发达国家粉碎机?长兴岛造船基地是一种怎样的存在-隆城矿业有限公司

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出品| 网易新闻学院

作者| 须臾千秋

　　在长江的入海口，上海与崇明岛的中间，有一个160平方公里的小岛——长兴岛，这里由泥沙冲积而成，自古盛产柑橘。而随着中国工业的迅猛发展，当时间进入到21世纪，岛上最有名的特产不再仅仅是柑橘，还有船；不仅是船，而且是万吨巨轮。

　　（长兴岛位于上海市区与崇明岛之间，原本是个不起眼的小岛）

（一）历史上大名鼎鼎的“江南造船厂”，现在就在长兴岛

　　在西方的坚船利炮敲开了中国的大门之后，1865年，清政府创办了“江南机器制造总局”，就是如今江南造船厂的前身。150多年来，江南造船厂遍历了中华民族的兴衰荣辱，并为新中国建造了第一艘潜艇、第一艘护卫舰、第一台万吨水压机、第一艘自研的国产万吨轮……2008年6月，江南造船厂正式搬迁入驻长兴造船基地。

　　长兴造船基地位于长兴岛的南岸，于2003年开建。它占地岸线长达8公里，宽1000米，最深处达到22米，可以停靠30万吨级轮船。它每年可生产总吨位800万吨的舰船，相当于120艘辽宁号航空母舰。

　　这里共有七座特大型干船坞，其中的四号船坞深14.1米，是中国最深的软土船坞，未来可以建造10万吨级的核动力航空母舰。除此之外，基地还配备了7台600吨以上的龙门吊，9座舾装码头和2座材料码头，无论是30万吨重的超大型邮轮，17.5万吨的散货船，7000标准集装箱的大型集装箱船，大型液化天然气船，还是海上石油钻井平台、超大型豪华游轮，甚至002级弹射航母，在长兴岛，这些世界最高标准的船舶平均每周可以下水一艘。

　　据中新网援引工信部网站消息，2016年，在全世界船只订单较去年同期暴跌70%的行业严冬中，中国造船业却甩掉韩国和日本成为全球第一，从衡量造船业整体发展的造船完工量、新接订单量、手持订单量这3大世界造船指标来看，2016年中国新接订单量、手持订单量分别占世界市场份额的65.2%和43.9%，皆位居全球第一；造船完工量部分则以35.6%，排行全球市场第二位。

　　这真的是在“像生产香肠一样生产巨轮”啊！

　　之所以选择长兴岛作为造船基地，主要是因为它的天赋。长兴岛南岸有59公里常年不淤、不积、不冻的深水岸线，这在以沙土地质为主的上海滩附近颇为难得，这种天然的不易淤积的深港是造船厂的好胚子。

　　（长兴岛特殊的地理位置使得它的南岸常年不淤、不积、不冻，天赋异禀）

　　不过，良好的深水岸线同时也意味着水流湍急，施工不易展开，加之长江口处风浪大，施工又处于孤岛之上，这都对工程带来了挑战。而造船基地的工程规模庞大，建设周期紧，目标起点高，在世界上都无先例可循。为此，设计人员精心研究，革新了传统设计方法，采用了多种创新技术，其中大部分技术都是围绕着造船厂的核心——船坞开展的。

（二）船坞的核心科技：大型水上基坑

　　船坞是造船厂的核心。它是一种用于修造船舶的水工建筑物，主体位于水面以下。

　　造船时，船舶先在船坞内修好，再放水进来将船浮起，打开船闸，将船放出；修船的过程则正好相反，将船引入船坞，再关闭船闸将水排净，人员进入船坞中进行修理。

　　建设船坞，意味着要挖一个位于水位以下半水半陆的基坑，与陆上基坑周边是静止不动且时刻平衡的土体不同，这种水上基坑面对的是一直变动的水位，而且还会不断地受到波浪、涨落潮的影响，周边所受到的压力是不均衡的。在半水半陆的位置上开挖，一面是稳定的土体，一面是变化的水，结构整体上本身就有一个“向下滑”的趋势。可见，对于这样的水上基坑工程，最大的难点在于围护体系的完整，以维持开挖段的稳定。

　　（一处典型的船坞是一个一面开敞的基坑）

1、软土上建船坞，先修坞口“大铁门”，

　　在以往，水上基坑通常是使用大围堰包围大开挖的方式施工。但由于长兴岛属于软土地基，加之长江口水文环境恶劣，采用这种方式施工效率太低。故而，施工方创新性地采用了水上钢板桩维护，先修坞口的“大铁门”。接下来，再利用坞门挡水，对后方坞室、水泵房等进行干施工。

　　这种方案的技术难度高，对施工和设计计算要求精密，但造价相对较低，并且显著缩短工期。

　　（船坞的闸首“大铁门”）

2、造十万吨大船的船坞，钢围堰要分段加固和施工

　　长兴造船基地造的都是十万吨的大船，故而船坞的体积惊人。在它的大门口修这样一座钢围堰，长度达到了280米，挡水高度达到了20米。在这个尺度下，一米粗的钢桩立在那里就像是一根铅笔，让人看着都“悬”。

　　工程中有一个常识，围堰所要承受的负担与围堰的长度成平方关系。可见，水对围堰的单向压力巨大，并且每个施工阶段、每种工况都有不同。为此，工程师们利用ANSYS、ABAQUS等有限元技术对各个施工阶段进行了仿真模拟、数值分析，并制定了相应的对策。例如，在严格计算下，对挡水围堰进行分段加固，每隔47米设置一道横隔墙，在平面上形成了若干个隔仓。对于修建中的围堰在围堰合拢后，不仅不能急着开挖，还要向围堰内吹填细砂，以便对后续抽水中的基坑进行地基加固。

　　在开挖阶段，也必须严格按照坞口底板分块的尺度进行分段、分层开挖。每一分块的土方按照每层厚度不大于2米开挖，并且只有完全挖完了一块、坞口底板浇筑完成，才能去开挖下一块。在开挖掉坞内软弱泥沙的过程中，还需要不断地使用碎石进行回填，以对围堰形成支撑作用。

3、船坞深度前无古人，首创格型地下墙结构承压

　　一般的大型船坞有效深度在12米左右，而长兴造船基地的一处深船坞有效深度达到了17.7米。如此前无古人的深度，配合长兴岛特有的软弱土层，使得其坞墙的结构发生了质变，无法采用常规的前板强拉杆锚碇结构或高桩承台结构。

　　工程师们通过有限元分析，并结合大量的节点模型试验，在坞墙的设计上进行了突破，采用格型地下连续墙结构并利用地下墙作为吊车荷载的承重结构，采用十字型格形地下墙作为坞门荷载承重结构。这些设计在全世界都尚属首次。

　　除此之外，闸首高压旋喷成墙、大型钢浮箱闸首结构等都是全新的设计方案。这些复杂的施工工艺让长兴岛造船基地的成功很难被模仿。

（长兴岛造船基地）

（三）不仅仅是造船，更是世界最大海洋装备产业岛

　　除了修造船工业外，长兴岛也是世界最大的海洋装备产业岛。

　　比如，这里开设有世界规模最大、技术工艺流程最先进的港机生产基地，基地采用的钢板预处理流水线、等离子水下数控切割等电子控制系统以及其它先进的工艺流程，能够使港机的生产周期缩短1/3。

　　除了港机这种大家伙，这里还有场桥直线行走和箱位管理的GPS系统、双小车岸桥、标准场桥等高附加值的新产品。

　　此外，还有港口所需的各式起重机，大型桥梁、建筑钢结构、隧道盾构、脱硫装置及轨道交通等重型机械。

　　可以说，一个小小的长兴岛，囊括了现代重装备制造的“一条龙”。