江漢臣，清華大學博士研究生

一、為什麼要有船閘？

受地形、急流以及天然或人工障礙物的影響，河流的水位在某處常有較大的落差，為了改善船舶的通航條件，人們常常會修建船閘來應對集中的水位落差河段。

（三峽水利樞紐工程示意圖）

比如三峽大壩壩前正常蓄水位為海拔175米高程，而壩下通航最低水位62米高程，上下落差達113米，船舶要翻越40層樓房的高度，就得靠船閘。

船閘由固定位置的閘室、閘首、輸水系統、引航道等組成。通過閘首上閘門的開與合，可控制閘室內部的水位是與上游水位齊平還是與下游水位齊平，進而讓在閘室內等候的船舶可自由向上行或向下行。

（船舶從下游經過船閘到達上游示意圖）

二、世界最大的五級船閘

三峽大壩的船閘屬於雙線五級船閘，是世界上最大的五級船閘。也就是說，船舶通過它要經過5個梯級的閘室。兩線船道保證了可以同時讓上游的船舶到下來，下游的船舶到上去。

三峽船閘全長6.4公里，其中船閘主體部分1.6公里，引航道4.8公里。五級船閘編號從上游開始，上游是第一級船閘，下游是第五級閘室，每個閘室長280米、寬34米，

（人字形閘門，一扇有兩個籃球場那麼大）

三、

船舶如何

翻越40層樓高？

三峽船閘學名是雙線五級連續船閘，修建於三峽大壩左側的罈子嶺山體中，是開鑿于堅硬花崗岩中的人工渠道，於2003年6月投入運行，設計通航規模到2030年，單線年通過量為5000萬噸，上下游雙線1億噸。

五級源於113米落差

如上文講過，三峽大壩上下游最大落差達到113米，分成了五級以後，上下級之間最大水頭還有45.2米。但即使是這樣，這一數字也仍超過了當時世界上最大一級船閘34.5米的水頭。

（圖片，三峽船閘剖面圖）

爬五個梯度，要花上3個小時

五級船閘運行時最多可有三批船隊在同一線過閘。以五級船閘上行為例：當先行船隊由第二閘室進入第一閘室時，第二批船隊B由第四閘室進入第三閘室，第三批船隊可從下游進入第五閘室。

四、三峽船閘都克服了哪些世界難題？

修建世界上最大船閘的主要技術問題在於沒有任何先例可以參考。三峽船閘113米的水頭，比之前世界上水頭最高的船閘，前蘇聯建造的布赫明船閘整整高出45米。從設計、施工到設備安裝，每一個步驟都面臨著規模帶來的挑戰。

1、削平了18座山頭建閘，挖了2萬個游泳池

下圖中，最上方的虛線（地形線）代表原來的山體，粗實線則是開挖後的閘室的形狀。整個船閘的土石方開挖量達到3700萬立方米，相當於大約20000個標準游泳池的容量。

（船閘閘室典型設計斷面圖）

2、錨桿「納鞋底」防挖後岩體傾倒

開挖之後，閘室兩側的直立牆和超高邊坡的穩定性則成為了最大的技術難題。

中國水電建設者另闢蹊徑，用4300多根錨索、17萬多根錨桿，像「納鞋底」一樣扎入岩體中，把山體和邊坡緊緊固定在一起，而不至於滑向閘室。這項技術也是岩體錨固技術的重大實踐突破。

（加固邊坡的錨桿示意圖，圖片來自網路）

3、花崗岩上挖70米

的槽絕

非易事

開挖時，通過多段微差梯段爆破技術和光面爆破、預裂爆破、緩衝爆破等爆破控制技術，來降低爆破震動影響，進而保證開挖後表層岩石的完整性，以增加邊坡的穩定性，達到了世界領先水平。

（閘室直立牆施工）

開關自如，「滴水不漏」

利用材料增加強度——大型人字門設計時，在主橫樑中間截面、端部及邊柱設計中採用了充分利用材料強度，降低應力幅值，提高結構抗疲勞能力的設計技術。閘門背面還布置了12根十字交叉的鋼拉杆，用於增強門體剛度和調整鋼門的形狀。

自潤滑輪軸——由於閘門底樞長期泡在水中，傳統潤滑系統難以工作和維護，因此閘門底樞採用進口球形自潤滑軸瓦。

「大力開關」——啟閉設備為大行程卧缸直連式無級變速液壓啟閉機，採用無級變速運行方式，以降低動水阻力矩的峰值，使啟閉機啟門力得到充分利用，並能保證啟閉機運行的安全、可靠。

三峽工程雙線五級連續梯級船閘的建設還解決了諸如泥沙淤積礙航問題、高水頭船閘水力學、極為複雜的運行工藝與極高的安全可靠性運行要求等等重大工程技術難題。

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