滔滔東海，煙波浩渺。錢塘江入海口，杭州灣跨海鐵路大橋施工現(xiàn)場一片繁忙。

這是世界上第一座強(qiáng)潮海灣跨海大橋，也是目前世界上在建的長度最長、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)最高的高速鐵路跨海大橋，所處海域環(huán)境復(fù)雜，施工難度大。助力杭州灣跨海鐵路大橋建設(shè)，中交第二航務(wù)工程局有限公司投資建造的5500噸級(jí)國內(nèi)最大雙臂架變幅式起重船“二航卓越”，已于9月26日在上海振華南通啟東海工基地舉行交船儀式，10月15日開拔駛往杭州灣參與施工。

隨著我國跨海橋梁預(yù)制裝配化建設(shè)快速發(fā)展，對(duì)跨海橋梁施工的核心裝備——起重船的要求也越來越高。在國內(nèi)同類型起重船中技術(shù)最先進(jìn)、起重量最大的“二航卓越”，實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，變得更有力、更綠色、更聰明，對(duì)我國裝配式橋梁建設(shè)及工程船舶的發(fā)展具有重要意義。這一設(shè)備如何化身“海上智慧大力士”，以其靈活性、高效性賦能橋梁施工？運(yùn)用了哪些前沿科技，實(shí)現(xiàn)在效率、環(huán)保、安全等方面全面升級(jí)？記者近日采訪了中交二航局有關(guān)負(fù)責(zé)人。

大型水上施工裝備的能力，體現(xiàn)著一個(gè)國家在深遠(yuǎn)海領(lǐng)域進(jìn)行海洋資源開發(fā)、海洋工程建設(shè)的實(shí)力。

一條條跨海通道、一臺(tái)臺(tái)海上風(fēng)電機(jī)組……近年來，我國海洋工程建設(shè)項(xiàng)目日漸增多，對(duì)吊裝能力提出更高要求。但是，傳統(tǒng)起重船往往工效低、能耗大，難以滿足海洋工程施工高效、節(jié)能等需求。

據(jù)了解，目前，我國預(yù)制裝配式大跨橋梁發(fā)展迅速，預(yù)制梁的最大重量已達(dá)3500噸，而用于橋梁施工的雙臂架變幅式起重船中起重量最大的僅為3600噸，亟待突破、更新。

既要大幅度提高起重量，又要實(shí)現(xiàn)智能化。中交二航局副總經(jīng)理、總工程師張永濤介紹：“我們自主研發(fā)、設(shè)計(jì)、建造的5500噸級(jí)雙臂架變幅式起重船‘二航卓越’，不僅能彌補(bǔ)橋梁施工裝備短板，而且能滿足大型海上工程智能化、裝配化建造的需要，適應(yīng)各種水域條件。”

主參數(shù)的確定是起重船設(shè)計(jì)流程的起點(diǎn)，也是重要一環(huán)。研發(fā)團(tuán)隊(duì)認(rèn)真比對(duì)市場同類型起重船參數(shù)，深入分析橋梁和風(fēng)電等吊裝施工需求。經(jīng)過多輪內(nèi)部研討、外部專家咨詢，充分考慮通用性、經(jīng)濟(jì)性，研發(fā)團(tuán)隊(duì)最終確定打造一艘5500噸級(jí)雙臂架變幅式起重船。

“二航卓越”船長165米、型寬52米，甲板面積超過20個(gè)標(biāo)準(zhǔn)籃球場的面積。這個(gè)“大力士”，一舉將雙臂架變幅式起重船的最大起重量提高到了5500噸，它的鉤頭起升高度可達(dá)120米，相當(dāng)于能將4000輛小汽車一舉提升到40層樓的高度。

如此“龐然大物”，其使用環(huán)境會(huì)不會(huì)有局限性？“‘二航卓越’在設(shè)計(jì)階段就已充分考慮廣泛的適用性和靈活性。其中，‘雙臂架變幅式’的型式，就是為了適應(yīng)各種環(huán)境。”張永濤介紹，它不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)超長橋梁構(gòu)件的整體吊裝，可輕松吊起130米跨度的鋼箱梁，還可滿足長江入海口、珠江入?？诩安澈车人驈?fù)雜條件下橋梁、水工、風(fēng)電等工程施工需求。

為進(jìn)一步拓寬作業(yè)范圍，該船在同類型船舶中首次應(yīng)用浮箱助浮技術(shù)，使船體吃水深度變小，最小吃水深度僅4.5米。這一技術(shù)使它適應(yīng)性更強(qiáng)，不僅能在更多復(fù)雜海域還能在淺水域乃至內(nèi)陸河流中自如作業(yè)，可根據(jù)施工需要，隨時(shí)移動(dòng)形成新的作業(yè)平臺(tái)。

適應(yīng)性和靈活性還體現(xiàn)在雙臂架、四主鉤的設(shè)計(jì)上。根據(jù)不同施工場景、針對(duì)不同施工需求，“二航卓越”可靈活切換至四鉤聯(lián)吊、前后雙鉤聯(lián)吊、單臂架吊裝等多種作業(yè)模式，在各種復(fù)雜環(huán)境下都可游刃有余地進(jìn)行高度定制化、模塊化作業(yè)，大幅提升工效。

與大多數(shù)起重船的設(shè)計(jì)不同的是，它還安裝了減搖水艙。這一裝置讓它具有很強(qiáng)的抗風(fēng)浪能力，無懼風(fēng)高浪急。

“二航卓越”不光力氣大，還更加綠色、低碳。俯瞰船上的生活區(qū)，綠色的屋頂上，整整齊齊排列著一片片光伏板。

“我們對(duì)‘二航卓越’的定位之一就是‘綠色’。”中交二航局副總工程師楊秀禮指著光伏陣列說，“在這條船上，我們安裝了26.88千瓦的光伏系統(tǒng)，配置了儲(chǔ)能單元，運(yùn)用發(fā)電、配電（儲(chǔ)能）、用電等一體化節(jié)能技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目建設(shè)、清潔能源建設(shè)和生態(tài)保護(hù)的有機(jī)結(jié)合，保障能源自給自足?！?/p>

楊秀禮進(jìn)一步解釋，這是國內(nèi)同類型起重船首次應(yīng)用這一技術(shù)，將引領(lǐng)大型水上施工裝備低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展。走上“二航卓越”的甲板，生活區(qū)、絞車房之間，兩間白色的集裝箱房靜靜地矗立。它們體積不大，外觀看似平平無奇，內(nèi)部卻隱藏著“二航卓越”的綠色、高效、智能密碼。

在傳統(tǒng)的起重船作業(yè)模式中，無論是白天主發(fā)電機(jī)的轟鳴作業(yè)，還是夜晚輔助發(fā)電機(jī)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，都難以避免一系列問題：電能利用效率低下，能耗隨負(fù)載劇烈波動(dòng)，夜間噪聲影響船員休息……

為解決這些問題，研發(fā)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一系列創(chuàng)新：船上的集裝箱內(nèi)，配置了783.92千瓦時(shí)磷酸鐵鋰儲(chǔ)能電池系統(tǒng)，隨時(shí)儲(chǔ)存光伏陣列產(chǎn)生的電能；同時(shí)，在船上搭載智能化能效管理系統(tǒng)，精準(zhǔn)指揮發(fā)電機(jī)與儲(chǔ)能系統(tǒng)無縫對(duì)接、高效協(xié)同，在實(shí)現(xiàn)電能“削峰填谷”的同時(shí)，保障發(fā)電機(jī)以最佳能耗運(yùn)行，全船綜合節(jié)能率達(dá)15%。

在智能化能效管理系統(tǒng)的引導(dǎo)下，白天，光伏發(fā)電量較多時(shí)，儲(chǔ)能電池將多余的電能儲(chǔ)存起來，待夜幕降臨，又自動(dòng)釋放。這不但為起重船提供了持續(xù)、穩(wěn)定的清潔能源，有助于提升工作效率，而且為船員工余休息營造出了一個(gè)靜謐、舒適的環(huán)境。

在用電技術(shù)方面，“二航卓越”同樣展現(xiàn)出了創(chuàng)新力。“我們引入了永磁電機(jī)技術(shù)，在國內(nèi)首次將大功率永磁電機(jī)應(yīng)用在工程船舶上，并獲得了中國船級(jí)社（CCS）認(rèn)證?！睏钚愣Y說，“永磁電機(jī)具有很高的可靠性和良好的節(jié)能效果。這條船上應(yīng)用的大功率永磁電機(jī)，比普通電機(jī)節(jié)能近20%，一年可減少二氧化碳排放量約63噸?！?/p>

未來的水上施工，全工地電動(dòng)化將成為重要發(fā)展趨勢之一，研發(fā)團(tuán)隊(duì)為該船預(yù)留了全船電動(dòng)化儲(chǔ)能接口，提前做好技術(shù)儲(chǔ)備。

“二航卓越”的“卓越”，還體現(xiàn)在它的智能化配置上。步入駕駛室，2個(gè)大顯示屏映入眼簾，電力系統(tǒng)概覽、綜合節(jié)能情況、吊裝工序判別、維保計(jì)劃提醒、環(huán)境參數(shù)感知、異常超限預(yù)警等數(shù)據(jù)清晰呈現(xiàn)。

中交二航局技術(shù)中心工程裝備技術(shù)部總工程師、“兩船一塔”船舶建造項(xiàng)目總工程師劉修成介紹，起重船作業(yè)往往要直面狂風(fēng)巨浪，智能化不足的傳統(tǒng)起重船，其作業(yè)效率與安全性常遭遇嚴(yán)峻考驗(yàn)。

如何在波濤洶涌、變幻莫測的海洋環(huán)境中順利高效作業(yè)？“二航卓越”依靠的是一套量身定制的智能化系統(tǒng)。研發(fā)團(tuán)隊(duì)將起重吊裝作業(yè)按數(shù)字場景進(jìn)行設(shè)計(jì)，為“二航卓越”開發(fā)了智能作業(yè)輔助決策系統(tǒng)，搭載了吊裝作業(yè)運(yùn)維管理系統(tǒng)，配備了一鍵式自動(dòng)錨泊移船定位系統(tǒng)。這些智能化系統(tǒng)集船舶狀態(tài)自動(dòng)感知、吊裝工序自動(dòng)判別、作業(yè)工效評(píng)價(jià)于一體，使其能夠及時(shí)、高效應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的施工環(huán)境，快速、準(zhǔn)確執(zhí)行高精度、高難度的作業(yè)任務(wù)。

其中，智能作業(yè)輔助決策系統(tǒng)通過集成高精度的環(huán)境感知傳感器和吊鉤運(yùn)動(dòng)姿態(tài)監(jiān)測設(shè)備，能夠?qū)崟r(shí)捕捉海洋環(huán)境參數(shù)及吊鉤動(dòng)態(tài)信息，對(duì)船舶施工全過程進(jìn)行智能監(jiān)測。經(jīng)過智能化處理后的監(jiān)測數(shù)據(jù)與運(yùn)動(dòng)仿真模型深度融合，能對(duì)作業(yè)條件作出精準(zhǔn)預(yù)測和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。依托這一系統(tǒng)，工作人員可準(zhǔn)確研判何時(shí)何地吊裝作業(yè)，從而提高作業(yè)效率。

吊裝作業(yè)運(yùn)維管理系統(tǒng)是研發(fā)團(tuán)隊(duì)特地為該船定制開發(fā)的，也是全球范圍內(nèi)首次在同類型起重船中應(yīng)用。該系統(tǒng)可進(jìn)行工效統(tǒng)計(jì)、能效分析，并能自動(dòng)生成吊裝施工日志，為后續(xù)節(jié)能減排及成本控制提供數(shù)據(jù)支撐。工作人員通過該系統(tǒng)，便能了解吊裝作業(yè)各主要耗電設(shè)備的能耗、各吊裝工序以及維保情況。

工作人員指尖輕觸操作臺(tái)，操作一鍵式自動(dòng)錨泊移船定位系統(tǒng)，隨著指令發(fā)出，“二航卓越”輕松實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位與平穩(wěn)移動(dòng)。劉修成介紹，該船全套智能化系統(tǒng)直通中交二航局總部，有關(guān)數(shù)據(jù)已納入企業(yè)項(xiàng)目管理系統(tǒng)，管理人員可對(duì)船舶運(yùn)行狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。

根據(jù)施工計(jì)劃，今年年底前，“二航卓越”將先后參與杭州灣跨海鐵路大橋、廈金大橋（廈門段）建設(shè)?！半m然杭州灣跨海鐵路大橋所在海域流速大、漲潮時(shí)流速高達(dá)4.65米每秒，廈金大橋（廈門段）施工條件復(fù)雜，但起吊大型鋼吊箱、鋼箱梁等構(gòu)件，對(duì)‘二航卓越’來說，既‘拿得起，也放得下’！”中交二航局“兩船一塔”船舶建造項(xiàng)目經(jīng)理程正祥自信地說。

程正祥補(bǔ)充說：“廈金大橋（廈門段）規(guī)劃非通航孔橋最大節(jié)段鋼梁長85.4米，含吊具等在內(nèi)重約3424噸，原計(jì)劃用起重量為4000噸的起重船安裝。現(xiàn)在，由于獲得5500噸級(jí)的‘二航卓越’支持，改為整孔吊裝，鋼梁最長達(dá)143米，重約5230噸。新方案省去了臨時(shí)墩的搭設(shè)過程，減少了吊裝次數(shù)，降低了吊裝作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，能大大縮短施工工期?！?/p>