浅谈京唐港快速发展的秘诀——“挖入式”建港

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2021年9月23日，河北省首条25万吨级航道——唐山港京唐港区25万吨级航道通过交工验收。这标志着京唐港区的港口功能又迈上了一个新台阶。这对京唐港加快建设世界综合贸易大港，促进唐山沿海经济带高质量快速发展具有重要意义。此航道的主要战略作用是：适应目前国际上现代化一流大型港口的发展趋势，可充分满足航道深水化，船舶大型化的硬件要求。这意味着从今以后25万吨级的大型散货船舶可单向顺利乘潮通航，从而可以极大地提升京唐港区船舶通过能力和通行安全水平。更为令人鼓舞的是，京唐港的决策者们还着眼未来，充分考虑了升级到30万吨级航道的条件，这就为下一步继续升级奠定了基础。

据有关专家介绍，这一重大成就是我国建港技术史上的一项重大突破，填补了我国在粉砂质海岸建成首条25万吨级航道的空白，并因此而获得国家科技进步二等奖。笔者于1995年由部队转业，直接分配到京唐港工作，至2016年退休，一直在该港区工作了21年。可谓亲眼目睹了京唐港从无到有，从小到大，从弱到强的发展历史。兴奋之余，我认真回顾了一下京唐港的建港史，无数的实例和一连串的真实准确数据告诉我，京唐港之所以能发生今天的巨变，能有今天的快速腾飞，除了党的改革开放政策、省市领导的英明决策外，还有京唐港的一代代建设者们坚定信念、不忘初心，尊重科学、敢为人先的拼搏精神。特别是科学、大胆地采用“挖入式”建港技术在砂质海岸建设大港。作为京唐港区的一名老员工，我们不能不说，多年来在港口建设方面，京唐港的广大建设者们从未停止过向建设高端大港口技术冲刺，他们不停地探索并连续突破了多项砂质海岸建港禁区，创造了一项又一项非凡的辉煌业绩，令国内许多同行震惊而又赞叹不已。他们正是凭着“狭路相逢勇者胜”，“敢于作第一个吃螃蟹的人”的大无畏精神，充分尊重王成环等多位权威专家的建议，大胆采用挖入式建港技术，连续成功建设了1.5万吨级，7万吨级，10万吨级，20万吨级航道，如今又一跃通过了25万吨级航道交工验收，彻底突破了在粉砂质海岸建港口的技术难题，书写了世界港口建设发展史上的又一传奇。

一、“挖入式”建港理念产生的背景及其实际应用

“挖入式”施工方法最早产生于20世纪初的德国。之后，欧洲和日本等许多发达国家相继采用。起初主要用于高层建筑物地下墙体防渗以及地下简易围护结构等。后来随着科学技术的进步和施工水平的提高，这种技术开始被广泛用于建设港口及多种建筑结构。我国是从60年代开始引入这种技术的。先是用于高层建筑物的深基础，挡土围护结构、防渗墙、船坞及地铁等工程，后又被广泛用于港口建设工程。据有关资料 道，秦皇岛港的煤三期、四期翻车机房地下基础及围护，广东省佛山港5000吨级码头工程等均采用了这种技术工艺。不过，与京唐港相比，他们的规模均较小，使用范围也远不及京唐港广泛、深邃。京唐港所在的海岸，按地理特征和土质组成分析，属典型的粉砂质海岸。由于其具有粉砂和淤泥的性质，而又与此并不完全相同，加之在这样的区域建设港口的同行很少，国内可参照的实践经验也不多，为此，京唐港的建设者们决定采用这项技术后，着实下了一番苦功。本着科学求实的原则和顽强拼搏精神，在前期工作中，先后委托一航院、南京大学、华东师范大学的专家和教授分别对京唐港粉砂质海岸的演变及泥砂运动规律进行了多次专题研究。经过大量论证结果表明：修建东西两条环抱式挡砂堤后，只要把挡砂堤延至一定水深，基本上就可以维持航道的稳定。专家们充分考虑了粉砂质海岸泥砂运动规律的特殊性，还提出：为解决一些建设中出现的具体问题，在挡砂堤设计中，必须坚持“边建设，边观测，边调整，求发展”原则。这样做的好处是：既可以保证起步工程少投资，又可以保证其具有较大的灵活性。具体说来就是可以根据泥砂运动情况，随时调整挡砂堤的布置与长度，最大限度地减少资金损失。1987年8月，河北省工程咨询公司对《起步工程可行性研究 告》进行评估。经过专家们充分研究、论证，他们一致认为：“挖入式”方案不仅在技术上可行，而且在经济上也是合理的，可以应用。经过长达两年的准备，1989年8月10日起步工程正式开工，两年后码头工程及其附属配套工程基本完工，并于1991年8月首次通航成功。1994年4月，又相继开工建成了4个1.5万吨级码头主体。至此京唐港采用“挖入式”方案先后建成码头岸线1385米，地下连墙砼浇筑量高达4万立方米。施工进度之快创造了我国建港史上的奇迹。其后续又相继建成的7万吨级、10万吨级、20万吨级码头主体，亦采用同样的方案，均获得圆满成功，收到了很好的效果。

二、“挖入式”建港的涵义以及京唐港的建港优势

所谓“挖入式”建港，顾名思义，就是在岸边或陆地上，通过人工或利用控掘机开挖而建设港口，包括建设码头，开挖港池、泊位，航道等。采用“挖入式”建港的技术工艺，必须满足以下几个条件：一是陆域宽阔。因为在陆地或岸边陆地挖掘完港池、航道将海水或河水引入之后，码头墙基之外，还需要相当大面积的空间地带用于设置门机、桥吊等大型港口机械设备、物资临时堆放场地及仓储设备库等；二是港口所处的位置水深岸陡，以减少航道开挖的长度。这是节省大量工时和资金的必要条件之一；三是满足一定的地理条件，主要适用于在粉砂质海岸地带：四是要充分考虑和解决好泥砂回淤问题。综观京唐港所处的区域，在数十平方公里的广大范围内，均为盐碱荒地，且大多为平坦地带，只有少数低洼或干涸或浅水坑。据测算，其建港海岸线总长达12公里。这里水深岸陡，不冻不淤，-10米水深线距海岸只有4.8公里。其最大的优点是港口后方陆域广阔，工程地质良好。建港用地不占良田，不用拆迁，仅此一项即可为国家节省大量港口建设资金。据一位权威专家介绍，其后方陆域可供开发利用的开阔平坦盐碱荒地多达100平方公里以上，因而发展外向型临港工业具有很大的空间优势。正是由于这里水深岸陡，不冻不淤的独特优越地理条件，加之陆域面积广阔，不仅便于开挖港池和航道，而且极便于吹填造地，从而可以大量节省远距离运土费用。

三、“挖入式”建港的主要优点

综观京唐港30多年的建港历程，不难看出，京唐港总体上属于典型的双堤环抱“挖入式”港口。其总体规划为5个港池。第一港池拟建8个泊位，除一号泊位为3.5万吨级沉箱重力式结构外，其余7个泊位均为1.5万吨级挖入式地连墙结构。从1989年8月动工到第一港池全部竣工，京唐港采用此建港技术工艺共建成码头岸线1385米，地连墙混凝土总量达4万立方米。当时，这在国内像京唐港这样采用“挖入式”港池和如此大吨级地连墙结构码头是从来没有先例的。此后，他们又相继用此技术工艺完成或大部分完成了其他几个港池的建设以及刚刚交工验收的25万吨级航道交工，均取得了令国内同行羡慕，令国外港口领域大为震惊的非凡业绩。在此，我们特意为京唐港的建设者们点赞！

通过多年的艰苦实践和不断总结，京唐港在采用“挖入式”建设港口方面取得了许多宝贵经验。“挖入式”建设港口的主要优点有五：一是施工进度快。京唐港的大量成功建港实例表明：这是其他任何形式都无法比拟的。例如京唐港仅用两年时间就完成了4个1.5万吨级码头的建设，创造了我国建港史上的奇迹，这一爆炸性新闻当时曾一度在全国各相关港口传为佳话。二是工程造价低。首先，与用一般的重力式建设港口码头工艺相比，其造价较其低20%。其次，是工期短，可有效提高投资效益，让投资方提前看到实实在在的成果。三是所用设备简单。开挖的主要设备是两钻一抓：即一台单头钻，一台多头钻，一台导板抓斗或液压抓斗。与一般的港口建设工艺相比，此工艺的最大特点是不用使用大型船舶、机械作业，从而节省了很多不必要的费用开支。四是各工序可流水作业，连续施工。其主要工序是先钻出两个导孔，再用导板抓斗或液压抓斗抓出土砂。其挖掘的方式有三：第一液压铲斗开挖，第二先用单钻头钻孔，再用导板冲击开挖，第三多钻头开挖。根据京唐港粉砂质地质特性，京唐港主要选用了多头钻机开挖和单钻钻孔冲击开挖方式，配合反循环工艺，将泥砂从挖出的沟槽中吸出。这是快速提高完工进度很重要的优势之一。五是陆上水上施工相互干扰小。正是因为该工艺有上述诸多优点，目前我国已有不少港口根据自身实际，正在学习借鉴京唐港的经验，开始推广应用，这对促进国家港口建设的飞速发展产生了很好的推进效果。