1月10日，由中交四航局承建的广州港南沙港区四期工程（以下简称南沙四期）海轮1~4号泊位水工结构主体完工，为项目整体交工验收打下坚实基础。

南沙四期采用全球首创“单小车自动化岸桥、北斗导航无人驾驶智能集卡、堆场水平布置侧面装卸、港区全自动化”的“广州方案”，是一套完全拥有我国自主知识产权的自动化建设方案。该方案在模式上属于全球首创，为传统集装箱码头自动化升级改造提供了技术借鉴，将为整个港口行业的自动化码头发展提供了更低成本的解决方案。

四航建设团队施工内容为 2个10万吨级和2个5万吨级集装箱泊位，泊位长度1460米；12个2千吨级集装箱驳船泊位，泊位长度984米；4个工作船泊位，泊位长度200米。码头陆域纵深650-840米，陆域总面积约120万平方米。项目建成后，广州港南沙港区每年集装箱吞吐量预计可超过2000万标准箱，位居全球单一港区前列，届时南沙港区集装箱能力布局将更加完善，整体能力提升促进规模运输的优势将凸现，将成为泛珠三角经济腹地全面深度参与“一带一路”建设的出海大通道。

新技术为码头结构“减脂增肌”

“每个港口特点不同，我们不可能照搬照抄，也没有东西可抄。只有根据施工现场和工作实际设计出符合自己的一套施工方案和策略。”广州港南沙港区四期工程项目总工夏晓露说。

沉降现象是现阶段我国重力式码头施工过程中和投入使用后经常遇到的难点之一，传统码头沉降范围一般在30至50厘米之间，而自动化码头是实现码头集装箱装卸、水平运输、堆场装卸环节的全过程智能化的操作。意味着整个码头和堆场内将不再有人，直接由自动运行无人驾驶的IGV智能引导车将集装箱运到堆场。为避免IGV小车在行驶过程中由于场地不均匀沉降带来的高差过大原因，导致IGV小车出现线路偏差或行驶速度过快引发交通安全等因素，整个码头沉降必须控制在10厘米以内，这是成为建设粤港澳大湾区首个大型自动化集装箱码头的关键。

为啃下这块硬骨头，项目团队查阅无数码头施工案例，探寻了广东省内及周边省份现运营码头及地材，也没有找到沉降范围控制在10厘米的资料和案例。“那我们看看其他非水工类项目案例如何？”面对可能随时停工的压力，项目书记韩文锋另辟蹊径，帮团队打开新思路。

在公路、铁路建设过程中，为降低道路投入使用的跳车现象，通常会采用泡沫轻质土以降低道路本身自重。泡沫轻质土具有重量轻、抗压性好、耐久性好、自稳性好、经济性好等特点，但把泡沫轻质土应用到水工码头结构上在全国还没有先例。

随即，技术团队开展了技术攻关，通过不断调节泡沫掺入量，改变泡沫轻质土配合比方案等，经过几十次的试验对比分析，小体积试验的泡沫轻质土试块应运而生。“陆地试验环境和水上施工环境是完全不一样的，在海水环境中试验能否进行呢？”为确保可行性，技术团队自己给自己出考题。当在海水中进行试验时，泡沫轻质土试块呈半悬浮状态。根据数据演算模拟，用泡沫轻质土施工的码头，不仅能够满足10厘米的沉降要求，降低码头荷载，更能对海水腐蚀码头钢筋结构起到一定的防护作用,对码头持续经营,延长使用寿命,更好地发挥经济效益和社会效益能起到举足轻重的作用。

“没有可以参考的案例和经验，我们只能‘摸着石头过河’。”项目经理廖宏志坦言道。经过参数修调、样块比对、抗压试验以及环境变更等各项测试，泡沫轻质土施工方案终于出炉。2020年10月，所有人的目光都聚焦在第一方泡沫轻质土在海轮码头1号泊位浇筑现场。“三天、七天、二十八天不间断、全方位的实体检测数据、强度均满足施工设计要求！”养护验收团队通报测验结果，现场响起了一片掌声。

复杂地质精准放“柱子”

码头沉降问题刚解决，组合桩施工又是摆在项目团队面前的一道难题。不同于传统码头钢管，南沙四期码头的钢管桩单根长36.5米，重达43.3吨，可比拟一辆96A式主战坦克的重量。

项目采用的管板组合桩，钢管必须100%垂直打入地底，且两根相邻钢管间须精准空出1.4米，否则钢板无法准确插入钢管之间，实现无缝连接。经过前期勘探测量，施工作业面工程地质条件复杂，地下土质为砂层、淤泥层等分布不均，钢管桩施打稍有不慎，都将前功尽弃。

施打精度是管板组合桩施工的关键，逢山开路，遇水架桥。“拼命不一定能干好，不拼命肯定干不好。”经过十余次讨论验证、试打，项目技术团队决定研发可同时打下四根钢管桩的导向架。经过数天的“连轴转”、夜以继日的专题分析论证会，运用到南沙四期码头施工的钢管桩导向架“出生”了，经过组装、调试，在2020年5月正式投入使用。

“导向架高8米，长15米，通过钢结构组装，上下两方对应位置分别布置钢管桩大小孔洞，下放钢管桩，四周布置导向轮微调钢管桩定位精度，我们的钢管桩的实际施打精度已经控制在千分之二，远远高于百分之一的设计精度。”夏晓露解释道，钢管桩施打精度难题迎刃而解。

新设计的导向架不仅为码头施工采用的钢管桩提供了稳定的施工环境，更大幅度提高了工作效率、定位精度和建设质量，有效保障了码头施工的有序推进。

“智能脑机”决胜千里

“无人机智能巡检系统应用，使得无人机能够如同科幻大片中的场景一样，脱离飞手自主作业，这也是该系统在国内港口建设领域的首次实践。”南沙四期项目施工现场，夏晓露对参观人员介绍道。

无人机智能巡检系统作为全自动无人值守解决方案，主要由无人机、机场配套系统、机场后台及管控平台组成，系统采用“云-边-端”的应用架构体系。众人眼前这个充满科技感的“小箱子”正是无人机的机场。该系统通过管理人员最初的设定后，无人机就能够完成自行判定航行条件、升降自主作业、自动充电、远程操控、实时直播和数据自动回传、处理、分类存储自行拍摄、自行反馈数据等。

“南沙四期工程项目是粤港澳大湾区首个全自动化码头，按照合约需要在两年内完成并交付使用，建设过程及码头质量将对华南地区港口码头施工起到示范效应，在追求工程进度同时，工程质量、安全施工也是我们的坚守。”廖宏志说。面对进度、质量的双重考验，项目团队在建设之初就做好了心理准备。

秉持着“加大技术创新应用力度，提升项目管理水平”这一理念，项目团队利用BIM技术搭建的“智能脑机”便运营而生。“项目建设面积120万平方米，人工检查一圈耗时多达三个小时，一些险、微位置更是难以有效查看。”项目副总工卢家亿拿着无人机说。“现在有了它的加持，这些工作都变得更加简单，项目施工整体检查仅需要十几分钟，一旦发现问题，系统会自动反馈提示。”这仅仅是南沙四期基于BIM构建的工程建设全生命周期智能化管理的一个缩影，自动检测施工数据、无人进行安全检查等出现在科幻小说中奇妙的场景，已在南沙四期建设工地萌芽。BIM技术的一系列创新应用、集成应用和深化应用，让南沙四期的建设变得更“聪明”。

“为了保证施工质量，施工过程中对BIM技术创新应用覆盖施工过程全生命周期。”夏晓露介绍，在临时工程施工前，团队通过无人机智航巡飞系统对基地进行前期踏勘、图纸放样，利用BIM的三维可视化，使施工通过现场平面布置与现场一致；同时，大直径管板组合桩、五轴水泥搅拌桩等国内首次应用的突破性科技，也都由BIM深化后进行模拟。另外，通过BIM技术对各主要阶段的施工组织、大型设备配置、材料分类堆码、临建设施使用等进行管理，力求空间布置集约，使工程施工合理有序地进行，以实现进度、质量、安全管理“三优”的新局面。截至目前，南沙四期团队通过BIM技术共开展了6大类39项基础应用，完成了40个各类型节点的深化与优化工作，基于BIM的发现安全隐患91条。

“我们系统目前在业内处于先进水平，已经具备了‘移植’条件，仅需针对其他项目施工内容进行调整即可直接使用，节约了大量的过程成本。”韩文锋自信地说。

征途未有穷期。在新时代自动化港口建设的长征路上，四航建设团队将继续书写新的辉煌。（韩文锋 安琪）

责任编辑： 蔡继钗    

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