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“世纪工程”平陆运河建成通航,技术专家揭秘如何攻克5大难点

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经过4年艰苦奋战,新中国成立以来首条由国家层面统筹建设的通江达海运河——平陆运河于9月16日建成通航。这条举世瞩目的黄金水道,不仅打通了西南出海的“任督二脉”,也将实现西南地区高质量发展和高水平开放更快的“流速”。

这项“世纪工程”的建设难度有多大?在攻坚克难中采用了哪些新的技术手段?16日,5名来自建设一线的权威技术负责人,通过上游新闻(报料邮箱baoliaosy@163.com)讲述了他们眼中的平陆运河工程,以及工程背后那些鲜为人知的建设故事。

难点1:建造马道枢纽如何突破“险巨创”

上游新闻:马道枢纽是世界规模最大、水头最高、阀门启闭速度最快的内河省水船闸,建造这样的枢纽难点在哪里?

黄海波(中交二航局平陆运河马道枢纽的项目负责人):平陆运河的使命是打通广西西江到北部湾的水上通道,但西江水位高、近海的钦江水位低,水面总落差足足有65米,所以运河采用了三级船闸分级消落的方案,用马道、企石、青年三座枢纽,分段分摊巨大的高差。

马道作为全线第一级龙头枢纽,水头达29.6米。如何让5000吨级货轮能平稳、安全地通过?我们的方法是给大山装一套巨型的“水上电梯”。船开进一个封闭的闸室,然后往闸室里灌水或者放水,等水位跟前方航道的水位齐平,门打开船开出去,整个过程像坐电梯一样。

建设中,我们遇到的核心难点大概有“三难”。一是高边坡之险。想把整套枢纽放进去,就得把山挖开。2号坡高达188米,比埃及胡夫金字塔还高41.41米,按照正常工期需要两年才能完工。我们把隧道施工的方法借鉴过来,把整个坡面分成多个作业面,同时开挖、同时支护。30天10级高坡全部挖完,大大节约了工期。


2026年6月2日拍摄的平陆运河马道枢纽。新华社图

第二难是混凝土之巨。马道枢纽的船闸主体混凝土量高达336万立方米,混凝土施工中有一个核心难题是温控防裂。要控制温度,一是给原材料降温,给石头吹冷风,搅拌混凝土用水一部分换成冰水;二是混凝土内部预埋冷却水管,用冷水把热量带出来;三是仓面里埋测温探头,温差一旦接近20℃, 就调大冷却水的流量。整个浇筑和养护期间 ,这个温差不能超过20℃。

第三难是省水之创。如果三大枢纽采用普通船闸设计,那每次船过闸,一闸室水就会排到下游去。我们建设了一个世界首创的三级叠合式省水池,把三座巨型蓄水池分层、阶梯式叠在一起,建立一整套立体水循环系统。马道枢纽单闸次注水量达30多万立方米,这套省水系统可以把船舶单次过闸的耗水量减少60%,每年能省水约10亿立方米。

最终成型的双线船闸,闸室长300米宽34米,单次可容纳12艘5000吨级船舶同步过闸。整套灌泄水流程仅需16分钟,船舶完整过闸全程约30分钟,单日最高通航量可达144艘,完全满足西南江海联运的大宗货运需求。

难点2:如何连通郁江钦江两大水系?

上游新闻:平陆运河连通郁江和钦江两大水系,如何打通这条分水岭?

王印(中国电建港航公司平陆运河航道二标项目总工程师):平陆运河连通郁江和钦江两大水系,分水岭工程挖通了22座大山,在旱地开凿超6.5公里,连通了郁江和钦江两大水系,这一段是平陆运河全线旱地开凿里程最长、土石方量最大、高陡边坡最多的标段。这里的山难挖。有几个边坡开挖高度都在100米以上,相当于30多层楼高。这一带地质条件很复杂,是国内喀斯特地貌发育最集中的地区之一。同时,运河开挖地质多为炭质泥岩和强风化碎屑岩,看着像石头,遇水容易软化,像“泥巴”一样。


2026年8月19日拍摄的广西钦州市区和流经此处的平陆运河。新华社图

为了高边坡的整体稳定,我们用钢筋混凝土编织了一张约80万㎡的大网,将运河两岸边坡全部防护上。我们的施工质量远高于行业标准,行业要求的钢筋保护层厚合格率是80%,运河标准是92%。我们研发了《一种护坡格构梁浇筑用整体式模板组件及其施工方法》等多个的发明专利,把合格率做到了95%左右。同时,为了确保万无一失 ,我们还在山体的关键部位打了121根预应力锚索,每根50多米长,直接锚进山体里,相当于把整个山体用钢筋混凝土锚固住。

山挖出来,土石也得运走。我们挖出3181万方自然土石方,高峰期一天挖超10万方、拉超5000车次。每辆车平均运距7公里,所有车辆总运输里程加起来约1447万公里。我们算了一下,高峰期一天所有车跑的总里程 ,就够绕地球转一圈。我们用BIM技术加北斗定位,再加上无人机倾斜摄影测量,建立了一套运输调配优化模型,把运距压到最短。

难点3:重约千吨闸门如何制造安装?

上游新闻:企石枢纽船闸单扇门重约千吨,如何建造安装?

高升(中国能建平陆运河安装2标段总工程师):平陆运河船舶过闸时封闭闸室、阻隔上下游水流、调节闸室水位、承受巨大水压荷载,全部依托闸门系统完成。它由两扇巨型门体组成,闭合后从上往下俯视呈“人”字形。企石枢纽一共有八扇人字门,其中下闸首的单扇人字门重达978吨,比三峡枢纽的人字门还重123吨。企石枢纽人字门制造首次应用了模块化制造工艺,就是把一扇整门分成三大块:门轴柱段、斜接柱段、中间部段三大块分别造好,再组装到一起。

制造阶段的头号难题,是焊接时钢板受热变形。我们的办法是,算好每一道焊缝会让钢板往哪边缩、缩多少,先从工艺上预留收缩余量,再决定先焊哪儿、后焊哪儿,把变形尽量抵消掉。最终,三大块拼装偏差控制在2mm以内。

钢结构模块运抵施工现场后,如何拼装、焊接?拼装和焊接的前提,是每一块分体钢板先吊到安装位置。现场不是空地,我们动用大型吊车进行门体吊装时,吊臂伸展后距离周边结构最近处不到半米,可以说丝毫没有容错空间。


2026年6月3日拍摄的平陆运河企石枢纽。新华社

吊到位之后,就是拼装、焊接。拼装,简单说就类似拼积木,把造好的门体一节一节吊装进船闸,拼成一整扇门。为了抢精度,我们避开正午高温时段,用错峰施工的笨办法,抵消高温热胀冷缩带来的精度偏差。同时,我们严格把控施焊顺序、焊接温度和分层节奏,有序释放焊接应力。每拼完一节,就核对门体有没有歪、有没有斜。拼到第四节的时候,立刻回头把前两节焊了。焊完看它们变形了多少、往哪边偏,根据这些数据微调后面的安装。边焊边测、随变随调。就这样,我们实现了整扇巨门毫米级精准安装对位。

5月16日,企石枢纽全部金属结构安装工作完成。8月13日,5000吨级船舶实船试验开展,试验船舶平稳进闸、顺利通航,近千吨人字门启闭顺畅、无卡顿无偏移,液压系统同步精准,门体止水严密,稳稳锁住27米超大水位差,所有试验数据全部达标。

难点4:如何用精细爆破改造航道?

上游新闻:钦江干流“九曲十八弯”,如何用精细爆破改造航道?

肖涛(中铁广州局平陆运河航道7标段总工程师):位于马道枢纽和企石枢纽之间的钦江干流,形似“九曲十八弯”,我们航道7标段的任务就是把这段“九曲十八弯”驯服,拓宽浚深、裁弯取直、炸礁清障 ,把它改造成一条水深6.3米、航宽80米、能跑5000吨级大船的水运航道。同时,还得精准操作,让上游不淹下游不断,自己的基坑也不被淹。前4公里左右以裁弯取直段为主,采用“预留岩坎+半幅导流半幅开挖”,分四期开挖。下游2.6公里以拓宽浚深段为主,采用沿航道设计断面开挖导流渠的导流方案,分三期开挖,一边保证江水流通 ,一边把航道挖出来。


2026年8月18日在广西南宁横州市平塘江口拍摄的平陆运河起点。新华社图

我们7标段最值得拿出来说的绝活,就是精细爆破。我们标段的灰岩段长约1.9公里,岩石强度达80兆帕,边坡坡比 1:0.4,换算下来大概68度。针对这种临水岩质边坡我们搞预裂爆破。我们把孔径和孔距作为变量,做了涉水边坡预裂爆破数值模拟、模型实验和现场实验,确保岩质边坡一次爆破开挖成型,边坡面比较平整,长期稳定也有保证。针对水下爆破,我们研发了消能-聚能联合控制水下爆破技术,在航道底板爆破时加强水平向岩体破碎,提高一次成型效果。我们标段喀斯特地貌发育,地下溶洞众多,我们研发了“录随钻参数+双套管护孔+精细化装药+小药径传爆+多孔同时起爆”的溶洞区精细爆破技术。另外,浅水区水深小于1米,不能满足炸礁船的吃水深度要求,我们又搞了 “大型履带式液压钻水中成孔+变径PVC管喂药+间隔装药”。临水边坡、浅点、岩溶、浅水……能遇到的爆破难题 ,我们基本都解决了。

难点5:如何降低工程对生态的影响?

上游新闻:建设平陆运河如何把工程对生态的影响降到最低?

唐玮(中交水规院平陆运河的环保设计负责人):平陆运河有一段需要在越岭段开挖形成河道,这一区域本土野生动物的栖息地将被运河分割,两岸形成物理阻隔 ,时间一长野生动物的觅食、繁殖、种群交流都会受到影响。我们决定修一座桥,作为打通破碎化的生态廊桥 ,把运河两岸的生态系统连接起来。

根据地形、动物种类及通行规模,我们将桥的跨度设定为130米,宽度20米。为了让野生动物知道这里有座桥并且愿意走?我们使用了“两段三线多节点”的布局。“两段”是桥面生态段和两端山体衔接段。桥面生态段不铺沥青而是覆土种树,土由周边山体取出,带着原生微生物和腐殖质,气味和触感与原生山林保持一致。两端山体衔接段,是桥和山体之间的过渡地带,我们设计的桥从两岸山林开始,把土和植物一路顺着护坡铺过去,扩大与野外山林的衔接范围。这样,动物走到这里,就会敢于靠近、愿意进入。“三线”是指我们根据动物习性设计了三条并行通道,分别设置不同的植被及设施,为善攀爬动物、地栖与爬行动物、 昆虫与鸟类等提供适宜的通道。“多节点”是指给小动物们打造的桥上“服务区”,我们特意在桥面设置了水洼、堆石、枯木、食源蜜源植物等,为小动物提供栖息、饮水、觅食等区域。


2026年6月8日拍摄的平陆运河专用动物通道桥。新华社图

最近,桥上的本土植被慢慢长高,桥上也出现了动物的脚印,这对我们来说就是最好的消息。

除此之外 ,运河沿线还有很多裁弯取直留下来的老河道。我们按照“应留尽留”的原则,在选定的裁弯取直河段采取特定、适宜的生态保护与修复措施,在运河全线建立了36个生态涵养区,每一个都“量身定制” ,结合不同河段的水动力条件和生态环境特点,最终分类确定水质维护改善、鱼类生境营造、鸟类生态廊道、湿地修复与保护四大核心功能,实施分区、分段精细化规划与设计。

项目推进下来,我最大的感受是这里有太多“第一次”,也有太多“再来一次”:运河上的第一个动物通道、第一个裁弯取直生态涵养区……挑战一个接一个,几乎没有现成经验可循;而因为项目太复杂、协调量太大 ,许多成果都需要反复斟酌、打磨、思考,再来一次。

新闻背景>>

平陆运河于2022年8月28日开工建设,今年9月16日建成通航。平陆运河全长134.2公里,是新中国成立以来第一条国家层面统筹建设的通江达海的运河工程,同时也是西部陆海新通道骨干工程,加快建设交通强国的标志性工程。

平陆运河北起南宁横州市平塘江口,经钦州市灵山县陆屋镇,沿钦江进入北部湾,全线共有企石、马道、青年三大枢纽。这条国内通航等级最高的运河按内河Ⅰ级标准建设,可通航5000吨级船舶。

通航后,西南地区货物经运河出海较经传统路径出海缩短内河航程560公里以上,到东盟主要港口航程大幅缩短,综合物流成本降低18%-30%,每年可节约运输费用超50亿元。

上游新闻记者 杨波

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