超級管道 精妙馭水
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收藏走進平陸運河馬道樞紐船閘深如峽谷的閘室,平展的“谷底”上,一排排混凝土“長凳”吸引著人們的目光。仔細觀察,每張“長凳”下還藏著一道狹長幽深的縫隙。
現場工程師介紹,“長凳”的正式名稱是“消能蓋板”,而縫隙則是閘室的充排水口,其下連通的,便是整座船閘的輸水廊道。
可以想象,當閘室啟用,大量水體快速通過輸水廊道從充排水口進出,攜帶巨大能量的水流在消能蓋板的分割下趨於平緩,閘室內的船舶猶如乘坐“水上電梯”,在航道裡上下穿梭、往來自如。
消能蓋板和充排水口是省水船閘精密輸水系統的末梢。這一系統破解了省水船閘的一個難點:如何讓水安全高效輸送,保障船舶的通航順暢。
輸水廊道是輸水系統的核心。與常規船閘輸水廊道隻需連通航道上下游不同,平陸運河馬道、企石樞紐是世界最大的三級疊合式省水船閘,其輸水廊道還連通著三級省水池,設計、建設難度成倍增加。
更為關鍵的是,省水船閘除了“省水”,還要“省時”。“馬道、企石船閘單閘次最大峰值分別為每秒519.6立方米和595立方米,輸水量達30多萬立方米,相當於170個游泳池,而時間需要控制在16分鐘內,以提升船舶的通行效率。”南京水利科學研究院水工水力學研究所總工李中華說。
為此,建設團隊圍繞省水船閘輸水系統關鍵技術展開攻關,馬道、企石樞紐採取四區段八支廊道的分散輸水系統形式,同時設置96組輸水支孔,保証輸水的快速平穩。復雜嚴密的輸水系統,助力了平陸運河打造世界運行速度最快的省水船閘。
如果觀察馬道、企石樞紐輸水廊道的三維動畫模型,會發現總長度超過4000米的管道分層布設、縱橫交錯,猶如龐大的“地下迷宮”。
要把這座“地下迷宮”從圖紙搬到實處,殊為不易。
馬道、企石樞紐都是高水頭船閘。馬道樞紐水位落差達29.6米,企石樞紐達27米。水流從差不多9層樓的高度奔涌而下,對輸水廊道和船閘結構產生巨大的沖擊力。
“為了克服高速水流的影響,我們通過設計合理的廊道線型和轉彎半徑,改善廊道內水流的流速和流態,並在廊道內壁採用強度更高、抗沖刷、耐磨性更好的混凝土。”平陸運河馬道樞紐設計負責人袁和平道出應對之策。
復雜的線型、彎道,使輸水廊道的異型斷面極多,精准澆筑成為難題。
常規混凝土結構物澆筑使用的模板是方方正正的,而平陸運河輸水廊道的模板卻截然不同,鵝頸狀、分叉狀、駝峰狀……“疊形省水池船閘是世界首創,模板設計沒有先例。”在企石樞紐項目副總工白露露的電腦裡,600多張設計圖紙拼出輸水廊道的三維輪廓,用於指導現場施工。
“鵝頸段”是輸水廊道的關鍵部分,顧名思義,其形狀就像天鵝的脖子。“企石樞紐輸水廊道的鵝頸段總高度有27米,截面形狀隨著高度的上升不斷變化,施工工藝及質量控制難度極高。”企石樞紐項目總工李洪江介紹,建設團隊運用BIM技術提前介入模板設計,對鵝頸段進行逐段分析,設計專用模板,並進行調整和驗算,確保每一個角度、每一個弧度都精確無誤。
輸水廊道猶如船閘樞紐的血管,廊道內壁需要長期承受高速水流的沖刷,表面的一點凹凸,都有可能引發空蝕,危害“血管”的健康。行業規范要求的平整度是10毫米,平陸運河立足“優質工程”目標,提出了8毫米的標准。
“8毫米的平整度,跟鏡面也差不多了。”平陸運河集團廣西平陸運河建設有限公司副總工程師唐策乾說。常規施工技術措施達不到要求,那就大膽創新。經過反復試驗,他們摸索出“振、填、搓、抹、收”的平整度提升“五步法”,打造出如鏡面般光滑細膩的廊道內壁。
如今,已經完成建設的輸水廊道正靜臥在平陸運河樞紐船閘之下,等待澎湃水流的檢驗。當運河正式通航,閘門啟閉間,水流將沿著這條地下“超級管道”絲滑涌動,化作溫柔托舉,承載著5000噸巨輪輕鬆跨越水位差,翩然往返於江海之間。(記者 梁 菡 庾 琳 通訊員 黎 鑫)
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