“津平1号”自升式抛石整平船是港珠澳大桥岛隧工程的重要装备，它通过向海底抛洒碎石并弄平以便于海底隧道的铺设，同时，还能进行高精度、高效率清淤工作。
粤港澳三地共建的港珠澳大桥建成通车后将成为世界上最长的跨海大桥，其主体结构——海底沉管隧道长5664米，为目前世界上最长的沉管隧道。铺设海底隧道和在陆地上建隧道有很大的不同，为了避免海底不稳定的淤泥对于隧道铺设的影响，需要先在海底用碎石铺设基床，然后再在基床上铺设沉管隧道，而完成碎石基床铺设任务的就是今天的主角——“津平1号”抛石整平船。
（“津平1号”抛石整平船）
“津平1号”型长81.8米，型宽46米，型深5.5米，设计吃水4米，总重约6500吨，排水量约9800吨，是国产世界上最大的，也是唯一一艘具备清淤功能的平台式深海抛石整平船，2017年3月4日，“津平1号”完成了港珠澳大桥沉管隧道全部33节沉管的碎石基床铺设重任。
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抛石整平船是如何工作的？
抛石整平船，顾名思义，其主要工作包括两个部分：其一，向海底抛洒碎石；其二，把碎石弄平，形成海底坚实可靠的基床，以便于海底隧道的铺设。其完成的工作类似于铺设铁轨之前修建碎石枕木路基的过程，只不过施工地点是在海底。
“津平1号”的基本工作过程为：
1．抛石船由拖船拖航到位，经GPS定位后，抛6只定位锚，通过6台定位锚机将船体定位在施工工位上；
2． 桩腿插入海底站稳后，对桩腿施加载荷，以确保施工过程中船体稳固；
3． 预压载完成后，将船体顶升离开水面；
4． 碎石通过石料传送系统从取料漏斗输送到总长达75米的抛石管；
5． 通过大小车的联合移动，带动抛石管在船体中间的“口”字形月池中移动，以完成抛石整平作业；
6． 当一个船位的抛石整平和检查验收作业完成后，下降船体，抬升桩腿，抛石船移到下一个船位，重复抛石整平作业；
7． 重复完成7个船位的抛石整平作业即可铺设完一个标准沉管隧道的碎石垫层。
（抛石整平船结构示意图）
上面的操作流程看起来简单，但其中包含的技术含量却不小。而且由国家知识产权局和世界知识产权组织审核决定，“深水抛石整平船”专利在2015年荣获有“中国知识产权奥斯卡”之称的中国专利奖金奖。
其中到底有哪些门道，今天就带大家进行深入解读。
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抛石整平船工作时如何保证船体稳定？
为了实现良好的抛石整平精度，需要很多关键技术，其中最基本的一项要求是保证工作状态下船体的平稳。
“津平1号”采用了自升式结构，工作时将布置在船体四角处的4条90米长的桩腿插入海底，将船体整体提升到海平面以上，以防海浪引起船体晃动。
但是，单纯的插入海底还不够。这就好比将钉子插入土中后，还需要用锤子进行敲打才能使其彻底稳固。
同样，“津平1号”的桩腿插入海底将平台提升起来之后，平台的重量、可变载荷、风浪流引起的载荷都会加在桩腿上，如果插入海底的桩腿不够牢靠则会继续下陷，影响船体位置固定，在海况恶劣的情况下甚至会发生海床穿透，产生灾难性后果。
因此十分有必要找到一把有效的“锤子”将其打牢，这把锤子就是平台上的预压载系统。
预压载的目的是让桩腿在海床中插得更深，为了实现这样的目的，平台可采用两种压载方式。
第一种是对角线压载：当四根桩腿都插入海床中并将平台提升起来之后，先锁死对位于角线的两条桩腿，然后对另外两条桩腿利用升降装置伸长来施加载荷。当载荷达到一定程度后将桩腿锁死，然后对另外两条进行加载，如此交替进行，直至预加载荷满足要求。这种方式相当于船体平台总重量不变，通过四条支撑变两条支撑的方式来增大压强，实现压载。
另外一种加载方式是四角均衡压载，在4条桩腿都插入泥土中后，通过布置在船舷两侧的4台加载水泵向平台的8个压载水舱内打入压载水，提升船体总重量，利用压载水近万吨的重量，实现均衡压载。在这种压载方式中，要保证各水舱进水速度一致，以保证压载过程中的平衡。
作为整个平台的支撑，桩腿的重要性不言而喻。不仅要把“钉子”打的深，钉子本身也要足够坚固。
桩腿结构需要面临体积大、内部结构复杂、焊接要求高、焊接空间不足等问题。
为此桩腿结构采用钢管外焊接两条背对背安装的齿条形式，通过8组齿轮进行升降驱动，将桩腿设计成一套独立完整的升降系统，便于整体安装和维护。
（桩腿提升系统示意图）
为了进一步保证桩腿提升系统的可靠性，在设计时对升降系统可能发生的故障进行了评估。根据评估结果在桩腿正常工作和加载工作的情况下，若因故障突然失去一个齿轮，升降系统里的其他7个齿轮的负载仍能保证在最大负载的要求之内，不影响正常工作。
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抛石整平船如何精确抛石整平？
总长5664米的沉管隧道为节段式设计，共33个管节，标准管节由8个管段组成，长180米、宽37.95米、高11.4米，质量超过72000吨。
（铺设管节截面图）
为这样的管节铺设碎石路基，首先要保证伸入海中的抛石管具有多维空间移动的能力。
为此平台上的移动大车、小车夹持着抛石管在水平面“口”字形范围内移动，随动式皮带则跟随小车移动，保证充足的碎石原料供给，升降绞车则负责抛石管的升降运动。
有了上述装置，抛石系统可以正常运作。但为了实现良好的抛石精度，直径1524毫米的抛石管的头部是固定的主管和可以伸缩的平衡管，通过4套平衡油缸上的4套位移传感器共同作用，可以调节平衡管的伸缩长度，以满足抛石整平的精度要求。
而且抛石管头部还安装有两套声呐系统，用于检测海底槽床和已铺设碎石基层的高度。根据声呐检测的结果，动态调整抛石管位置。
同时平台中还设有两套倾斜管理系统，用来实时检测船体和抛石管的倾斜角度，并根据铺设要求进行相应的矫正。
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