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早在20世纪初，《国家中长期科学和技术发展规划纲要》 ［1］ 和2016年《“十三五”国家科技创新规划》 ［2］ 中明确提出，应加强绿色建筑设计技术和装配式建筑研究，主要包括：①加强装配式建筑设计理论、技术体系和施工方法研究；②研究装配式混凝土结构、钢结构等结构技术体系、关键技术和通用化、标准化、模数化部品部件；③结合建筑信息模型（BIM）、大数据技术，加强装配式建筑设计、施工和运维管理全过程研发应用；④构建装配式建筑的设计、施工、建造和检测评价技术及标准体系，开发耐久性好、本质安全、轻质高强的绿色建材，促进绿色建筑及装配式建筑实现规模化、高效益和可持续发展。
2016年9月，李克强主持召开国务院常务会议，指出：按照推进供给侧结构性改革和新型城镇化发展的要求，大力发展钢结构、混凝土等装配式建筑，具有发展节能环保新产业、提高建筑安全水平、推动化解过剩产能等一举多得之效。会议决定，以京津冀、长三角、珠三角城市群和常住人口超过300万的其他城市为重点，加快提高装配式建筑占新建建筑面积的比例。为此，一要适应市场需求，完善装配式建筑标准规范，推进集成化设计、工业化生产、装配化施工、一体化装修，支持部品部件生产企业完善品种和规格，引导企业研发适用技术、设备和机具，提高装配式建材应用比例，促进建造方式现代化。
2016年10月，国务院印发《关于大力发展装配式建筑的指导意见》 ［3］ ，确立了健全标准规范体系、优化部品部件生产等主要任务。装配式建筑是指在工厂化生产的部品部件，在施工现场通过组装和连接而成的建筑。与现在仍然在施工当中占主流的现浇建筑不同，现浇建筑基本上是把建筑材料运到工地之后，用模板现浇。装配式建筑则是把一部分原来通过现浇成型的构配件，比如梁、柱、板，拿到工厂生产，之后再运到工地来组装，把节点衔接好，然后采用一部分现场浇筑将这两部分结合起来，形成一个完整的建筑。装配式建筑具有节约资源和能源、减少污染、提高劳动生产率、提高工程质量等优点，可以促进信息化、工业化深度融合，对于化解当前过剩的钢产能也有一定积极作用。
2021年，作为“十四五”开局之年，交通运输部与科学技术部联合印发《关于科技创新驱动加快建设交通强国的意见》 ［4］ 明确：促进交通建筑业高质量发展。推动交通基础设施装配化、工业化、标准化和数字化发展，促进智慧工地技术研发与应用，加快建筑信息模型（BIM）技术自主创新应用，提升预制构件的标准化水平，支持工程新材料产业发展。
2021年10月，中办国办印发《关于推动城乡建设绿色发展的意见》 ［5］ 明确：大力发展装配式建筑，重点推动钢结构装配式住宅建设，不断提升构件标准化水平，推动形成完整产业链，推动智能建造和建筑工业化协同发展。实现工程建设全过程绿色建造。开展绿色建造示范工程创建行动，推广绿色化、工业化、信息化、集约化、产业化建造方式，加强技术创新和集成，利用新技术实现精细化设计和施工。大力发展装配式建筑，重点推动钢结构装配式住宅建设，不断提升构件标准化水平，推动形成完整产业链，推动智能建造和建筑工业化协同发展。完善绿色建材产品认证制度，开展绿色建材应用示范工程建设，鼓励使用综合利用产品。加强建筑材料循环利用，促进建筑垃圾减量化，严格施工扬尘管控，采取综合降噪措施管控施工噪声。推动传统建筑业转型升级，完善工程建设组织模式，加快推行工程总承包，推广全过程工程咨询，推进民用建筑工程建筑师负责制。加快推进工程造价改革。改革建筑劳动用工制度，大力发展专业作业企业，培育职业化、专业化、技能化建筑产业工人队伍。
2021年12月，工业和信息化部、科技部、自然资源部三部委联合发布《“十四五”原材料工业发展规划》 ［6］ 明确：到2025年，粗钢、水泥等重点原材料大宗产品产能只减不增。同月，工业和信息化部印发《“十四五”工业绿色发展规划》明确：坚持把创新作为第一驱动力，强化科技创新和制度创新，优化创新体系，激发创新活力，加快绿色低碳科技革命，培育壮大工业绿色发展新动能。
从国家政策导向看，发展装配式结构不可避免。现代交通基础设施建设也需要大力发展装配式结构，进而达到建设期间降碳减碳目标。纵观全局，国家发展装配式结构的政策导向主要集中在建筑行业，交通行业相关政策还相对较少，未来还有众多导向性政策出台，指导交通领域装配式结构的发展。
中华人民共和国成立前，上海及其周边地区建设的码头上部结构均为框架结构。随着经济发展以及施工能力增强和大型打桩设备的引进，1958年开始采用高桩板梁装配式码头代替过去的框架码头，但囿于施工设备限制，现浇方量占总混凝土方量的50％以上，且预制构件小，规格不统一，品种多，施工工序繁杂，施工周期长。1975年，交通部第三航务工程局结合上海白莲泾木材码头开始进行高桩码头上部结构改革，取消下横梁，改为现浇桩帽，上横梁改为预制，与纵梁同时安装，面板改为一次预制，现场仅现浇磨耗层以找平码头。1976年，又在上海军工路一、二、三号泊位和中华南栈码头发展了白莲泾码头的设计、施工经验，将横梁和靠船构件一起预制、整体安装。1979年，邢夏等提出了装配式排架透空式码头结构，既可改善泊稳条件，又可缩短工期降低工程造价，并将其成功应用于青岛中港渔轮码头和北海船厂修船码头。当时提出的装配式桩基码头结构的施工效率虽然有所提高，但囿于当时建设的码头等级较低，使用荷载较小，码头结构的整体性能也表现明显不足。尤其是在1976年唐山大地震后，当时建筑界对装配式结构持怀疑甚至全盘否定的态度。这一局面一直持续了将近20年，很大程度上制约了我国装配式结构体系发展。但在此期间，由于水运工程码头结构建设往往需要在离岸水上施工，因此设计建造过程中一直长期采用部分混凝土构件预制。桩基码头建造过程中也不再提及装配式的概念，因此装配式桩基码头设计建造应用理论也就没有得到系统的研究发展。直到2006年《国家中长期科学和技术发展规划纲要》 ［1］ 和2016年《“十三五”国家科技创新规划》 ［2］ 正式发布，装配式建筑这一概念又成为业界的研究热点。1979—2006年期间，涉及装配式建筑的文献较少，而且主要集中在桥梁建造行业。
2006年以后，工民建行业装配式建筑方面的研究报道急剧上升，但港口码头建设领域仍然较少。张治明等 ［7］ 提出了一种装配式透空管型夹桩结构，并将其应用在位于强涌浪海域的以色列Ashdod码头施工中，提高了施工效率。梁胜光等 ［8］ 设计了步履式顶推平台，并将其应用于位于强涌浪海域的以色列Ashdod码头钢管桩沉桩施工，提高了沉桩精度和施工效率。何晓杰 ［9］ 介绍了GPS RTK定位技术和信息化BIM技术在水运工程装配化施工的初步应用。国内装配式桩基码头设计与施工一体化建造方面的研究仍处在刚刚起步阶段，有待进一步深入研究。
Morris ［10］ 认为1875年预制混凝土这一概念最早起源于欧洲，也就意味着装配式建筑的诞生。由于预制混凝土一般是工厂化生产，养护条件好，施工质量控制较为有利，故预制混凝土在土木工程界广泛使用至今。如今装配式概念早已不仅仅专用在预制混凝土结构形式，而是由混凝土结构延伸至其他诸如钢结构、木结构和混合结构等形式。1950年，美国著名的Walnut Lane Memorial Bridge开始第一次使用预应力预制混凝土，标志着预应力预制混凝土开始应用于建筑行业。1954年，美国正式成立预应力混凝土协会（Precast／Prestressed Concrete Institute，PCI），开启了建筑行业预制装配的新一轮研究与应用高潮。预制装配式结构开始广泛应用于住宅建筑、办公建筑、桥梁建筑、工业仓库、体育场、码头和防波堤等各种结构形式 ［11］ 。英国、美国、日本和德国等相关港口码头结构建设规范 ［12-22］ ，均明确规定港口码头设计建造应考虑施工条件，可相应考虑采用装配式预制混凝土和钢结构。日本的装配式建筑的战略是变建筑过程为制造过程，先张法预制预应力混凝土管桩就是其中最好的应用实例。1987年，交通部第三航务工程局率先引进日本全套先张法预应力管桩生产线，实践证明预应力混凝土管桩具有较好的耐打性能和较高的承载能力。桩基码头上部结构的预制装配化程度也日趋提高。最近，澳大利亚、日本等开始使用装配式桩基码头结构，国外已经有相关工程实例，装配化程度比传统混凝土码头结构明显提高。国内全钢码头设计建造技术刚刚起步，有待进一步研究发展。
国外生态护岸起步较早，最早可以追溯到20世纪60年代。瑞士、日本、德国等发达国家纷纷对混凝土护岸进行生态改造，以恢复河流附近的生态系统，积累了大量的工程案例 ［23］ 。日本在半个多世纪的探索与发展中，提出“亲水”理念并开展“创造多自然型河川计划”，在对河流与城镇河道建设中使用了多种生态型护岸材料 ［24］ 。在美国飓风下的生物护岸经受住了考验并表现出良好的抗冲刷能力，并用种树与土工材料相结合的方式建造护岸工程，此工程在经历多年飓风和洪水后证实了该方法的可靠性 ［25］ 。莱茵河改用无混凝土护岸或者钢筋混凝土外覆植被的可视性护岸恢复生态平衡 ［26］ 。纵观国外生态护岸的发展，由于较早地意识到回归自然，注重生态平衡的重要性，积累了很多生态护岸的成功案例 ［27］ 。国内生态护岸兴起于我国生态文明建设的大背景下，在生态护岸工程方面也取得了一定成就。邢浩瀚 ［28］ 提出了一种新形式的多孔型生态护岸，得出鱼类在孔隙中穿行的适宜尺寸，并且在护岸块体的底部也设置孔隙供水生植物生长，构建出良好的鱼类繁衍场所。朱远和沈旭鸿 ［29］ 提出一种多层拼装式装配式护岸结构，该结构节省了现浇时间，直接进行安装在一定程度上实现了工业化。我国虽然在生态护岸研究方面起步较晚，但近些年发展力度逐年加大。目前在设计护岸结构时，充分考虑植物生长和水域鱼类栖息的问题成为生态护岸研究的两大重点方向，生态护岸的发展对保护生态环境具有积极且长远的意义。
护岸结构是一种防御波浪和水流对岸坡和陆域的侵袭、保障陆域人员和基础设施安全的水工建筑物，常用的结构形式主要有现浇L形挡墙护岸、现浇扶壁挡墙护岸、预制方块护岸等。近年来，随着社会经济的快速发展，人们越来越期望工程建设符合绿色低碳、可持续的发展理念。传统现浇混凝土结构护岸建设存在生产效率低、施工周期长、环境负面影响大等缺点，越来越难以适应新时期发展的需要。
为推动绿色低碳、可持续的发展理念，《“十三五”国家科技创新规划》 ［2］ 和《国家中长期科学和技术发展规划纲要》 ［1］ 明确提出，应加强绿色建筑设计技术和装配式建筑研究，特别是装配式建筑设计理论、技术体系和施工方法研究，相关主管部门已率先开展了装配式建筑技术的研究和应用 ［30-32］ 。目前，在工民建、市政领域中，装配化、智能化建造技术在大力推进，涉及设计、生产、施工安装、监测检测、运营维护等全产业链流程，并形成了一些技术标准，出现了装配化、智能化建造的雏形和代表，如预制PC构件的自动化流水生产线、机电液一体化施工装备、BIM信息技术的应用等。但在水运工程领域中，近几年通过施工技术的发展，水上混凝土浇筑也向装配化迈进，如桩帽钢筋绑扎技术，由原来水上直接绑扎，到陆上绑扎后水上安装钢筋笼，提高生产效率；水上现浇混凝土模板也由原来水上现场搭设变为模块化拼装，提高施工效率。这些技术进步仍然脱离不了水上浇筑节点的传统形式，只是在施工工艺上有所改进，还是存在大量现场水上现浇、养护施工工作，工程安全、质量隐患较多；现场依然需要大量的劳动力，劳动强度大，工作环境差；结构装配标准化和模数化程度不够，装配化率低，现场施工周期长等缺陷。因此，装配式结构在水运工程领域还处于初级阶段，其中水上节点连接是关键，一直困扰设计者和施工人员，好的连接方式可以大大提高结构装配化率和施工效率，促进装配式结构在水运工程中的推广应用。
本书结合工程实践，介绍全装配式防波堤结构技术、全装配式码头驳岸一体化接岸结构以及模块化全装配式码头结构等新型结构形式，实现港口基础设施快速建设，对促进水运工程建设转型发展，适应水运发展新形势具有重要意义。