港興通天下。港口是基礎(chǔ)性、樞紐性設(shè)施，也是一座城市、一個國家繁榮發(fā)展的強(qiáng)大引擎。

隨著共建“一帶一路”倡議的實(shí)施，海港建設(shè)迎來了春天。一座座港口的建設(shè)落成，開創(chuàng)了海內(nèi)外合作的新機(jī)遇。但是，大風(fēng)、強(qiáng)浪、深水等復(fù)雜海洋環(huán)境，卻制約著港口碼頭的高速發(fā)展。

近年來，中交二航局緊跟綠色智能建造趨勢，發(fā)揮港航建造優(yōu)勢，加快核心技術(shù)攻關(guān)，自主研發(fā)全球首臺海上裝配式碼頭一體化智能筑港裝備，推動了海港建造綠色化、智能化升級，以新質(zhì)生產(chǎn)力塑造港航建設(shè)新優(yōu)勢。

創(chuàng)造，水上行走的“積木匠”

福州港三都澳港區(qū)漳灣作業(yè)區(qū)18至21號泊位項(xiàng)目，是交通運(yùn)輸部首批“平安百年品質(zhì)工程”創(chuàng)建示范項(xiàng)目，主要建設(shè)內(nèi)容包含4個泊位碼頭。項(xiàng)目地處福建省寧德市三都澳港區(qū)，最大潮差達(dá)7.4米，近一半的工程主體結(jié)構(gòu)施工受到漲落潮影響，且距離萬畝“海上魚田”僅5公里，環(huán)保要求高。此外，受潮汐、風(fēng)浪、雨季、大黃魚育苗等不可控因素影響，項(xiàng)目全年有效施工時間不到一半。2020年12月，項(xiàng)目開工3個月，預(yù)制構(gòu)件已堆滿了預(yù)制場，若不加快安裝，將無法按期完工。

長期以來，海洋裝配式構(gòu)筑物上部結(jié)構(gòu)施工多采用浮式起重船吊裝、搭建臨時棧橋等傳統(tǒng)方式，雖能展開施工，但面對惡劣海況時，受風(fēng)浪干擾大、作業(yè)窗口受限、施工效率低、安全風(fēng)險高、經(jīng)濟(jì)性差等缺陷十分明顯。

如何加快建設(shè)速度、提高建設(shè)質(zhì)量，成為項(xiàng)目亟待解決的問題。

為此，中交二航局技術(shù)中心研發(fā)團(tuán)隊(duì)決定打破傳統(tǒng)，將浮式安裝“搬到”設(shè)計水位標(biāo)高以上，為項(xiàng)目量身定制一個可在樁頂行走的“積木匠”。

經(jīng)過頭腦風(fēng)暴和反復(fù)論證，研發(fā)團(tuán)隊(duì)最終采用“板凳”交替支撐法，自主研發(fā)全球首臺包含自行走裝置、自動化吊具、數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)等海上裝配式碼頭預(yù)制構(gòu)件安裝裝備。初步構(gòu)思和設(shè)計理念形成后，打造“積木匠”的方案很快出爐，中交二航局所屬武港院很快完成設(shè)計制造，預(yù)制構(gòu)件流水化生產(chǎn)線順利延伸到施工一線，將常規(guī)的浮式吊裝設(shè)備變?yōu)闃痘问剑撾x了水面，規(guī)避了波浪、潮流對裝備的直接影響。

為讓“積木匠”更加聰明，研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了集構(gòu)件位置及姿態(tài)偏差自動分析、移動軌跡智能決策等于一體的信息化系統(tǒng)平臺，使預(yù)制構(gòu)件自動提取、運(yùn)送、360度回轉(zhuǎn)安裝、自動調(diào)平等“一鍵完成”，構(gòu)件平面精度可快速自動達(dá)到1厘米，軸線誤差控制在毫米級。

“這套設(shè)備就是一個‘智能移動工廠’，‘站’在四個排架上就能分區(qū)域、自動完成安裝作業(yè)，工效更高，安全、質(zhì)量、環(huán)保更有保障。”技術(shù)中心水工結(jié)構(gòu)研發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人林紅星說。

2023年3月，1524個預(yù)制構(gòu)件提前60天精準(zhǔn)架設(shè)完成，為大黃魚五月繁育留足了時間。

蝶變，“筑港專家”誕生

鹽城港大豐港區(qū)是國家一類對外開放口岸、江蘇省重點(diǎn)建設(shè)的三大深水海港之一，是國內(nèi)風(fēng)機(jī)葉片、鋼材等進(jìn)出口的重要通道。中交二航局承建的大豐港三期碼頭是一個泊位改擴(kuò)建、碼頭能級提升工程，碼頭寬53米，內(nèi)外側(cè)分別設(shè)1個10萬噸級、1個3萬噸級通用泊位。

項(xiàng)目地處外海，常年風(fēng)浪大，最大風(fēng)速可達(dá)32米每秒，最大波高超過3米，施工船舶每月可作業(yè)時間不足15天。

由于碼頭較寬，若采取常規(guī)工藝，需再加裝作業(yè)裝備，資源投入巨大。技術(shù)策劃時，研發(fā)團(tuán)隊(duì)提出“裝配化設(shè)計、全覆蓋安裝、智能化控制”的理念，準(zhǔn)備為“積木匠”增加“三頭六臂”，變身“筑港專家”。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)依托國家重點(diǎn)研發(fā)計劃和山東省重大科技創(chuàng)新工程開展核心技術(shù)攻關(guān)，聯(lián)合中國海洋大學(xué)首創(chuàng)樁帽頂部支撐裝置、斜拉式雙懸臂多功能吊裝系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件各類型、全斷面覆蓋吊裝。他們建立了架梁施工孿生平臺，研發(fā)了動態(tài)自適應(yīng)模型預(yù)測與決策控制算法，開發(fā)了基于實(shí)時數(shù)據(jù)驅(qū)動的預(yù)制構(gòu)件智能安裝控制系統(tǒng)，從多參數(shù)全方位反映施工現(xiàn)場真實(shí)狀態(tài)。此外，他們還通過對裝備部件的設(shè)計革新，讓“積木匠”動力方式也發(fā)生了巨大變化，先進(jìn)的永磁電機(jī)將傳統(tǒng)的柴油式轉(zhuǎn)變?yōu)殡婒?qū)動，減少碳排放量70%以上。2024年6月，全球首套裝配式碼頭一體化綠色智能筑港裝備成功打造，并于當(dāng)月投入使用，成為名副其實(shí)的“筑港專家”。

“筑港專家”能輕松適應(yīng)惡劣海洋環(huán)境，2米波高下可正常作業(yè)，吊裝范圍更廣、構(gòu)件類型更多，實(shí)現(xiàn)了各類高樁碼頭上部結(jié)構(gòu)一體化、全覆蓋、流水式安裝。工作過程中，項(xiàng)目技術(shù)人員通過碼頭數(shù)字監(jiān)控平臺，在指尖發(fā)出施工指令后，就能完成預(yù)制構(gòu)件自動化起吊、運(yùn)送、姿態(tài)調(diào)整、下放安裝，施工效率提高34%，作業(yè)人員減少50%。

2024年10月19日，全球首套裝配式碼頭一體化綠色智能筑港裝備在大豐港成功運(yùn)行120天，精準(zhǔn)完成第750個構(gòu)件安裝。

中交二航局技術(shù)中心黨委書記、總經(jīng)理田唯表示：“智能筑港裝備在港口碼頭建造智能化、綠色化方面的優(yōu)勢已經(jīng)體現(xiàn)，還將持續(xù)迭代升級，力爭在‘一帶一路’重大港航工程建設(shè)中發(fā)揮更大作用。”（黃勝 何聰 吳一凡）