2025-08-14
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千载奔涌,万里安澜。平陆运河规划全长约140公里,北起西津水利枢纽库区平塘江口,南至北部湾钦州港海域,是新中国成立后首条开工建设的通江达海运河,也是西部陆海新通道的关键工程。运河马道、企石、青年三大梯级枢纽,以船闸为核心,逐级克服水位落差,保障5000吨级船舶通航,是运河实现通航能力、经济价值与生态可持续性的核心支撑。两年多来,中交建设者奋战平陆运河三大枢纽工程,用汗水与智慧编织着贯通江海的梦想。
在平陆运河的第一梯级枢纽,一座世界上在建规模最大的内河省水船闸——马道枢纽正火热建设中。作为运河体量最大、人员投入最多的控制节点,该枢纽打通郁江与钦汇流域的分水岭,通过双线船闸实现水位平稳过渡,是全线水运调度的“咽喉”。
二航局项目管理团队大力发展新质生产力,创新研发大体积混凝土管冷智能循环控制系统、超高边坡防护成套机械化施工关键技术、“空天地”一体化监测系统等先进技术,攻克船闸大体积混凝土浇筑、高陡软岩边坡开挖等难题,确保高标准、高质量、高效率推进项目建设。截至目前,马道枢纽已完成200万立方米混凝土浇筑,相当于填满约800个国际标准游泳池。
2023年11月14日,马道枢纽船闸主体结构首仓13号闸室右边墩浇筑现场笼罩在细雨中。二航局项目工区长张瑶蹲在浇筑完的混凝土平面上,手指划过测温仪屏幕,眉峰越蹙越紧——此处属于应力集中区,核心温度已飙升至45摄氏度,远超设计阈值,传统的控温措施根本无法满足温控需求。
马道枢纽船闸的体量是普通船闸的10倍,涉及混凝土浇筑方量达336万立方米。“马道枢纽船闸工程通航建筑物设计为双线米。通航建筑物、泄水建筑物及两岸连接坝按1级建筑物设计,次要建筑物按3级设计,可通行5000吨级船舶。”项目负责人黄海波介绍说,“我们最高峰一天要浇筑1.6万立方米混凝土,已经是个世界纪录了。如何确保这个‘大家伙’顺利浇筑不开裂,前期我们做了不少工作。”
针对大体积混凝土水化热导致的开裂风险,项目团队研发了数字孪生智能温控系统。项目总工程师张帆介绍:“我们通过预埋6000多个温度传感器和铺设总量约130万米的冷却水管,可以实时监测混凝土内部温度场变化,并自动调节通水流量和水温。”自适应通水温控系统是马道枢纽为防止大体积混凝土浇筑出现开裂的一个保障措施,其利用“水换热”原理,通过在浇筑仓面里铺设水管,让流动水带走混凝土内部的热量,达到降温效果。
在后续浇筑施工中,项目管理团队使用自适应通水温控系统,有效解决了大体积混凝土温控保障问题,该系统将混凝土内外温差控制在20摄氏度以下,裂缝发生率降低至0.1%以下,完全符合工程质量要求。
2023年2月,随着边坡上的最后一根高压线被拆除,黄海波独自在山坡上坐了一下午,凝视着对面高达188米的2号边坡。马道枢纽2号边坡是国内在建运河最高航道边坡,开挖土石方量超过770万立方米,地质多以炭质泥岩为主,具有一定的脆弱性和易吸水性。如何在雨季到来之前完成2号边坡施工,是项目团队面临的巨大挑战。
“时间紧任务重。采用传统施工方式,是无法赶在雨季到来之前完工的。雨季一来,边坡施工的风险就太大了。”技术会上,黄海波眉头紧锁。
传统的边坡施工方式来不及,那就想别的办法。经过多番论证,隧道施工的方法给了黄海波灵感。他提出借鉴隧道施工组织方式,打破传统的平面施工布置,实施多断面同步施工作业。
现场70多台机械设备、施工车辆和350多名作业人员被有序安排在一个“3D格子空间”中,每名施工人员按照设计好的合理步距,自主有序地移动到目标格进行作业。一套超高边坡防护机械化整套施工体系就此形成。
“这种施工组织方式的最大优势在于,它能够在X、Y、T轴上形成断面同步施工作业、不同工序流水作业和小班组24小时循环作业的立体施工状态,实现‘以空间换时间’的目的。”黄海波振奋地说。
2023年3月,马道枢纽边坡施工完工,项目团队全面打开5000吨级内河航道作业面,比预计提前95天。
4月,千竿滴翠掩映着“拔节生长”的马道枢纽。项目的建设者通过“剥离-修复-再生”三位一体生态治理体系,为188米高的边坡披上智慧“绿装”。
“这里就像是一所土方银行,每一捧表土都是生态修复的战略资源。”站在分级错落的边坡前,黄海波笑着比喻。项目管理团队创新实施“应剥尽剥”资源化存储,将175万立方米富含有机质的优质表土纳入智能调配系统。如今将近12万立方米的表土已精准回覆在42.9万平方米航道边坡上,部分表土回覆至堆存场顶面,通过抬填造地形成了342亩新增耕地,并与当地政府共建糖料蔗示范基地。
高耸的2号边坡到处都是绿色智慧:在智能注浆机的调控下,锚杆内的注浆量、注浆压力精准可控,植入边坡的锚杆如同生态缝合线,和山体紧密结合,形成立体支护网。这种“外科手术式”的修复,极大提升了碳质泥岩边坡抗滑系数,并且通过湿喷机喷射混凝土将坡面封闭,进一步化解了雨季岩层软化的生态风险。
“卫星每3天为我们做一次‘CT扫描’,无人机就是流动的生态医生。”项目测量部部长陈右东轻点监测平台,监测系统屏幕上立即呈现13个边坡的“生命体征”:卫星遥感捕捉毫米级位移、多光谱无人机分析植被郁闭度、埋入坡体的500个传感器实时回传含水率数据……
面对断层破碎带的特殊地质,项目管理团队创新应用隧道三维施工理念,通过智能调度系统实现开挖、支护、复绿的时空接力。在北斗高精度定位引导下,智能削坡精度达到2厘米,为后续生态修复打下坚实基础。
山坳里的马道枢纽工人产业园,这个原本“深不见底”的山洼地被“巨额”土石方填平,形成一个可供3000人居住的运河小镇。产业园内,光伏板下培育的甘蔗试验育苗,见证着基建与生态的和谐共生。据项目生产管理部部长甘鹭介绍,园区总占地面积670亩,消纳土石方636万立方米。“每一块石头都找到生态归宿。碎屑与剥离表土混合制成植生基材,使边坡复绿周期缩短了40%。”
企石枢纽是平陆运河第二梯级枢纽,是平陆运河中段核心节点。企石枢纽依托智能化船闸技术提升通航效率,同步规划临港产业区,推动沿江经济带发展。为建设百年品质工程,一航局建设团队围绕优质高效、安全保障、低碳节能等关键词,科学组织、锐意创新,实现一年内浇筑混凝土149万立方米,超额完成各项节点目标,把一个个不可能变成了一定行。
“混凝土入模温度过高,不能浇筑,退回拌和站吧!”工程部部长白露露严肃地向现场技术员反复强调质量要求,“混凝土在出料、到达现场,以及浇筑入仓前,都要测量温度,哪一关不合格都不行。”
企石枢纽浇注方量超310万立方米,相当于3.3座“水立方”的体积。最高峰时,一天需要浇筑超过1万立方米混凝土。然而,大体积混凝土浇筑对温度控制有着严格要求,混凝土温度每超出设计温度1摄氏度,都可能引发内部应力激增,加剧裂缝风险,导致结构安全隐患。加之广西地区温差变化大,对大体积混凝土浇筑影响尤甚。项目总工程师李洪江认为,混凝土浇筑就是与时间和温度赛跑。为了保障施工品质,他启动了全流程管控。“从混凝土原材料进场、生产、运输、浇筑、养护等全流程环节精准把控,就能解决温控难题。”他说。
首先是智慧拌和工厂的源头控制。项目团队建成了亚洲最大的智慧拌和楼,拌和工厂日最高生产能力达1.2万立方米。高高矗立的制冷楼化身“速冷工厂”。粗骨料经冷风循环系统降温,细骨料通过输料管道取料、全程避阳。粗细骨料相遇拌和时,片冰机将冰片精准掺入搅拌机,将混凝土出厂温度牢牢锁在16摄氏度以下。紧接着便是一场运输接力。运输车加装隔热罩,将混凝土送至现场。施工一线的胶带机皮带也全线铺设了遮阳棚,确保混凝土“不见天日”抵达仓面。
为了控制混凝土浇筑后的温度,技术团队还在浇筑仓格内,预埋了聚乙烯冷却管和数千个测温针。浇筑完成后为混凝土覆盖纳米级高分子膜。测温针可以实时回传混凝土内部温度数据,触发13台冷却机组向聚乙烯管网内通水,并通过智能温控系统实现水温、流量、流向的精准调控,让混凝土在“恒湿恒温”中凝固成优质工程。
通过生产、运输、入仓、浇筑、内部控温等全周期温控管理,项目实现了大体积混凝土温度的实时监控和调整,全方位保障了大体积混凝土浇筑质量。截至目前,企石枢纽混凝土浇筑总量成功突破230万立方米,推动世纪工程驶向快车道。
塔吊林立,机械轰鸣,企石枢纽基坑内一片大干场景。企石枢纽基坑深度达52米,从上往下看,相当于从19层楼俯瞰。基坑边坡的稳定性直接关系到基坑内千余名施工人员的安全。
基坑的稳定性与岩土性质、岩土含水量、开挖方式等息息相关,而企石枢纽的边坡一侧就是旧州江,一旦出现大量渗水就会直接影响边坡稳定性。项目科研负责人刘文彬决心摒弃效率和准确率欠佳的常规的人工巡查方式,研发智能高效的监测手段。她说:“水的导电性远高于干燥岩土,通过对不同断面的电阻值进行动态对比,就能像CT扫描一样‘看穿’边坡内部。”几经讨论,刘文彬带领技术团队决定采用电阻率法检测基坑状态。项目团队在边坡上布设了400余个探测点位,精准定位边坡上的渗水点。还在基坑周边布设了2组远程智能监控设备和5组土体深层侧向位移设备,全自动收集边坡位移数据,通过5G网络同步至智慧管理平台。“只要边坡发生异常位移,系统就会自动预警。”刘文彬演示道。这套监测网络,相当于给基坑装上了“电子心电图”,让深层隐患无所遁形。
尽管有了种种“黑科技”,但项目团队认为,不能放松对施工人员安全管理和教育。项目团队建设了一套准入管理云平台,实现人员信息录入、考勤、培训等全过程流程化管理、数字化留痕。完成安全教育及培训后,每位施工人员都会获得一个二维码,显示他的培训、准入、违章等信息,有效提升了施工现场安全生产管理水平。
清晨五点的旧州江畔,薄雾还未散尽,企石枢纽建设现场已然热火朝天,30台塔吊高耸入云、不停转运。与以往不同的是,这里的重型塔机暗藏“玄机”。
在传统施工中,塔吊重物下降时的重力势能往往通过电阻制动转化为热量浪费,而企石枢纽塔吊安装了能量回馈系统。当重物平稳下放,电机转速传感器瞬间捕捉到转速变化,触发能量回馈系统:机械能通过电磁感应转化为交流电,经谐波治理装置过滤杂波后,直接并入施工现场电网,供拌和站、照明系统使用。“传统工地通常是‘电老虎’,而我们通过技术手段,让能源‘流动’更轻松,重型塔机也能成为‘能量循环站’。”正在巡检现场设备的项目副经理张国介绍道,“这样一套装置能让塔吊的能效提升35%,每月回收电能相当于100户家庭的年用电量。”
此外,团队还为大型履带布料机加装了油电混合双动力系统,在设备转场时使用燃油驱动,当设备施工时通过智能耦合控制技术,切换为电力驱动,较传统燃油设备降低42%油耗,每年减少碳排放38吨。
走进智慧拌和工厂,6台搅拌机正以恒定速率运转,配电室的动态无功补偿装置如“电力医生”般调节系统功率因数。传统施工中,感性负载导致的无功功率会造成15%至20%的电能损耗,而这套系统可以将功率因数稳定在0.98左右,相当于为电网减轻了三分之一的无效负担。更关键的是,其集成的谐波过滤功能让电容器寿命延长2倍,设备停机维修率下降40%。“以前每月都要更换损坏的电容,现在这套装置让电力浪费和设备故障同时清零。”设备管理部部长徐鹏超对此深有感触。
在产业工人生活区,1200平方米的光伏停车棚在阳光下熠熠生辉。580块单晶硅板组成的阵列日均发电300度,能满足生活区15%的用电需求,大幅降低了碳排放……暮色渐深,工地照明系统自动切换为节能模式,塔吊顶端的警示灯与星空交相辉映。
暮色浸染运河两岸,四航局平陆运河青年枢纽项目的施工现场依然流光跃动。数百盏探照灯、车灯交错闪耀,城市霓虹灯火与运河之上的点点星火交相辉映,映照着建设者们忙碌的身影。
青年枢纽是平陆运河规划三座梯级中的最下游梯级,临近入海口,是连接内陆与海洋的“最后一道闸门”。作为平陆运河通江达海的关键点,青年枢纽施工过程中面临着氯盐环境下材料适配、进度管理系统升级、群塔作业安全防控等技术挑战。为攻克施工难题,四航局建设者充分利用现代科技手段,通过开展混凝土高耐久性成套技术研究、创新研发工程进度可视化管理平台以及群塔防碰撞系统等,PG电子手机版推动平陆运河青年枢纽项目稳步迈进。
青年枢纽船闸主体结构处于江海交接流域,存在海水上溯导致的氯盐腐蚀问题,对混凝土的耐久性和抗腐蚀性能提出了极高的要求。在项目常务副经理李发章眼中,这不仅是技术上的挑战,更是一场关乎平陆运河平安百年品质工程大计的考验。
在李发章的带领下,试验团队日夜研讨,为混凝土制定了十余个“配方”,并逐一试验,终于将混凝土最大水胶比严格控制在0.45。“这是一个行业通行的标准线。”李发章解释道,“通常情况下,水胶比达到这个数值,就能符合混凝土耐久性与抗腐蚀性的要求。”
然而,试验团队还来不及高兴,李发章很快发现,混凝土中的氯离子扩散系数居高不下,导致混凝土的质量无法保证。“我们经过论证,发现必须将氯离子扩散系数降到低水平,这意味着还需要继续研究更低水胶比。”李发章说。
为了寻找“破局”之法,项目团队联合东南大学开展了超百年长寿命混凝土高耐久性成套技术研究,以近乎偏执的严谨,尝试将水胶比降低至0.42、0.40,甚至更低,并反复模拟不同的环境条件,记录氯离子在混凝土中的扩散规律。
通过多次试验,项目团队发现采用“中热水泥+粉煤灰+矿渣粉”的双掺体系,并添加抗腐蚀增强剂,能够进一步降低水胶比。当水胶比降至0.38时,一个令人振奋的结果出现了,氯离子扩散系数也显著降低,最终达到了设计要求。
青年枢纽施工现场,机械设备往来穿梭,各道工序相互衔接、垂直交叉,材料周转频繁……在如此复杂的施工环境下,如何做好项目管理,确保进度和施工安全,是项目副总工程师张芮一直思考的问题。
“我们发现,传统的管理模式很难应对如此复杂的施工环境,经过研究后,决定引入项目进度管理软件进行数字化管理。”张芮说。
然而,项目进度管理软件在国内船闸项目中的应用并无先例。面对质疑,张芮组织了多次培训和研讨会,邀请专家现场讲解项目进度管理软件的优势和核心功能,用实际案例让团队成员逐步认识到数字化管理的重要性。
通过不断学习和实践,项目团队逐渐掌握了项目进度管理软件的使用技巧,项目管理的效率和准确性得到了显著提升。但单纯的数据化进度管理难以直观呈现空间维度的施工情况,翻开一摞摞BIM技术的资料,张芮脑海中浮现出一个大胆的想法:“若将项目进度管理软件与BIM建模技术深度融合,不仅能展示时间维度的进度,还能在三维空间中直观呈现施工全过程。”
为了实现这一目标,张芮带领团队深入研究三维建模技术,结合项目进度管理软件的数据处理能力,研发出“无人机项目信息协同平台”,通过无人机每日采集的云数据,结合BIM技术对工程各部位进行详细建模并快速进行工程量计算,实现进度动态、可视化管理。根据系统提供的进度偏差分析,项目团队对进度滞后的关键部位和关键环节进行方案调整及优化,及时调配资源,确保各道工序紧密衔接,极大地提高了施工效率。
施工现场,22台塔吊如钢铁巨人般耸立,数不清的吊臂在半空中来回舞动,碰撞风险极高。这一潜在隐患,如同尖锐的刺,深深地扎在李发章的心头。
李发章深知,唯有严防死守,才能杜绝一切安全隐患。市面上现有的防碰撞技术大多采用二维算法,通过预设水平安全距离触发警报,但青年枢纽项目施工现场22台塔吊密集分布,不仅要考虑塔吊之间的水平间距,还需兼顾不同高度作业时的垂直交叉风险,现有防碰撞技术难以满足需求。于是,李发章与项目安全总监黄猛及副经理唐少华迅速达成共识——联合设备厂家从零开始研发一套能够预防塔吊碰撞的系统。
研发过程充满挑战,项目团队不仅要攻克技术难题,还要在施工的紧张节奏中进行实地测试。经过一次次模拟运算、推翻重来,群塔三维防碰撞系统终于落地,在塔吊大臂上安装的定位传感器如同敏锐的触角,能够实时采集塔吊的位置、角度、高度等数据,并依托BIM技术精确地计算每台塔吊的运动轨迹和作业范围,一旦检测到相邻塔吊有发生碰撞的可能,就会立即触发警报。
李发章还带领技术团队开发了远程视频监控系统。在每台塔吊上安装了4个安全监控摄像头,通过摄像头和塔吊实时监控屏,塔吊司机能清晰掌握吊物的状态和吊物周边环境的安全情况。“以前操作塔吊,要么靠目测,要么靠地面指挥,安装了这个监控系统后,大幅提升了吊装的准确度和安全系数。”塔吊司机王师傅说。
月色笼罩下,青年枢纽项目施工现场依旧一片繁忙,截至今年4月底,项目已完成船闸混凝土浇筑总量的75%,这座以科技密码“淬炼”的船闸在崇山峻岭间拔地而起,世纪工程雄姿已现。面对新的挑战,中交建设者将以科技为桨、智慧为帆,将一项项科技成果转化为推动项目建设的强劲动力,赋能平陆运河打造百年优质工程。(中交集团)