2012年，世界10大港口中，中國占據(jù)7席。強勁的國際貿(mào)易，讓中國經(jīng)濟格外引人矚目。在其背后，國家適度超前的港口基礎(chǔ)建設(shè)起到了支撐作用。世紀之初，中國近海岸線上建設(shè)大型專業(yè)化深水碼頭的空間告罄。經(jīng)過科研人員10年的研究與實踐，我國破解了這一難題?！半x岸深水港建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)，讓中國有了在世界任何地方建設(shè)港口的實力?！痹擁椖靠傌撠?zé)人、中國交通建設(shè)股份有限公司總工程師孫子宇說。

突破淺水深港建設(shè)禁區(qū)

2006年，在國務(wù)院頒布的《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020）》中，離岸深水港與跨海灣通道等交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)及裝備被列為優(yōu)先發(fā)展的主題項目。“離岸深水港建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究”旨在通過開敞海域建港、島群或人工島建港、長導(dǎo)堤碼頭、長航道淺水深用碼頭等離岸深水港建設(shè)，破解資源環(huán)境制約?！半x岸深水港概念的提出，需要重新認識和理解新環(huán)境下水動力、地基的特性及其與工程結(jié)構(gòu)物之間相互作用的規(guī)律。”該項目技術(shù)總負責(zé)人、中國工程院院士謝世楞說。理論認識的突破來自正反兩個方面的經(jīng)驗及教訓(xùn)。

2012年，天津港貨物吞吐量完成4.76億噸，位居全球港口貨物吞吐量第4名。這是一個典型的淺水深用的例子。天津港處在海河淤泥質(zhì)河口，并不具備建設(shè)世界級大港的條件。然而，當(dāng)20萬噸級航道暨25萬噸級航道竣工后，天津港一躍成為世界最高等級的人工港，開創(chuàng)了在淤泥質(zhì)海灘建設(shè)世界級深水港的先例。然而，同處渤海灣、距離天津港100多公里的黃驊港，卻未能復(fù)制天津港的成功。2003年10月，一場50年一遇的大風(fēng)寒潮，一夜之間把剛剛一期工程挖好的航道全部淤平了，北煤南運的大船被憋在港里。

難道是航道方位、走向有問題？但此后換個角度重挖一條航道還是不行。

“當(dāng)時人們對淤泥和粉沙認識上不透徹。天津港屬于淤泥質(zhì)海岸，較少出現(xiàn)驟淤，黃驊港屬于粉沙質(zhì)海岸，有著截然不同的新特點?！苯煌ㄟ\輸部科技司司長趙沖久告訴記者。在揭示了粉沙質(zhì)海岸驟淤機理的基礎(chǔ)上，時任交通部天津水運工程科學(xué)研究所所長趙沖久和他的研究團隊，在世界上首次創(chuàng)立了粉沙質(zhì)泥沙運動的“三層模式理論”，并與中交一航院、中交水規(guī)院、神華黃驊港務(wù)公司確定了黃驊港建成雙堤環(huán)抱式布置的防沙堤措施。國外實踐認為粉沙質(zhì)海岸是“建港的禁區(qū)”，但自項目在黃驊港實現(xiàn)突破之后，我國河北、山東等地區(qū)的粉沙質(zhì)海岸，相繼成功建成了數(shù)個大中型海港。

攻克軟黏土動力軟化難題

深水建港，面臨的一個難題是，軟黏土地基在波浪動力作用下強度可能降低，從而危及工程結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定。在長江口深水航道一個試驗工程中，巨大的混凝土半圓體安放就位后，大家都覺得應(yīng)該很堅固，但大浪來襲，這個大塊頭一夜之間被拍入海底一米多?！笆且驗樯厦嫣?，還是波浪的動荷載太大？沒人能回答這個問題。我們要找到一個平衡點——多大的波浪下土不會滑走、地基又能承受得住?！敝薪灰缓皆航淌诩壐吖だ钤粽f。波浪—防波堤—地基相互作用問題研究成為項目的一個重點。“簡單說，如果近岸軟黏土的承載力是1的話，那受波浪影響的深海軟黏土的承載力就要打折扣，在長江口應(yīng)該是0.36，天津港是0.42?！敝x世楞告訴記者，依據(jù)這個相對精確的數(shù)值，可以評估水下軟土地基加固的成本，既保障安全，又避免浪費。

洋山港演繹“天方夜譚”

上海洋山港處于島礁群海域，該海域潮流較強、水體含沙量較大，如果建設(shè)碼頭把島礁連起來，水流就會因此發(fā)生變化，港區(qū)可能被完全淤死。爭論的焦點就是泥沙問題，最后專家的結(jié)論是，基于充分的模型試驗，這里可以建設(shè)港口。設(shè)計方案巧妙地使部分島嶼連起來形成陸域，而在個別島嶼之間留下泥沙通道。經(jīng)過多年實踐證明，洋山港運行比預(yù)測還好。正是開創(chuàng)性地實現(xiàn)巖土力學(xué)基礎(chǔ)理論創(chuàng)新，帶動港口工程波浪、泥沙等應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科的技術(shù)突破，“離岸深水港建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究”項目成果不僅在大連港、天津港、青島港、寧波—舟山港、廣州港等港口建設(shè)中全面應(yīng)用，串起了中國海岸線上的深水大港明珠，而且遠走海外，在沙特扎瓦爾港、幾內(nèi)亞鐵礦石碼頭、秘魯銅礦石碼頭等建設(shè)中開花結(jié)果，為世界工程打上“中國創(chuàng)造”的印記。