雷路平， 劉新民， 劉慶志， 羅勝平

(1.湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司， 湖南 長(zhǎng)沙 410200； 2.湖南省港務(wù)集團(tuán)有限公司， 湖南 岳陽(yáng) 414013)

0 引言

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)港口取得長(zhǎng)足發(fā)展，已從只追求經(jīng)濟(jì)效益轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益并重發(fā)展。過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，內(nèi)河散貨碼頭由于陳舊的基礎(chǔ)設(shè)施、落后的工藝以及不夠重視管理，導(dǎo)致產(chǎn)生污水、粉塵和廢氣、噪聲等較為嚴(yán)重的環(huán)境污染，其中粉塵污染是主要污染。

國(guó)內(nèi)外已對(duì)散貨碼頭粉塵污染的主要原因進(jìn)行了深入研究。散貨裝卸工藝流程中產(chǎn)塵點(diǎn)主要為設(shè)備物料落差產(chǎn)塵、輸送設(shè)備振動(dòng)產(chǎn)塵、風(fēng)力產(chǎn)塵、運(yùn)輸產(chǎn)塵等輸送和轉(zhuǎn)運(yùn)作業(yè)環(huán)節(jié)[1]。露天堆存的煤炭、礦石等散貨，其作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵占港口粉塵總產(chǎn)生量的90%，對(duì)環(huán)境的危害最為嚴(yán)重，應(yīng)重點(diǎn)治理露天堆場(chǎng)塵源飛散產(chǎn)生的粉塵污染[2]。

散貨港口粉塵污染防治措施方面[3]，有防塵罩、防風(fēng)抑塵網(wǎng)、防風(fēng)林帶、封閉倉(cāng)、抑塵劑、遮蓋、射霧器、布袋除塵、靜電除塵、干霧除塵、洗輪機(jī)、路面撒水、裝船溜筒等。但采用單獨(dú)或部分措施并不能系統(tǒng)地解決污染問(wèn)題，如單純采用防風(fēng)抑塵網(wǎng)抑塵效果僅30%～70%，條形倉(cāng)抑塵效果一般約為80%。

1 老港改造前狀況

開(kāi)港于宋代、位于洞庭湖和長(zhǎng)江交匯處三江口的城陵磯老港水運(yùn)條件得天獨(dú)厚，是長(zhǎng)江八大良港之一。由于缺乏統(tǒng)一和協(xié)調(diào)的港區(qū)規(guī)劃，老港建設(shè)時(shí)序較長(zhǎng)，且建設(shè)較為散亂。機(jī)械化碼頭始建于上世紀(jì)80年代，現(xiàn)有13個(gè)泊位，泊位等級(jí)為2000～5000t級(jí)。僅8#、9#泊位為框架直立式，其余均為斜坡泊位。

由于碼頭基礎(chǔ)設(shè)施和工藝設(shè)備陳舊老化、年久失修，改造前，除8#、9#、11#、13#泊位外，其余泊位已基本停產(chǎn)。泊位前沿使用臺(tái)架吊或浮吊作業(yè)，開(kāi)敞式皮帶機(jī)裝卸船、單臂堆料機(jī)等設(shè)備進(jìn)行堆料及裝車作業(yè)，單斗裝載機(jī)進(jìn)行水平運(yùn)輸和裝車，設(shè)備非常落后，生產(chǎn)效率較低。后方陸域場(chǎng)地不規(guī)則，布置零散，利用率低，兩條鐵路線和一條液體散貨裝車線從南北方向縱貫陸域中部，且路線不盡順直，露天堆場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)交錯(cuò)布置，將現(xiàn)有陸域分割為數(shù)塊不規(guī)則場(chǎng)地。

老港經(jīng)營(yíng)貨種繁多，包括金屬礦石、煤炭、糧食等各類散貨，以及廢紙、包糧、鋼材等雜貨，2008年前還兼顧集裝箱，導(dǎo)致各工藝線路混雜不堪。而多年來(lái)的環(huán)?；A(chǔ)設(shè)施，或失修報(bào)廢或無(wú)法滿足處理要求，導(dǎo)致老港出現(xiàn)較為嚴(yán)重的大氣污染、水污染、噪聲污染等問(wèn)題，被2018年《長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)環(huán)境警示片》點(diǎn)名批評(píng)。

老港環(huán)境污染具體表現(xiàn)為：①粉塵和廢氣污染嚴(yán)重。粉塵來(lái)源主要為露天堆場(chǎng)散貨在作業(yè)過(guò)程中被擾動(dòng)、流動(dòng)機(jī)械對(duì)道路落料碾壓和攜帶形成的大量動(dòng)態(tài)揚(yáng)塵，以及堆場(chǎng)散貨由于風(fēng)吹表面形成的靜態(tài)揚(yáng)塵。散貨揚(yáng)塵占碼頭粉塵的90%。另有內(nèi)燃機(jī)流動(dòng)機(jī)械、船舶產(chǎn)生大量的廢氣。②碼頭雨污水系統(tǒng)嚴(yán)重堵塞、沒(méi)有生產(chǎn)污水處理設(shè)施，堆場(chǎng)噴淋和降水加劇水污染，未經(jīng)過(guò)處理亂排或滲透地下；污水和粉塵混雜導(dǎo)致碼頭工作環(huán)境極其臟亂。③船舶汽笛、碼頭大型裝卸機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)、流動(dòng)機(jī)械作業(yè)和皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)均產(chǎn)生大量噪聲。④碼頭幾乎沒(méi)有建設(shè)綠地和景觀，堆場(chǎng)貨物五顏六色、雜亂不堪，整體環(huán)境差。

十八大以來(lái)，我國(guó)污染防治和生態(tài)環(huán)境保護(hù)力度不斷加大，城陵磯老港的環(huán)境污染問(wèn)題顯得尤為突出，刻不容緩必須從根本上解決，才能做到“守護(hù)好一江碧水”。

2 環(huán)保提質(zhì)改造新模式

在老港改造前，湖南省未建設(shè)有內(nèi)河專業(yè)化大宗干散貨泊位。城陵磯老港散貨碼頭從整體系統(tǒng)的角度出發(fā)，擯棄小修小補(bǔ)方式，對(duì)8#、9#兩個(gè)5000t級(jí)泊位進(jìn)行專業(yè)化改造，優(yōu)化總平面布置，更新全工藝流程和設(shè)備，采用一系列新技術(shù)、新材料、新工藝、新管理措施，創(chuàng)造了一種環(huán)保提質(zhì)改造新模式。

2.1 舉措1： 建設(shè)花園式港口

老港環(huán)保提質(zhì)改造目標(biāo)之一是打造花園式港口和長(zhǎng)江最美岸線。設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)場(chǎng)地布局進(jìn)行重大優(yōu)化調(diào)整(見(jiàn)圖1)，拆除6#、7#貨運(yùn)泊位，退讓前沿岸線300m；將8#、9#泊位改造成礦石進(jìn)口泊位；工藝線路呈“α”形布置，也形似圓號(hào)；礦石全部進(jìn)入封閉散貨倉(cāng)儲(chǔ)存，出口采用鐵路專車線和裝車樓。集約化的總平面布置為原擁擠不堪的陸域和泊位騰出大量開(kāi)闊空間，非作業(yè)岸線沿岸則布置景觀。對(duì)6#、7#、8#、9#泊位后方空閑場(chǎng)地進(jìn)行復(fù)綠，同時(shí)在封閉倉(cāng)四周、皮帶機(jī)廊道、鐵路裝車區(qū)兩側(cè)進(jìn)行綠化，綠化面積超70000 m2。改造后老港港區(qū)規(guī)范、整齊、美觀，封閉倉(cāng)外形優(yōu)美、色彩靚麗，綠化率達(dá)33.5%，營(yíng)造了一座寧?kù)o優(yōu)美、花園式現(xiàn)代化港口，現(xiàn)已成為岳陽(yáng)市新地標(biāo)(圖2)。

圖1 城陵磯老港改造總平面布置圖

圖2 城陵磯老港改造后鳥(niǎo)瞰圖

2.2 舉措2: 采用膠囊全封閉散貨條形倉(cāng)

風(fēng)力揚(yáng)塵是堆場(chǎng)揚(yáng)塵的主要來(lái)源，故其抑塵措施是工程關(guān)鍵。季雪元[4]梳理了國(guó)內(nèi)外干散貨碼頭堆場(chǎng)風(fēng)蝕起塵量的計(jì)算方法，對(duì)計(jì)算公式應(yīng)用中適用條件及參數(shù)取值存在的約束性問(wèn)題進(jìn)行了探討，風(fēng)速U為關(guān)鍵參數(shù)。 郭輝[5]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)防風(fēng)網(wǎng)最佳遮蔽效果在1～6倍網(wǎng)高之間，大于6倍網(wǎng)高后隨著距離的增加，防風(fēng)網(wǎng)降風(fēng)作用逐漸變?nèi)酰?0倍網(wǎng)高時(shí)，防風(fēng)網(wǎng)的作用基本恒定在10%左右?！端\(yùn)工程環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTS 149—2018)5.2.7.5 條規(guī)定“防風(fēng)網(wǎng)高度宜取1.1～1.5 倍的堆垛高度，且高出堆垛部分不應(yīng)小于1 m”。本項(xiàng)目鐵礦石堆高一般約為8 m，由此可得最佳遮蔽效果范圍為12～72 m。而從圖1可知，后方陸域場(chǎng)地最長(zhǎng)可達(dá)650 m，散貨堆場(chǎng)長(zhǎng)度方向與主風(fēng)向基本一致，近500 m處于10%低遮蔽范圍。設(shè)置防風(fēng)網(wǎng)將難以達(dá)到抑塵效果，唯有將散貨堆場(chǎng)全封閉才能取得最好的抑塵效果。

封閉倉(cāng)則有筒倉(cāng)、球形倉(cāng)、條形倉(cāng)等。根據(jù)陸域條件和工藝要求，經(jīng)過(guò)綜合比較，采用條形倉(cāng)[6]。條形倉(cāng)因跨度大、空間高、覆蓋面積廣、環(huán)保和景觀效果好等優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)開(kāi)始在華能唐山港曹妃甸港區(qū)煤碼頭、惠州港荃灣港區(qū)煤炭碼頭一期工程等推廣使用。目前應(yīng)用的跨度多在80～120m，倉(cāng)內(nèi)設(shè)置斗輪堆取料機(jī)和皮帶機(jī)等相關(guān)設(shè)施，生產(chǎn)作業(yè)方式與傳統(tǒng)的露天煤場(chǎng)相同，較為成熟可靠。

本工程條形倉(cāng)設(shè)計(jì)采用四面封閉，在傳統(tǒng)半圓柱體形的基礎(chǔ)上優(yōu)化和創(chuàng)新為半膠囊形，是一種新型散貨倉(cāng)，即膠囊條形倉(cāng)[6]。倉(cāng)長(zhǎng)470 m、單跨最大跨度113.2 m、穹頂高46.5 m、堆場(chǎng)面積51000m2，拱面采用柱(球)面空網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)型式，中間段采用三心圓柱面網(wǎng)架拱、兩側(cè)為半球形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，詳見(jiàn)圖3。半膠囊形設(shè)計(jì)有3大優(yōu)勢(shì)：①全封閉、無(wú)污染，風(fēng)力產(chǎn)塵為零；②存儲(chǔ)能力強(qiáng)、覆蓋范圍廣，兩側(cè)半球形可為堆取料機(jī)提供更多作業(yè)空間，為條形倉(cāng)提供更多的堆場(chǎng)面積和輔助作業(yè)面積；③抗風(fēng)性能好，等效靜風(fēng)荷載<1.5kN/m2。因此其在全國(guó)內(nèi)河港口領(lǐng)域環(huán)境保護(hù)具有領(lǐng)先地位。

圖3 全封閉條形倉(cāng)

此外，條形倉(cāng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工工藝創(chuàng)新采用“分塊吊裝結(jié)合高空散裝法”新工藝[7]，考慮到施工周期的緊迫性，施工作業(yè)不同于常規(guī)的1個(gè)起步架，而采用了2個(gè)起步架，將網(wǎng)架大棚分為南、北兩段延續(xù)拼裝，加快了施工進(jìn)度，節(jié)約了1個(gè)月施工工期。本工程榮獲2020年中國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)工“中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)金獎(jiǎng)”。

2.3 舉措3： 采用先進(jìn)環(huán)保的工藝系統(tǒng)

碼頭前沿配置2臺(tái)輕型橋式抓斗卸船機(jī)(900 t/h，軌距10.5 m)。平臺(tái)后沿設(shè)2線帶式輸送機(jī)(1 800 t/h)，通過(guò)1#～3#轉(zhuǎn)運(yùn)站將物料送至后方堆場(chǎng)，即膠囊倉(cāng)。倉(cāng)內(nèi)部配置3臺(tái)折返式斗輪堆取料機(jī)(堆料1 800 t/h，取料3 000 t/h)進(jìn)行裝卸作業(yè)。堆場(chǎng)物料通過(guò)皮帶機(jī)(3 000 t/h)分別經(jīng)過(guò)4#、5#轉(zhuǎn)運(yùn)站連接至火車裝車區(qū)，配1臺(tái)軌道移動(dòng)式鐵路裝車機(jī)(TL 3 000 t/h-14 m)進(jìn)行裝車作業(yè)，裝車機(jī)可覆蓋3股裝車線，有效裝車區(qū)長(zhǎng)度不小于1260m，可一次對(duì)90節(jié)車廂進(jìn)行裝車作業(yè)。轉(zhuǎn)運(yùn)站及之間皮帶機(jī)封閉，轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)和起、落點(diǎn)均進(jìn)行噴霧或布袋除塵等。

由于環(huán)評(píng)報(bào)告要求禁止水工結(jié)構(gòu)改造施工，8#、9#泊位的碼頭結(jié)構(gòu)將保持原樣，必須保持碼頭前沿裝卸軌道間距不變。原回旋轉(zhuǎn)式門(mén)座機(jī)軌距10.5 m，為滿足作業(yè)效率800 t/h/臺(tái)的工藝要求，減輕對(duì)既有水工結(jié)構(gòu)的負(fù)載，選擇既高效率又輕荷載的內(nèi)河碼頭少有的輕型橋式抓斗卸船機(jī)(見(jiàn)圖4)。 該設(shè)備無(wú)論是卸船效率,還是環(huán)保要求，實(shí)際使用效果均超出預(yù)期。

圖4 輕型橋式抓斗卸船機(jī)

2.4 舉措4: 生產(chǎn)和改造同步進(jìn)行

老港改造面臨穩(wěn)定生產(chǎn)和升級(jí)建設(shè)的矛盾。作為鐵道部廣鐵集團(tuán)戰(zhàn)略裝車點(diǎn)，每天要保持7～9列火車裝車營(yíng)運(yùn)以保證湖南省內(nèi)大型企業(yè)原材料運(yùn)輸。升級(jí)建設(shè)要進(jìn)行，生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)也要保障，實(shí)施難度極大。管理者通過(guò)創(chuàng)新管理，合理進(jìn)行調(diào)度，一方面維持8#、9#、13#泊位保障性生產(chǎn)，積極采取環(huán)保臨時(shí)措施，另一方面動(dòng)態(tài)調(diào)整堆場(chǎng)和施工場(chǎng)地，搶抓施工進(jìn)度，將生產(chǎn)+施工緊密結(jié)合。2019年6月開(kāi)工，克服了工期緊、難度大、施工環(huán)境復(fù)雜、新冠疫情等困難，10個(gè)月即完成升級(jí)改造，改造期間港口吞吐量不降反升。

3 綜合效益

3.1 良好的生態(tài)環(huán)境效益

改造后，港口生產(chǎn)廢水經(jīng)達(dá)標(biāo)處理后全部回收利用不外排，大大降低了對(duì)長(zhǎng)江水質(zhì)影響的風(fēng)險(xiǎn)；通過(guò)各項(xiàng)降塵抑塵和控制尾氣措施，粉塵去除率達(dá)97%，大氣環(huán)境質(zhì)量得到極大改善；打造了一座寧?kù)o優(yōu)美、花園式現(xiàn)代化港口，取得了顯著的生態(tài)環(huán)境效益，成為守護(hù)碧水藍(lán)天的全國(guó)“網(wǎng)紅”。

3.2 良好的經(jīng)濟(jì)效益

2019年改造期，全年散雜貨進(jìn)出港量同比增加1.6%，達(dá)到1 606.2萬(wàn)t。改造后工藝系統(tǒng)作業(yè)效率提升70%，裝卸成本降低30%，2020年貨物進(jìn)出港量增至1 740萬(wàn)t，金屬礦石占91.2%，全年?duì)I業(yè)額48685萬(wàn)元，利潤(rùn)2855萬(wàn)元。改造后取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 良好的社會(huì)效益

老港改造后極大地改善了職工工作環(huán)境、周邊居民生活環(huán)境以及三江口長(zhǎng)江自然環(huán)境，提交了一張“共抓大保護(hù)、不搞大開(kāi)發(fā)”“守護(hù)好一江碧水”的優(yōu)異答卷，創(chuàng)造了良好的社會(huì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

詳細(xì)介紹了老港環(huán)保提質(zhì)改造新模式，通過(guò)建設(shè)花園式港口、膠囊型條形倉(cāng)、采用先進(jìn)環(huán)保的工藝系統(tǒng)加強(qiáng)管理等措施，使改造后粉塵去除率達(dá)97%，污水經(jīng)處理后100%回收利用，取得了顯著的污染防治效果，極大地改善了港口內(nèi)外環(huán)境。全年貨物裝卸量和利潤(rùn)均逐年提升，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益。改造工程技術(shù)先進(jìn)，效益良好，是長(zhǎng)江內(nèi)河港口環(huán)保提質(zhì)改造的標(biāo)志性工程，為內(nèi)河干散貨碼頭環(huán)保提質(zhì)改造提供了一種全新的參考模式，對(duì)綠色港口建設(shè)、水運(yùn)可持續(xù)發(fā)展具有較好的示范作用。