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潮海灣跨海大橋，也是目前世界上在建的長度最長、建設標準最高的高速鐵路跨海大橋，所處海域環(huán)境復雜，施工難度大。助力杭州灣跨海鐵路大橋建設，中交第二航務工程局有限公司投資建造的5500噸級國內(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制裝配化建設快速發(fā)展，對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、起重量最大的“二航卓越”，實現(xiàn)多項技術(shù)創(chuàng)新，變得更有力、更綠色、更聰明，對我國裝配式橋梁建設及工程船舶的發(fā)展具有重要意義。這一設備如何化身“海上智慧大力士”，以其靈活性、高效性賦能橋梁施工？運用了哪些前沿科技，實現(xiàn)在效率、環(huán)保、安全等方面全面升級？記者近日采訪了中交二航局有關(guān)負責人。

大型水上施工裝備的能力，體現(xiàn)著一個國家在深遠海領(lǐng)域進行海洋資源開發(fā)、海洋工程建設的實力。

一條條跨海通道、一臺臺海上風電機組……近年來，我國海洋工程建設項目日漸增多，對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，我國預制裝配式大跨橋梁發(fā)展迅速，預制梁的最大重量已達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)、設計、建造的5500噸級雙臂架變幅式起重船‘二航卓越’，不僅能彌補橋梁施工裝備短板，而且能滿足大型海上工程智能化、裝配化建造的需要，適應各種水域條件。”

主參數(shù)的確定是起重船設計流程的起點，也是重要一環(huán)。研發(fā)團隊認真比對市場同類型起重船參數(shù)，深入分析橋梁和風電等吊裝施工需求。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)濟性，研發(fā)團隊最終確定打造一艘5500噸級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個標準籃球場的面積。這個“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120米，相當于能將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)境會不會有局限性？“‘二航卓越’在設計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，就是為了適應各種環(huán)境?！睆堄罎榻B，它不僅能實現(xiàn)對超長橋梁構(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驈碗s條件下橋梁、水工、風電等工程施工需求。

為進一步拓寬作業(yè)范圍，該船在同類型船舶中首次應用浮箱助浮技術(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)使它適應性更強，不僅能在更多復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，隨時移動形成新的作業(yè)平臺。

適應性和靈活性還體現(xiàn)在雙臂架、四主鉤的設計上。根據(jù)不同施工場景、針對不同施工需求，“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，在各種復雜環(huán)境下都可游刃有余地進行高度定制化、模塊化作業(yè)，大幅提升工效。

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

“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‘二航卓越’的定位之一就是‘綠色’?！敝薪欢骄指笨偣こ處煑钚愣Y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)，配置了儲能單元，運用發(fā)電、配電（儲能）、用電等一體化節(jié)能技術(shù)，能實現(xiàn)項目建設、清潔能源建設和生態(tài)保護的有機結(jié)合，保障能源自給自足?！?/p>

楊秀禮進一步解釋，這是國內(nèi)同類型起重船首次應用這一技術(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)電機的轟鳴作業(yè)，還是夜晚輔助發(fā)電機的連續(xù)運轉(zhuǎn)，都難以避免一系列問題：電能利用效率低下，能耗隨負載劇烈波動，夜間噪聲影響船員休息……

為解決這些問題，研發(fā)團隊進行了一系列創(chuàng)新：船上的集裝箱內(nèi)，配置了783.92千瓦時磷酸鐵鋰儲能電池系統(tǒng)，隨時儲存光伏陣列產(chǎn)生的電能；同時，在船上搭載智能化能效管理系統(tǒng)，精準指揮發(fā)電機與儲能系統(tǒng)無縫對接、高效協(xié)同，在實現(xiàn)電能“削峰填谷”的同時，保障發(fā)電機以最佳能耗運行，全船綜合節(jié)能率達15%。

在智能化能效管理系統(tǒng)的引導下，白天，光伏發(fā)電量較多時，儲能電池將多余的電能儲存起來，待夜幕降臨，又自動釋放。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?！拔覀円肓擞来烹姍C技術(shù)，在國內(nèi)首次將大功率永磁電機應用在工程船舶上，并獲得了中國船級社（CCS）認證?！睏钚愣Y說，“永磁電機具有很高的可靠性和良好的節(jié)能效果。這條船上應用的大功率永磁電機，比普通電機節(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，全工地電動化將成為重要發(fā)展趨勢之一，研發(fā)團隊為該船預留了全船電動化儲能接口，提前做好技術(shù)儲備。

“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、維保計劃提醒、環(huán)境參數(shù)感知、異常超限預警等數(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”船舶建造項目總工程師劉修成介紹，起重船作業(yè)往往要直面狂風巨浪，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峻考驗。

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)團隊將起重吊裝作業(yè)按數(shù)字場景進行設計，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)運維管理系統(tǒng)，配備了一鍵式自動錨泊移船定位系統(tǒng)。這些智能化系統(tǒng)集船舶狀態(tài)自動感知、吊裝工序自動判別、作業(yè)工效評價于一體，使其能夠及時、高效應對復雜多變的施工環(huán)境，快速、準確執(zhí)行高精度、高難度的作業(yè)任務。

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動姿態(tài)監(jiān)測設備，能夠?qū)崟r捕捉海洋環(huán)境參數(shù)及吊鉤動態(tài)信息，對船舶施工全過程進行智能監(jiān)測。經(jīng)過智能化處理后的監(jiān)測數(shù)據(jù)與運動仿真模型深度融合，能對作業(yè)條件作出精準預測和風險評估。依托這一系統(tǒng)，工作人員可準確研判何時何地吊裝作業(yè)，從而提高作業(yè)效率。

吊裝作業(yè)運維管理系統(tǒng)是研發(fā)團隊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用。該系統(tǒng)可進行工效統(tǒng)計、能效分析，并能自動生成吊裝施工日志，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，操作一鍵式自動錨泊移船定位系統(tǒng)，隨著指令發(fā)出，“二航卓越”輕松實現(xiàn)精準定位與平穩(wěn)移動。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)項目管理系統(tǒng)，管理人員可對船舶運行狀況進行遠程監(jiān)控。

根據(jù)施工計劃，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。“雖然杭州灣跨海鐵路大橋所在海域流速大、漲潮時流速高達4.65米每秒，廈金大橋（廈門段）施工條件復雜，但起吊大型鋼吊箱、鋼箱梁等構(gòu)件，對‘二航卓越’來說，既‘拿得起，也放得下’！”中交二航局“兩船一塔”船舶建造項目經(jīng)理程正祥自信地說。

程正祥補充說：“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，原計劃用起重量為4000噸的起重船安裝?，F(xiàn)在，由于獲得5500噸級的‘二航卓越’支持，改為整孔吊裝，鋼梁最長達143米，重約5230噸。新方案省去了臨時墩的搭設過程，減少了吊裝次數(shù)，降低了吊裝作業(yè)風險，能大大縮短施工工期?！?/p>