绞吸式挖泥船是一种能够在水下挖掘、输送和填充泥沙的船舶,它在海洋工程、港口建设、水道疏浚等领域有着广泛的应用。绞吸式挖泥船的技术水平反映了一个国家的海洋工程能力和国际竞争力。中国作为一个海洋大国,近年来在绞吸式挖泥船的研发和建造方面取得了一定的进步,但与欧洲等发达国家相比,仍有较大的差距。本文将介绍世界上最强大的绞吸式挖泥船的情况,比较中国和欧洲的技术水平,指出中国在这方面的差距和进步。
世界上最强大的绞吸式挖泥船
根据公开资料,截至2023年4月,世界上最强大的绞吸式挖泥船是荷兰设计建造的“斯巴达克斯号”,该船于2018年11月下水,船长164米,宽34米,排水量1.84万吨,最大挖深45米,装机总功率4.418万千瓦。该船采用了全电驱动和液压控制系统,具有高效、环保、安全、智能等特点。该船的绞刀架重达2500吨,是迄今最强大,最先进的绞刀架。
世界第二大绞吸式挖泥船是卢森堡设计、克罗地亚建造的“JDN8069”,该船于2017年下水,船长151.3米,宽36米,最大挖深45米,总装机功率4.09751万千瓦,绞刀功率8500千瓦。该船也采用了全电驱动和液压控制系统,能够在复杂的海底地形和土质条件下进行高效的挖掘和输送。
世界第三大绞吸式挖泥船是卢森堡设计、2003年下水的“J.F.JDe Nul”,该船全长141米,宽27.8米,最大挖深45米,装机总功率2.724万KW,铰刀功率约为7600KW。该船曾经是世界最强大的绞吸式挖泥船,在全球多个重要工程项目中发挥了重要作用。
世界第四大绞吸式挖泥船是2021年8月下水、荷兰建造、埃及购买的“侯赛因·坦塔维”号,该船长147.4米、宽23米,最大挖深35米,功率为2.9万千瓦。该船是埃及为了扩建苏伊士运河而购买的一艘现代化的绞吸式挖泥船。
中国最强大的绞吸式挖泥船
中国最强大的绞吸式挖泥船是2017年11月下水、由上海交通大学和上海挖泥船研究所联合设计、上海挖泥船厂建造的“天鲲号”,该船长140米,宽27.8米,满载排水量1.7万吨,最大挖深35米,总装机功率2.5843万千瓦,绞刀额定功率6600千瓦,绞刀架1700吨。该船是中国自主研发的第一艘大型绞吸式挖泥船,也是亚洲最大的绞吸式挖泥船,被誉为“海上巨无霸”。该船在南海、渤海、黄海等多个海域进行了试验和作业,展示了中国的海洋工程能力。
中国第二大绞吸式挖泥船是“天鲸号”,该船是中国和德国VOSTA LMG公司联合设计、2008年下水的一艘中型绞吸式挖泥船,船长127.5米,宽25米,最大挖深30米,装机总功率1.8万千瓦,绞刀功率4000千瓦。该船曾经是亚洲最大的绞吸式挖泥船,在港口建设、岛礁填海等多个项目中发挥了作用。
中国还引进了一些外国的先进绞吸式挖泥船,如2015年引进的荷兰“浚洋一号”耙吸式挖泥船,该船长167.5米,排水量2.1万吨,每小时挖泥2万立方米;2019年引进的比利时“安塔利亚”绞吸式挖泥船,该船长152米,宽28米,最大挖深40米,装机总功率2.4万千瓦;2020年引进的比利时“欧罗巴”绞吸式挖泥船,该船长147.8米,宽30米,最大挖深45米,装机总功率2.3万千瓦。
中国与欧洲的技术水平比较
从上述介绍可以看出,中国在绞吸式挖泥船的技术水平上与欧洲有着明显的差距。从最重要的三个指标最大挖深、绞刀额定功率、装机总功率来看,“天鲲号”的最大挖深35米、绞刀功率6600KW、装机总功率2.5万KW,均不如欧洲挖深45米、绞刀功率7000+KW、装机功率4万KW的水平。从绞刀架重量来看,“天鲲号”的绞刀架1700吨也远不及“斯巴达克斯号”的2500吨。从全电驱动和液压控制系统来看,“天鲲号”也没有采用这种先进的技术方案。从环保性能来看,“天鲲号”的排放标准也不符合欧洲的严格要求。
中国在绞吸式挖泥船的技术水平上落后于欧洲的原因有多方面。一方面是历史原因,欧洲在海洋工程领域有着悠久的历史和积累,早在1980年就建造了当时世界上最大的绞吸式挖泥船“日本丸”,而中国直到2008年才建造出第一艘中型绞吸式挖泥船“天鲸号”。另一方面是市场原因,欧洲的挖泥船企业有着广阔的国际市场和竞争优势,能够不断投入研发和创新,而中国的挖泥船企业主要依赖国内市场和政府项目,缺乏创新动力和竞争压力。再一方面是人才原因,欧洲拥有一批高水平的海洋工程专家和技术人员,能够掌握和运用先进的设计理论和工程技术,而中国在这方面的人才培养和引进还有待加强。
中国在绞吸式挖泥船方面的进步
尽管中国在绞吸式挖泥船的技术水平上与欧洲有着较大的差距,但也不能否认中国在这方面的进步和成就。中国自主研发建造的“天鲲号”绞吸式挖泥船,虽然不及欧洲的最强大的绞吸式挖泥船,但也是亚洲最大的绞吸式挖泥船,其技术水平已经达到了国际先进水平。该船在南海、渤海、黄海等多个海域进行了试验和作业,展示了中国的海洋工程能力。该船还在南沙群岛的岛礁填海工程中发挥了重要作用,为中国维护国家主权和海洋权益提供了有力支撑。
中国还通过引进外国的先进绞吸式挖泥船,提高了自身的挖泥能力和水平。例如,2015年引进的荷兰“浚洋一号”耙吸式挖泥船,是世界上最大的耙吸式挖泥船,其每小时挖泥2万立方米,相当于“天鲲号”的三倍多。该船在港口建设、水道疏浚、岛礁填海等多个项目中发挥了重要作用。通过引进外国的先进绞吸式挖泥船,中国不仅可以借鉴和学习外国的先进技术和经验,还可以通过逆向工程和改造提升自己的研发能力。
结语
综上所述,中国在绞吸式挖泥船的技术水平上与欧洲有着明显的差距,但也取得了一定的进步和成就。中国应该正视自己在这方面的不足,不要盲目自信,而应该加大研发投入和创新力度,培养和引进更多的人才,提高自主设计和建造大型绞吸式挖泥船的能力。同时,中国也应该充分利用引进外国的先进绞吸式挖泥船,提高自身的挖泥能力和水平,在海洋工程领域实现更大的突破和发展。
世界第一井
7项世界第一,133万吨的重量,相当于13艘福特级航母,186座埃菲尔铁塔的重量才能与之匹敌。这便是世界第一井,五峰山长江大桥沉井,全球仅此一井。
为了连接连镇客运和江宜高速公路,江苏省打造了一座公路铁路两用的长江大桥。该桥满足了两种运输方式,全长6408.9米,跨江部分长达1432米。此外,五峰山长江大桥还采用双层设计,上层为双向8车道的高速公路,下层则为4线铁路。
5年时间,打造世界第一,中国再次夺得“基建狂魔”的称号。根据桥梁总设计师徐恭义介绍,五峰山长江大桥的公路设计时速为每小时100公里,下层部分的高铁则为每小时250公里。
为了节省工程投资,以及建设桥梁给环境造成的影响,桥梁跨江部分的1092米均为钢桁梁悬索连接。要想建造这样一座大桥已经不仅是长度和结构那么简单,每一项基础环节都可以创世界记录。
沉井作为稳固桥梁的关键,而大家已经通过前面的介绍可以知道,如此夸张的数据绝非基础建设那样简单。另外,五峰山长江跨江大桥的周边地理环境并不理想,锚碇的地基均为泥土河沙,松软的地基让其承载能力下滑严重。
为了解决这一难题,中铁大桥和中交二航局采取了特大平面尺寸的设计来建造沉井。建成的沉井锚碇重达133万吨,长为100米,宽72米,高56米,相当于建设了一栋超级大楼。为了满足两地来往的交通运输,上下两层的设计在跨江部分并没有现成的参考案例。
因此,我国在桥梁钢桁梁悬索设计方面只能自己摸索,除了要求锚碇必须能够承受其重量外,桥身本体也要有足够的强度。面对建桥的诸多难题,中交二航在锚碇沉井部分可是花了不少心血。
如同“定海神针”的锚碇
我们在这里先来了解一下沉井,在桥梁建设中,不少施工环节都避免不了与水打交道,这会给桥梁施工带来难度,沉井可以说是为此建设。沉井依靠自身重力克服摩擦带来的阻力,逐渐下沉到要求高度。
再经由混凝土封底,然后填塞其他孔洞,最后将其建设成井筒状的基础结构。沉井除了桥梁施工会用到,另外在矿用竖井、水池、油库、地下设备基础设施等都有相关建设要求。谭老师地理工作室综合整理
由于沉井深埋地下,又是一体式设计,并由混凝土实心浇灌。因此沉井的整体性稳定,承载面积大,水平与垂直承载力高。面对水下环境来讲,它又能作为桥梁基础,还能在施工期间帮助隔离水体和其他结构物。
但问题在于,沉井通常是一个庞大的基础建筑结构,并且有着严格的技术要求。因此沉井的施工周期普遍较长,对施工团队提出了很高的技术要求。另外沉井在建设期间也容易出现流沙问题,导致沉井下沉困难或倾斜。
而长江五峰山大桥北锚碇就遇到了土质软硬不均匀的问题,而且要让如此巨大的建筑顺利的沉入地下也十分困难。根据施工团队的介绍,北锚碇使用了3种不同的下沉方法,前后花费了1年多的时间才将其沉下去。
在这期间,施工团队必须随时保证沉井下沉时没有泥沙阻碍。并且,施工团队为了让沉井不发生倾斜,保证沉井每个隔舱底部都相对平整,沉井下沉时会随时进行清基。
沉井每下沉一部分就会对其进行一次碎石填筑,然后寻找平层,再进行混凝土浇筑,让沉井底部形成保护。如此往复,沉井被包裹了一层又一层,直至完全沉入建筑标高。
连通南北的大桥
从施工的相关记录来看,仅是沉井的封地工作就持续了1个多月,碎石消耗高达1万立方,以及6万方的水下混凝土。仅是这个基础环节就刷新了五峰山长江大桥的最高单次浇筑记录,对于其他环节,可想而知这其中有多大的难度和考验。
由于跨江大桥要面对土质松软的地基,沉井在下降时容易出现刚体结构不足的问题。中交二航局最终决定,沉井下沉采用“十字槽”开挖下沉。另外还有多家团队负责北锚碇的信息化监测工作,数字化模拟与实时监控保证了沉井施工的精度要求,下沉偏差被控制在了10厘米内,这是了不起的创举。
值得一提的是,五峰山跨江大桥在设计之初就考虑到桥体的庞大体量,以及后续维护的难度。中铁大桥局为此在一开始就提出将智能化监测系统运用到桥梁中,而这也是我国首次使用智能化监控设施对桥梁进行监测和维护。
相关的健康监测系统、智能检修、智能巡检,包括数据融合等各项技术都有使用在五峰山跨江大桥中。为了实现这一智能化监管,以及日后的数字化运营,该桥也是我国首个使用5G信号基站的跨江大桥。
如果未来有更多的智能化技术应用,五峰山跨江大桥配置的6套5G通信装置将会派上用场,给未来的智能化大桥提供了不少技术方面的可能。
如今大桥已经建成并运营了2年时间,它连接着苏北、苏南、苏中,形成一条南北纵向的主通道,并且桥梁的铁路功能也进一步强化了江苏省的综合运输体系。两地被缩短的时空距离,也给未来提供了更多可能。
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