天津广播特别节目 | 海底穿针:一船主沉浮

文摘   2024-12-16 21:47   北京  
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日前

天津新闻广播

播出特别节目

《海底穿针:一船主沉浮》

讲述一航局自主研发

全球第一艘

自航式沉管浮运安装一体船“一航津安1”

背后的创新科技与精彩故事

揭秘不一样的超级工程


6月30号,历时7年建造的深中通道成功通车。一航局首创的自航式沉管运输安装一体船“一航津安1”,将世界海底沉管隧道施工引入了智能建造时代。谈及此处,时任一航局深中通道项目部常务副总工程师宁进进的话语中透出一种自豪: 

宁进进

我们的装备应该在4.0,一般的装备在1.0,达不到这种智能化程度。

从无到有,从落后到领先,中国沉管隧道施工技术和装备的每一次进步,都是在一次次攻关克难中实现的。



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从无到有,大国重器启新程


2013年,沉管隧道技术领先的一家荷兰公司在韩国海域施工,建设者去考察学习,对方却以技术保密为由,不许他们靠近施工船。

宁进进

那时只能远远的看一下那艘船,这无疑打击了我们的信心。中国人要自立自强,当时我们立志,一定要研究出中国人自己的方案!

一节深中通道海底隧道标准沉管,竖起来相当于一座50多层的高楼,怎么把一节节重达8万吨的沉管运到施工海域?


2013年到2016年,一航建设者对所有传统方案反复论证,均未达到理想效果。2016年9月,研发团队决定彻底放弃传统拖运方案。


他们大胆设想,直接研发一艘船,把沉管连接在“船肚子”下面,不需要借助其他船舶,独自完成沉管运输和安装。这在世界同行业内没有先例,受到了来自同行的质疑。

宁进进

原来还在“爬着走”,现在突然要跑100米了,别人就有质疑,这艘船的能力行不行?安不安全?

研发人员先后设计出500多份图纸,光是模型试验就撰写了十几本专项报告,各种数据计算、实验、检测更是多达几十万次。经三年努力,一体船方案成功通过论证。2018年7月,一体船开始建造,从蓝图逐渐步入现实。

建造中的一体船


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智能测控,北斗卫星点“金睛”

作为智能化的关键,一体船上的“大脑”系统也在紧张研发中。时任一航局深中通道项目部测管中心主任锁旭宏所在的测量团队,承担了其中重要的智能测控系统的开发任务。

锁旭宏

这个系统是沉管浮运安装的“眼睛”,把采集到的船只和沉管的卫星定位数据,通过计算后在一体船的电子屏幕上实时显示出来,指导施工作业。

当时,美国GPS卫星定位系统一直处于垄断地位。但在港珠澳大桥施工中,GPS曾经几次在关键时刻中断信号,导致施工停滞。

测量团队决定解决“卡脖子”难题,把我国北斗卫星定位引入沉管施工领域。为实现这个目标,在荒无人烟的珠海牛头岛上,他们背着几十公斤重的设备,在陆地、海上,做了上万次试验。试验结果证明,锁旭宏的选择是正确的: 

锁旭宏

北斗定位系统在海上稳定性和精度还略微优于GPS。我们终于可以用中国人自己的卫星,去安装我们的沉管隧道了!


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实战演练,超级装备入深蓝

11000吨钢材、345公里电缆线、40多公里焊缝、自主研发10大软件系统……津字号大国重器“一航津安1”横空出世。2020年6月,2万吨的一体船提带8万吨的沉管,开启“大考”。

演练中的“一航津安1”

最初的实战,伴随着未知的风险。在一次沉管运输中,屏幕上GPS导航的船体标识突然消失了!漆黑的夜里,船舶一旦失控,可能发生撞船、搁浅、触礁……锁旭宏的心一下子提到了嗓子眼儿。

锁旭宏

尽管还有备份的俄罗斯格洛纳斯等其他国外定位系统,但结合实际情况,我们立刻把主测控系统由美国GPS切换为中国北斗。 

这不仅是对中国北斗的考验,更是对我们自主研发的智能系统的考验。建设者感觉度秒如年,40秒后,北斗系统的信号由弱到强,一体船智能系统运行良好。10小时后,一体船安全抵达指定海域。这个时间比人工驾驶拖轮的运输方式快了4到5倍,创造了沉管运输速度的世界纪录。

沉放演练进行中


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精益求精,海底穿针铸潜龙

通过智能化系统,一体船将重量相当于航母的沉管沉放海底,实现了误差不超过5厘米的严密对接。作为浮运安装总指挥,宁进进考虑了各方面技术客观上已达到的技艺,决心把对接精度从国际公认的厘米级提升到毫米级。建设团队详细编撰了指挥一体船的400多条口令动作,准备向毫米级对接精度发起挑战。

宁进进

我们想证明,中国可以把世界沉管隧道施工技术水平抬升到另外一个档次,给他们定个高标准出来!

E3管节浮运安装

2020年8月,在E3管节浮运安装现场,所有人屏住呼吸静静地盯着屏幕,1米、90厘米、80厘米……对接!管节以3厘米的误差对接成功。建设团队欢呼庆祝,宁进进却沉默着走出指挥室,他对3厘米的误差并不满意。


此后几个月,宁进进带领团队在实战中不断优化各项功能,一体船的软硬件配合越来越默契,多个管节开始实现毫米级对接。

技术团队研讨

正当大家对一体船的信心越来越足时,新的情况出现了:连续几次沉管安装都偏北一到两公分,随后几个管节又全部偏南一到两公分。尽管均在设计范围内,技术团队仍决定逐一排查一体船所有设备和系统,终于发现了症结所在:

锁旭宏

沉管在深海水压下发生轻微形变,影响了测量数据,我们决定精益求精,进一步升级测控系统。

一航建设者联合深圳大学共同研究,在沉管内部安装了摄像、激光测距系统。三个月后,测量团队全球第一次创新开发出沉管隧道安装实时修正系统,助力一体船创下连续7个管节近乎零偏差的毫米级安装世界纪录。

深中通道最终接头施工作业

2023年6月11号,深中隧道最后一个管节完成“海底穿针”,一体船圆满完成任务。2024年6月30号,深中通道正式通车,习近平总书记发来贺信,向参与规划建设的全体同志致以诚挚问候。


十多年来,中国沉管隧道技术实现了从跟跑世界到领跑世界的超越。全国水运工程建造大师、享受国务院特殊津贴专家,一航局副总经理、总工程师潘伟说:

潘   伟

国外没有实现一体化的施工,我们的浮运安装一气呵成,一艘船就能完成原来10艘船配合才能完成的工作,这是我们的世界首创。一体船智能系统世界上绝无仅有,这是生长在中国基建规模上的大国重器,是集成创新,多管节连续达到毫米级对接精度,目前该技术处于国际领先地位。

一航建设者实现了

深海沉管隧道全都国产化

先后创造的170多项专利

7大核心装备、8大创新成果

20多项世界纪录

这些核心技术和装备

将与“一航津安1”一起

持续推动世界沉管隧道建造

实现新的智能化跨越

素  材 | 天津新闻广播

责  编 | 曹瀚文

校  核 | 杨   珂

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中交一航
中国“筑港摇篮”,跨海沉管隧道施工“国家队”。
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