“接到公司今年001號(hào)調(diào)度令通知，4月10日咱要調(diào)往煙臺(tái)裕龍島排水管涵工程。”站在“砂樁1”甲板上，船長(zhǎng)匡啟升對(duì)大家說(shuō)道。“自從有了這艘船，現(xiàn)在這活兒一個(gè)接一個(gè)，心里真高興啊。”大車王善春笑道。“那是，誰(shuí)讓這艘船渾身都是專利呢！”匡啟生自豪說(shuō)道。
水下基床整平是碼頭、海底沉管隧道等水工工程建設(shè)的重要工序，以便沉箱或沉管平穩(wěn)安全著陸。現(xiàn)有的整平裝備一般都是為解決大型工程技術(shù)問(wèn)題建造，設(shè)備龐大、調(diào)遣困難、適用性窄。常規(guī)碼頭建設(shè)依然采用人工整平，質(zhì)量、效率與安全都難以保證。碼頭機(jī)械化整平作業(yè)擁有廣闊市場(chǎng)，為了抓住這次機(jī)遇，公司技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)的研發(fā)之路也就此展開(kāi)。
技術(shù)團(tuán)隊(duì)的首要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)裝備輕量化。他們根據(jù)作業(yè)要求，將裝備精簡(jiǎn)為振動(dòng)模塊、軌道模塊、臺(tái)車模塊，無(wú)需專用船舶，整個(gè)結(jié)構(gòu)可隨集裝箱快速運(yùn)輸，在確保專業(yè)性能的同時(shí)兼具便捷組裝的性能。完成了外部瘦身，提升“內(nèi)功”是關(guān)鍵。作為整平裝備的核心，振動(dòng)模塊是設(shè)備的“心臟”。團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的基床整平是通過(guò)一個(gè)直徑1.5米的鋼制重錘，依靠重力夯實(shí)基床石塊，再拋填小塊石，由人工潛水進(jìn)行整平。“但是重錘夯實(shí)落點(diǎn)不穩(wěn)定，效率慢，質(zhì)量控制難度大，能不能將機(jī)械和人工工序二合一？”一航局副總工程師、公司總工程師劉德進(jìn)提出新想法。
▲動(dòng)畫演示
經(jīng)過(guò)研討，團(tuán)隊(duì)將目光聚焦于市場(chǎng)常見(jiàn)的振動(dòng)錘上，計(jì)劃為其設(shè)計(jì)一套控制系統(tǒng)，使其到達(dá)基床厚度指定位置時(shí)，自動(dòng)停止，以保證錘擊始終在同一平面上，確保最終整平效果。為了驗(yàn)證可行性，團(tuán)隊(duì)成員搬來(lái)了振動(dòng)裝置，在其下方安裝了3平方米的梯形鋼結(jié)構(gòu)平板進(jìn)行試驗(yàn)，并觀察到試驗(yàn)槽的石塊隨著振動(dòng)，逐漸由高向低填滿溝壑，而且石塊間空隙變小，變得密實(shí)，整體平面歸于平整。經(jīng)過(guò)陸上及船塢內(nèi)的多次試驗(yàn)，證明在上下振幅超過(guò)3毫米時(shí)，振動(dòng)錘夯實(shí)整平效果最佳。
有了穩(wěn)準(zhǔn)狠的“拳頭”，還要有一個(gè)靈活的“手臂”。技術(shù)團(tuán)隊(duì)乘勝追擊，為振動(dòng)錘接上長(zhǎng)23米的振動(dòng)管，分為3節(jié)，可隨時(shí)拆解加裝，適配不同深度海域的施工要求。技術(shù)團(tuán)隊(duì)還在振動(dòng)管頂端安裝定位系統(tǒng)，依靠坐標(biāo)準(zhǔn)確測(cè)量基床平整度，進(jìn)而控制振動(dòng)錘夯實(shí)深度。但在試驗(yàn)中，公司一級(jí)專業(yè)總師王翔發(fā)現(xiàn)，位于振動(dòng)錘上端的定位系統(tǒng)，因高頻率振動(dòng)損壞率極高。
一日，王翔在看到磁懸浮列車原理視頻時(shí)，突然迸發(fā)出靈感：“能不能給定位系統(tǒng)做一套懸浮設(shè)備？”團(tuán)隊(duì)購(gòu)置了長(zhǎng)2厘米、寬1厘米的強(qiáng)磁鐵，分3層摞列組裝出一個(gè)四四方方的盒子，依靠同極相斥原理，成功將中間層懸浮起來(lái)。定位系統(tǒng)通過(guò)套管連接到中間層，振動(dòng)錘振動(dòng)時(shí)，中間層始終保持上下輕微浮動(dòng)，避免高頻率振動(dòng)帶來(lái)的損壞。
自此，這艘能夠同時(shí)滿足深水和淺水基床夯實(shí)整平作業(yè)需求的專用船研制成功，成為國(guó)內(nèi)首次將振動(dòng)整平工藝成功應(yīng)用于基床細(xì)平施工的裝備，施工效率可達(dá)每天400平方米，精度達(dá)到行業(yè)細(xì)平標(biāo)準(zhǔn)5厘米以內(nèi)，獲得了“水下構(gòu)筑物拋石基床高精度密實(shí)方法”等6項(xiàng)專利授權(quán)。
如今，“砂樁 1”已參與了青島港泛亞碼頭工程等5個(gè)碼頭建設(shè)，填補(bǔ)了我國(guó)振動(dòng)夯平施工技術(shù)的空白。
素 材 | 技術(shù)研發(fā)與信息化部、黨委工作部
供 稿 | 王曉輝
編 輯 | 方 旭
校 核 | 劉 暢、張慶波
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關(guān)鍵詞： 深度報(bào)道 重錘出機(jī)整平水下基床
