“經過2020年6月至今一年的實戰檢驗，一體船實現了預期功能，甚至在某些方面比預想的還出色。”7月23日，深中通道E19管節順利安裝，全國水運工程建造大師、中交一航局總技術顧問李一勇感慨地說。
(資料圖片僅供參考)
李一勇談及的一體船，指的是沉管運輸安裝一體船。記者從總部位于濱海新區的中交一航局獲悉，7月23日，超級工程深中通道E19管節在伶仃洋海底順利安家，并創下連續7節沉管近乎零偏差毫米級安裝的世界新紀錄。建設超級工程，必須要有超級裝備。在世界最寬沉管隧道深中通道建設中，中交一航局的建設者勇于開拓創新，歷時三年多時間研發出世界首制沉管運輸安裝一體船，用自主科技創新解決了深中通道施工“卡脖子”難題，將世界跨海沉管隧道施工引入智能化時代。
時光回到近十年前。2013年港珠澳大橋沉管隧道施工開始不久，一航局作為我國外海沉管隧道施工的首倡者和國家隊，就同步參與到深中通道有關技術方案論證工作中。與港珠澳大橋沉管隧道相比，深中通道沉管隧道面臨著鋼殼結構新形式、尺寸超寬、浮運距離超長、航道封航時間長等許多新難題?，F有裝備無法滿足施工要求。研發新的方案和裝備，成為必由之路。
從“零”到“一”的跨越
為了攻克這一世界級施工難題，一航局迅速組建了涵蓋設計、研究、裝備、施工等專家和工程師的研發團隊。
幾經波折，到2016年在一次專家討論會上，有團隊成員提議：不如直接把兩個安裝船加寬連成一體，再給船帶上“腿”（自帶動力）靈感迸發往往就在一瞬間，這個提議讓大家眼前一亮。在一言一語討論中，一體船的研究方向逐漸清晰。研發團隊當即分工，進一步細化研究。
一體船逐漸清晰模樣?！耙惑w船首先是船體結構的一體，最直觀的就是把兩條船變成一條船；其次是沉管浮運和沉放安裝于一體。一體船是集浮運和安裝功能于一身的；再次是動力一體，以前沉管施工，需用八九個拖輪拖著走，現在的動力都在一體船上，便于操作也更節能環保；最后是船舶和沉管一體，船管通過剛性連接，組合為整體，就像一條由一體船和沉管組成的組合船?！崩钜挥略敿氷U述著研發思路。
2016年12月，研發團隊赴業主單位匯報一體船及沉管浮運安裝一體化施工工藝，業主單位領導和業內專家就給予了高度認可。方向確定后，研發團隊再接再厲，完成了船體結構工藝方案，確定了各項工藝參數，完成了一體船的可行性論證，又相繼聯合國內外知名科研機構分別進行了數模、物模試驗，就一體船動力、航行及沉管沉放等關鍵課題完成了可行性論證。
從2013年啟動研發，到2016年取得根本突破，再到2017年可行性論證，研發團隊基本上把可能采取的方案進行系統“摸排”。
從“藍圖”到“實踐”的探索
2018年7月，一體船正式進入建造階段。“‘一航津安1’具備自航功能，配有2套9280千瓦主推進系統和8臺大功率側推，主機和側推的尺寸和功率均創國內同等設備之最，可滿足帶標準沉管浮運下深水靜水航速5節的要求，并具備DP動力定位功能，在帶沉管工況下可抵抗1.6節橫流?！币缓骄指笨偣こ處熇钤鲕娊榻B。同時，一體船還具備航跡追蹤及偏移糾偏功能，在設計、建造及施工管理系統方面均實現了自主研發，實現了外海沉管機械化、無人化、自動化浮運安裝作業。
2019年6月1日，一體船順利出塢，標志著世界上安裝能力最大、沉放精度最高、施工作業最高效、性能最先進的海底隧道沉管施工專用船舶取得重大階段性成果，并正式被命名為“一航津安1”。出塢后，“一航津安1”按計劃，歷時一年，先后完成了管系、電纜及電氣設備安裝，并開展設備調試、系泊試驗及航行試驗等工作。
2020年6月16日6時，“一航津安1”迎來首秀。2萬噸的“一航津安1”抱著8萬噸重的沉管，總重達10萬噸的大家伙，需要海上穿行47公里，經過7次航道轉換后，才能到達安裝海域。下午6點，海面上陸續亮起燈光。一體船把首節沉管帶到距西人工島附近240米處，兩個大塊頭靜靜對視，工作人員開始系泊作業。一體船開啟全自動穩船功能，牢牢懸停在沉管基床正上方?？刂剖业男滦蜏y控系統，如行車記錄儀般，船及航道周邊環境一目了然。
隨著沉管一點點下放，測量塔數據實時計算沉管三維動態，指揮人員精準掌握沉管在海底的具體位置。拉合系統作用下，E1管節一點點向對接端靠近，歷經34個小時的奮戰，首節沉管順利實現與西人工島暗埋段的精準對接，完成首次“海底初吻”，實現了世界海工領域的新跨越。
從“滿足要求”到“零偏差”的追求
8萬噸沉管在30余米的海底，實現指縫般毫米級對接，難度堪比“天宮”對接。深中首節沉管的精準對接，為一體船首秀畫上圓滿句號，但是為了實現沉管隧道近乎零誤差對接，打造滴水不漏的百年品質工程，一航局建設者追求卓越的腳步并未停止。
測量是工程的眼睛，是沉管高精度安裝的基礎。一航局建設者在一體船9層樓高的測量塔上，裝置了北斗衛星天線，天線收集的信號通過接收器傳送到監控電腦上，電腦里加裝了根據沉管浮運安裝工序自主研發的測控系統。這套軟硬件“組合拳”實現了系統之間的穿透，可接收GPS和北斗兩種信號，實時計算沉管三維動態，作業人員可精準掌握船管在海底的具體位置。
2020年8月27日，經過近50公里浮運，深中通道首個深水區管節E3抵達沉放水域，北斗系統第一次正式亮相。就在沉管對接的關鍵時刻，項目團隊分別用北斗系統和GPS系統采集數據，兩者竟存在較大出入。測量團隊頂著壓力，再次對測控系統做了全面檢查，用多種方法進行核算?！敖Y果顯示，北斗數據優于GPS，我們果斷關閉GPS系統，使用北斗系統作為沉管繼續安裝的唯一依據?！币缓骄稚钪型ǖ理椖繙y管中心主任成益品回憶。
E3 管節最終與E2沉管精準對接。測量塔數據及潛水員測量數據均顯示，安裝精度滿足設計要求。至此，北斗系統成功引進跨海沉管隧道施工領域。
沉管用上北斗系統，為超級工程的高精度對接，裝上了一雙銳利的眼睛。然而，瞬息萬變的外海，總會帶來出人意料的挑戰。
2021年4月25日，E9管節對接完成后，測量結果顯示偏南15.2毫米，而測量塔系統顯示偏北25毫米。換句話說，測量塔數據出現了嚴重失真，這對沉管的高精度對接無疑是個巨大的潛在風險。
通過數據對比，測量團隊發現，鋼殼管節會隨著水深受壓增加而發生一定程度的形變。受此影響，安裝在沉管之上的測量塔也會相應產生偏移，引起定位誤差。E9管節安裝位置達到水下37米，問題尤為凸顯。
針對管節的特殊空間結構，項目團隊提出“相機-光學靶標”布置方案，在每個形變部位增加精密的姿態傳感器，并連接到一體船操作系統上。通過傳感器聯合確定測量塔與管節的姿態和相互關系，管節沉放過程中對形變帶來的偏差實時自動提示，最終達到人機交互式動態修正，進一步提高測量系統的定位精度和可靠性。
經過一個月的緊張準備，E10管節安裝迎來大考。夜幕下的一體船緩緩下放沉管，測量塔逐漸沒入水中。安裝了聯合精密姿態儀的沉管，就像有了一對“鷹眼”，海底狀況一目了然，E10與E9在深海實現了精準對接。（中交一航局供圖）
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