第二节 挖泥船应用
挖泥船的应用领域相当广泛,不仅涉及水利清淤、河道治理,港口、航道、海滩的建设和维护,吹填造陆、基槽和管沟的开挖与回填以及海上采矿等领域,还涉及防洪抢险、农田水利、航道整治、水域环保、提高港口运输能力以及水下埋设管道等国民经济建设的众多领域。对吹填造陆、国防建设、海洋权益维护、环境治理等人类社会可持续发展的诸多方面都具有重要的意义。
改革开放以来,随着我国经济实力的快速增长,各项关系到国计民生的重大建设项目纷纷提上日程,如黄河清淤及各大水系的疏通,长江口深水航道疏浚,曹妃甸围海造地,汕头东海岸的“东方威尼斯”项目,港珠澳大桥工程建设,深中通道超级工程建设等大型项目中,都有挖泥船的身影和功绩(见图1-1)。
一、港口疏浚建设
近年来,随着国际贸易的发展,船舶大型化趋势越来越明显。而我国大多数海港恰恰位于江河入海口,港口航道天然呈斜坡状,且容易淤积变浅,而要停靠大型船舶必须保持港口航道的深度,就需要由挖泥船不断地清除淤积在泊位和航道的泥砂。图1-2展示了某港口扩建的沿海码头。
图1-1 挖泥船在作业
图1-2 某港口扩建的沿海码头
上海横沙岛位于长江黄金航道的咽喉,运货量位居全国内河第一。但每年这里都有4.8万吨的泥砂淤积,是通海航道的一大障碍。为保证每年2 000多艘大至10万多吨的船舶进出航道,保证航运畅通,每年都需要挖泥船对其进行疏浚清淤。每天疏浚船挖出的泥砂要有100个标准足球场大的地方才能堆放,排出的淤泥经过沉淀、地基处理等工序,将填筑成全新的陆地。2020年,这里已形成了一个105平方千米的新地块(见图1-3、图1-4)。
图1-3 横沙岛清淤堆集的泥土已种上树苗
图1-4 清淤的泥砂已大片绿化
又如长江口深水航道的治理工程,由于长江是我国的黄金水道,也是贯穿我国东、中、西部的水路交通大通道。河口特有的水沙运动特点,使长江口形成了(见图1-5),成为通海航道的碍航段,航道水深只有7米左右,大型船舶需要在长江口外减载后才能乘潮进入长江口,远远不能满足当时上海港等多个港口对万吨以上泊位船舶的进出需求,严重阻碍了长江黄金水道效益的发挥和长三角乃至整个长江中下游流域经济的发展。长江口深水航道治理一期工程从1998年1月开工至2011年5月竣工,历时13年,完成基建疏浚工程量320亿立方米,航道水源提高至10米治理工程中疏浚主要是依靠耙吸挖泥船来完成的。
图1-5 长江口长年积累的淤沙泥土
2019年5月长江南京以下12.5米深水航道治理二期工程顺利竣工验收。对建设长江经济带综合交通运输体系,打造长江全流域黄金水道,助力内河水运高质量发展具有十分重要的意义。通海海船从3万吨级提高到5万吨级,航道能力提升1倍,航道运行效能大幅度提升。
二、水利防洪和填海建设
降水丰亏由天,调水利水由人。要改善河流泥砂淤积的状况,发挥河流应有的作用,则必须依靠疏浚治理,而江河疏浚治理最为有效的手段就是利用挖泥船进行机械化疏浚作业(见图1-6)。1990年我国启动了防洪治理重点项目“河湖疏浚挖泥船建造项目”(也称“百船工程”),由水利部组织进行了挖泥船集中、规模化建造。主要用于湖南、湖北、江西、安徽、江苏、辽宁、黑龙江、广东各省及长江、黄河、淮河、海河等流域的河道疏浚,作业水域覆盖面广。
交通运输部长江航道局每年都投入大量的挖泥船在长江进行清淤疏浚,确保长江航道的畅通。湖南省洞庭湖地区,共有防洪大堤3 471千米,用绞吸式挖泥船吹填加固防洪大堤是提高圩垸抗洪能力的重要手段,保护着堤内耕地868万亩,防止水土流失,保护了耕田和植被的修复,确保了粮食基地的生产安全。
图1-6 进行机械化疏浚作业的挖泥船
2004年5月曹妃甸吹填造地大规模开发拉开序幕,在一个不足足球场大小的沙滩上修筑围堰超过100千米,造地面积达50多平方千米,成为投资热土。
又如山东黄骅港的疏浚建设。黄骅港地处渤海的淤泥质海岸,某外国专家曾断言,这里根本就建不成大港。天津航道局的两艘主力挖泥船,只花了11个月时间就疏浚淤泥1.2亿立方米(见图1-7),完成了12 484米围堰,3 068米防波堤,创造了世人瞩目的“黄骅”速度。不但建成了黄骅港,还硬是挖出了能让20万吨级船舶进出的航道。
图1-7 挖泥船在喷扬泥土砂浆
再如广州南沙滨海新城的问世。南沙滨海新区是继上海浦东新区等5个新区之后,国务院批准的第6个国家级新区。按规划该区将建设成为粤、港、澳优质生活圈、新型城市化典范。
其中中国自贸区——珠海横琴新区建设正在稳步推进。珠海横琴岛毗邻港澳,但土地面积仅28平方千米。2009年国务院正式批准实施横琴计划,将其建设成联通港澳、区域共建的“开放岛”。横琴开发正式上升为国家重要战略。经过填海造陆工程,新区面积达106平方千米,仅填海面积就达30平方千米(见图1-8)。
图1-8 横琴南部规划填海建设蓝图
世界上最大花型人工度假岛——海南省儋州市海花岛被打造成当时世界上最大的休闲度假岛。所有这些工程正是因为有了挖泥船这种“造陆利器”,使“精卫填海”才能成为现实,人工吹填造陆让世界瞩目。
三、水域生态环境修复
我国有许多城镇、工厂都沿江河湖泊而建,有着与人们生活联系紧密的城市水系,如何利用有效的手段改善水生态环境已成为一个重要的课题。除了要从源头控制污染源之外,就是要对江河湖泊污染底泥进行清淤挖掘,降低富营养化元素的浓度,改变水体的厌氧状态,恢复河滨的亲水景观,为人们提供一个环境优美、水体清新、生态平衡的生活空间。因此,挖泥船在水域生态环境修复上大有作为。
环保疏浚作为疏浚技术的扩展应用,为传统的疏浚市场开辟了崭新的领域,环保型挖泥船及相关技术越来越受到重视,环保疏浚已逐渐成为新兴产业。而使用挖泥船对河堤、海岸不定期进行生态维护是较为普遍的维护方式。
挖泥船在航道工程建设和航道养护工程中得到广泛的应用并发挥了重要作用。
四、海底开挖沟槽
随着海上通道的建设和油气田的开发,挖泥船的应用拓展到海洋工程领域,为海上隧道沉管和油气输送管道的铺设开挖沟槽和覆盖保护层等增加了新技术、新装备。如在东海平湖油气田油气管道登陆段开挖沟槽并抛填覆盖层,港珠澳大桥隧道沉管基槽开挖、抛填覆盖层等工程中都得到了广泛的应用。在促进海洋经济快速发展和岛域安全方面,挖泥船的作用更具重要的价值和意义。