走近大国重器丨跨海建桥“巨匠” 探访国内最大双臂架变幅式起重船

发布时间：2024-10-21 16:49:11点击数量:

滔滔东海，烟波浩渺。钱塘江入海口，杭州湾跨海铁路大桥施工现场一片繁忙。

这是世界上第一座强潮海湾跨海大桥，也是目前世界上在建的长度最长、建设标准最高的高速铁路跨海大桥，所处海域环境复杂，施工难度大。助力杭州湾跨海铁路大桥建设，中交第二航务工程局有限公司投资建造的5500吨级国内最大双臂架变幅式起重船“二航卓越”，已于9月26日在上海振华南通启东海工基地举行了交船仪式。

随着我国跨海桥梁预制装配化建设快速发展，对跨海桥梁施工的核心装备——起重船的要求也越来越高。在国内同类型起重船中技术最先进、起重量最大的“二航卓越”，实现多项技术创新，变得更有力、更绿色、更聪明，对我国装配式桥梁建设及工程船舶的发展具有重要意义。

这一设备如何化身“海上智慧大力士”，以其灵活性、高效性赋能跨海桥梁施工？运用了哪些前沿科技，实现在效率、环保、安全等方面全面升级？记者近日采访了中交二航局有关负责人。

更有力——

最大起重量5500吨，起升高度120米，相当于将4000辆小汽车提到40层楼高

大型水上施工装备的能力，体现着一个国家在深远海领域进行海洋资源开发、海洋工程建设的实力。

一条条跨海通道、一台台海上风电机组……近年来，我国海洋工程建设项目日渐增多，对吊装能力提出更高要求。但是，传统起重船往往工效低、能耗大，难以满足海洋工程施工高效、节能等需求。

据了解，目前，我国预制装配式大跨桥梁发展迅速，预制梁的最大重量已达3500吨，而用于桥梁施工的国内双臂架变幅式起重船中，起重量最大的仅为3600吨，亟待突破、更新。

既要大幅度提高起重量，又要实现智能化。中交二航局副总经理、总工程师张永涛介绍：“我们自主研发、设计、建造的5500吨级双臂架变幅式起重船‘二航卓越’，不仅能弥补国内桥梁施工装备短板，而且能满足大型海上工程智能化、装配化建造的需要，适应各种水域条件。”

主参数的确定是起重船设计流程的起点，也是重要一环。研发团队认真比对市场同类型起重船参数，深入分析桥梁和风电等吊装施工需求。经过多轮内部研讨、外部专家咨询，充分考虑通用性、经济性，研发团队最终确定打造一艘5500吨级双臂架变幅式起重船。

“二航卓越”船长165米、型宽52米，甲板面积超过20个标准篮球场的面积。这个“大力士”，一举将国内双臂架变幅式起重船的最大起重量提高到了5500吨，钩头起升高度可达120米，相当于能将4000辆小汽车一举提升到40层楼的高度。

如此“庞然大物”，其使用环境会不会有局限性？

“‘二航卓越’在设计阶段就已充分考虑广泛的适用性和灵活性。其中，‘双臂架变幅式’的型式，就是为了适应各种环境。”张永涛介绍，它不仅能实现对超长桥梁构件的整体吊装，可轻松吊起130米跨度的钢箱梁，还可满足长江入海口、珠江入海口及渤海湾等水域复杂条件下桥梁、水工、风电等工程施工需求。

为进一步拓宽作业范围，该船在同类型船舶中首次应用浮箱助浮技术，使船体吃水深度变小，最小吃水深度仅4.5米。这一技术使它适应性更强，不仅能在更多复杂海域还能在浅水域乃至内陆河流中自如作业，可根据施工需要，随时移动形成新的作业平台。

适应性和灵活性还体现在双臂架、四主钩的设计上。根据不同施工场景、针对不同施工需求，“二航卓越”可灵活切换至四钩联吊、前后双钩联吊、单臂架吊装等多种作业模式，在多种复杂环境下可游刃有余地进行高度定制化、模块化作业，大幅提升工效。

与大多数起重船的设计不同的是，它还安装了减摇水舱。这一装置让它具有很强的抗风浪能力，无惧风高浪急。

更绿色——

首次运用一体化节能技术，引领大型水上施工装备低碳转型

“二航卓越”不光力气大，还更加绿色、低碳。

俯瞰船上的生活区，绿色的屋顶上，整整齐齐排列着一片片光伏板。

“我们对‘二航卓越’的定位之一就是‘绿色’。”中交二航局副总工程师杨秀礼指着光伏阵列说，“在这条船上，我们安装了26.88千瓦的光伏系统，配置了储能单元，运用发电、配电（储能）、用电等一体化节能技术，能实现项目建设、清洁能源建设和生态保护的有机结合，保障能源自给自足。”

杨秀礼进一步解释，这是国内同类型起重船首次应用这一技术，将引领大型水上施工装备低碳转型发展。

走上“二航卓越”的甲板，生活区、绞车房之间，是两间白色的集装箱房。它们体积不大，外观看似平平无奇，内部却隐藏着“二航卓越”的绿色、高效、智能密码。

在传统的起重船作业模式中，无论是白天主发电机的轰鸣作业，还是夜晚辅助发电机的连续运转，都难以避免一系列问题：电能利用效率低下，能耗随负载剧烈波动，夜间噪声影响船员休息……

为解决这些问题，研发团队进行了一系列创新：船上的集装箱内，配置了783.92千瓦时磷酸铁锂储能电池系统，随时储存光伏阵列产生的电能；同时，在船上搭载智能化能效管理系统，精准指挥发电机与储能系统无缝对接、高效协同，在实现电能“削峰填谷”的同时，保障发电机以最佳能耗运行，全船综合节能率达15%。

在智能化能效管理系统的引导下，白天，光伏发电量较多时，储能电池将多余的电能储存起来，待夜幕降临，又自动释放。这不但为起重船提供了持续、稳定的清洁能源，有助于提升工作效率，而且为船员工余休息营造出了一个静谧、舒适的环境。

在用电技术方面，“二航卓越”同样展现出了创新力。

“我们引入了永磁电机技术，在国内首次将大功率永磁电机应用在工程船舶上，并获得了中国船级社（CCS）认证。”杨秀礼说，“永磁电机具有很高的可靠性和良好的节能效果。这条船上应用的大功率永磁电机，比普通电机节能近20%，一年可减少二氧化碳排放量约63吨。”

未来的水上施工，全工地电动化将成为重要发展趋势之一，研发团队为该船预留了全船电动化储能接口，提前做好技术储备。

更聪明——

搭载一系列智能系统，赋能工程建造“拿得起，放得下”

“二航卓越”的“卓越”，还体现在它的智能化配置上。

步入驾驶室，2个大显示屏映入眼帘，电力系统概览、综合节能情况、吊装工序判别、维保计划提醒、环境参数感知、异常超限预警等数据清晰呈现。

中交二航局技术中心工程装备技术部总工程师、“两船一塔”船舶建造项目总工程师刘修成介绍，起重船作业往往要直面狂风巨浪，智能化不足的传统起重船，其作业效率与安全性常遭遇严峻考验。

如何在波涛汹涌、变幻莫测的海洋环境中顺利高效作业？“二航卓越”依靠的是一套量身定制的智能化系统。

研发团队将起重吊装作业按数字场景进行设计，为“二航卓越”开发了智能作业辅助决策系统，搭载了吊装作业运维管理系统，配备了一键式自动锚泊移船定位系统。这些智能化系统集船舶状态自动感知、吊装工序自动判别、作业工效评价于一体，使其能够及时、高效应对复杂多变的施工环境，快速、准确执行高精度、高难度的作业任务。

其中，智能作业辅助决策系统通过集成高精度的环境感知传感器和吊钩运动姿态监测设备，能够实时捕捉海洋环境参数及吊钩动态信息，对船舶施工全过程进行智能监测。经过智能化处理后的监测数据与运动仿真模型深度融合，能对作业条件作出精准预测和风险评估。依托这一系统，工作人员可准确研判何时何地吊装作业，从而提高作业效率。

吊装作业运维管理系统是研发团队特地为该船定制开发的，也是全球范围内首次在同类型起重船中应用。该系统可进行工效统计、能效分析，并能自动生成吊装施工日志，为后续节能减排及成本控制提供数据支撑。工作人员通过该系统，便能了解吊装作业各主要耗电设备的能耗、各吊装工序以及维保情况。

工作人员指尖轻触操作台，操作一键式自动锚泊移船定位系统，随着指令发出，“二航卓越”轻松实现精准定位与平稳移动。

刘修成介绍，该船全套智能化系统直通中交二航局总部，有关数据已纳入企业项目管理系统，管理人员可对船舶运行状况进行远程监控。

根据施工计划，今年年底前，“二航卓越”将先后参与杭州湾跨海铁路大桥、厦金大桥（厦门段）建设。

“虽然杭州湾跨海铁路大桥所在海域流速大、涨潮时流速高达4.65米每秒，厦金大桥（厦门段）施工条件复杂，但起吊大型钢吊箱、钢箱梁等构件，对‘二航卓越’来说，既‘拿得起，也放得下’！”中交二航局“两船一塔”船舶建造项目经理程正祥自信地说。

程正祥补充说：“厦金大桥（厦门段）规划非通航孔桥最大节段钢梁长85.4米，含吊具等在内重约3424吨，原计划用起重量为4000吨的起重船安装。现在，由于获得5500吨级的‘二航卓越’支持，改为整孔吊装，钢梁最长达143米，重约5230吨。新方案省去了临时墩的搭设过程，减少了吊装次数，降低了吊装作业风险，能大大缩短施工工期。”