成果簡介勘察設(shè)計獎
深圳港媽灣港區(qū)海星碼頭1#~4#泊位改造工程設(shè)計
（2022～2023年度第一批優(yōu)秀設(shè)計一等獎）
申報單位 中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司
一、項目基本情況
媽灣海星碼頭建于1986年，占用岸線850m，有3個3.5萬噸級散雜貨碼頭和1個2000～5000噸級的港池，主要從事鋼材、糧食、礦砂、木材、散裝水泥、花崗巖等散雜貨業(yè)務(wù)，是深圳西部港區(qū)散雜貨主要作業(yè)區(qū)之一。隨著深圳前海蛇口自貿(mào)區(qū)的設(shè)立，海星碼頭從事的散雜貨業(yè)務(wù)已不適應(yīng)區(qū)域功能定位及發(fā)展。根據(jù)前海蛇口自貿(mào)區(qū)綜合規(guī)劃及招商局港口的戰(zhàn)略部署，利用媽灣港區(qū)優(yōu)越的區(qū)位優(yōu)勢及建港條件，將現(xiàn)有媽灣港區(qū)1#-4#散雜貨泊位整體升級改造為2個20萬噸級的自動化集裝箱碼頭，岸線總長度為850m，改造后方陸域約40.47萬m2，年吞吐量94萬TEU。設(shè)計采用全自動化集裝箱裝卸工藝，水平運(yùn)輸采用無人駕駛集裝箱卡車，通信控制采用5G+北斗技術(shù)，打造成為全自動化、智能化、綠色低碳環(huán)保的新一代港區(qū)。
二、技術(shù)難點(diǎn)和特點(diǎn)
1.設(shè)計難點(diǎn)：相較于新建港區(qū)，利用老碼頭進(jìn)行自動化碼頭的升級改造往往存在著總體布置受制因素多等問題。老碼頭建設(shè)時期較早，泊位等級低、結(jié)構(gòu)設(shè)施陳舊，而集裝箱運(yùn)輸船舶的大型化趨勢發(fā)展迅速，故與常規(guī)的碼頭升級改造不同，老碼頭的專業(yè)化升級改造存在著泊位升等跨度大、技術(shù)改造難度和改造風(fēng)險高、施工中受周邊碼頭的制約因素多等關(guān)鍵技術(shù)問題。
（1）港區(qū)縱深小，自動化裝卸工藝方案和平面布置須適應(yīng)多種受制因素；
（2）老碼頭泊位等級低、結(jié)構(gòu)陳舊，水工結(jié)構(gòu)升等跨度大，原碼頭前沿泥面需大幅浚深，常規(guī)水工結(jié)構(gòu)難以滿足改造要求，且受現(xiàn)有周邊碼頭運(yùn)營的影響，施工工序受到諸多限制；
（3）因歸順整合岸線而致新、老場地基礎(chǔ)間存在不均勻沉降，較難滿足自動化設(shè)備運(yùn)行對不均勻沉降控制要求；
（4）抓住改造契機(jī)，充分考慮新一代信息技術(shù)與港口業(yè)務(wù)的融合應(yīng)用，提升老港區(qū)智能化水平；
（5）老碼頭改造過程中拆除料需做綜合回收利用。
2.設(shè)計特點(diǎn)：本項目是將原有3.5萬噸級以下的散雜貨碼頭整體改造為2個20萬噸級全自動化集裝箱泊位，設(shè)計內(nèi)容包括了平面工藝、水工、陸域形成地基處理、道路堆場、通訊控制及其他配套等內(nèi)容。項目設(shè)計有規(guī)模大、等級高、標(biāo)準(zhǔn)高、改造條件復(fù)雜、改造技術(shù)難度大、綠色環(huán)保要求高、自動化程度高等特點(diǎn)。
三、創(chuàng)新點(diǎn)
本工程設(shè)計針對老港區(qū)自動化集裝箱改造和老碼頭結(jié)構(gòu)升級改造關(guān)鍵技術(shù)，結(jié)合深圳媽灣海星改造項目特點(diǎn)，將原3.5萬噸級散雜貨泊位改造為20萬噸級全自動化集裝箱碼頭的目標(biāo)，重點(diǎn)圍繞基于無人集卡的自動化集裝箱港區(qū)總體布置、升等跨度大的老碼頭水工結(jié)構(gòu)升級改造、因港池回填形成的新、老場地地基-軌道基礎(chǔ)設(shè)計、5G等信息技術(shù)在老港區(qū)改造中的應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)開展設(shè)計研究，主要設(shè)計成果及創(chuàng)新點(diǎn)如下：
1.研發(fā)了5G+自動駕駛集卡工藝的自動化集裝箱港區(qū)總體布置技術(shù)，提出了空間+時間隔離的內(nèi)外集卡交通隔離及交通組織模式，解決了港內(nèi)無人集卡與港外集卡混合作業(yè)的難題；
2.首次提出了鋼管樁短板樁墻組合高樁碼頭的新型水工結(jié)構(gòu)，通過鋼板樁和鋼管樁組合作為接岸擋土結(jié)構(gòu)，適應(yīng)了碼頭前沿泥面的大幅浚深，合理地利用了老碼頭接岸結(jié)構(gòu)，解決了升等跨度大的高樁梁板結(jié)構(gòu)老碼頭改造技術(shù)難題，解決方案具有廣泛的適用性；
3.研發(fā)了地基-軌道基礎(chǔ)協(xié)同設(shè)計技術(shù)。提出了新型軌枕及雙重可調(diào)柔性軌道基礎(chǔ)和地基處理方式相結(jié)合的軌道基礎(chǔ)設(shè)計方法，并分區(qū)采用可調(diào)節(jié)柔性軌道基礎(chǔ)，提高了自動化設(shè)備軌道基礎(chǔ)對新、老地基不均勻沉降的適應(yīng)性，解決了老碼頭改造中新、老地基不均勻沉降的技術(shù)難題；
4.采用了5G、人工智能、北斗定位等最新技術(shù)，提出了由傳統(tǒng)碼頭升級改造為行業(yè)級智慧港口的整體解決方案，方案擁有3大板塊，28個系統(tǒng)，8大智慧元素，以招商芯CTOS系統(tǒng)為核心，打造全要素智慧港口，解決了老碼頭系統(tǒng)性智能化改造的難題。
四、成果應(yīng)用
本設(shè)計成果已在深圳媽灣海星碼頭1#～4#泊位改造項目中得到全面應(yīng)用，其創(chuàng)新設(shè)計研究成果具有智能化、綠色低碳、經(jīng)濟(jì)性及推廣性等優(yōu)點(diǎn)，對推動我國老港區(qū)改造，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型港口，實現(xiàn)港口的高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。
五、經(jīng)濟(jì)和社會效益
1.利用現(xiàn)有的岸線資源，成功將原3.5萬噸級散雜貨泊位升級改造為20萬噸級自動化集裝箱泊位。采用鋼管樁短板樁墻組合高樁結(jié)構(gòu)的水工結(jié)構(gòu)改造方案，充分利用了現(xiàn)有駁岸結(jié)構(gòu)，降低工程開挖工作量，減少對環(huán)境影響，簡化工序、降低工程投資，總計可縮短工期6個月，節(jié)約工程投資1.5億元。
2.針對港池回填形成的存在不均勻沉降的新、老地基，采用地基-軌道協(xié)同設(shè)計，在充分利用已有基礎(chǔ)條件的情況下，分區(qū)采用可調(diào)節(jié)柔性軌道基礎(chǔ)，提高了自動化設(shè)備軌道基礎(chǔ)對新、老地基不均勻沉降的適應(yīng)性，節(jié)省工期約1年，降低工程投資約1億元。
3.針對陸域縱深小、且整段岸線的主干道路位置已確定的陸域條件，采用基于無人集卡的自動化集裝箱港區(qū)總體布置，在原有港區(qū)40萬m2的陸域范圍內(nèi)，通過合理的工藝平面布局實現(xiàn)180萬TEU的港區(qū)年通過能力。既適應(yīng)了老港區(qū)自動化改造的受制因素、實現(xiàn)了全自動化作業(yè)，又增加堆場通過能力近20%，最大限度地擴(kuò)大了堆場容量，提升了泊位的整體通過能力。
通過上述設(shè)計研究成果的應(yīng)用，最大限度地提高了港口經(jīng)濟(jì)活動的資源使用率，最大限度地減少港區(qū)對外區(qū)域環(huán)境的負(fù)面影響，提升港區(qū)社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境綜合效益。
