三峡船闸的长期稳定运行,到三峡水运新通道的技术升级,中国在高陡岩石边坡工程领域,走出了一条“认识自然、依靠自然”的科技之路。未来,当万吨级船舶平稳航行在新通道中,乘客所见是壮丽的峡谷通途,而背后支撑这一切的,是深植于山体之中、融汇了工程智慧与科技力量的“隐形骨架”。
编辑:任贤 杜健伟 付译娴