大國重器海底造“長龍”

　　——世界首艘沉管運輸安裝一體(ti) 船研發投用紀實

　　6月11日8時，深圳和中山兩(liang) 市在伶仃洋海底“牽手”。

　　沉管運輸安裝一體(ti) 船“一航津安1”號，猶如一隻巨大的長方形鋼鐵夾子，將最後一節沉管和最終接頭，牢牢抱在船底。經船上安裝的智能係統控製，精準推出最終接頭，實現了最後一節沉管與(yu) 東(dong) 側(ce) E24管節的精準對接。

　　自此，世界最長也是最寬的鋼殼混凝土沉管隧道——深中通道海底隧道正式合龍。

　　“一航津安1”號主船體(ti) 采用雙體(ti) 船船型設計，集沉管浮運、定位、沉放和安裝等功能於(yu) 一體(ti) ，船長190.4米、船寬75米、型深14.7米。“它是世界上安裝能力最大、沉放精度最高、施工作業(ye) 最高效、性能最先進的海底隧道沉管施工專(zhuan) 用船舶。”中交一航局副總工程師李增軍(jun) 說。

　　為(wei) 建設深中通道鋼殼混凝土沉管隧道，中交一航局研發團隊與(yu) 建設方一起，從(cong) 2013年啟動研發，到2016年取得根本突破，直至2017年完成可行性論證，又曆經3年研製，終於(yu) 設計製造出“一航津安1”號。

　　設計一體(ti) 船解決(jue) 施工難題

　　深中通道是繼港珠澳大橋後又一世界級跨海集群工程。其沉管隧道長5035米，由32節雙向8車道鋼殼混凝土沉管相接而成，從(cong) 建設立項開始，就麵臨(lin) 一個(ge) 又一個(ge) 世界難題。

　　與(yu) 港珠澳大橋相比，深中通道沉管隧道麵臨(lin) 鋼殼結構形式新、尺寸超寬、浮運距離超長等許多新難題，已有裝備無法滿足施工要求。

　　為(wei) 此，中交一航局組建起一支涵蓋設計、研究、裝備、施工等專(zhuan) 家和工程師的專(zhuan) 題研發團隊。

　　“深中通道沉管尺寸超寬，我們(men) 首先提出，將原本用於(yu) 港珠澳大橋沉管建設的兩(liang) 艘安裝船合並加寬，匹配深中通道沉管的寬度。”李增軍(jun) 說。

　　然而，由於(yu) 兩(liang) 船無法自航，合並加寬後的船體(ti) ，需在左右兩(liang) 側(ce) 加拖輪進行拖帶。“而已有航道寬度無法滿足安裝船和拖輪編隊的航行需求。”李增軍(jun) 說。

　　此後，研發團隊又提出新造自航式半潛船方案，拖帶沉管並完成安裝，但這一方案造船周期太長……

　　合並船體(ti) 航道不夠，新造自航式船又周期太長，研發陷入困境。

　　2016年，在一次專(zhuan) 家討論會(hui) 上，研發團隊有人提議：幹脆給船帶上“腿”（即讓船自帶動力），把兩(liang) 個(ge) 安裝船連成一體(ti) 。“當時，這個(ge) 提議讓大家眼前一亮，覺得是一個(ge) 很好的思路，我們(men) 細化研究後覺得方案可行。”中交一航局總技術顧問李一勇回憶說。

　　3個(ge) 月後，研發團隊發布了一體(ti) 船建設方案。

　　李一勇向記者描述了一體(ti) 船的四個(ge) “一體(ti) ”。

　　船體(ti) 結構一體(ti) ，原來用兩(liang) 條船，現在變成一條船；集沉管浮運和沉放安裝於(yu) 一體(ti) ；動力一體(ti) ，以前沉管施工，需用八九個(ge) 拖輪拖著船走，現在把拖輪的動力合為(wei) 一體(ti) ，更便於(yu) 操作也更節能環保；船舶和沉管一體(ti) ，船、管通過剛性連接，組合為(wei) 一個(ge) 整體(ti) ，就像一條大鯨魚肚中懷著一條小鯨魚在水中遊動。

　　“從(cong) 2013年啟動研發以來，4年間，我們(men) 幾乎把所有可能采取的方案進行了‘摸排’，終於(yu) 迎來了‘柳暗花明’。”李一勇說。

　　一體(ti) 船完成浮運安裝首秀

　　從(cong) 2017年初開始，研發團隊聯合上海交大等科研機構，就一體(ti) 船動力、航行及沉管沉放等關(guan) 鍵課題進行了反反複複的研究論證，於(yu) 2018年7月正式進入建造階段。

　　一體(ti) 船配有2套9280千瓦主推進係統和8台大功率側(ce) 推，可滿足帶著標準沉管在靜水、深水中浮運，航速達5節（注：1節為(wei) 時速1.852公裏）的要求。

　　2019年6月1日，一體(ti) 船順利出塢，標誌著世界上安裝能力最大、沉放精度最高、施工作業(ye) 最高效、性能最先進的海底隧道沉管施工專(zhuan) 用船舶取得重大階段性成果。該一體(ti) 船也被正式命名為(wei) “一航津安1”號。

　　在完成多項準備及試驗後，2020年6月16日，“一航津安1”號首次建設海底沉管的重要時刻開啟。

　　當天，2萬(wan) 噸的“一航津安1”號“抱著”8萬(wan) 噸重的沉管，在伶仃洋上徐徐啟航，它將在海上航行近50公裏，經曆7次航道轉換，到達深中通道安裝海域。

　　中交一航局深中通道項目部常務副總工程師寧進進回憶說，在經過最後一個(ge) 轉向區時，不明原因的橫流陡增，“一航津安1”號與(yu) 航線的傾(qing) 斜角度持續擴大，極易跨出航道擱淺。當時，寧進進沉著開啟了無人駕駛模式。

　　按照設定航線，“一航津安1”號穩定航行。當天下午6時，“一航津安1”號順利把首節沉管帶到深中通道西人工島附近240米處。

　　“一航津安1”號開啟全自動穩船功能，牢牢懸停在沉管基床正上方；隨著沉管一點點下放，測量塔實時計算沉管三維動態……“100厘米、90厘米……”在拉合係統作用下，E1管節一點點向對接端靠近。

　　曆經34小時的奮戰，沉管順利實現與(yu) 西人工島暗埋段對接，“一航津安1”號完成浮運安裝首秀。

　　“這條船同時具備自動定位、抵抗橫流、自動循跡、原地旋轉等功能。”李一勇說。

　　相比傳(chuan) 統管節浮運安裝方式，采用一體(ti) 船進行沉管施工，可減少浮運航道疏浚量1500萬(wan) 立方米，節省造價(jia) 數億(yi) 元。

　　8萬(wan) 噸重沉管實現毫米級對接

　　在30餘(yu) 米深的海底，讓8萬(wan) 噸重的沉管實現毫米級對接，難度堪比載人飛船和“天宮”空間站對接。

　　測量是工程的眼睛，是沉管高精度安裝的基礎。

　　首節沉管安裝前，“一航津安1”號自動循跡係統曾出現GPS衛星信號突然丟(diu) 失的情況。

　　沒有衛星信號，在茫茫外海，一體(ti) 船就像失去了眼睛。

　　“這更加堅定了團隊啟用北鬥定位係統的決(jue) 心。”李一勇說。

　　建設者在“一航津安1”號9層樓高的測量塔上，裝置了北鬥衛星天線，收集的信號通過接收器傳(chuan) 到監控電腦上，電腦裏同步加裝了根據沉管浮運安裝工序自主研發的測控係統。

　　2020年8月27日，深中通道首個(ge) 深水區管節E3抵達沉放水域。就在沉管對接的關(guan) 鍵時刻，項目團隊分別用北鬥係統和GPS係統采集數據，兩(liang) 者竟存在較大出入。

　　時間一分一秒過去，潮水漸漸達到沉管安裝最佳高度，安裝窗口期轉瞬即逝。到底采用哪一個(ge) 數據？“經過多種方法進行核算，結果顯示北鬥數據更優(you) 。”中交一航局深中通道項目部測管中心主任成益品回憶說，采用北鬥數據後，E3管節與(yu) E2沉管完成精準對接。測量塔數據及潛水員測量數據均顯示，安裝精度滿足設計要求。

　　從(cong) 此，北鬥係統成功被引入跨海沉管隧道施工領域。

　　實踐證明，“一航津安1”號將沉管隧道施工提升到機械化、智能化施工的新高度。

　　“一體(ti) 船從(cong) 概念提出到成為(wei) 現實，依靠的是我們(men) 70多年水工建設的曆史積澱，凝聚了各協作單位及研發團隊的集體(ti) 智慧，更是我國整體(ti) 工業(ye) 水平飛躍的見證。”李一勇感慨地說。（記者 矯陽）