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钱凯智慧港启航中交方案闪耀南美

秘鲁钱凯港是南美地区首个智慧港口。 梅涵 摄

本报通讯员 郭志滨 王超 梁胜 陈泓钒 周舞阳

2024年11月14日,由中交集团独立设计建造并提供全套港机设备的秘鲁钱凯港项目正式开港,国家主席习近平同秘鲁总统博鲁阿尔特在利马总统府以视频方式共同出席钱凯港开港仪式,共同下达开港指令。钱凯港是南美地区首个智慧港口,建成后将有力巩固秘鲁衔接陆海、联通亚洲和拉美的门户地位。

2021年,中国港湾-四航局联营体承建秘鲁钱凯多功能港口新一期项目,主要建设内容包括4个码头泊位、主次防波堤、道路、堆场和综合办公区等,设计年吞吐能力初期为集装箱100万标准箱、散杂货600万吨、汽车16万辆。钱凯港开港后,中秘两国单程海运时间将缩短至23天,节约20%以上的物流成本,每年将为秘鲁创造逾8000个直接就业机会。

钱凯港位于秘鲁首都利马以北约80公里处的南美洲太平洋沿岸的钱凯湾内,是秘鲁和拉丁美洲枢纽港和太平洋门户港。作为中秘共建“一带一路”的标志性工程,钱凯港承载了两国友好合作的美好愿景。三年多来,中交建设者积极践行建设智慧港口的使命,高标准、严要求,全力推进施工生产,创新引入一大批新工艺、新设备、新材料,优质、高效确保钱凯港如期建成,助力打造了一条新时代亚拉陆海新通道,将中秘两国“从钱凯到上海”的期盼从愿景变为现实。首创新神器,中国方案写筑港传奇

在钱凯港开港仪式致辞环节,中交集团党委书记、董事长王彤宙高度肯定了中交建设者的表现。他指出:“中交集团牢记习近平总书记的嘱托,克服恶劣海况等诸多困难,高质量按时交付一座绿色智慧枢纽港,为两国深化经贸合作作出了重要贡献。”

秘鲁因其独特的长周期波浪,被称为“冲浪者”的梦乡。然而,汹涌的波浪背后蕴含着巨大的能量,加之受到洋流和环太平洋地震带影响,钱凯港施工海域内涌浪高达4米,长周期波持续约20秒,给码头沉桩施工带来巨大挑战。

根据施工方案,项目团队要完成4个码头泊位,累计1133根钢管桩的沉桩任务。然而,打桩船在海浪的冲击下剧烈摇晃,随时会有颠覆的危险,难以实现精确定位和稳定施打。“传统方式不适用,我们必须研发适用当地海况的新装备。”时任项目经理乐砾说。

项目团队充分借鉴国内外水工码头施工经验,提出“给码头沉桩施工打造一个稳定的平台”的施工方案。随后,经过大量的论证和试验,技术团队成功攻克平台自行走、抗地震载荷等关键技术难题,自主研发出海上“打桩神器”——全球首套高智能化超大型自移动式打桩平台。这套打桩平台由24个主要功能部件和超过1万个零件组成,量身配置有气举反循环钻机、振动锤、液压冲击锤、400吨履带式起重机、发电机组等设备,并设置了7套抱桩架,可满足同一个工位7根桩的沉桩作业。

技术团队为施工平台底盘设计了步履式行走装置,使平台可以通过伸缩油缸实现“海上行走”。此外,技术团队还给平台装上由4个定位系统、8台测距仪和中枢控制室组成的测量系统,相当于给平台装上了“电子眼”,保障了桩基定位的精确性。

“该平台集机械、液压传动、施工控制、监测报警等技术于一体,具备快速沉桩、自动行走、姿态调整、精确定位等功能,拥有极高的安全性和稳定性,可在海上、浅滩、滩涂等不同场景实现全天候作业,是四航局针对秘鲁特殊海况研发的核心专业设备。”时任项目执行经理谢小明介绍道。

2022年2月,团队成功克服秘鲁海上时常有浓雾的季节性不利因素,用时40天完成了打桩平台零部件的安装,为平台顺利投入使用打下基础。黑科技加持,技术创新解运桩难题

超长周期波带来的强涌浪,不仅影响码头钢管桩沉桩施工,对钢管桩运桩也是极大的挑战。通常情况下,为了避免运桩船受海浪冲击的风险,施工团队在码头后方回填临时便道运输钢管桩。然而,若防护不及时,回填料受涌浪冲刷,沉桩区域回淤,会严重影响沉桩质量。

“借鉴自移动式打桩平台成功实现‘水转陆’的施工思路,钢管桩运输是否也可以利用已完工的桩基铺设轨道进行呢?”项目副经理吴浩陷入沉思,“已完工的桩基受涌浪影响小,我们可以在桩基上铺设轨道解决钢管桩运输问题。”经过数月的努力,一条笔直的海上通道初现雏形。

在轨道铺设时,团队成员开始进行运桩小车研发,利用横纵梁焊接出小车的“骨架”,结合钢管桩尺寸量身定制电动平车这一钢管桩专属“座椅”,并为小车装载上传动装置、电气控制等作为动力控制系统。团队还提出“遥控式”设计理念,引入远程遥控设备,减轻人员现场操作风险,提高运输效率。

运桩小车在轨道上进行运桩测试时,吴浩紧皱着眉头叫停了试验。原来,当履带吊吊起钢管桩,其一端还在运桩小车上,致使小车存在侧向受力滑移问题,不仅输送效率大打折扣,还存在一定的安全隐患。“小车运输钢管桩的方向是正确的,当下之急是对小车进行针对性优化。”吴浩提议道。随后,在吴浩带领下,团队继续攻坚,确定了钢轨材质、轮轨深度及宽度等具体参数,并加设了轨道压板,优化了驱动轮。

项目自主制造的遥控式轨道运桩小车经过改良后再次接受检验。试验当天,项目成员紧盯着运桩小车牵引着钢管桩在轨道上徐徐前行。“报告!小车运载钢管桩顺利到达施工区域。”随着试验员张浩通报结果,现场响起一阵掌声。

随着钢管桩运桩和沉桩难题顺利解决,钱凯港码头钢管桩施工跑出“加速度”,不仅能实现“零油污”“零污染”的预期目标,在保护施工海域水质和海洋生物的同时,还能实现沉桩作业全季节、全时段施工。沉桩施工3天7根,直接将效率提高近4.7倍,最终提前3个月完成钢管桩沉桩施工任务智能、高效、安全、绿色的“中国方案”以实际成效得到了业主及当地社会的广泛认可。

“我们带着中国的先进港口建设技术和方案,研发出可远程遥控的装配式小型抛石船、无填料振冲工艺等一批新装备、新技术,为加快推进秘鲁的港口发展贡献中国智慧。”项目经理姜巍自豪地说道。

智能化设备,中国港机建智慧港口

水规院是秘鲁钱凯港一期工程的规划设计等全过程咨询单位。工程师们在面对长周期波浪和强震区等不利自然条件的挑战时,展现出卓越的专业能力和创新精神。“我们在设计上确定了最优的港区总体布局方案,同时结合模拟仿真技术,为钱凯港项目量身打造出一套先进的集装箱自动化装卸工艺模式。”项目设计负责人张立斌说。项目创新性地采用堆场内外集卡“软隔离”模式,并逐步迭代升级为“混行模式”,实现更高效的自动化作业体系。

智能化码头离不开专业的港机设备。在南美洲太平洋沿岸的山海之间,一排缓缓靠泊的蓝色“钢铁巨人”显得格外鲜亮。2024年6月14日,秘鲁总统迪娜·博鲁阿尔特出席振华重工为秘鲁钱凯港一期工程制造的首批5台双悬臂自动化轨道吊安全靠泊的观礼仪式,见证这一历史性时刻。中国驻秘鲁大使宋扬参加活动。

振华重工自主研发、设计和建造的6台自动化岸桥、15台自动化双悬臂轨道吊和6台多种类门机陆续到达钱凯港。“这些功能丰富的自动化港机里蕴含了智能安全的中国技术。考虑到秘鲁位于环太平洋地震带,用户对港机的防震抗震能力提出极高要求,我们在港机研发设计中要以‘稳’字当头。”振华重工高级工程师吕军福说。

设计团队在调研当地地震数据的基础上,细致开展多地震工况分析,串联起2个集装箱泊位、1个通用泊位和1个多用途泊位,大幅提升港机的稳定性和抗震性,可做到“大震不倒,中震可修,小震不坏”。

设计人员通过巧妙布置8根牵引绳,提升港机的防摇性能,进而提升作业效率,实现吊具精准起升抓放集装箱。“设备轻量化、控制简单、维护方便,振华重工拥有完全自主知识产权,已在超百台的设备上得到检验。”吕军福骄傲地说。

研发人员将全球最先进最稳定的自动化控制技术汇集于15台轨道吊。吕军福解释道:“系统在人机交互,定位检测,安全保护等方面满足控制中心对设备的安全操控作业,提高作业装卸效率,减少人工工作量。”同时,岸桥还配备了机构结构振动智能检测、自动灭火、防雷系统等技术先进的子系统,帮助岸桥司机及时掌握设备的健康状况。

除了集装箱泊位,港口的通用泊位和多用途泊位配备了2种门机,涵盖2种漏斗和6种吊索具,满足8类工况,丰富码头装卸实用性,适用于多种船型靠泊。同时,所有设备均采用低碳环保工艺和配套件,以守护这片美丽海域。

“码头自动化设备不是孤立存在的,要与码头操作系统、水平运输系统等相连。这些系统间的接口像迷宫一样,使现场调试极具挑战。”振华重工钱凯港项目总经理周建伟说。调试中最大的挑战是码头供电。团队结合各机型特点,成立5个对应工作组,提前排摸调试需求和所需时间,做好前期策划和应急方案。

方案落地后,工作有条不紊地向前推进。2024年9月,振华重工项目团队完成了首次实船作业,在长达72小时的卸船期间,故障解除均在15分钟内完成,保障1700个标准箱的卸船工作。

在这些先进成熟的中国港机加持下,一幅贸易繁忙、经济繁荣的画卷随着钱凯港的开港正徐徐展开。

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