深圳港妈湾港区海星码头1#~4#泊位改造工程设计

（2022～2023年度第一批优秀设计一等奖） 

申报单位  中交第三航务工程勘察设计院有限公司

一、项目基本情况

妈湾海星码头建于1986年，占用岸线850m，有3个3.5万吨级散杂货码头和1个2000～5000吨级的港池，主要从事钢材、粮食、矿砂、木材、散装水泥、花岗岩等散杂货业务，是深圳西部港区散杂货主要作业区之一。随着深圳前海蛇口自贸区的设立，海星码头从事的散杂货业务已不适应区域功能定位及发展。根据前海蛇口自贸区综合规划及招商局港口的战略部署，利用妈湾港区优越的区位优势及建港条件，将现有妈湾港区1#-4#散杂货泊位整体升级改造为2个20万吨级的自动化集装箱码头，岸线总长度为850m，改造后方陆域约40.47万m²，年吞吐量94万TEU。设计采用全自动化集装箱装卸工艺，水平运输采用无人驾驶集装箱卡车，通信控制采用5G+北斗技术，打造成为全自动化、智能化、绿色低碳环保的新一代港区。

二、技术难点和特点

1.设计难点：相较于新建港区，利用老码头进行自动化码头的升级改造往往存在着总体布置受制因素多等问题。老码头建设时期较早，泊位等级低、结构设施陈旧，而集装箱运输船舶的大型化趋势发展迅速，故与常规的码头升级改造不同，老码头的专业化升级改造存在着泊位升等跨度大、技术改造难度和改造风险高、施工中受周边码头的制约因素多等关键技术问题。

（1）港区纵深小，自动化装卸工艺方案和平面布置须适应多种受制因素；

（2）老码头泊位等级低、结构陈旧，水工结构升等跨度大，原码头前沿泥面需大幅浚深，常规水工结构难以满足改造要求，且受现有周边码头运营的影响，施工工序受到诸多限制；

（3）因归顺整合岸线而致新、老场地基础间存在不均匀沉降，较难满足自动化设备运行对不均匀沉降控制要求；

（4）抓住改造契机，充分考虑新一代信息技术与港口业务的融合应用，提升老港区智能化水平；

（5）老码头改造过程中拆除料需做综合回收利用。

2.设计特点：本项目是将原有3.5万吨级以下的散杂货码头整体改造为2个20万吨级全自动化集装箱泊位，设计内容包括了平面工艺、水工、陆域形成地基处理、道路堆场、通讯控制及其他配套等内容。项目设计有规模大、等级高、标准高、改造条件复杂、改造技术难度大、绿色环保要求高、自动化程度高等特点。 

三、创新点

本工程设计针对老港区自动化集装箱改造和老码头结构升级改造关键技术，结合深圳妈湾海星改造项目特点，将原3.5万吨级散杂货泊位改造为20万吨级全自动化集装箱码头的目标，重点围绕基于无人集卡的自动化集装箱港区总体布置、升等跨度大的老码头水工结构升级改造、因港池回填形成的新、老场地地基-轨道基础设计、5G等信息技术在老港区改造中的应用等关键技术开展设计研究，主要设计成果及创新点如下：

1.研发了5G+自动驾驶集卡工艺的自动化集装箱港区总体布置技术，提出了空间+时间隔离的内外集卡交通隔离及交通组织模式，解决了港内无人集卡与港外集卡混合作业的难题；

2.首次提出了钢管桩短板桩墙组合高桩码头的新型水工结构，通过钢板桩和钢管桩组合作为接岸挡土结构，适应了码头前沿泥面的大幅浚深，合理地利用了老码头接岸结构，解决了升等跨度大的高桩梁板结构老码头改造技术难题，解决方案具有广泛的适用性；

3.研发了地基-轨道基础协同设计技术。提出了新型轨枕及双重可调柔性轨道基础和地基处理方式相结合的轨道基础设计方法，并分区采用可调节柔性轨道基础，提高了自动化设备轨道基础对新、老地基不均匀沉降的适应性，解决了老码头改造中新、老地基不均匀沉降的技术难题； 

4.采用了5G、人工智能、北斗定位等最新技术，提出了由传统码头升级改造为行业级智慧港口的整体解决方案，方案拥有3大板块，28个系统，8大智慧元素，以招商芯CTOS系统为核心，打造全要素智慧港口，解决了老码头系统性智能化改造的难题。 

 四、成果应用

本设计成果已在深圳妈湾海星码头1#～4#泊位改造项目中得到全面应用，其创新设计研究成果具有智能化、绿色低碳、经济性及推广性等优点，对推动我国老港区改造，建设资源节约型、环境友好型港口，实现港口的高质量发展具有重要意义。

五、经济和社会效益

1.利用现有的岸线资源，成功将原3.5万吨级散杂货泊位升级改造为20万吨级自动化集装箱泊位。采用钢管桩短板桩墙组合高桩结构的水工结构改造方案，充分利用了现有驳岸结构，降低工程开挖工作量，减少对环境影响，简化工序、降低工程投资，总计可缩短工期6个月，节约工程投资1.5亿元。

2.针对港池回填形成的存在不均匀沉降的新、老地基，采用地基-轨道协同设计，在充分利用已有基础条件的情况下，分区采用可调节柔性轨道基础，提高了自动化设备轨道基础对新、老地基不均匀沉降的适应性，节省工期约1年，降低工程投资约1亿元。

3.针对陆域纵深小、且整段岸线的主干道路位置已确定的陆域条件，采用基于无人集卡的自动化集装箱港区总体布置，在原有港区40万m2的陆域范围内，通过合理的工艺平面布局实现180万TEU的港区年通过能力。既适应了老港区自动化改造的受制因素、实现了全自动化作业，又增加堆场通过能力近20%，最大限度地扩大了堆场容量，提升了泊位的整体通过能力。

通过上述设计研究成果的应用，最大限度地提高了港口经济活动的资源使用率，最大限度地减少港区对外区域环境的负面影响，提升港区社会、经济和环境综合效益。