洋山港“无人码头”探秘

  世界第一大集装箱港口――上海港洋山港区将在12月10日迎来第四期工程开港。作为全球最大的单体自动化码头,偌大的四期工程投入运行后将呈现几乎无人在场的奇观。

  其实,自动化码头配套只是冰山一角,水面之下暗藏着包括勘察设计、吹填造地、航道疏浚等一系列复杂工程。多项工程均取得技术突破后,才有了今日这座“全球第一海岛型深水集装箱港区”,并使之成为上海国际航运中心的重要组成部分。

  作为洋山港主要建设力量,中国交建成为从勘察设计到港机设备制造和安装的全产业链服务者。近日,上证报记者有幸与这项超级工程的幕后英雄进行了深入交流,首次揭开超级工程背后全产业链条的秘密,同时也在这个过程中观察到企业清晰的转型发展路径。

  码头“内芯”:自动化系统

  车辆驶过长长的东海大桥,抵达洋山深水港的最西侧,桥下就是依托颗珠山岛及大、小乌龟岛围海填筑的洋山港四期工程。

  阴雨中,远远就可看到一排排红色的桥吊、船吊、轨道吊依次排开,矗立在茫茫东海边,码头上却空无一人,用于调试的集装箱被桥吊自动从一艘小型集装箱船上抓起,然后放到无人驾驶的蓝色自动引导运输车(AGV),由它们来回运送。

  “那么大的码头看不到一个人,装卸操作却能准确高效地运行,是不是既魔幻又震撼呢?”振华重工洋山四期项目总经理助理兼ECS项目经理王岩一语中的,描述出记者身临现场后的感受。

  据他介绍,记者所看到的仅是首批投入运行的10台岸桥、40台轨道吊、50台自动导引车(AGV)。根据规划,洋山四期最终将配置26台岸桥、120台轨道吊、130台AGV,相对应的是7个能容纳400米长(2万标箱左右)大船的超大泊位。预计开港后,将形成400万标箱/年的吞吐能力。

  比起巨大的港机,王岩认为自动化系统才是这个码头的“内芯”。洋山四期采用上港集团自主研发的全自动化码头智能生产管理控制系统(TOS系统)和振华重工自主研发的智能控制系统(ECS系统),两者组成了这个全新码头的“大脑”与“神经”。这两套系统的研制与应用,令四期工程成为真正的全自动化码头。

  TOS系统覆盖自动化码头全部业务环节,衔接上海港的各大数据信息平台,提供智能的生产计划模块、实时作业调度系统及自动监控调整的过程控制系统。ECS系统取代了传统设备上的操作人员,给港口设备赋予智能化。振华重工研制的ECS系统把一辆辆AGV小车变成一个个智能的AGV车队,把一台台场桥起重机变成一个个智能化的堆场,把一座座岸桥起重机变成能自主作业的巨型机器人。同时ECS把这些智能化设备和系统有机地协调起来,使它们能够密切地配合,自动高效地完成码头操作系统TOS的装卸任务,从而实现整个码头智能化运作。

  中国交建企业文化部副总经理、新闻中心副主任查长苗告诉记者,传统的集装箱装卸操作属于高空危险作业,而在自动化码头,通过远程操作集装箱如同打网游一般,普通操作者就能轻松击败曾经的全国劳模,在其效率基础上提高30%。

  上海振华重工集团长兴分公司质量监督部经理赵双宝告诉记者,在洋山港四期工程之前,公司已经成功打造了国内首个自动化码头项目――厦门远海港。此后,又陆续有了打造青岛港、洋山港、唐山港、意大利VADO港等自动化码头项目的经验,在系统集成和总承包之路上越走越顺畅。

  如今的振华重工仍是世界上最大的港机装备制造商,但不仅限于“造壳”,早已进入了“造芯”时代。

  水下突破:为更多超级工程奠定基础

  自动化码头底下的洋山港并非天然深水良港,而是一项设计、施工跨度超过20年的超级工程。水面之下的工程较码头配套装备,难度提升了数个等级。

  中交三航院副总工程师黄明毅是首批登上小洋山岛(洋山港前身)的人。他回忆说,上世纪90年代上海加快长江岸线港区建设,但很快发现已没有可利用的港口岸线。然而,上海打造国际航运中心的雄心已定,必须要有一个具有15米以上水深的深水港区作为支撑。

  看似风平浪静的大、小洋山地区实则是一片强潮流、高含沙的海域,在港口建设改变原有海、陆域边界的条件下,是否能够确保水域的泥沙回淤强度控制在较低水平,深水条件能否得到维持,是洋山深水港建设面临的重大挑战。

  在参与洋山港建设前,黄明毅曾参与过澳门机场的吹填造地建设,也参与过长江口深水航道治理工程。在离岸深水港建设方面累积了一定的经验。但是面对洋山岛复杂的海域情况,他感到依然需要重新摸索。

  中国交建最终牵头20余家科研院所启动了新中国成立以来最大的水运工程科技项目“离岸深水港建设关键技术研究”,针对海洋动力环境与深水港规划布置等四大重点研究方向,对离岸深水港建设的关键技术问题进行攻关。2013年,该项技术研究获得了国家科技进步一等奖,也为确定洋山港总体布局方案,解决工程泥沙等关键技术问题提供了有力支撑。

  东海大桥作为洋山深水港区连接大陆的唯一一条快速交通通道,也是中交三航院(设计方)的得意之作。记者采访当年参与施工的中交三航局工程师得知,东海大桥处于无遮挡的外海,在极其恶劣的自然环境下需要打下各类基桩9000多根,并且在缺少大陆依托的海域中进行工程建设,只能通过船舶、平台等设备在海浪颠簸中开展工作。在克服种种困难之后,最终东海大桥与洋山一期工程同步建成。

  正如黄明毅所言,此前吃的苦现在都得到了回报。经此一役,中国交建集成了我国港口建设的全部技术和能力。在处理洋山四期工程时已驾轻就熟。

  据中交三航局时任洋山四期项目总工韩振飞介绍,洋山四期码头近海海底地形复杂,码头施工区域狭小,易受海浪、天气等自然因素的影响,水下岩石起伏很大,部分地方的岩石表面覆盖的泥沙层太薄,插入泥沙层的钢桩就像把筷子插在稀粥里一样无法稳定,给施工带来极大的困难。最终完成的四期工程水工工程嵌岩桩段岸线长约580米(包括码头东端系缆墩)。共有嵌岩桩210根,涵盖10个结构段,52个排架。在总结一到三期的施工经验后,四期工程I类桩的比例高达98.1%,成绩远超一、二、三期嵌岩桩质量。

  洋山港施工过程中,还有一群无名英雄来自于中交上航局。他们主要承担洋山港全部巷道疏浚和吹填造地工程。完成陆域吹填工程量达到9000万立方米港池、巷道开挖工程量约3100万立方米,总疏浚方量相当于能将北京故宫整体垫高275米。为此,中交上航局还改造和建造了大量的疏浚施工船。

  “其实,中国交建不仅仅承建了国内几乎所有沿海等级以上码头的设计、建设并提供优质装卸设备。”查长苗告诉记者,在世界范围也建设了100多个深水码头,遍及东南亚、南亚、中东、非洲、南美洲等地区,并提供了80%以上的港口集装箱起重设备。

特色专栏

热门推荐