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岩土研究院

如何在海底打下140米桩基

378 2022-03-23 15:56:14

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无论是令世人惊叹的跨海大桥,还是规模宏大的海上风电机组,这些改造大自然的海上杰作都离不开一种“大国重器”——超级打桩船。1月7日,世界首艘140米级打桩船“一航津桩”号交船仪式在江苏南通举行,《环球时报》记者借机上船,亲身感受这艘全球桩架最高、吊桩能力最大、施打桩长最长、抗风浪能力最强的专用打桩船

在海底插下“定海神针”


“一航津桩”号的现场监造组长高小东介绍说,海上风电场或跨海大桥等海上工程想要在海上“站住脚”,必须首先在海底插下如同“定海神针”般的桩基,它的作用就相当于海里的地基。为保证稳固,这个桩基要像钉子一样深深地“钉”入海底。“钉”入海底的深度一般要相当于水深的两倍,即在水深40米处就要插入海底80米,这意味着整根桩的长度至少是120米。

与其他方式比,用打桩船建设海里“地基”更为便捷迅速。但这类海上工程的修建地点通常位于外海,受潮汐涌浪影响尤为明显。即使是海面平静,水面以下也依然暗流涌动。外海打桩作业,受风、浪、流影响较大,存在极大的安全作业风险,且施工窗口期短、效率低,导致施工成本高。此前全国100米以上桩架的打桩船仅有9艘,在外海超长桩施工领域始终供不应求。

“一航津桩”号正是在这样的背景下应需而生。据了解,该船由我国自主研发制造,于2021年4月进行坞内搭载,8月正式下水,排水量2.3万吨。该船桩架高达142米,相当于50层楼高。最大作业桩长118米+水深,这意味着它能在更深的外海作业,可打下重达700吨、直径6米的粗桩。据介绍,能“钉”下更粗的基桩,可减少打桩数量,变相提高了建设效率。该船还可抗8级风和1.8米浪,可以更从容地在相对复杂海况下作业。

有了这样的“神器”,海上工程建设才能更加高效。据介绍,“一航津桩”号交付后,将用于群桩式基础、风电导管架桩等大型桩基施工,在大型港口、跨海大桥、海上风电、人工岛快速成岛等建设中发挥中流砥柱作用。


智能化的“大国重器”


可以想象,要研发出这样的“巨无霸”并不容易。中交一航局的船舶技术人员张宁介绍说,由于桩架的高度超过100米,要保证结构强度、稳定性等有很大难度。而“一航津桩”号的桩架高度目前为世界最高,远远超过100米,因此他们通过优化结构和选用合适钢材,使其尽量坚固的同时又尽量轻。

《环球时报》记者注意到,“一航津桩”号的机械化水平也非常高,作业甲板上众多吊车、绞车等机械装置极大降低了劳动强度,并提高作业效率。

此外,这艘“大国重器”也非常智能,各个操作台只需要按钮和摇杆就能控制。该船轮机长田宝勇说,以前相关操作需要多名工人配合,而现在通过计算机的逻辑控制,原本需要四五人的工作现在只需一两人就能完成。

据了解,“一航津桩”号施工作业的动力源——液压系统也首次实现全电力“一键启动”便捷操作,革新了传统打桩船采用柴油机直接驱动存在的费力、能耗大等问题,更加智能环保。

值得注意的是,“一航津桩”号还使用了我国自主研发的北斗导航系统。船上工作人员介绍说,北斗系统在这里主要有三大用途:一方面是航行时的导航需要北斗,一方面是作业时的精确定位需要北斗,另一方面是在没有4G信号的位置可用北斗短报文向岸上发信息。多名工作人员都对北斗导航的精度赞誉有加,北斗在亚太地区的定位精度和稳定性都比国外系统更好。

该船船长康玉兴称赞说,这是首次在打桩船上采用全电力辅助推进,除了可在台风等极端天气下抵抗风浪外,还使该船能在一定范围内实现快速移泊驻位,而不必像过去那样依靠大型拖船辅助定位。北斗导航与全电力辅助推进系统的联动实现类似汽车自动驾驶的功能,在一定范围内只需要设置好坐标就可让船自动调整位置。


改变海上作业的艰苦环境


在传统印象里,搞工程建设很辛苦,海上作业的条件更是艰苦。但这艘强悍的“大国重器”在很大程度上颠覆了这些刻板印象。

《环球时报》记者在船上看到,船员宿舍不止有床铺,还有写字台、柜子、洗漱台,如同旅馆的标准间。船上还有厨房、会议室、医务室……康玉兴说,与过去的工程船相比,“一航津桩”号更为宽敞,设施也更齐备。此外,这艘船的抗风浪能力更强,“除了能让工作环境更舒适外,也可更好地提升施工工效。之前打桩船在外海作业时,曾有过因风浪大而暂停施工,最长一次连续72小时不能下船的经历”。

造出这样又强悍又智能的“大国重器”,离不开研发方与制造方的努力,也离不开“中国制造”整体水平的提高。船厂的一名工人感慨说,“以前船上的仪器设备都是各种外文,而这艘船几乎都是汉字!”张宁说,这艘船的软硬件都大力推行国产化。大量使用国产设备除了降低成本、方便售后外,也使沟通更为方便。

康玉兴表示,这样的“大国重器”不但能在中国的海上基础建设中大显身手,未来也将造福海外,特别是助力“一带一路”沿线的基础设施建设。