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創新應用

全球最大的自動化碼頭上海洋山港正式開港


時間:2018-05-10 16:09來源:經濟日報 作者:外部來源 點擊:

        2017年12月10日,上海港洋山深水港四期開港。在上海東南部,杭州灣外的大小洋山,遠離陸地逾30公里。一座不到2平方公里的小島擴張近6倍,搖身一變成為世界第一座海島型深水集裝箱港區。它就是上海洋山港,上海港的重要組成部分,集裝箱吞吐量占到上海港40%以上,是上海成為國際航運中心的重要支撐點。
 
  早在上世紀90年代初,全球港口排名前20都找不到上海港的名字。而如今,上海港的集裝箱吞吐量連續7年排名世界第一。洋山四期開港后,上海港年吞吐量將突破4000萬標準箱,等于美國所有港口吞吐量之和,體量達到目前全球港口年吞吐量的十分之一。這個第一絕不簡單。
 
  黨的十九大報告提出建設“交通強國”。作為洋山港建設的主要力量,中國交建集團從勘察設計,到吹填造地、航道疏浚,以及全自動化港機設備的制造和安裝,在技術領域實現了一個又一個突破。  
 
  全自動化碼頭有什么與眾不同?
 
  今日開港的洋山四期工程是全球最大的單體全自動化碼頭和全球綜合自動化程度最高的碼頭。洋山四期全自動化碼頭的建成和投產標志著中國港口行業在運營模式、技術應用以及裝備制造上實現了里程碑式的跨越升級與重大變革。
 
  振華重工承擔了全自動化碼頭的設計研發制造和安裝調試任務,提供了全部16臺岸橋、88臺軌道吊、80臺自動化引導小車(AGV)、4臺輪胎吊,以及ECS軟件系統(設備控制系統)。
 
  這座無人的“魔鬼碼頭”相對于傳統的集裝箱碼頭,最大的特點是實現了碼頭集裝箱裝卸、水平運輸、堆場裝卸環節的全過程智能化的操作。這就意味著整個碼頭和堆場內將不再有人,不僅岸橋不需要人駕駛,連集裝箱卡車也不再需要,直接由自動運行的無人駕駛AGV小車把集裝箱運到堆場,堆場的橋吊也是無人操作。原先的碼頭操作員全部轉移到監控室,對著電腦屏幕就能完成全部作業。
 
  在不遠的將來,四期全自動化碼頭將達到40箱/小時,遠超人工碼頭的作業效率,減少人工70%。40箱/小時是什么概念呢?即便是全國勞模、世界最優秀的碼頭操作工人,也無法達到這一效率。此外,自動化碼頭還能24小時不間斷作業,保證操作工人人身安全,工作環境也得到極大改善,而且電力驅動,還環保呢。
 
  那么誰在指揮全自動化碼頭呢?答案是上港集團自主研發的碼頭智能生產管理控制系統(TOS系統)和振華重工自主研發的智能控制系統(ECS系統),兩者組成了洋山四期碼頭的“大腦”與“神經”。這兩套系統的研制與應用,讓國內全自動化碼頭真正用上“中國芯”。
 
  振華重工從2002年開始在全球推廣自動化碼頭設備,已為荷蘭鹿特丹港、美國長灘島港、英國利物浦港等全球重要港口的自動化碼頭提供幾乎全部單機設備。2014年,振華重工升級改造了國內首個自動化碼頭廈門遠海自動化碼頭開始運營。2015年,振華重工與青島港攜手打造亞洲首個全自動化碼頭。目前,意大利VADO碼頭使用了振華重工研發的自動化碼頭ECS系統。
 
  在上海洋山港,中國交建還做了什么?
 
  目前看到的是四期全自動化碼頭。但是,中國交建建設洋山港的歷史可不僅限于此,從上世紀90年代開始,中國交建一直是洋山港建設的主要力量,提供了洋山港碼頭勘察設計、吹填造地、航道疏浚、碼頭及配套設施施工、港機設備制造和安裝的全產業鏈服務。即使從2002年一期開工建設至今,中國交建建設者在洋山港已經建設了15年。
 
  為什么會選在洋山建港?
 
  隨著上世紀90年代上海加快長江岸線港區建設,很快就沒有可利用的港口岸線。然而,上海打造國際航運中心的雄心,必須要有一個具有15米以上水深的深水港區作為支撐。
 
  大、小洋山有著良好的天然水深條件。但該海域強潮流強、含沙量高,能否控制泥沙回淤,是洋山深水港建設的重大挑戰。也有人說在這建港是天方夜譚。
 
  中國交建會同國內相關科研單位做了大量工作,基于平衡沙理論,運用復合模型試驗技術,合理布置港區平面形態,成功解決了高含沙海域建港的淤積問題。洋山建港成為可能。
 
  那么問題來了,上海洋山深水港是如何建成的?我們梳理后發現,大致可分為四步:
 
  第一步是勘察選址設計。
 
  根據地質勘察和地形測量結果,中交三航院設計師最終選定在上海東南部、杭州灣外的大、小洋島上。2002年工程正式開工建設。
 
  第二步是在原有洋山島的基礎上造出陸地。
 
  中交上航局承擔了洋山港的全部吹填造陸任務,通過挖泥船、運砂船、吹砂船總共回填了將近2.2億噸砂土,從深海里“造”出8平方公里土地,相當于1000多個標準足球場大小,新大陸海拔11米,海底打樁最深可達39米。
 
  要在水深39米的海里填出陸地,中國從來沒有過,就算把一幢12層高的大樓扔進水里也見不到屋頂。日本的關西機場是深海造田造出來的,最大水深不過25米,他們聲稱這是“世界上最了不起的深海工程”。那么洋山的39米水深呢?可謂最中之最了。
 
  第三步是碼頭建設。中交三航局打樁船開始給碼頭下部打鋼管樁。整個洋山港區的建設共使用了14000多根樁,其中直徑最大的有2.5米,最長的有76米,相當于30層樓高。打好的一根樁可疊放幾架大客機不會被壓壞。
 
  針對四期海底地形復雜,部分地方的巖石表面覆蓋的泥沙層太薄,打入泥沙層的鋼樁就像把筷子插在稀飯里一樣無法穩定,中交三航局在穿打拋石層時采用“空擋法”沉樁,以高頻率輕錘擊的方式沉樁,最終將全部210根嵌巖樁完美嵌在東海海底,成為洋山大港的“定海神針”!
 
  樁打好后,開始用混凝土澆筑樁帽,再將預制好的混凝土縱梁和橫梁架在樁帽上,再鋪上碼頭面板,再澆筑一層混凝土,堅固的碼頭就造好了。中交三航局承擔了洋山港碼頭岸線中最艱難、最復雜的部分。
 
  第四步是碼頭設備和自動化系統的安裝調試。
 
  碼頭正常運行需要集裝箱岸橋、輪胎吊等核心設備,自動化碼頭還需要自動化引導小車、碼頭管理系統和設備控制系統。岸橋負責集裝箱在船上和碼頭上的交換搬運,軌道吊負責堆場上集裝箱搬運,自動化引導小車負責集裝箱在碼頭與堆場之間的運輸。振華重工提供了洋山港一至四期所有碼頭設備,包括四期自動化碼頭的設備控制系統。
 
  洋山港建好了,如何聯通大陸?
 
  在洋山港建設的同時,連接上海市區和洋山港的32.5公里長的東海大橋也在同步施工,它是我國第一座真正意義上的跨海大橋。東海大橋建設首次提出100年設計基準期的標準,12級超級颶風和7級地震都不能奈它何。
 
  外海的工作條件是極其惡劣的。中國交建一航局一位僅僅結婚13天的技術員,在茫茫大海中一個孤獨的小屋里獨自工作了三個月,沒上過陸地,被伙伴們乘稱作“當代魯濱遜”。
 
   “中國港”走出去,成就“中國名片”
 
  上海洋山港作為中國港口建設的旗艦工程,尤其是四期全自動化碼頭的背后,是中國港口建設體系的強力支撐。中國交建集成了我國港口建設的全部技術和能力,也代表了世界港口建設的最高水平。中國交建牽頭的科技項目“離岸深水港建設關鍵技術研究”獲得2013年國家科技進步一等獎,預示著中國有了在全球任何地方建設港口的能力。
 
  中國交建承建了我國幾乎所有沿海等級以上碼頭的設計、建設,提供了優質高效的裝卸設備。在世界范圍內,中國交建建設了100多個深水碼頭,遍及東南亞、南亞、中東、非洲、南美洲,包括緬甸皎漂港、巴基斯坦瓜達爾港和卡西姆港、斯里蘭卡漢班托塔港、科特迪瓦阿比讓港、蘇丹蘇丹港、喀麥隆克里比港等;中國交建為全世界提供了80%以上的港口集裝箱起重設備,遍及98個國家和地區。
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