我國自主研發(fā)又一基建“神器”：“一航津平2”來了，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98.7米、寬66.3米，相當于一個足球場大??；在不移動船身的情況下，單個船位碎石鋪設整平作業(yè)范圍達2500平方米，等同于6個標準籃球場；在它平整完的地基上建隧道可以“滴水不漏”……作為世界最大、最先進的自升式碎石鋪設整平船，“一航津平2”投產(chǎn)后將進一步鞏固我國在海底隧道基礎施工領域的世界領先地位。

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、質量檢測驗收功能于一體，因其鋪設作業(yè)的高效率和自動化，被形象地稱為深水碎石鋪設的“3D打印機”。

在實際的作業(yè)中，該船的功能相當于海底鋪路機，通過拋石管精準定位，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(guī)格、國產(chǎn)化程度等方面均實現(xiàn)超越，多項性能位居國際領先水平：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，樁腿使用壽命長達2000小時。

“一航津平2”是超級工程深中通道的核心裝備，同時，在設計、建造方面均實現(xiàn)了國產(chǎn)化，尤其是施工管理系統(tǒng)成功突破國外技術封鎖，實現(xiàn)了整套系統(tǒng)國產(chǎn)化。

“一航津平2”是如何在海底進行“3D打印”的呢？中交第一航務工程局有限公司整平船監(jiān)造組組長李家林介紹，為了確保工程達標，在正式開工“3D打印”前，“一航津平2”還需要過五關斬六將。

“首先是工前測控系統(tǒng)校準和施工管理運行系統(tǒng)測試，之后整平船才能由拖船拖拽至施工現(xiàn)場，到了現(xiàn)場，整平船還將進行一系列的調(diào)試準備，包括拋錨駐位、整平船調(diào)平、整平船抬升、測量系統(tǒng)二次標定幾個步驟。”李家林強調(diào)，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。

“接下來才是重頭戲。”李家林說，“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，這一步完成之后整平船才正式開始碎石鋪設作業(yè)。碎石基床鋪設完成后，整平船測控系統(tǒng)會進行碎石基礎成型檢測，確保碎石鋪設的工程質量。每個船位整平完成驗收合格后，整平船又會重新下降入水、提升樁腿、移位，進行下一個船位的整平作業(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(qū)產(chǎn)業(yè)轉移打造的交通大動脈。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約6.8公里，為雙向八車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(qū)域地層穩(wěn)定性差”五大技術難點，工程規(guī)模和技術難度前所未有。

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75米，可根據(jù)水深工況環(huán)境接長至95米，樁腿越長，對樁腿控制、參數(shù)測量、異常情況監(jiān)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輪子下又加了一個輪子，一下子從騎車變成耍雜技了。”中交一航局科學技術部總經(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，同時監(jiān)控系統(tǒng)將會與施工過程同步，出現(xiàn)問題后立即就能糾正，保障施工質量。

相比起來，寬度的增加給整平作業(yè)帶來的利遠大于弊。“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。

“一航津平2”可在18小時左右完成一個碎石機床鋪設作業(yè)，165米長標準管碎石基床分4個船位可以整平完成 ，每個船位作業(yè)時間為18小時，單個標準管節(jié)基床所需時間約為3—4天，與之相比，“津平1”在港珠澳大橋沉管施工時，180米長標準管碎石基床則需要分7個船位整平完成，耗時7到12天。

速度快了，隨之帶來的是精度的提高。“耗時越短，沉積的淤泥會越少，最后的工程質量受到的影響就小了。”李增軍提到，他們還使用GPS進行靜態(tài)測量，解決了動態(tài)測量帶來的精度差的問題，動態(tài)部分則使用光學儀器進行測量，最終將整平精度控制在正負40毫米以內(nèi)。

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封鎖，實現(xiàn)了施工管理系統(tǒng)的國產(chǎn)化。此前“津平1”服役港珠澳大橋島隧工程時，其核心的施工管理系統(tǒng)引進自日本，中方不僅需要高價引進，還處處受到掣肘。李家林回憶：“當系統(tǒng)第一次出現(xiàn)問題時，我們甚至還需要背著電腦到日本去尋求幫助，后來第二次出現(xiàn)了問題后，我們又立即購買衛(wèi)星電話聯(lián)系日方。有時日方的工作人員來進行一些基礎檢修，還會在一些關鍵環(huán)節(jié)刻意回避我們，處處依賴別人的感覺太不好受了。這幾次經(jīng)歷也讓我們加大了研制國產(chǎn)施工管理系統(tǒng)的決心。”

到了“一航津平2”，振華重工終于實現(xiàn)了施工管理系統(tǒng)的國產(chǎn)化。該系統(tǒng)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(jiān)控等，協(xié)調(diào)各方同時運行，發(fā)出指令并接受反饋。“如果珠海這邊的系統(tǒng)出了問題，北京的工程師直接就可以在電腦上實現(xiàn)遠程故障診斷和在線修復，以往光是花在交通上的時間就不只一天。”李家林解釋說。

除了匹敵國外系統(tǒng)的各項性能，“一航津平2”的施工管理系統(tǒng)還解決了施工操作對系統(tǒng)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(jù)了解，該船于2018年7月開工建造，歷時5個月完成主船體分段制造和搭載。后續(xù)，該船將進入樁腿安裝和設備調(diào)試階段，預計今年7月抵達深中通道現(xiàn)場進行調(diào)試和交付，接受實際作業(yè)的檢驗。