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离岸深水港建设关键技术:托起璀璨的海上明珠

作者: 发布时间:2013-04-17 浏览量:3389

沿中国海岸线依次从渤海、东海和南海空中往下俯瞰,一个个人类工程奇迹映入眼帘。

在海河入海口,是气势磅礴的天津港,水陆域面积326平方公里。之前,这里是一望无际的淤泥地;

在长江入海口,绵延32公里、雄伟壮观的跨海大桥,横贯在上海与东海的洋山岛上,气贯长虹。这里有当今中国最大的现代化集装箱港——上海港洋山港区。之前,这里是一片以大、小洋山岛为主的岛礁群;

在珠江入海口,一项“当惊世界殊”的人类工程奇迹,即港珠澳大桥在浩瀚的蓝色海洋里已见雏形。这里将建成由33根180米长、重7.4万吨巨龙般的沉管组成的海底隧道,与东西两座海上人工岛,沟通起这个世界最大的跨海集群工程。

正是“离岸深水港建设关键技术研究与工程应用”项目,托起了这一颗颗璀璨的海上明珠。

“离岸深水港建设关键技术,让中国有了在世界任何地方建设港口的实力。”交通运输部副部长高宏峰说。 

一个优先发展的主题:将港口向外海延伸

不久前,中国水运建设行业协会科学技术奖揭晓,“离岸深水港建设关键技术研究与工程应用”项目获特等奖。

2013年4月11日,高宏峰指出,离岸深水港项目立项决策,与中国“十一五”水运交通发展阶段密切相关,一方面港口满足不了货运量增长和船舶大型化的要求,另一方面能利用的岸线不多了,所以要纵深发展。项目被列入国家中长期科学技术发展纲要优先主题和交通运输部的重大专项。现在看,项目不仅技术水平世界领先了,而且对未来加快交通运输发展,满足国家经济社会需要也能起到很好的支撑作用。

高宏峰说,这一项目的组织体现了国家倡导的市场为导向,企业为主体,产、学、研、用协同创新的科技体制改革要求。由行业主管部门组织、大型企业牵头、院士领衔,带动和联合28家大型科研机构、知名大学和港务集团,经十多个大型工程实践总结,产生经济效益300多亿元,成果列入13本国家行业标准,有力地加快了科技成果的落地和转化。

项目负责人之一、交通运输部科技司司长赵冲久表示,这是中国水运科技领域迄今最大的技术开发项目,是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》中的优先发展主题,也是交通运输部“十一五”科技发展规划中单列的重大科技专项。不算依托工程,总项目经费达一个亿,加上立项前的研究,历经10年。

进入21世纪以来,随着国民经济的飞速发展,沿海港口吞吐量大幅增长,运输船舶不断大型化。中国虽拥有18000公里的大陆海岸线,但适合建设大型专业化深水码头的天然岸线却十分稀缺,迫使海港工程建设向深水水域发展。

“‘九五’时,巨轮与水深的概念分别是五万吨和10米,而现在集装箱船为20万吨级,矿石船更达到40万吨级,水深相应达30至40米。”子课题负责人、全国工程勘察设计大师、中交水运规划设计院总工程师吴澎说。

一边是形势所迫,一边是没有良好的港址。如何既经济又科学地解决中国深水港严重匮乏的矛盾?离岸深水港建设屡屡被决策者提到议事日程上来。

带着问题研讨,带着方案争论,时间长达一年。

最终,一个科学而大胆的决策应运而生:立项开展离岸深水港建设关键技术研究。

“离岸深水港建设应以深水为最终追求目标,因地制宜,一是往外走,在外海更恶劣的条件下建港。外海自然条件恶劣,灾害频繁,生态环保要求高,可施工期短,传统的港口规划、设计、施工技术面临挑战。另一个方向是通过开挖深水航道来实现近岸港口的‘浅水深用’,而这个深水航道能不能维护得住是个关键技术难题。”项目技术总负责人、中国工程院院士、中交第一航务工程勘察设计院高级顾问谢世楞说。

一项多重挑战的课题:四个方向探究关键技术

以往建设港口基本是围绕码头岸线,在深水区建大泊位靠大船,浅水区建小泊位靠小船,即“深水深用,浅水浅用”。经过多年实践,中国对此早已形成一套完整的筑港技术,无论勘察设计研究和施工水平,均处国际领先。

“离岸深水港建设是一个新概念、新事物,是对传统‘深水深用,浅水浅用’理论的突破,欧美日等发达国家也没有相关的建设经验。”项目领导小组副组长、中国交通建设股份有限公司执行董事、财务总监傅俊元肯定地说。

“全新的离岸深水港概念的提出,最具挑战的是需要重新认识和理解新环境下水动力、地基的特性及其与工程结构物之间相互作用的规律。”谢世楞院士说。

为给离岸筑港提供强有力的科技支撑,系统解决离岸深水港建设中的关键技术难题,2006年12月,当时的交通部科教司与中国交通建设股份有限公司签订了交通部“十一五”重大科技攻关专项“离岸深水港建设关键技术研究”项目任务书。

自此,由交通运输部组织、中国交通建设股份有限公司牵头,联合行业内28家科研、设计、施工、建设单位的247名科技人员,启动了一次宏大的政、产、学、研、用联合攻关。

“离岸筑港面临许多世界难题,风、浪、流等海洋动力条件复杂,工况恶劣,地基软弱,环保要求高,施工难度大。结合这些问题,我们将‘离岸深水港建设关键技术研究’项目分成四个研究方向。”项目总负责人、中国交通建设股份有限公司总工程师孙子宇概述说,“依次为海洋动力环境与深水港规划布置、海工建筑物耐久性与寿命预测、波浪作用下软土地基强度弱化规律,以及新型港工结构设计方法和深水大浪条件下外海施工技术与装备。”

谢世楞院士表示,依托中国“十一五”期间重点建设的港口工程,项目接连攻克了海洋动力环境与总体规划设计、波浪作用下软土地基港口建设、深水大浪条件下外海施工装备、新的地基极限分析理论与监测技术、离岸岛群建港、粉沙质海岸建港、新型结构与新材料、海工混凝土结构耐久性等一系列关键技术。 

诸多重大工程的支撑:“中国港湾”名震世界

“离岸深水港建设关键技术研究与工程应用”有一项子课题,便是研究如何将深海中的疏浚土接力运送到岸边的。该子课题负责人之一、中交上海航道局有限公司东方疏浚工程分公司总经理周显田说:“传统筑港技术将淤泥视作废弃物,将几亿方海底淤泥挖除后多数抛向外海,既影响环境又导致浪费,而现在按照离岸深水港建设理念,淤泥成为了围海造陆和人工岛建设的紧俏原材料,市场价每立方20元左右。”

2013年3月11日,天津港东疆港区码头,巨大的长导堤直伸海洋,港池两侧停靠着许多巨大的轮船。集装箱吊装设备正忙碌地将堆积如山的标准集装箱装船。

“不仅是我们脚下的天津港,中国唐山港曹妃甸港区、广州港南沙港区等港口都是用海底的疏浚土吹填起来的。”项目总技术负责人助理、中国交通建设股份公司科技部副总经理田俊峰博士说。

这仅是“离岸深水港建设关键技术研究与工程应用”技术创造巨大经济效益的一隅。该项目成果已在国内大连港、天津港、青岛港、洋山港、宁波—舟山港、广州港等大型深水港口建设中全面应用,据不完全统计,累计为业主节省建设投资和新增营业额350多亿元。

凭此项目支撑,中国企业近年在国外海工建筑市场也一路高歌。

2010年12月12日,沙特利雅得。沙特港务局局长与中国交通建设股份有限公司副总裁陈奋健,共同签署了中国港湾沙特有限责任公司与沙特港务局扎瓦尔港第5、6两个新建泊位合同,合同总额8505万美元。作为中交集团公司全资子公司,此为中国港湾公司在圆满完成扎瓦尔港项目基础上新承揽的续建项目。

早在2008年2月,中港公司即和沙特阿拉伯港务局正式签订了扎瓦尔港EPC(设计施工总承包)合同,总金额5.86亿美元,是中港公司当时最大的现汇项目。

这是一个典型的离岸深水港建设项目,身居沙漠、背靠大海。在强手如临的世界承包商中,中国港湾以其最经济、最科学的方案一举夺魁。经过三年的建设,又以其优异的工程获得续建项目。

中缅原油管道项目原油码头及航道工程、破冰拉美市场……2008年初,中港在建项目合同额为50.2亿美元,到2013年初,海外在建项目合同额已达157.1亿美元。

孙子宇表示:“在全球225家最大国际承包商榜单上,中交集团位居第十,是亚洲国家进入前10的唯一的企业。在中国走出去企业中已连续六年排名第一,2012年海外净贡献利润占全集团利润超过30%。”

这份优异的成绩单,凭借的是持之以恒引领世界的筑港技术。

“应该说,这一项目的结题和运用,基本上解决了中国港口适应船舶大型化的趋势,大大提升国家海洋工程建设的技术水平,进一步增强了我们的竞争实力。”不仅如此,赵冲久司长还认为,这一项目的成功更有着深刻的战略意义,将为国家加强海洋经济、海洋权益维护、海洋生态的保护、海洋资源开发等,提供重要的科技支撑。

用离岸深水港技术建设人工岛,这个设想在建设中的港珠澳大桥东西人工岛建设工程中已变成事实。

今天,明珠已在海中熠熠生辉;

未来,更耀眼的明珠还将诞生。

来源:中国科技网

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