六千吨接头吊出1.5厘米精度，“振华30”如何“海底穿针”？
科技日报记者 王春
5月2日12时，经过约4小时,由世界最大单臂全旋回起重船“振华30”进行吊装沉放，港珠澳大桥沉管隧道最后12米的接头在29米深的海底成功着床。它的对接成功标志着全长5664米的海底隧道全线合龙，举世瞩目的港珠澳大桥主体工程也将迎来全线合龙。在官方发布的最终接头对接动画短片上，观众纷纷发出弹幕，“为国家大工程点赞”，“厉害了，我的国”，“国之重器”。
这个重达6000吨的接头吊出1.5厘米精度，在漆黑海底实现精准对接，该有多难？记者为您揭秘。
6000吨巨无霸吊出1.5厘米精度
“最终接头将被安装在海底28米深的E29和E30两节沉管之间约12米的空间，像个楔子一样将海底隧道连为一体。”港珠澳大桥岛隧项目副总工程师、总工办主任高纪兵说，港珠澳大桥岛隧工程海底隧道由33节沉管和一个最终接头连接而成，全长5664米，设计使用寿命120年，每个标准沉管长180米，宽37.95米，高11.4米，重近8万吨。这是我国第一条外海沉管隧道，也是世界上最长的公路沉管隧道和唯一的深埋沉管隧道，被誉为交通工程界的“珠穆朗玛峰”。
与沉管安装的浮运沉放不同，最终接头安装采用吊装沉放。由于最终接头在水下安装空间两侧严重受限，且三维方向上互相影响，可用的安全距离仅有5厘米左右。
接头吊装时，要通过一艘超大能力的吊装船，将这个重达6000吨的接头吊起并平移90度到达安装位置上方，“考虑风力、海流、浮力等多种因素，误差只允许在1.5厘米以内”，专家介绍说，“这在世界交通领域是史无前例的，无异于海底穿针”。
承担最终接头吊装的起重船“振华30”轮，是振华重工自主研制的世界最大起重船，有“大国重器”之美誉。该船总重44000吨，排水量约26万吨，船长297.55米，船宽58米，甲板约2.5个标准足球场大。此次最终接头的重量为6000吨，而“振华30”的单臂固定吊装能力可以达到1.2万吨，相当于最终接头重量的两倍。如果要将被吊物吊起后进行360°旋转，“振华30”的全旋回起重能力也能达到7000吨。它的“臂力”相当于能够同时吊起45架空客A380飞机。
“在2016年1月的试重实验中，“振华30”轮曾经成功试吊13200吨重的驳船。这意味着，只有“振华30”所独具的起重能力，才能担当最终接头的吊装起重大任。”专家介绍说，在此前的海试和后来的航行中，“振华30”轮如同“移动的陆地”，非常平稳。但即便如此，海上作业、海底对接，想要纹丝不动几乎不可能，尤其是吊装6000吨重的庞然大物保持全程稳定，更是难上加难。
“振华30”如何吊出1.5厘米的精度？首先要做的就是让起重船在水中稳住，吊装时几乎“纹丝不动”。上海振华重工副总经理沈章说，最终接头吊装旋转和入水的过程中，他们需要连续调整压载水保持船舶姿态，旋转和沉放速度要与船舶压载相匹配。同时，还要通过水下锚缆定位，用10根长2500米、直径8.4厘米的钢缆绳将船固定，把最终接头的运动姿态控制在厘米级的范围内。
装配现场工人与时间赛跑
浮吊作业所处的航道，来往船只多，水流极不稳定。“吊装最担心的就是最终接头在空中倾斜、摇晃。”“振华30”轮船长姚振华自4月初上船后就背负着重压。“最难掌控的是最终接头入水后，由于缓慢下水，水的浮力水面和水流对最终接头的波动，极易造成对接中的偏差。”
经专家计算，水面上6000吨的最终接头，完全下水后重量减轻至1900吨，且长长伸出的吊臂，在起吊和下放过程中，浮吊的微量倾斜，都可能造成不可估量的损失。
5月2日上午7时45分，“振华30”轮开始起大钩，6000度吨的最终接头重力开始向浮吊转移。8时06分，最终接头离开驳船。“由于重力的转移，船体右弦受压会有倾斜，我们通过向左弦压载海水来平衡船体。”“振华30”轮大副郭维佳负责船体平衡调整工作。
8时15分，最终接头来到了“振华30”轮船体甲板水平位置上方大约2米的位置。8时30分，到达距离水面20米预定高度，大臂开始转动。由于大臂转动，6000多吨的吊物绕船艏旋转，船体平稳不是易事。8时46分，吊臂旋转到145度位置，最终接头跨越右侧船艏，越过右前方锚缆钢索。最终接头稍作姿态调整，快速向180度的最终位置转去。在此期间，振华重工海服集团副总经理沈章指挥锚机手，对船体位置进行锚泊定位。9时，吊臂旋转到180度，最终接头来到安装位置上方。稍作调整，两大主钩开始下放。9时12分，最终接头开始入水，由于水下浮力作用，吊钩所承担的重力不断变化。“大副大副，加速压水，保持船体平衡。”9时42分，最终接头顶部入水，实际入水后重量显示1900吨左右。
“缓缓下落的最终接头安装，来到了最关键的时刻。“水下姿态保持非常重要，要让最终接头在误差15厘米范围内成功安装，接头四个角都安装上了GPS定位系统。”此外，“为了确保船体在前后左右5厘米范围内保持平稳，前期监测人员为船体设计安装了一套沉管安装定位系统。”通过不断调整船体两侧的10台大马力锚机，让船体框定在“红线”范围内。电机员介绍。”
港珠澳大桥海底隧道最终接头在海底安装对接成功后，立即展开焊接，要以精湛的技艺确保海底隧道“滴水不漏”。经过特殊培训的160名焊接突击队员已经到达施工场地，备战超过两公里的接力焊接。要知道，这次可是水下焊接，与陆上焊接完全不同。
振华重工钢构事业部副总邹继祥介绍说，在海底封闭的空间里，作业环境很恶劣。焊接钢接头的作业空间只有80厘米，四面墙、几百公斤一块的钢板全要靠人工完成，设备无法进入。焊接时还会导致空气混浊，但为了尽快完成，又必须让尽可能多的工人进入操作。在接下去的半个月内，工人们必须与千斤顶抢时间。一旦出现意外，后果不堪设想。在深海的环境下作业，他们还要承受着巨大的心理压力。这也是振华重工首次迎接水下焊接的挑战。
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