挑战深中通道世界极限！造船人在南海边“再画一个圈”

6月25日，广船国际造深中通道首个管节钢壳出运。（图片来自广船国际）

6月25日，中船集团所属广船国际有限公司首个深中通道沉管隧道管节钢壳（E1管节）成功过驳，运至桂山岛进行水泥浇筑；

6月21日，由交通运输部广州打捞局联合中船集团第七〇八研究所、中船华南船舶机械有限公司及天津水运工程研究院共同研发的水下3D碎石整平清淤船正式开工建造；

航通船业自主研发制造的智能台车系统

6月21日，广州航通船业有限公司自主研发制造的8万吨钢壳管节整体移运成套设备（智能台车系统）顺利完成首次实战演练；

6月6日，中船集团所属上海船舶工艺研究所设计研发、上海中船临港船舶装备有限公司承建的当前国内最先进的平面分段生产流水线正式验收并移交中船黄埔文冲船舶有限公司；

6月1日，世界第一艘且唯一一艘沉管运输安装一体船“一航津安1”号在黄埔文冲出坞；

5月29日，黄埔文冲建造的深中通道18米足尺变宽试验段正式验收移交；

4月9日，由中交第一航务工程局有限公司、中船集团所属上海船舶研究设计院、上海振华重工(集团)股份有限公司联合研发、设计、建造的自升平台式碎石铺设整平船“一航津平2”号下水；

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一项项核心装备从蓝图变成现实，都指向一个目标：今年年底，深中通道海底隧道将进行首节沉管安放。

深中通道是国务院批复的《珠江三角洲地区改革发展规划纲要(2008-2020年)》中确定实施的重大交通基础设施项目，也是国家“十三五”重大工程。深中通道采用东隧西桥方案，是集结“隧、岛、桥、水下互通”的世界级高难度工程。

深中通道沉管隧道将由32节深埋在伶仃洋海底40多米深基槽内的沉管组成。除尺寸为46×10.6×165米的标准管节外，项目还包括5个总长为615米的变宽管节，其断面宽度从46米逐渐变宽至最宽的55米。建成后的深中通道沉管隧道将是世界上最宽的海底沉管隧道。

从业主单位到施工单位、装备建造单位，群策群力、殚精竭虑，只为打造这一“超级工程”。

深中通道

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“智造”助力，“海底钢龙”逐渐成型

与港珠澳大桥的全水泥沉管不同，深中通道采用的是钢壳沉管隧道设计，即在管节钢壳的基础上进行水泥浇筑，进一步增强工程的各项性能指标和使用寿命。根据设计，沉管管节首先完成钢壳的制造，其后进行混凝土浇筑，在浅坞区、深坞区完成一次舾装和二次舾装作业后，再运至隧址进行沉放。

2018年2月，广船国际与黄埔文冲正式承接深中通道沉管隧道钢壳制造项目GK01、GK02标段工程。（图片来自黄埔文冲）

2018年2月，广船国际与黄埔文冲正式承接深中通道沉管隧道钢壳制造项目GK01、GK02标段工程，并于4月开工建造试验段、年底广船国际交付GK01标足尺模型试验段。

深中通道沉管隧道钢壳体量大、构造复杂，其精度要求远高于造船及钢箱梁精度要求，无论是钢结构制作、防腐涂装，还是构件下水发运，都代表着类似工程的世界最高水准。此外，还需达到每月1节的工效，传统制造难于满足施工质量和工期控制要求。

为了满足产品建造的质量和工期需求，上海船舶工艺研究所为黄埔文冲、广船国际设计建造了片体（小组立）智能焊接流水线、平面分段生产流水线，建立了车间信息化管控系统，进行了板材/型材切割改造升级工程，提升了智能制造水平，保证了工程质量，提高了生产效率。

深中通道沉管隧道长6.8公里，双向八车道，是当前全球最长的海底沉管隧道，也是首次使用双向八车道超宽钢壳混凝土沉管隧道。而且，这6.8公里长的沉管隧道在海里并不是一条直线，而是要根据海底地形起伏，因此每一个管节的接口断面都要按照设计要求留有一定的倾斜角度。例如首个节段的端面横向垂直度为0.0037度，竖向垂直度为0.0162度，如果将之折算成长度单位，仅仅只有3毫米。而整个断面宽46米，高10.6米，在这么大口径的一个端面上，要在横竖两个维度上实现3毫米的倾斜。

“这简直是在挑战世界极限！”这是广船国际深中通道沉管隧道管节钢壳项目精度控制小组副组长刘钱的原话。

首个管节钢壳长123.6米，由64个块体像堆积木一样拼接而成。那在拼接的时候如何来控制精度呢？刘钱介绍了其中的奥秘。

首先要在管节组装场地设置首级精度控制网，这是最基础的测量参考坐标，然后再设置二级精度控制网和地网，这些是测量时的验证坐标，每一个控制点都要经过三级控制网的反复测量验证，直到达到要求后才能进行到下一道工序。为了将钢壳端面的平整度的误差控制在4毫米以内，仅一节钢壳的两个端面测量次数就超过1万次。

广船国际深中通道GK01标管节总组现场（图片来自广船国际）

负责精度控制的师傅每天都要工作到凌晨4点，白天就将这些测量出来的数据进行分析，把超出误差要求的数据反馈给施工部门进行纠偏。刘钱介绍说，为确保钢壳端面的平整度达到设计要求，必须从下料阶段开始，误差必须控制在2毫米之内；到块体焊接阶段，按照3毫米的误差控制平面的平整度；在小节段拼装阶段，端面平整度控制在3毫米内；在大钢壳合拢阶段，除了按照“从中间到四周”的顺序拼装小节段外，还要采用先进的测量设备，运用控制测量网的方法，在大钢壳的两个端面各设置222个测量点，先后在5个阶段，对每一个点进行不少于3次的测量，如果发现不达标，就要进行修正，直到达标为止。

功夫不负有心人。船企的精心得到了回 ：在首个管节钢壳的专家评审会上，管节钢壳设计者之一的中交公规院黄清飞博士表示，首个管节的487.6平方米钢壳端面平整度控制在正负4毫米以内、5685.6平方米的底部平整度控制在正负8毫米以内，在隧道沉管领域为世界首创，可以说是成功挑战了世界极限。

今年5月，深中通道钢壳制造项目E32管节在黄埔文冲开工建造。（图片来自黄埔文冲）

船企挑战的极限何止于此？管节钢壳全世界最宽，黄埔文冲为了解决现有驳船浮箱之间的有效宽度不足的问题，投入了3000万元资金对“黄船030”号大举力下水驳船进行全新改装，突破万吨管节下水、拖运、上岸等系列性难题；管节钢壳的隔仓底平面T排排气孔非常密集，角焊无法采用自动焊设备，黄埔文冲成立技术研发小组，自主研发了间断自动焊接小车，焊接工效得以大幅提升；为了解决8万吨沉管隧道管节在浇筑过程中的移动难题，航通船业为沉管预制厂研发制造了7套智能台车系统，满足了浇筑前后的两次支撑体系转换需要，此外，该公司还为沉管隧道配套了7套半（15片）端封门及配套的钢横梁，在施工过程中用于沉管封闭。

深中通道

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创新驱动，机械化施工核心装备集结

在深中通道沉管隧道的建设中，业主单位和施工单位决心打造机械化施工核心装备群。对船舶企业来说，水上工程装备制造，舍我其谁？

核心装备之：“一航津安1”号

这是目前世界上安装能力最大、沉放精度最高、施工作业最高效、性能最先进的海底隧道沉管施工专用船舶，已于6月1日在黄埔文冲出坞。

该船全船总长190.4米，型宽75米，型深14.7米，排水量超过1万吨，为全钢板焊接结构，船体采用双体船船型设计，两侧片体由4个箱型跨梁结构连接而成，两侧片体的中间区域可以用来放置需要进行浮运的沉管管节，采用双体船的船型，能够有效保证沉管在浮运和安装过程中的稳定性。

在港珠澳大桥工程中，隧道沉管是由若干拖船组成的编队拖运，再由专门的安装船进行安装。不仅增加了运输成本，而且也加大了浮运安装操作的难度。沉管浮运安装一体船的设计应运而生。

“一航津安1”具备自航功能，配有2套9280千瓦主推进系统和8台大功率侧推，深水静水工况下拖带165米、72000吨标准沉管浮运航速可达5节，同时能够抵抗1.6节横流。具有带沉管出坞、带沉管浮运到施工水域进行沉放及安装作业的功能，实现了外海沉管机械化、自动化浮运安装作业，一艘船就起到了多艘大马力拖船、沉管安装船的作用，理论上实现了不依靠辅助船舶、可连续完成沉管的出坞、浮运及定位安装等施工作业，且施工效率较两艘安装船提升1倍。

核心装备之：“一航津平2”号

自升式碎石铺设整平船“一航津平2”号于2018年7月20日开工建造，2019年4月9日下水。该船集基准定位、石料输送、高精度铺设整平、质量检测验收功能于一体，主船体为箱型“回”字结构，总长98.7米，型宽66.3米，型深6.5米，桩腿总长75米（可根据水深工况环境接长至95米），铺设整平作业最大水深40米，每4个船位即可完成单个沉管的抛石整平作业。因铺设作业的高效率和自动化，该船被誉为深水碎石铺设的“3D打印机”。

据悉，上海船院采用了创新技术，在船身4个桩腿之间设计超大月池，形成“回”字形的船体结构形式，实现在不移动船身的情况下铺设碎石，铺设范围广、整平速度快、施工效率高，具备在16级风下本地站立自存的能力。

“一航津平2”预计7月抵达深中通道现场进行调试。

此外，同样由上海船院设计的港珠澳大桥功勋船“津平1”号也将在深中通道沉管隧道施工中再显身手。

核心装备之：水下3D碎石整平清淤船

由交通运输部广州打捞局联合中船集团第七〇八研究所、华南船机公司及天津水运工程研究院自主创新、共同研发，于6月21日开工建造，预计于2020年建成投产，建成后的“水下3D碎石整平清淤船”将成为当前世界上作业水深最大的碎石基础整平船，用于解决深中通道沉管隧道所有超宽变宽沉管管节基槽碎石铺设难题。

水下3D碎石整平清淤船可以说是“一航津平2”的改进型。该船由主船体、水下整平架两部分组成，主船体为箱型“回”字型结构，船长62米、宽55.6米，整平作业设计水深60米，最大水深可突破100米。

通过分体式水下整平系统设计，直接把整平架下放到开挖好的基槽面进行碎石基础铺设，大大降低天气变化和风浪流对碎石基础铺设作业的影响，克服了水深限制、提高了作业效率和精度，解决了E23-E32管节沉放隧址临近深圳机场侧航空限高问题。同时，该船碎石整平精度可达±2.5厘米，为国内碎石基础整平精度最高的船舶，在国际也属于领先水平。

该船集作业母船、供料、整平、测控、清淤功能于一体，利用整平架可下放靠近碎石基础面的优势，在整平架上配置了高功率的清淤泵，配合设计巧妙的清淤结构，便可通过精准控制清淤高度，一次性实现对碎石基础表面及垄沟淤泥的高效清除，且不会对已铺设的碎石基床造成破坏。

另外，该船所采用的高精度水上水下定位控制系统，将碎石供应系统、高精度铺设整平系统、质量检测控制系统和精准清淤系统融为一体，即使在基槽底部能见度为零的情况下，也能实现智能自动化控制，由供料系统自动输送石料，通过铺设整平系统和测控系统根据海床情况自动进行3D碎石整平作业，7天即可完成单节管近1万方的碎石基础铺设任务。

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