我國自主研發(fā)又一基建“神器”:“一航津平2”來(lái)了,海底便有了“路”
近日,由中交一航局研發(fā)、上海振華重工建造的自升式碎石鋪設整平船“一航津平2”在南通下水,船體為箱型“回”字結構。船長(cháng)98.7米、寬66.3米,相當于一個(gè)足球場(chǎng)大??;在不移動(dòng)船身的情況下,單個(gè)船位碎石鋪設整平作業(yè)范圍達2500平方米,等同于6個(gè)標準籃球場(chǎng);在它平整完的地基上建隧道可以“滴水不漏”……作為世界最大、最先進(jìn)的自升式碎石鋪設整平船,“一航津平2”投產(chǎn)后將進(jìn)一步鞏固我國在海底隧道基礎施工領(lǐng)域的世界領(lǐng)先地位。
深水碎石鋪設的“3D打印機”
碎石鋪設整平船一般用于深水碎石基床鋪設,集基準定位、石料輸送、高精度鋪設整平、質(zhì)量檢測驗收功能于一體,因其鋪設作業(yè)的高效率和自動(dòng)化,被形象地稱(chēng)為深水碎石鋪設的“3D打印機”。
在實(shí)際的作業(yè)中,該船的功能相當于海底鋪路機,通過(guò)拋石管精準定位,向海床投入碎石并鋪平,大型海底隧道的沉管就鋪設在碎石面上,高效率的作業(yè)速度可以解決受海底水流影響在碎石上產(chǎn)生回淤量大的難題,保障沉管快速安裝。
此次下水的“一航津平2”是港珠澳大橋深水整平的功勛船舶“津平1”的升級版。與“津平1”相比,“一航津平2”在性能、規格、國產(chǎn)化程度等方面均實(shí)現超越,多項性能位居國際領(lǐng)先水平:該船鋪設范圍更廣,整平效率也更高,整平速度較“津平1”提升了一倍,最高可達每分鐘5米;作業(yè)壽命更長(cháng),樁腿使用壽命長(cháng)達2000小時(shí)。
“一航津平2”是超級工程深中通道的核心裝備,同時(shí),在設計、建造方面均實(shí)現了國產(chǎn)化,尤其是施工管理系統成功突破國外技術(shù)封鎖,實(shí)現了整套系統國產(chǎn)化。
“一航津平2”是如何在海底進(jìn)行“3D打印”的呢?中交第一航務(wù)工程局有限公司整平船監造組組長(cháng)李家林介紹,為了確保工程達標,在正式開(kāi)工“3D打印”前,“一航津平2”還需要過(guò)五關(guān)斬六將。
“首先是工前測控系統校準和施工管理運行系統測試,之后整平船才能由拖船拖拽至施工現場(chǎng),到了現場(chǎng),整平船還將進(jìn)行一系列的調試準備,包括拋錨駐位、整平船調平、整平船抬升、測量系統二次標定幾個(gè)步驟。”李家林強調,將整平船抬升出水面主要是為了減少海面波浪對船體的影響,保障50米水深條件下碎石鋪設的高精度。
“接下來(lái)才是重頭戲。”李家林說(shuō),“整平船旁邊是它的‘好幫手’運料船和供料回填船,它們將承擔供料的任務(wù),這一步完成之后整平船才正式開(kāi)始碎石鋪設作業(yè)。碎石基床鋪設完成后,整平船測控系統會(huì )進(jìn)行碎石基礎成型檢測,確保碎石鋪設的工程質(zhì)量。每個(gè)船位整平完成驗收合格后,整平船又會(huì )重新下降入水、提升樁腿、移位,進(jìn)行下一個(gè)船位的整平作業(yè)。”
即將服役世界級“超級工程”
“一航津平2”即將服役的深中通道,是繼港珠澳大橋之后的又一超級工程。
深中通道連接珠江東西岸,是承接粵港澳大灣區產(chǎn)業(yè)轉移打造的交通大動(dòng)脈。作為世界級超大型“橋、島、隧、地下互通”集群工程,該工程的海底沉管隧道長(cháng)約6.8公里,為雙向八車(chē)道超寬鋼殼混凝土沉管隧道,具有“超寬、變寬、深埋、回淤量大、挖砂坑區域地層穩定性差”五大技術(shù)難點(diǎn),工程規模和技術(shù)難度前所未有。
以往整平作業(yè)大多都在30米或者40米深的水下操作,而深中通道的整平作業(yè)則需要在50米深的水下操作,“一航津平2”樁腿總長(cháng)75米,可根據水深工況環(huán)境接長(cháng)至95米,樁腿越長(cháng),對樁腿控制、參數測量、異常情況監測以及施工經(jīng)驗的要求就越高。
“你可別小看這小小的10多米,它的變化就好比在自行車(chē)輪子下又加了一個(gè)輪子,一下子從騎車(chē)變成耍雜技了。”中交一航局科學(xué)技術(shù)部總經(jīng)理李增軍介紹,為了保證在50米深水下作業(yè),“一航津平2”樁腿直徑接近3米,是“津平1”的一倍多,同時(shí)監控系統將會(huì )與施工過(guò)程同步,出現問(wèn)題后立即就能糾正,保障施工質(zhì)量。
相比起來(lái),寬度的增加給整平作業(yè)帶來(lái)的利遠大于弊。“只要克服結構變形的難題以后,加寬的船體就非常有優(yōu)勢了。它可以使工程速度加快,加上船上各項設備的運行速度也被提高了,工期就被大大縮短。”李增軍說(shuō)。
“一航津平2”可在18小時(shí)左右完成一個(gè)碎石機床鋪設作業(yè),165米長(cháng)標準管碎石基床分4個(gè)船位可以整平完成 ,每個(gè)船位作業(yè)時(shí)間為18小時(shí),單個(gè)標準管節基床所需時(shí)間約為3—4天,與之相比,“津平1”在港珠澳大橋沉管施工時(shí),180米長(cháng)標準管碎石基床則需要分7個(gè)船位整平完成,耗時(shí)7到12天。
速度快了,隨之帶來(lái)的是精度的提高。“耗時(shí)越短,沉積的淤泥會(huì )越少,最后的工程質(zhì)量受到的影響就小了。”李增軍提到,他們還使用GPS進(jìn)行靜態(tài)測量,解決了動(dòng)態(tài)測量帶來(lái)的精度差的問(wèn)題,動(dòng)態(tài)部分則使用光學(xué)儀器進(jìn)行測量,最終將整平精度控制在正負40毫米以?xún)取?br />
船舶“大腦”突破封鎖自主可控
除了硬件外,上海振華重工還成功突破國外技術(shù)封鎖,實(shí)現了施工管理系統的國產(chǎn)化。此前“津平1”服役港珠澳大橋島隧工程時(shí),其核心的施工管理系統引進(jìn)自日本,中方不僅需要高價(jià)引進(jìn),還處處受到掣肘。李家林回憶:“當系統第一次出現問(wèn)題時(shí),我們甚至還需要背著(zhù)電腦到日本去尋求幫助,后來(lái)第二次出現了問(wèn)題后,我們又立即購買(mǎi)衛星電話(huà)聯(lián)系日方。有時(shí)日方的工作人員來(lái)進(jìn)行一些基礎檢修,還會(huì )在一些關(guān)鍵環(huán)節刻意回避我們,處處依賴(lài)別人的感覺(jué)太不好受了。這幾次經(jīng)歷也讓我們加大了研制國產(chǎn)施工管理系統的決心。”
到了“一航津平2”,振華重工終于實(shí)現了施工管理系統的國產(chǎn)化。該系統相當于船舶的“大腦”,擔任作業(yè)的“總指揮”,包括設備控制、遠程故障診斷、船舶定位和監控等,協(xié)調各方同時(shí)運行,發(fā)出指令并接受反饋。“如果珠海這邊的系統出了問(wèn)題,北京的工程師直接就可以在電腦上實(shí)現遠程故障診斷和在線(xiàn)修復,以往光是花在交通上的時(shí)間就不只一天。”李家林解釋說(shuō)。
除了匹敵國外系統的各項性能,“一航津平2”的施工管理系統還解決了施工操作對系統的影響,周邊環(huán)境對測控精度的影響以及運行速度、精度等因素間的相互影響這三大業(yè)界難題。
據了解,該船于2018年7月開(kāi)工建造,歷時(shí)5個(gè)月完成主船體分段制造和搭載。后續,該船將進(jìn)入樁腿安裝和設備調試階段,預計今年7月抵達深中通道現場(chǎng)進(jìn)行調試和交付,接受實(shí)際作業(yè)的檢驗。

深水碎石鋪設的“3D打印機”
碎石鋪設整平船一般用于深水碎石基床鋪設,集基準定位、石料輸送、高精度鋪設整平、質(zhì)量檢測驗收功能于一體,因其鋪設作業(yè)的高效率和自動(dòng)化,被形象地稱(chēng)為深水碎石鋪設的“3D打印機”。
在實(shí)際的作業(yè)中,該船的功能相當于海底鋪路機,通過(guò)拋石管精準定位,向海床投入碎石并鋪平,大型海底隧道的沉管就鋪設在碎石面上,高效率的作業(yè)速度可以解決受海底水流影響在碎石上產(chǎn)生回淤量大的難題,保障沉管快速安裝。
此次下水的“一航津平2”是港珠澳大橋深水整平的功勛船舶“津平1”的升級版。與“津平1”相比,“一航津平2”在性能、規格、國產(chǎn)化程度等方面均實(shí)現超越,多項性能位居國際領(lǐng)先水平:該船鋪設范圍更廣,整平效率也更高,整平速度較“津平1”提升了一倍,最高可達每分鐘5米;作業(yè)壽命更長(cháng),樁腿使用壽命長(cháng)達2000小時(shí)。
“一航津平2”是超級工程深中通道的核心裝備,同時(shí),在設計、建造方面均實(shí)現了國產(chǎn)化,尤其是施工管理系統成功突破國外技術(shù)封鎖,實(shí)現了整套系統國產(chǎn)化。
“一航津平2”是如何在海底進(jìn)行“3D打印”的呢?中交第一航務(wù)工程局有限公司整平船監造組組長(cháng)李家林介紹,為了確保工程達標,在正式開(kāi)工“3D打印”前,“一航津平2”還需要過(guò)五關(guān)斬六將。
“首先是工前測控系統校準和施工管理運行系統測試,之后整平船才能由拖船拖拽至施工現場(chǎng),到了現場(chǎng),整平船還將進(jìn)行一系列的調試準備,包括拋錨駐位、整平船調平、整平船抬升、測量系統二次標定幾個(gè)步驟。”李家林強調,將整平船抬升出水面主要是為了減少海面波浪對船體的影響,保障50米水深條件下碎石鋪設的高精度。
“接下來(lái)才是重頭戲。”李家林說(shuō),“整平船旁邊是它的‘好幫手’運料船和供料回填船,它們將承擔供料的任務(wù),這一步完成之后整平船才正式開(kāi)始碎石鋪設作業(yè)。碎石基床鋪設完成后,整平船測控系統會(huì )進(jìn)行碎石基礎成型檢測,確保碎石鋪設的工程質(zhì)量。每個(gè)船位整平完成驗收合格后,整平船又會(huì )重新下降入水、提升樁腿、移位,進(jìn)行下一個(gè)船位的整平作業(yè)。”
即將服役世界級“超級工程”
“一航津平2”即將服役的深中通道,是繼港珠澳大橋之后的又一超級工程。
深中通道連接珠江東西岸,是承接粵港澳大灣區產(chǎn)業(yè)轉移打造的交通大動(dòng)脈。作為世界級超大型“橋、島、隧、地下互通”集群工程,該工程的海底沉管隧道長(cháng)約6.8公里,為雙向八車(chē)道超寬鋼殼混凝土沉管隧道,具有“超寬、變寬、深埋、回淤量大、挖砂坑區域地層穩定性差”五大技術(shù)難點(diǎn),工程規模和技術(shù)難度前所未有。
以往整平作業(yè)大多都在30米或者40米深的水下操作,而深中通道的整平作業(yè)則需要在50米深的水下操作,“一航津平2”樁腿總長(cháng)75米,可根據水深工況環(huán)境接長(cháng)至95米,樁腿越長(cháng),對樁腿控制、參數測量、異常情況監測以及施工經(jīng)驗的要求就越高。
“你可別小看這小小的10多米,它的變化就好比在自行車(chē)輪子下又加了一個(gè)輪子,一下子從騎車(chē)變成耍雜技了。”中交一航局科學(xué)技術(shù)部總經(jīng)理李增軍介紹,為了保證在50米深水下作業(yè),“一航津平2”樁腿直徑接近3米,是“津平1”的一倍多,同時(shí)監控系統將會(huì )與施工過(guò)程同步,出現問(wèn)題后立即就能糾正,保障施工質(zhì)量。
相比起來(lái),寬度的增加給整平作業(yè)帶來(lái)的利遠大于弊。“只要克服結構變形的難題以后,加寬的船體就非常有優(yōu)勢了。它可以使工程速度加快,加上船上各項設備的運行速度也被提高了,工期就被大大縮短。”李增軍說(shuō)。
“一航津平2”可在18小時(shí)左右完成一個(gè)碎石機床鋪設作業(yè),165米長(cháng)標準管碎石基床分4個(gè)船位可以整平完成 ,每個(gè)船位作業(yè)時(shí)間為18小時(shí),單個(gè)標準管節基床所需時(shí)間約為3—4天,與之相比,“津平1”在港珠澳大橋沉管施工時(shí),180米長(cháng)標準管碎石基床則需要分7個(gè)船位整平完成,耗時(shí)7到12天。
速度快了,隨之帶來(lái)的是精度的提高。“耗時(shí)越短,沉積的淤泥會(huì )越少,最后的工程質(zhì)量受到的影響就小了。”李增軍提到,他們還使用GPS進(jìn)行靜態(tài)測量,解決了動(dòng)態(tài)測量帶來(lái)的精度差的問(wèn)題,動(dòng)態(tài)部分則使用光學(xué)儀器進(jìn)行測量,最終將整平精度控制在正負40毫米以?xún)取?br />
船舶“大腦”突破封鎖自主可控
除了硬件外,上海振華重工還成功突破國外技術(shù)封鎖,實(shí)現了施工管理系統的國產(chǎn)化。此前“津平1”服役港珠澳大橋島隧工程時(shí),其核心的施工管理系統引進(jìn)自日本,中方不僅需要高價(jià)引進(jìn),還處處受到掣肘。李家林回憶:“當系統第一次出現問(wèn)題時(shí),我們甚至還需要背著(zhù)電腦到日本去尋求幫助,后來(lái)第二次出現了問(wèn)題后,我們又立即購買(mǎi)衛星電話(huà)聯(lián)系日方。有時(shí)日方的工作人員來(lái)進(jìn)行一些基礎檢修,還會(huì )在一些關(guān)鍵環(huán)節刻意回避我們,處處依賴(lài)別人的感覺(jué)太不好受了。這幾次經(jīng)歷也讓我們加大了研制國產(chǎn)施工管理系統的決心。”
到了“一航津平2”,振華重工終于實(shí)現了施工管理系統的國產(chǎn)化。該系統相當于船舶的“大腦”,擔任作業(yè)的“總指揮”,包括設備控制、遠程故障診斷、船舶定位和監控等,協(xié)調各方同時(shí)運行,發(fā)出指令并接受反饋。“如果珠海這邊的系統出了問(wèn)題,北京的工程師直接就可以在電腦上實(shí)現遠程故障診斷和在線(xiàn)修復,以往光是花在交通上的時(shí)間就不只一天。”李家林解釋說(shuō)。
除了匹敵國外系統的各項性能,“一航津平2”的施工管理系統還解決了施工操作對系統的影響,周邊環(huán)境對測控精度的影響以及運行速度、精度等因素間的相互影響這三大業(yè)界難題。
據了解,該船于2018年7月開(kāi)工建造,歷時(shí)5個(gè)月完成主船體分段制造和搭載。后續,該船將進(jìn)入樁腿安裝和設備調試階段,預計今年7月抵達深中通道現場(chǎng)進(jìn)行調試和交付,接受實(shí)際作業(yè)的檢驗。
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