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海底铺路 “3D打印机”来帮忙

来源: 经济日报   日期:2019-05-14  发布者: 环球科技网 
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    我国自主研制的第五代深水整平船“一航津平2”日前在江苏南通下水,集基准定位、石料输送、高精度铺设整平、质量检测验收等于一体,从船体设计到建造均实现了国产化,多项性能居国际领先水平

  在海底放一台“3D打印机”,在水下铺“路”,这并非是电影里的桥段,而是现实的场景。

  振华重工为中交一航局研制建造的自升平台式碎石整平船“一航津平2”日前在江苏南通下水,投产后将进一步巩固我国在海底隧道基础施工领域的世界领先地位。“一航津平2”因其铺设作业的高效率和自动化,被形象地称为深水碎石铺设的“3D打印机”。

  中交一航局党委副书记、总经理由广君表示,“一航津平2”是我国第五代深水整平船,与“津平1”相比,该船在性能、规格、国产化程度等方面实现了全方位超越,多项性能居国际领先水平。

  该船即将应用于深中通道建设,深中通道连接着珠江东西岸,是为承接粤港澳大湾区产业转移打造的交通大动脉。作为世界级超大型“桥、岛、隧、地下互通”集群工程,该工程的海底沉管隧道长约6.8公里,是世界首次使用的双向八车道超宽钢壳混凝土沉管隧道,具有“超宽、变宽、深埋、回淤量大、挖砂坑区域地层稳定性差”五大技术难点,工程规模和技术难度前所未有。

  在海底隧道施工建设中,沉管基础整平是必不可少的施工工艺,而用于铺设沉管管节的碎石整平船又是必不可少的核心装备。此前,振华重工建造的“津平1”服役港珠澳大桥岛隧工程,成功填补了国内此类船舶的空白,为国家工程提供了装备支撑。

  “一航津平2”船体为世界最大,主船体为箱型“回”字结构,整平作业最大水深40米,在不移动船身的情况下,单个船位碎石铺设整平作业范围达2500余平方米;整平速度较“津平1”提升了一倍,最高可达每分钟五米;作业寿命更长,桩腿使用寿命长达2000小时。

  在建造“一航津平2”的过程中,振华重工成功突破了国外技术封锁,实现了施工管理系统的国产化。该系统相当于船舶的“大脑”,担任作业的“总指挥”,包括设备控制、远程故障诊断、船舶定位和监控等,协调各方同时运行,发出指令并接受反馈。

  振华重工项目执行总指挥徐彪告诉经济日报记者,“一航津平2”集基准定位、石料输送、高精度铺设整平、质量检测验收等于一体,完全满足沉管隧道底层碎石铺设的要求。更重要的是,它从船体设计到建造均实现了国产化。

  据介绍,碎石整平船包括船体、抛石系统和抬升系统三部分。抛石系统是整平船的核心部分,主要由石料输送设备、抛石整平设备和施工管理系统组成。此次核心装备自主研发制作给项目团队带来了很大的挑战,项目技术主管刘小亮告诉记者,“‘津平1’从系统到整平设备都是进口的,现在完全由我们自己摸索”。

  整平头作为抛石系统乃至整船的“核芯”,其制作的精度要求极高。海底作业时,整平头可能面临着海水腐蚀、沙石摩擦和水压等种种困难,这就要求整平头必须具备耐磨、防腐以及相应的强度,也对其材质及制作提出更高的要求。

  整平头重约30吨,由固定的主管和可以伸缩的平衡管组成,通过4根平衡油缸共同作用调节平衡管的伸出长度。整平头的制作精度控制,尤其是主管和平衡管的精度控制是摆在项目团队面前的首要难题。主管和平衡管都由钢板卷制,为了控制制作过程中的焊接变形,项目组经过反复研究,进行了二次加工,最终单边板材的卷制比设计尺寸薄了四至五毫米。

  “一航津平2”在海底平稳站立,必须依靠四根桩腿,而承载桩腿的就是抬升框架。“抬升框架是抱着桩腿的,虽然外露部分只有短短几米,实则有20米长,贯穿了全船,是整船最主要的核心结构件,也是制约其下水的重大因素。”中交一航局项目监造组技术负责人王明亮说:“抬升框架内部结构极其复杂,施工难度非常高,所有结构件的制造精度均是毫米级,难度可想而知。”

  单根桩腿重达2000吨,为了保证桩腿在抬升过程中的作业强度,耐磨板必不可少。前期设计为了保险起见,图纸上每个桩腿每层都有12块耐磨板,分3层,“一根桩腿要焊接36块耐磨板,密密麻麻的,工作量相当大,当时计划一个半月到两个月才能全部完成”。为此,项目团队经过现场勘查、反复讨论交流,最终确定每个桩腿减少到24块耐磨板,工期压缩至一个月,方便了施工。

  据了解,“一航津平2”将进入桩腿安装和设备调试阶段,预计7月抵达深中通道现场进行调试和交付,接受实际作业的检验。振华重工党委书记、董事长朱连宇表示,振华重工将精心打造更多施工装备,为国家基础设施建设提供装备支撑。



 



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