科技日报记者 吴纯新 通 讯 员 盛又聪 骆 钊
9月16日，新中国成立以来建设的首条连通江海的大型运河——平陆运河正式通航。平陆运河北起南宁横州市平塘江口，向南沿钦江进入北部湾，全长134.2公里。
马道枢纽是平陆运河全线的“第一梯级”，也是世界最大内河、水位落差最大的省水船闸。作为平陆运河的核心控制性枢纽，马道枢纽有力支撑了西部陆海新通道江海联运，助推西南腹地对外联通与区域产业协同发展。
4年时间里，马道枢纽建设者围绕省水船闸大体积混凝土、复杂输水廊道结构、超高边坡、巨量土石方工程等一系列世界级难题持续攻坚，逐个击破。
“以智能建造为引领，依托国家级企业技术中心的系列课题研发，攻克项目建设难题，打造优质、安全、绿色、耐久的世界一流内河船闸标杆！”时任中交集团平陆运河现场指挥部总工程师翟世鸿如是说。
锻造巨型船闸强健“肌体”
如果把马道枢纽比作一个人，那么由巨量混凝土浇筑而成的闸体，就是它的核心承重骨架。正是这副骨架，承载起5000吨级船舶安全通航的重任。
中交二航局平陆运河马道枢纽项目负责人、全国劳动模范黄海波介绍，马道枢纽是平陆运河三座梯级枢纽中混凝土浇筑量最大、技术难度最高的枢纽，多项技术指标达到行业领先水平。
船闸混凝土总方量高达259万立方米，施工高峰期单日浇筑量突破1万立方米。大体积混凝土浇筑，对出机温度和全流程防裂管控有着极高要求。这类混凝土结构水化热释放量大，内部热量不易散发，极易产生温度裂缝。一旦出现有害裂缝，将直接威胁混凝土结构安全与耐久性，且后期修复难度大、成本高。
传统大体积船闸施工过程中，生产调度高度依赖人工经验，浇筑装备适配性有限，温度管控手段被动。施工稍有不慎，就会出现物料供需失衡、浇筑冷缝、温度裂缝等质量缺陷，直接威胁工程寿命。
为破解高强度连续施工带来的难题，建设团队搭建了智慧高效混凝土生产调度系统，研发材料状态实时检测技术，实现拌和、输送全流程数字化管控；攻克多场景成套浇筑工艺，并集成了长距离大高差梭式布料机、移动布料机、吊罐等多类装备，依托高低位作业优势互补模式，攻克大仓面、狭小空间低坍落度混凝土流动性差的输送浇筑难题。
这套工艺落地后，项目单日低坍落度混凝土浇筑达16409立方米，并实现无有害裂缝的建设目标，创下同类单体工程世界纪录。
“一套成熟可推广的大体积混凝土施工控制技术不仅要通过实验室仿真，更要扎根现场，在一次次浇筑实践中找短板，迭代优化工艺参数。”时任中交二航局马道枢纽项目常务副总工沈立龙说。
精心雕琢船闸输水“脉络”
输水廊道是输水系统的核心。与常规船闸输水廊道只需连通航道上下游不同，马道枢纽输水廊道还连通着三级省水池，使建设难度成倍增加。
更为关键的是，省水船闸除了要省水，还要省时。马道枢纽单闸次输水量达30多万立方米，相当于170个标准游泳池容积，需要在16分钟内完成输送，保障船舶通行效率。
“输水廊道管道总长度超过4000米，纵横交错、立体交叉，犹如庞大的‘地下迷宫’。”黄海波说，马道枢纽水位落差达29.6米，水流从差不多9层楼的高度奔涌而下，会对输水廊道结构产生巨大冲击力。复杂的线形、弯道，使输水廊道的异形断面极多，精准浇筑成为难题。
为从错综复杂的“迷宫”中成功突围，项目团队运用BIM技术提前介入模板设计，确定最优支架布设方案、异形模板分块大小以及抗冲耐磨混凝土浇筑工艺，为该部位顺利浇筑奠定了技术基础。
除线型控制外，平整度也是保障工程质量的关键。特别是廊道底板施工环节，团队制定了高于行业规范的质量控制目标。
依托大量现场工艺试验，团队摸索出“振、填、搓、抹、收”的“五步法”收面工艺，成功将高标准变为工程实效，输水廊道底板平整度由行业规范限值10毫米提升至8毫米。
时任中交二航局马道枢纽项目总工姚平认为，马道枢纽输水廊道是攻克高落差省水船闸输水廊道建造难题的标志性工程，也是多工艺融合的系统性技术集成示范。
“依靠科技创新攻克超级通航工程关键核心技术难题，打造‘中国水运工程品牌’，我们责无旁贷。”中交二航局总工程师、副总经理张永涛说。
高边坡装上“智慧铠甲”
马道枢纽地处郁江、钦江分水岭，近乎劈山而建。5处边坡开挖土石方超770万立方米。
“高边坡施工不是简单把山挖开，因为开挖涉及岩体应力重新调整的过程。”黄海波说，坡体以泥岩、砂岩为主，遇水易软化，加之桂南降雨集中，施工需应对失稳、滑塌、地下水软化等风险。
项目团队坚持“开挖一级、防护一级”，不给泥岩遇水软化的机会。他们依托三维数字模型、北斗高精度定位、姿态感知技术，研发了高边坡三维辅助开挖系统。该系统可实时读取铲斗坐标，并与设计坡面进行比对。驾驶员在驾驶室内便可及时修正作业偏差，将施工误差控制在5厘米以内。依托这一精度，框格梁能够紧贴岩面布设，与锚索连为一体，构筑起锚索框格梁支护体系。
精准开挖解决“怎么挖”，断层破碎带治理破解“怎么稳”。马道枢纽Ⅱ号边坡高188米、相当于70层楼高，是全国在建最高航道边坡。一条约400米长的断层破碎带斜穿Ⅱ号边坡，使得岩体破碎，地下水渗入造成岩体强度衰减，钻孔频繁出现塌孔、卡钻。
为精准控制锚固长度，项目团队在钻机尾部装上随钻测量装备，边钻边感知岩层，精确度达到厘米级。团队同时钻设40米深泄水孔疏排地下水，将抗滑桩和预应力锚索插入边坡内部。项目历时8个月，完成153根锚索、410吨水泥浆注入，把断层破碎带“缝”成一个整体。
边坡安全管控不止于施工期。降雨入渗改变地下水位，影响岩体稳定。为此，项目集成GNSS地表监测、深部测斜、地下水位、锚索应力等一体化监测体系，关联降雨量、水位、位移速率分级预警，管控延伸至全运营周期。
目前，马道枢纽188米高边坡上，73套监测设备24小时连续运行，北斗定位与AI算法共同守牢安全防线。2026年7月，台风“美莎克”携强降雨来袭，面对极端天气考验，188米高边坡结构稳固、安然无恙，充分验证了工程施工质量与智能监测体系的可靠性。
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