張濤

世界第一大集裝箱港在哪里？中國(guó)，上海。從2010年度開始，上海港連續(xù)七年排名世界第一。上海港洋山港區(qū)是上海港的核心組成部分，2017年12月10日，全球最大自動(dòng)化碼頭洋山港四期開港，上海港年吞吐量將突破4000萬標(biāo)準(zhǔn)箱，等于美國(guó)所有港口吞吐量之和，體量達(dá)到目前全球港口年吞吐量的十分之一。

作為世界最大的港口設(shè)計(jì)建設(shè)公司、世界最大的疏浚公司以及世界最大的集裝箱起重機(jī)制造企業(yè)，中國(guó)交建一直是上海洋山深水港建設(shè)的主要力量，提供了洋山港碼頭勘察設(shè)計(jì)、吹填造地、航道疏浚、碼頭及配套設(shè)施施工、港機(jī)設(shè)備制造和安裝的全產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)。中國(guó)交建經(jīng)歷了洋山深水港建設(shè)的所有難點(diǎn)，攻克了一系列技術(shù)難關(guān)，以世界第一大港為“舞臺(tái)”，中國(guó)交建譜寫了一曲高亢的“筑夢(mèng)華章”。

1 決策論證中的一波三折

上世紀(jì)90年代初，隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，國(guó)際貿(mào)易量迅速增長(zhǎng)，集裝箱運(yùn)輸作為新興運(yùn)輸方式也在突飛猛進(jìn)發(fā)展。新加坡、香港港集裝箱年吞吐量均突破千萬標(biāo)箱。而由于受長(zhǎng)江口水深的影響，當(dāng)時(shí)上海港集裝箱吞吐量尚不足百萬標(biāo)箱，在全世界主要港口中集裝箱吞吐量排在20位之后。深水資源成為制約上海港發(fā)展的瓶頸，也嚴(yán)重制約了上海及長(zhǎng)三角地區(qū)經(jīng)濟(jì)和貿(mào)易的發(fā)展。

東方風(fēng)來滿眼春。1992年，黨的十四大作出了“以上海浦東開發(fā)開放為龍頭，進(jìn)一步開放長(zhǎng)江沿岸城市，加快把上海建成國(guó)際經(jīng)濟(jì)、金融、貿(mào)易中心之一，帶動(dòng)長(zhǎng)江三角洲和整個(gè)長(zhǎng)江流域地區(qū)經(jīng)濟(jì)的新飛躍”的重大戰(zhàn)略決策，建設(shè)深水港成為實(shí)現(xiàn)上海國(guó)際航運(yùn)中心戰(zhàn)略目標(biāo)的關(guān)鍵。作為港口建設(shè)的主力軍，中國(guó)交建為洋山港建設(shè)的國(guó)家決策提供了充分的科研和技術(shù)依據(jù)。

1995年初，中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司（以下簡(jiǎn)稱中交三航院）組建強(qiáng)大的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，在上海市領(lǐng)導(dǎo)和有關(guān)部門的關(guān)心支持下，正式開始對(duì)深水港的選址、規(guī)劃與設(shè)計(jì)，這是上海深水港的首支技術(shù)團(tuán)隊(duì)。

1995年9月26日，中交三航院提出“洋山港區(qū)初步規(guī)劃設(shè)想方案”設(shè)計(jì)報(bào)告，成為上海深水港的首份技術(shù)報(bào)告。同年冬天，中交三航院勘察技術(shù)人員在洋山架設(shè)第一個(gè)測(cè)站，開始為深水港的選址進(jìn)行地形測(cè)量，這是首批洋山港建設(shè)者登上洋山。由于中交三航院技術(shù)人員在之前為上海寶山鋼鐵廠建設(shè)位于浙江嵊泗的馬跡山礦石中轉(zhuǎn)港的過程中，數(shù)十次從上海蘆潮港乘船去馬跡山現(xiàn)場(chǎng)而途經(jīng)?？看笱笊綅u客運(yùn)碼頭，對(duì)大、小洋山之間海域水深條件和良好的風(fēng)浪掩護(hù)條件有了深刻的認(rèn)識(shí)。據(jù)此，中交三航院在深水港選址工作一開始，就將關(guān)注重點(diǎn)放在了大、小洋山區(qū)域。中交三航院編制完成了《洋山港初步規(guī)劃》設(shè)計(jì)文件，該文件的主要結(jié)論有兩個(gè)：建設(shè)上海國(guó)際航運(yùn)中心首先需要建設(shè)具有15米以上水深的深水港區(qū)，這是實(shí)現(xiàn)浦東開發(fā)開放的有力措施；大、小洋山是距上海最近的具有建設(shè)15米以上深水港區(qū)和航道條件的合適港址，可通過建設(shè)跨海大橋?qū)崿F(xiàn)同上海連通。

在大、小洋山等數(shù)十個(gè)島礁群海域建港，是基于其良好的天然水深條件。如果建成，將標(biāo)志著中國(guó)港口建設(shè)走向深海。但該海域是一個(gè)強(qiáng)潮流、高含沙的海域，在港口建設(shè)改變了原有海、陸域邊界的條件下，能否確保水域的泥沙回淤?gòu)?qiáng)度控制在較低水平？深水條件能否得到維持？這個(gè)問題成為洋山深水港建設(shè)的重大挑戰(zhàn)。

有專家回憶說，上世紀(jì)90年代，他第一次前往洋山港水域的情況，船一過掀起來的水和沙混在一起。他當(dāng)時(shí)想，這里怎么能建港呢，這不是天方夜譚嗎？洋山港能不能立項(xiàng)取決于能不能整治泥沙。這里過去是島鏈，建設(shè)碼頭必須要把島鏈連起來。但是一旦連起來，水流就會(huì)發(fā)生變化，海床就會(huì)跟著發(fā)生巨變，可能是顛覆性的變化，港區(qū)可能會(huì)被完全淤死。當(dāng)時(shí)有關(guān)泥沙的爭(zhēng)論特別激烈，洋山港建設(shè)與否，要根據(jù)泥沙來決策，如果淤積，那就不行，如果不淤積，就可以上馬。

中國(guó)交建聯(lián)同國(guó)內(nèi)相關(guān)科研單位做了大量工作，基于平衡沙理論，運(yùn)用復(fù)合模型試驗(yàn)技術(shù)，合理布置港區(qū)平面形態(tài)，成功解決了高含沙海域建港的淤積問題。從后來洋山深水港區(qū)的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)來看，港池、航道的實(shí)際淤積強(qiáng)度均低于設(shè)計(jì)預(yù)期，大大節(jié)約了疏浚的費(fèi)用，提高了港區(qū)的作業(yè)條件?！澳軐?shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，也是基于認(rèn)識(shí)把握和利用島群建港泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律?！币晃粚＜疫@樣認(rèn)為。

此外，港口可作業(yè)天數(shù)也是一個(gè)問題。當(dāng)時(shí)有觀點(diǎn)提出，在洋山海域這種外海強(qiáng)潮流、高含沙島礁環(huán)境下，洋山港的年可作業(yè)天數(shù)將會(huì)很低，甚至不會(huì)超過200天，工程建設(shè)不具備可行性。面對(duì)這種質(zhì)疑，中交三航院設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在對(duì)大量、長(zhǎng)期的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合科學(xué)試驗(yàn)，對(duì)港口的可作業(yè)天數(shù)進(jìn)行了科學(xué)論證，提出了洋山深水港區(qū)年可作業(yè)天數(shù)不低于325天的結(jié)論。事實(shí)證明，洋山深水港區(qū)投產(chǎn)近12年來，年可作業(yè)天數(shù)達(dá)到360天左右，這對(duì)當(dāng)初的研究成果進(jìn)行了完美的驗(yàn)證。

2006年，中國(guó)交建牽頭國(guó)內(nèi)20余家科研院所啟動(dòng)我國(guó)建國(guó)以來最大的水運(yùn)工程科技項(xiàng)目“離岸深水港建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究”。項(xiàng)目從我國(guó)國(guó)情出發(fā)，針對(duì)我國(guó)離岸深水港建設(shè)的特殊自然條件，從海洋動(dòng)力環(huán)境與深水港規(guī)劃布置、海工建筑物耐久性與壽命預(yù)測(cè)、波浪作用下軟土地基強(qiáng)度弱化規(guī)律與新型港工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法和深水大浪條件下外海施工技術(shù)與裝備等四個(gè)重點(diǎn)研究方向，對(duì)離岸深水港建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)問題組織科技攻關(guān)。

這個(gè)項(xiàng)目下設(shè)11個(gè)一級(jí)子課題、57個(gè)二級(jí)子課題，內(nèi)容廣泛、技術(shù)難度大、創(chuàng)新性強(qiáng)。研究成果為確定洋山港總體布局方案，解決工程泥沙等關(guān)鍵技術(shù)問題提供了有力支撐，提出了島群港口選址及建筑物布置的基本原則。全面分析了洋山港海床性質(zhì)、水流動(dòng)力條件和泥沙環(huán)境；首次提出相關(guān)概念和公式，為洋山港等港口海床演變分析和港池泥沙淤積預(yù)測(cè)提供了新的思路和方法。對(duì)洋山工程海區(qū)臺(tái)風(fēng)暴潮驟淤進(jìn)行了研究，并在島群海域泥沙淤積預(yù)報(bào)中取得了成功。系統(tǒng)地研究了島群波浪的特點(diǎn)及模擬方法，解析了島群間波浪的方向分布、頻率分布特征。研究成果也為深水大浪條件下外海施工提供了支撐，為我國(guó)港口工程向離岸、大型、深水建設(shè)方向發(fā)展奠定基礎(chǔ)，形成了我國(guó)離岸深水港建設(shè)的成套技術(shù)，標(biāo)志著我國(guó)筑港技術(shù)已處于世界領(lǐng)先水平。endprint

2 設(shè)計(jì)到施工攻破重重難關(guān)

大小洋山，遠(yuǎn)離陸地逾30公里，風(fēng)大浪高，水流湍急。從藍(lán)圖到現(xiàn)實(shí)，從規(guī)劃到落地，在洋山深水港建設(shè)過程中，始終活躍著中國(guó)交建隊(duì)伍的身影。

國(guó)際港口協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)、鹿特丹港港務(wù)原局長(zhǎng)皮特·斯特魯伊斯前后3次來到洋山港，他感嘆：我走過世界上所有的大港，也見過一些建在海島的港口，但像依托洋山這樣的孤島，在離大陸如此遠(yuǎn)的地方，建規(guī)模如此大的現(xiàn)代化港口，殊為罕見。

以中交三航院為主的洋山港設(shè)計(jì)單位確定了洋山海域港區(qū)“封堵汊道、歸順?biāo)鳌p少淤積、航行安全”的平面形態(tài)布局原則，形成了“單通道規(guī)劃方案”。根據(jù)整體方案，中交三航院對(duì)洋山港一至四期工程進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)。一期工程岸線長(zhǎng)度1600米，建設(shè)有5個(gè)7～10萬噸級(jí)集裝箱泊位，年設(shè)計(jì)吞吐量為220萬標(biāo)準(zhǔn)集裝箱；二期工程岸線長(zhǎng)度1400米，共建設(shè)4個(gè)7～10萬噸級(jí)集裝箱泊位，年設(shè)計(jì)吞吐量為210萬標(biāo)準(zhǔn)集裝箱。三期工程是整個(gè)洋山深水港區(qū)天然水深條件最好，陸域縱深最大的港區(qū)。三期工程岸線長(zhǎng)度2600米，建設(shè)有7個(gè)7～15萬噸級(jí)集裝箱泊位，年設(shè)計(jì)吞吐量為500萬標(biāo)準(zhǔn)集裝箱。四期工程及后續(xù)工程規(guī)劃建設(shè)7個(gè)5～7萬噸級(jí)集裝箱泊位，碼頭結(jié)構(gòu)按靠泊15萬噸級(jí)集裝箱船設(shè)計(jì)。

洋山一期工程于2002年開工建設(shè)，2005年12月建成投產(chǎn)；二期工程于2005年開工建設(shè)，2006年底建成投產(chǎn)；三期工程于2006年開工建設(shè)，2007年12月和2008年12月分期建成投產(chǎn)。四期工程2017年12月10日開港。另外，設(shè)計(jì)了危險(xiǎn)品港區(qū)沈家灣作業(yè)區(qū)，規(guī)劃岸線長(zhǎng)3550米，包括上海LNG接收站項(xiàng)目和油品碼頭。小洋山北側(cè)綜合開發(fā)地塊規(guī)劃功能包括國(guó)際加工及物流中轉(zhuǎn)、港口綜合服務(wù)、生活配套等，總面積約1280公頃。

洋山深水港區(qū)是世界上惟一建在外海島嶼上的離岸式集裝箱碼頭，從深海里“造”出800萬平方米（相當(dāng)于1000多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)大小）、海拔11米的新大陸，已是史無前例的工程。在設(shè)計(jì)中，中交三航院實(shí)施科技創(chuàng)新，首次采用斜頂樁板樁承臺(tái)新結(jié)構(gòu)，解決了深厚軟土地基上回填25米以上砂土對(duì)碼頭結(jié)構(gòu)的影響以及陸域施工與碼頭施工同時(shí)進(jìn)行的難題。首次在外海采用深水袋裝砂堤結(jié)構(gòu)，提高了施工速度，豐富了深海造堤技術(shù)。首次在外海深水區(qū)采用大直徑砂樁進(jìn)行地基加固。大直徑砂樁的采用，有效地解決了海島周圍淤泥土的加固問題。

洋山港建設(shè)單位主要是中交第三航務(wù)工程局有限公司（簡(jiǎn)稱中交三航局）、中交上海航道局有限公司（簡(jiǎn)稱中交上航局）、上海港務(wù)工程公司（后由中國(guó)建筑和上海港合資）。針對(duì)洋山港的建設(shè)，業(yè)主提出“一個(gè)中心，三個(gè)基本點(diǎn)”。即以中交三航院設(shè)計(jì)為中心，以中交三航局、中交上航局和中建港務(wù)為基本點(diǎn)，中國(guó)交建是洋山港建設(shè)的主要力量。其中，中交三航院承擔(dān)了洋山港區(qū)一至四期工程規(guī)劃和總體設(shè)計(jì)，負(fù)責(zé)全部的碼頭、堆場(chǎng)設(shè)計(jì)；中交三航局承擔(dān)了碼頭建設(shè)的核心工程，碼頭岸線按照合同額占比為56%；中交上航局承擔(dān)了全部航道設(shè)計(jì)、航道建設(shè)和吹填造地工程，累計(jì)吹填面積達(dá)800萬平方米。

要在最深達(dá)39米的海底打樁，不僅在我國(guó)建港史上未曾經(jīng)歷，也是世界級(jí)難題，面對(duì)淤泥層、巖礁層、拋石層相間分布，洋山施工也被業(yè)內(nèi)稱為“樁基博覽會(huì)”，中交三航局建設(shè)團(tuán)隊(duì)一一攻克了這些難題。從一期到三期，在水下基礎(chǔ)處理和樁基施工中，創(chuàng)新應(yīng)用了砂樁、斜頂高密度板樁墻、人造基床嵌巖樁、錨巖樁、沖孔吊打樁、斜嵌巖樁等多種沉樁工藝。水工碼頭的水下地基加固全部采用了直徑1米的大直徑砂樁。三期進(jìn)港道路高架橋箱梁施工，采用了少支架箱梁工藝，這一技術(shù)成功規(guī)避了滿堂支架及架橋機(jī)等工藝在安全和成本方面的風(fēng)險(xiǎn)，滿足了大跨度、大厚度、沉降時(shí)間短、在軟土地基上箱梁施工的各項(xiàng)要求。針對(duì)四期海底地形復(fù)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(wěn)定，中交三航局在穿打拋石層時(shí)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”！

此外，由于洋山海域海水鹽度高，工程結(jié)構(gòu)抗氯離子腐蝕事關(guān)百年大計(jì)。中交三航局憑借自行研制的有機(jī)硅噴涂材料及新技術(shù)，承擔(dān)了洋山港所有水工結(jié)構(gòu)的砼防腐任務(wù)。中交三航局的獨(dú)立核心技術(shù)“早期推定砼抗氧化物侵蝕能力研究”即“高性能砼”在洋山港建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用，并在東海大橋、杭州灣大橋等工程中推而廣之，為這些工程打造了“百年筋骨”。

自2002年以來，中交上航局投入多艘疏浚船舶，承擔(dān)了洋山港全部航道疏浚和吹填造地工程。完成陸域吹填工程量9000萬立方米，港池、航道開挖工程量約3100萬立方米，總疏浚方量相當(dāng)于可將北京故宮整體抬升275米。以洋山港一期北圍堤施工為例，中交上航局在國(guó)內(nèi)首次提出在20米以上深水進(jìn)行軟體排鋪設(shè)施工方案，在堤身結(jié)構(gòu)施工中提出“平行抬高”工藝，整個(gè)施工過程相當(dāng)于在海水中建造了10層高的大樓。

洋山深水港區(qū)連接大陸的東海大橋是我國(guó)第一座真正意義上的跨海大橋，這座全長(zhǎng)32.5公里的大橋是我國(guó)橋梁從江河走向海洋的歷史性第一步，中交三航院是三家主要的設(shè)計(jì)單位之一，中交三航局、中交一航局是大橋主要施工單位。在缺少大陸依托的海域中進(jìn)行工程建設(shè)，臺(tái)風(fēng)、季風(fēng)、波浪和涌浪數(shù)量多強(qiáng)度大，建設(shè)過程中需要打下各類基樁9000多根，在海浪顛簸中，中國(guó)交建的施工隊(duì)伍頑強(qiáng)奮戰(zhàn)，2005年底與洋山一期工程同步建成。

3 以創(chuàng)新技術(shù)打造專業(yè)精品

在洋山深水港的建設(shè)過程中，中國(guó)交建“離岸深水港建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究”獲得國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，“洋山深水港外海深水島礁筑港關(guān)鍵技術(shù)”獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。此外，中國(guó)交建還承擔(dān)了東海大橋、洋山LNG接收站碼頭、洋山石油儲(chǔ)運(yùn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)建設(shè)。上海洋山港工程先后獲國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)、中國(guó)土木工程“詹天佑獎(jiǎng)”、中國(guó)建設(shè)工程“魯班獎(jiǎng)”。中國(guó)交建以專業(yè)的精神，打造了一系列精品。

中國(guó)交建所屬上海振華重工是全球最大的港口機(jī)械設(shè)備制造商，也是全球智能化碼頭的領(lǐng)先企業(yè)。振華重工為洋山港一至三期提供全部港機(jī)設(shè)備，共計(jì)65臺(tái)集裝箱岸橋和190臺(tái)輪胎吊。洋山四期全自動(dòng)化碼頭是全球最大的單體全自動(dòng)化碼頭，也是全球綜合自動(dòng)化程度最高的碼頭。在洋山港四期工程中，振華重工承擔(dān)了全自動(dòng)化碼頭的設(shè)計(jì)研發(fā)制造和安裝調(diào)試任務(wù)，提供了全部16臺(tái)岸橋、88臺(tái)軌道吊、80臺(tái)自動(dòng)化引導(dǎo)小車（AGV）、4臺(tái)輪胎吊，以及ECS軟件系統(tǒng)（設(shè)備控制系統(tǒng)），洋山港四期成為國(guó)內(nèi)唯一一個(gè)“中國(guó)芯”的自動(dòng)化碼頭。

在洋山港四期，集裝箱的碼頭裝卸、水平運(yùn)輸、堆場(chǎng)裝卸環(huán)節(jié)均實(shí)現(xiàn)了全過程智能化、無人化的操作。包括必須由人工完成的箱體外部鎖銷，振華重工應(yīng)用了首次研發(fā)的扭鎖自動(dòng)拆裝產(chǎn)品，成功實(shí)現(xiàn)機(jī)器人拆裝。首次投放市場(chǎng)的雙箱自動(dòng)化軌道吊，也是振華重工自主研發(fā)的產(chǎn)品。在海一側(cè)的岸橋全部是自動(dòng)化遠(yuǎn)程操控；在陸一側(cè)使用的軌道吊也實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化著箱，能盡快釋放岸線空間，提高碼頭的使用率，按照設(shè)計(jì)能夠提升50%的工作效率。自動(dòng)化引導(dǎo)小車（AGV）是自動(dòng)化碼頭的水平運(yùn)輸工具，也是碼頭投放數(shù)量較多的設(shè)備。為了確保地面運(yùn)輸連續(xù)性作業(yè)，振華重工亞洲首創(chuàng)自動(dòng)化引導(dǎo)小車全換電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)無間斷作業(yè)，中國(guó)也成為繼續(xù)歐洲、美國(guó)之后第三個(gè)掌握該技術(shù)的國(guó)家。

全自動(dòng)化碼頭最為引人自豪的，是其調(diào)度管理的“中國(guó)芯”。設(shè)備調(diào)度管理系統(tǒng)（ECS）是振華重工自主研發(fā)的環(huán)保、高效、經(jīng)濟(jì)的碼頭自動(dòng)化裝卸系統(tǒng)，相當(dāng)于自動(dòng)化碼頭的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”。她能智能化地指揮設(shè)備安全、自動(dòng)、高效地把集裝箱搬運(yùn)到任務(wù)目的位置，減少了人力成本，大大提高了作業(yè)效率。目前的實(shí)船作業(yè)已經(jīng)達(dá)到26箱/小時(shí)，在不遠(yuǎn)的將來會(huì)達(dá)到40箱/小時(shí)，遠(yuǎn)超人工碼頭的作業(yè)效率。

后記：為中國(guó)港口建設(shè)能力喝彩

上海洋山港作為中國(guó)港口建設(shè)的旗艦工程，從一期到四期建設(shè)的背后，是中國(guó)港口建設(shè)體系的強(qiáng)力支撐。如新華社報(bào)道所說“我國(guó)有了在全球任何地方建設(shè)港口的能力?！?/p>

中國(guó)交建集成了我國(guó)港口建設(shè)的全部技術(shù)和能力，代表著國(guó)家港口建設(shè)的綜合實(shí)力，擁有世界領(lǐng)先的核心競(jìng)爭(zhēng)力。中國(guó)交建承建了我國(guó)幾乎所有沿海等級(jí)以上碼頭的設(shè)計(jì)、建設(shè)，提供了優(yōu)質(zhì)高效的裝卸設(shè)備。在世界范圍內(nèi)，中國(guó)交建建設(shè)了100多個(gè)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(dá)爾港和卡西姆港、斯里蘭卡漢班托塔港、以色列阿什杜德港、科特迪瓦阿比讓港、蘇丹蘇丹港、喀麥隆克里比港等；中國(guó)交建為全世界提供了80%以上的港口集裝箱起重設(shè)備，遍及98個(gè)國(guó)家和地區(qū)。

“中國(guó)交建”已經(jīng)成為靚麗的“中國(guó)名片”。endprint