——離岸深水港建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究與工程應(yīng)用項(xiàng)目創(chuàng)新發(fā)展紀(jì)實(shí)之三
“離岸深水港建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)”在基礎(chǔ)理論突破的基礎(chǔ)上，還研發(fā)了一批適合外海施工的工藝和裝備，使中國(guó)水工建設(shè)在實(shí)踐中得以順利進(jìn)行，將深海筑港的構(gòu)想變成現(xiàn)實(shí)。
國(guó)際首創(chuàng)深水拋石整平技術(shù)
拋石基床整平就是鮮活的例證之一。作為直接制約著總工期的關(guān)鍵工序，將拋撒于海底的石塊整理成為平齊的基床，此前基本依賴(lài)潛水員水下人工操作，施工效率極低，傳統(tǒng)的測(cè)量方法在外海深水條件下也已經(jīng)不再適用，潛水員人工整平工藝更由于風(fēng)險(xiǎn)增加而不得不拋棄。
一種集拋石和整平于一體的機(jī)械化整平方法成為當(dāng)務(wù)之急，而靈感往往就來(lái)源于一念之間。
子課題負(fù)責(zé)人、中交第一航務(wù)工程局李一勇總工程師指出，“定點(diǎn)定量拋石”是創(chuàng)新的整平施工理念。“經(jīng)驗(yàn)告訴我們，在水下拋石體上進(jìn)行石料的切削和推移是非常困難的，因此，我們從一開(kāi)始就摒棄了推平或刮平等整平方式，而是力圖實(shí)現(xiàn)拋平，哪兒缺石頭往哪兒拋、缺多少拋多少，也就是定點(diǎn)定量拋石。”
這顆種子最終孕育成國(guó)際首創(chuàng)深水拋石整平船技術(shù)。中交第一航務(wù)工程局技術(shù)質(zhì)量部副經(jīng)理李增軍說(shuō)：“我們攻克了離岸深水港深水拋石基床整平關(guān)鍵技術(shù)，研制出供料母船和水下整平機(jī)分離的可適用于水深40米以上的深水拋石整平船，增加了可利用水上作業(yè)天數(shù)，比傳統(tǒng)工藝提高工效2.5倍以上，降低成本40%以上。”
如今，深水拋石整平船已在青島港董家口港區(qū)、煙臺(tái)西港礦石碼頭工程等多項(xiàng)工程中應(yīng)用，累計(jì)整平面積6萬(wàn)多平方米，創(chuàng)造了可觀的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
被“逼出來(lái)”的水下擠密砂樁技術(shù)
除了基床整平，另外一個(gè)不得不說(shuō)的自主創(chuàng)新故事，便是洋山港建設(shè)過(guò)程中，被“逼出來(lái)”的水下擠密砂樁技術(shù)。
“水下擠密砂樁作為軟土地基的加固手段，在國(guó)際上有著成熟的應(yīng)用，主要是日本和韓國(guó)。最初，我們也是想引進(jìn)他們的全套施工設(shè)備和工藝。”子課題負(fù)責(zé)人、中交第三航務(wù)工程局副總工程師尹海卿說(shuō)。
然而，中方的意愿，對(duì)方以技術(shù)封鎖作為回答。他們把與擠密砂樁相關(guān)的設(shè)施進(jìn)行了破壞，把自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)拆除，軟件進(jìn)行了卸載和粉碎性加密。
這種情況下，中國(guó)人只能進(jìn)行自我創(chuàng)新。從2004年開(kāi)始研究，中方成功開(kāi)發(fā)出遠(yuǎn)程的GPS定位系統(tǒng)，空氣壓力控制系統(tǒng)，砂料的計(jì)量輸送系統(tǒng)，端部結(jié)構(gòu)以及施工管理軟件等，并研發(fā)出第一代擠密砂樁船及成套施工工藝。
2008年，洋山深水港第一次成功采用中國(guó)人自己的擠密砂樁作為軟土地基的加固手段，后來(lái)，又推廣到港珠澳大橋人工島的初步設(shè)計(jì)中。
長(zhǎng)距離吹送海底淤泥實(shí)現(xiàn)填海造陸
隨著施工地點(diǎn)與海岸的距離越來(lái)越遠(yuǎn)，如何把海底泥漿繼續(xù)平穩(wěn)、高效地輸送至陸地？
中交上海航道局有限公司的法寶便是超長(zhǎng)排距大型絞吸船與接力泵船串聯(lián)施工技術(shù)。他們研制管道直徑、海上排距和生產(chǎn)能力為世界之最的全封閉管道泥漿清潔輸送系統(tǒng)，海上排距達(dá)21公里。成功應(yīng)用于天津臨港工業(yè)區(qū)、曹妃甸工業(yè)區(qū)圍海造地工程，累計(jì)吹填方量2228萬(wàn)立方米，降低成本35%以上。
該成套工藝已形成國(guó)家級(jí)一級(jí)工法，現(xiàn)已經(jīng)成功應(yīng)用于天津臨港工業(yè)區(qū)、曹妃甸工業(yè)區(qū)圍海造地工程等多項(xiàng)工程建設(shè)，目前正在連云港30萬(wàn)噸級(jí)航道工程建設(shè)中推廣應(yīng)用，不久還將在唐山港曹妃甸港區(qū)三港池航道工程推廣應(yīng)用。
淤泥吹送上來(lái)之后，下一步便是填海造地。但是，“稀泥湯”狀的超軟土吹填場(chǎng)要在短期內(nèi)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地，傳統(tǒng)自然晾曬等方法的工期長(zhǎng)達(dá)2年以上，根本無(wú)法滿足快速建港的需求。
深海軟土遠(yuǎn)距離吹送問(wèn)題解決了，深厚復(fù)雜淤泥混砂地基快速加固難題又呈現(xiàn)出來(lái)。好在中交天津港灣工程研究院和中交四航研究院聯(lián)合承擔(dān)的“大面積超軟黏土地基處理技術(shù)研究”課題組通過(guò)攻關(guān)，開(kāi)發(fā)出了自密封真空預(yù)壓加固軟基技術(shù)、真空預(yù)壓聯(lián)合強(qiáng)夯加固軟基技術(shù)、真空預(yù)壓聯(lián)合電滲法快速加固疏浚吹填土地基技術(shù)、淺表層快速加固成套技術(shù)、超軟弱淤泥化學(xué)加固方法等一系列大面積超軟黏土地基處理方法，克服了超軟黏土地基上施工遇到的諸多難題，解決吹填造陸施工的后顧之憂。
中交四航研究院院長(zhǎng)董志良指出，為快速加固深厚復(fù)雜淤泥混砂地基，他們還開(kāi)發(fā)了深井降水聯(lián)合強(qiáng)夯軟基加固技術(shù)，并形成了交通運(yùn)輸部一級(jí)施工工法，經(jīng)該工法加固后土體強(qiáng)度可提高2—3倍，已累計(jì)應(yīng)用超過(guò)10萬(wàn)平方米的基礎(chǔ)處理。
研制創(chuàng)新材料：讓混凝土結(jié)構(gòu)壽命更長(zhǎng)
海水腐蝕環(huán)境嚴(yán)酷，海水中的氯離子滲透侵蝕鋼筋，引起鋼筋銹蝕膨脹，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)過(guò)早開(kāi)裂、結(jié)構(gòu)物損毀甚至突然坍塌，直接威脅建筑物的安全使用。
針對(duì)海工混凝土結(jié)構(gòu)耐久性影響因素多、失效過(guò)程長(zhǎng)的特點(diǎn)，中國(guó)交通建設(shè)股份有限公司和中交四航研究院，通過(guò)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)，掌握了海水環(huán)境混凝土劣化損傷規(guī)律，創(chuàng)立了海工混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)，新建工程綜合防護(hù)和已建工程維護(hù)維修三大技術(shù)體系，形成了集理論、方法及設(shè)計(jì)、施工、材料和檢測(cè)技術(shù)于一體的海工混凝土結(jié)構(gòu)耐久性成套技術(shù)。
子課題負(fù)責(zé)人、水利部交通運(yùn)輸部國(guó)家能源局南京水利科學(xué)研究院陸采榮副所長(zhǎng)指出，針對(duì)離岸深水港建設(shè)在混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)和質(zhì)量控制等方面提出的更高要求和應(yīng)用難點(diǎn)，研究解決了在困難條件下港工混凝土的快速施工、養(yǎng)護(hù)和抗裂等技術(shù)難題。
針對(duì)外海施工的特性，提出了港工自密實(shí)自保水養(yǎng)護(hù)抗裂型耐久混凝土成套專(zhuān)用技術(shù)，改善了海洋環(huán)境條件下鋼筋混凝土的抗裂性能，提高了抗侵蝕能力，顯著縮短了混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑和養(yǎng)護(hù)時(shí)間，大大提高了外海工作效率。“我們研發(fā)的抗裂高耐久混凝土不僅應(yīng)用于離岸深水港的建設(shè)，還推廣應(yīng)用到跨海橋隧、島礁開(kāi)發(fā)等工程項(xiàng)目中。”南科院梅國(guó)興主任說(shuō)。
（本文章摘自4月17日《科技日?qǐng)?bào)》）