三峡左岸六列大直径Φ18m隧道船闸

——2024三峡第二船闸替代方案

进入到2024年1月16日，国人期盼已久的三峡第二船闸终于有了确定消息。只是让我疑惑的是，如此让中央政府十年来踟蹰不前的工程，竟然在两年内三易其稿。说不认真吧，竟然盘算十年，拿不出确切方案。无奈在2023年出了一款恐怖的不能再恐怖的从400m深挖到140m的方案；说认真吧，2023年方案刚出，转眼2024年又出一款方案。这次还行，应该是不太可怕，知道从300m挖到140m。

对于2024年的第二船闸方案，我是不认同的。因为在现有太阳能发电技术非常完善，太阳能电力非常低廉的情况下，以及钍基熔岩堆，甚至核聚变都有所突破的情况下，有更简单的提水船闸方案。山体开挖量更小（有可能是现有计划的1/3或者1/2）；对山体破坏更轻（最大挖深到海拔170m，而不是140m）；更主要是工期更短（5——6年）。

关于三峡第二船闸，我们先来将问题分解细化，分别问几个问题：

1、首先要问建设三峡第二船闸的目的是什么？

现今运量已经提前19年达到了设计标准…

有时拥堵达到了10天半个月，甚至有一个月也难走的情况…

一句话：三峡船闸已经大大超负荷了！

2、三峡船闸通过的都是什么船型？

几乎均为3000吨级。

3000吨级型运沙船总长79.36m，型宽15.20m/型深5.6m，满载吃水4.2m；

3000吨级海洋渔业船总长84.5m，型宽15m/型深8m，设计吃水5m。

2021年6月17日消息：

武汉理工大学船舶与海洋工程学科首席教授吴卫国介绍，在武汉新港委的大力支持和推动下，武汉理工大学船舶邮轮中心将理论与实践紧密结合，攻克“4E”船型技术、绿色船舶技术、智能船舶技术，研发出以节能、环保、经济、高效为特征的绿色智能标准三峡“130型”散货船，可大幅提高三峡船闸通行效率。

首艘绿色智能标准三峡“130型”散货运输船，船长129.98米、船宽16.2米，型深6.98米，设计吃水5.98米、设计航速10.0kn，采用油气电混合动力，配备2台990kW双燃料主机和200kWh锂电池，下水时主机驱动螺旋桨，同时通过轴带发电机给锂电池充电，洪水期上水时主机和电动机共同驱动螺旋桨，船闸内电推低速航行。

这个“4E130”，船长了，也深了，吨位不该还是3000吨吧？查了，8400吨。8400/130=64.62，3000/85=35.29，这个效率真是太赞了，这个发明够带劲！！！

随着老船的更新换代，这将是未来三峡船闸的主要船型。

3、如果我们下一步开建的船闸为了通过这种船型，真的确实有必要还像三峡老船闸那样，保持船闸宽度34m吗？

毕竟船闸越宽开挖越大，相应上方以及侧方要剥离的山体也要越多。同时还有一个反向问题，如果船闸宽度够小，是否可以考虑以隧道施工代替山体整体开挖？这将显著减少开挖量！尤其对于像三峡左岸这样山体过高的船闸开挖方案，以隧道船闸方案代替，好处那是显而易见的！

问题结束，以上述三种船型最大型宽16.2m为例参考，单列通过，隧道船闸宽度定为多少好呢？

如果本着够用就好的原则，打造Φ17.6m或者Φ18m隧道，航道深度暂定7m，选择3000吨级船舶两（三）艘同闸、单列通过，三峡新的过闸计划就能变得简单了！

上述船闸，如果以闸底最高海拔140m参考，18m宽度船闸相当于现有三峡34m宽度船闸运力一半，那至少得设计四条船闸！

如果以更小破坏深层岩石为参考，抬升船闸闸底最高海拔到168m，由于爬坡，增加级数，运力下降，要达到相当于现有船闸运力，则必须增加船闸条数，姑且设计为六条吧。

三峡左岸，是否可以找到这样的地质，设计四——六条18m宽度的隧道船闸？

无论隧道船闸闸底是140m还是168m，隧道顶部都大概有100m多的山体，这不是一个小问题。

因此，两船闸间的隔离山体宽度50m看来是不够的。

先暂且以浅挖至168m的六线提水船闸设计，将船闸间的隔离墙增加到100m，则需要在三峡左岸找到18m×6+100m×5=608m宽度下，适合打造隧道的的山体…

图一：六线隧道船闸区选址示意图

图一中，两条水平粗虚线为隧道船闸两边界，两线距离621m，满足上述条件。

A、B、C、D各点落在210m等高线上，四点围成的区域为可能的船闸隧道区，甚至可能更小。以船闸闸底168m为例，按照船闸净空24m的要求，以199m等高线设置为隧道穹顶边界。等高线199m——210m间的山体，剥离。以防强度不够，自行掉落。

图二：六线隧道船闸排布示意图

至此，左岸隧道船闸和三峡老船闸，升船机联合运行。

图三：升船机，三峡老船闸，隧道船闸联合运行规划

既然如此，这个18m跨度的船闸隧道如何施工？

据说国际上已经有了Φ17.6m的最大盾构机，据说中国已经立项Φ18m盾构机…

看《天下长河》，伊桑阿等人利用醋蒸火烤的办法破坏青条石。我就想到，对于某些隧道，如果能够探明整条隧道的材质均为花岗岩，是否可以先以小直径硬岩掘进机开路，无砌衬，全程打通；然后再全程管壁喷酸；再次用稍大尺寸的硬岩掘进机再一次贯通；再次喷酸；再次换更大尺寸掘进机贯通…在每次喷酸24小时后水洗管壁，再进掘进机作业。

清朝时只有食用醋酸，现在可以用更强的酸腐蚀花岗岩管壁，为了能使酸液更好地腐蚀到管壁深层，可以在管壁上开缝，比如用锯片沿轴向开六道（或更多）缝隙，割开管壁50——100厘米深度，管壁全环周喷酸，稀酸即可，以防不受控制，一次腐蚀过深。

如中稀浓度盐酸，副产物氯化钙好像也很有用；硝酸也不错，硝酸钙也是一种很好的速效肥料；硫酸不行，反应物糊嘟嘟，不利于反应彻底；磷酸也行，但反应慢点，反应物也可以做肥料。如可以将掘进机挖掘的粉料再次破碎成石米，少量播撒于盐碱地，随旋耕入地，估计可以减轻盐碱地的碱性。同时，可以使盐碱地的透气透水性增加，更有利于盐碱的排出。

据有网友评论湖北冻雨，说北欧那里从不使用融雪剂咸盐等化学品除雪，对环境有害。结冰路和市内路撒豆粒大石渣，并且石渣可以反复使用。这也是国内对石渣利用的一个新方向。

图四：六线提水船闸隧道逐次扩大施工设想图

按照上述计划，即使没有Φ18m盾构机，估计Ⅲ期Φ12直径隧道完工。再次喷酸，大面积进行水钻作业也可以完成扩径工作…

最艰难的工作就是隧道的开挖，已经解决了，其他的都是小事！

图五：六线隧道提水船闸位置示意图

如此设计，ABCD围成的区域将不进行明渠开挖，采用隧道贯通。长度上大约3km，开挖量为3km×18m×(199m-168m)×6=1004.4万m3。如果按照2024计划，剥离山体，双线，计118m宽度，山体高度从310m剥离到140m，你想象下这三千米段，就是3km×118m×170m=6018万m3。

六线隧道提水船闸相比双线34m船闸，显然运力更大，但就这一段相比，其开挖量是后者的的1/6。

孰优孰劣，一目了然！

图六：六线隧道提水船闸运行示意图及相关参数

表一：六线隧道提水船闸时/日耗水量统计

这个耗水量数据，与先前的计划【1】相比，三支输水管线流量72×3万m3，是六线提水船闸时耗水量226.8万m3的95.23%，欠缺5%，并非欠缺太多。因此太平溪提水库、沙坪水库、输水管路及中间蓄水罐群，完全可以利用以前的设计。

对于水量欠缺部分，不需要大的改动，仅需要将提水隧道船闸第二闸室闸底降低高度2m即可完美解决，即将图六第二闸室闸底海拔由168m降到166m，隧道穹顶海拔不同时下移，仍保持在199m。

中间蓄水罐体群设计不变，位置恰当北移。

图七：中间蓄水罐体排布示意图

太平溪提水库，以及沙坪水库、输水管线、蓄能站保持原设计。

图八：太平溪提水库、沙坪水库，提水船闸运行图

上述六线隧道提水船闸，按白班全天八小时（指早八点开尾闸，下午四点间关尾闸，这时班次并未结束，上游第一闸室估计得晚七——八点才能结束）.

每个船闸每天过船10波次，如以4E130船型，每次8400吨×2艘，全天单航道船闸过船8400吨×2艘×10=16.8万吨，全年按照300天作业，单航道年过船吨位5000万吨，6船闸全年过船吨位超3亿吨。如果还按照现有老船型，每次三艘过闸计算，则每年过船吨位为3000吨×3艘×10×6×300天=1.62亿吨。再加上老船闸的一亿吨，全年完成过闸任务3——4亿吨，这是一个绝对恐怖的震撼，将会一步到位打造长江为世界黄金水道。

如果十年后三峡运输船型都转为了E130船型，难道汛期老船闸就得停运吗？因为三峡汛期蓄水位为145m不能满足E130型7m的吃水要求？

有三个解决方案：

1、修改三峡汛期蓄水标准为147m；

2、将三峡老船闸整体改造加深；

3、再一个方案，就是利用提水船闸的中间蓄水罐群，为三峡老船闸第一闸室增加两米的水位。但前提需要修改老三峡首闸和尾闸，使闸底降低高度两米！

综合考虑，首先剔除2方案，这恐怕不现实。1方案修改汛期蓄水标准为147m最简单！3方案是建立在已有提水储罐在侧的情况下，正好可以利用提水船闸的附属设备，稍微改造老船闸运行模式。

上述设计，隧道船闸C线可以先期开工，如能一年内能抢先完成打通隧道、开挖航道、安装闸门等一切运行必要的工作，C船闸就可在第二年的秋季三峡蓄水期投入运营，立即能缓解老船闸半年的运输压力。因为，提水船闸的运行，蓄水期是不需要提水的，只有在汛期，船闸是需要提水运行。

下面再次讨论下闸底为140m的隧道船闸。若要求相当于老船闸运力，四线足矣！在三峡左岸如图一位置平铺，船闸隔离墙定为160m宽度。该船闸隧道穹顶应该是多少？

按照蓄水期蓄水水面175m计，仍需24m净空，隧道穹顶仍在199m。则开挖隧道的高度为199m-140m=59m，这个隧洞是不是有点太高了？则隧洞部分开挖量为3km×18m×59m×4=1274.4万m3。

如果按照汛期蓄水水面145m计，仍需24m净空，隧道穹顶仍在169m。但是考虑到以后船舶吃水5.98m，航道深度暂定7m。则要么再次降低船闸闸底到138m，要么保持三峡汛期水面为147m。孰优孰劣？你说呢？恐怕深挖到140m已经忍无可忍了，还要再次降低闸底海拔，那不是对山体伤害更大？所以建议修改三峡汛期水面为147m。加上24m净空，隧道穹顶修改为171m。

所以，毫无疑问，选择闸底140m，航道深度7m，隧道穹顶171m方案！重新修定三峡汛期安全水面为147m！

图九：四线船闸隧道逐次扩大施工设想图

图十：四线隧道六室船闸位置示意图

隧道部分按新方案可能更长一些，大概3.3km计，则隧道部分开挖量为3.3km×18m×（171m-140m）×4=735.56万m3。

这个开挖量数据仍然很低。是同位置双线34m船闸大开挖方案的1/8。

图十一：四线隧道六室船闸运行示意图

本方案优点是无需配套提水库、中间蓄水罐群以及输水管线的建设。唯一的缺点，因为挖深大，前期施工量大，施工期长。远期看比提水船闸对山体的破坏要更大一些，至于大多少，不好定论！估计这对山体破坏的无法预测，正是中央政府对第二船闸举棋不定的唯一原因！

考虑到现今中国的国际情势，美日台都曾经提到破坏三峡大坝…至少提水船闸没有被破坏的理由，但深挖到140m的船闸，一旦被破坏后连带的扩大效应，就不是人为能控制得了的…

三峡两岸，那是三峡大坝的肩膀，这个肩膀一定要够宽够结实够硬！

【1】关于三峡第二船闸的一点想法-今日头条

https://www.toutiao.com/article/7327260309507768871/

【2】再议三峡第二船闸、方城垭口运河、南水北调、引江补汉及其它-今日头条

https://www.toutiao.com/article/7143919263773131301/

【3】再议三峡第三船闸之讨论-今日头条

https://www.toutiao.com/article/7261206014513938944/

2024年2月9日

附：三峡六线160m隧道提水船闸简略设计

十二：三峡六线160m隧道扩径施工简图

十三：三峡六线160m隧道提水船闸蓄水期运行参数图

图十四：三峡六线160m隧道提水船闸汛期运行参数图

表二：三峡六线160m隧道提水船闸时日耗水统计表

图十五：三峡六线160m隧道提水船闸暂存水罐群排布简图

经过计算，从太平溪水库来的输水Φ10.6隧道两支足矣；从沙坪水库到中间蓄水罐群的隧道两支足矣；也可以去掉沙坪水库这个中间蓄水库，在两路隧道沙坪水库方向两隧道下方十米处就近再次打通两路隧道的连接线；沙坪水库隧道口端封堵…或者重新规划太平溪水库直接联系中间蓄水罐群的直通隧道；从中间蓄水罐群去往提水船闸第二闸室的隧道可以设三路，以免水流不畅。

图十六：三峡六线160m隧道提水船闸太平溪提水站、输水隧道、中间蓄水库整体运行图

太平溪水库（高程230m库区面积205万m2）

2024年2月10日