中國(guó)船舶工業(yè)經(jīng)濟(jì)與市場(chǎng)研究中心 彭晨陽(yáng) 劉二森

伴隨著海洋工程建設(shè)快速發(fā)展，打樁船已成為海洋工程建設(shè)中不可或缺的重要基礎(chǔ)裝備，發(fā)展空間也在不斷擴(kuò)大。

2019 年4月11日，李克強(qiáng)總理與克羅地亞總理一起遠(yuǎn)程操控海洋高新園區(qū)企業(yè)上海雄程海洋工程股份有限公司旗下“雄程1號(hào)”打樁船為佩列莎茨跨海大橋打下一根鋼管樁。此新聞受到世界媒體的廣泛關(guān)注。作為船舶領(lǐng)域的小眾船型，打樁船也進(jìn)入了人們的視野。從目前來(lái)看，隨著對(duì)能源資源需求的不斷增長(zhǎng)以及陸地資源的逐步緊缺，人類(lèi)活動(dòng)不斷向海洋延伸，世界各國(guó)紛紛把海洋作為獲取能源資源和發(fā)展經(jīng)濟(jì)的重要方向，通過(guò)海洋油氣開(kāi)發(fā)、海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)、港口碼頭建設(shè)、跨海大橋建設(shè)等發(fā)展向海經(jīng)濟(jì)。經(jīng)略海洋，裝備當(dāng)先。伴隨著海洋工程建設(shè)快速發(fā)展，打樁船已成為海洋工程建設(shè)中不可或缺的重要基礎(chǔ)裝備，發(fā)展空間也在不斷擴(kuò)大。

發(fā)展現(xiàn)狀

海上打樁作業(yè)一般由大型起重船或平臺(tái)作為載體，利用其上的起重機(jī)通過(guò)液壓錘吊打方式進(jìn)行海上風(fēng)電高樁承臺(tái)樁、導(dǎo)管架樁以及大型橋梁樁基等施工。例如，荷蘭“Seaway Yudin”號(hào)和“Seaway Strashnov”號(hào)起重船，在裝配液壓打樁錘后都曾用于海上石油導(dǎo)管架平臺(tái)和海上風(fēng)機(jī)安裝的打樁作業(yè)。隨著大型海上樁基礎(chǔ)施工作業(yè)的增多和施工環(huán)境的變化，專(zhuān)業(yè)化的打樁船開(kāi)始興起，現(xiàn)用的打樁船主要由起重機(jī)、船體、樁腿和樁靴、抱樁機(jī)以及升降系統(tǒng)等組成，船體為鋼箱型結(jié)構(gòu)，在甲板的端部裝有打樁架，可前俯后仰以適應(yīng)施打斜樁的需要，打樁船一般為非自航船，用推（拖）輪牽引就位。

20世紀(jì)70年代，我國(guó)開(kāi)始從海外進(jìn)口打樁船以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。新世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)和東南亞地區(qū)海上工程建設(shè)項(xiàng)目日漸攀升，南海、東海的油氣開(kāi)發(fā)，海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)、跨海大橋、港口碼頭建設(shè)等，都需要大型打樁船提供基礎(chǔ)支撐，因此我國(guó)打樁船的設(shè)計(jì)建造能力也獲得了快速提升。2003年，中交三航局投資建成國(guó)內(nèi)第一艘樁架高度超過(guò)90米的樁架式打樁船。此后，一些工程公司相繼建造或引進(jìn)了多艘超大型打樁船，以滿(mǎn)足大型碼頭、跨海大橋工程建設(shè)的需求。2014年，上海雄程船舶工程有限公司建造了當(dāng)時(shí)亞洲最大的打樁船“雄程1號(hào)”，船長(zhǎng)78米，型寬36米，型深6.2米，樁架高度128米，最大能施打直徑5米、單樁重量450噸的鋼管樁。2018年，招商局重工開(kāi)始為中交三航局建造能適應(yīng)外海惡劣海況下施工要求的130米打樁船。

海上打樁工程施工難點(diǎn)之一是樁柱的安裝。將直徑3～8米重達(dá)500～2000噸甚至更大的樁柱插入泥線(xiàn)以下，即所謂“打樁”，不僅需滿(mǎn)足樁柱的吊高、吊重和位置的要求，還要保證樁柱的垂直度，即垂直于海平面。值得注意的是，因?yàn)楸稒C(jī)是安裝在船體上，因此要求船體在打樁全過(guò)程不能移動(dòng)，過(guò)去曾用拋錨絞車(chē)來(lái)穩(wěn)定船體，但由于它是柔性系統(tǒng)，無(wú)法保證船體固定不動(dòng)，不適用于打樁作業(yè)，已被淘汰。

從目前來(lái)看，保證船體穩(wěn)定性的方式主要有兩種，一是將打樁船自身帶有樁靴的樁腿深深插入泥中使其在海上風(fēng)浪涌襲擊下保持穩(wěn)定，二是打樁船的船體（中空浮體）“座底”，即下船體（中空浮體）坐在水下泥層面上，由泥層和下船體承載船的重量并依靠與泥層的摩擦力以及同時(shí)插入泥中的小樁（無(wú)樁靴）保持水平方向的穩(wěn)定。由于船體座底后會(huì)引發(fā)水下泥土表層荷載發(fā)生新變化等一系列問(wèn)題，因而當(dāng)前世界上仍普遍采用可抬離水面的插樁式打樁船，以在施工過(guò)程中來(lái)穩(wěn)定船體自身。

表1 部分打樁船的主要情況

然而，插樁式打樁船雖能較好的實(shí)現(xiàn)打樁作業(yè)，但作業(yè)程序復(fù)雜嚴(yán)格。一方面，在插樁時(shí)，每只樁腿插到位后，仍需經(jīng)過(guò)加載“預(yù)壓”工序以保證它有高度可靠的地基承載能力，而船體本身重量（即便注水）往往不足以同時(shí)對(duì)四只樁腿完成預(yù)壓，常使用對(duì)角壓載（同時(shí)只壓兩只樁腿），這對(duì)船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提出很高要求，增加了船體結(jié)構(gòu)重量。并且，樁靴對(duì)地基條件要求較高，一般會(huì)座落在海底以下數(shù)十米；另一方面，打樁作業(yè)時(shí)樁靴往往被十幾米厚砂土覆蓋，拔樁時(shí)要借用船體的浮力，只能逐只進(jìn)行拔樁，這都會(huì)嚴(yán)重影響打樁施工效率。

圖1 全球打樁船船東國(guó)家分布情況

圖2 全球打樁船船隊(duì)船齡結(jié)構(gòu)

為切實(shí)提高打樁作業(yè)效率，上海振華重工近年來(lái)在總結(jié)多艘插樁式打樁船設(shè)計(jì)建造經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上研發(fā)設(shè)計(jì)了新型座底自升式打樁船，該型船取消了樁靴，并且增加了下浮體。在漂浮狀態(tài)時(shí)，下浮體收入船體之內(nèi)，既可以短程調(diào)遣也可以拖帶遠(yuǎn)航，在打樁時(shí)，仍由安在下浮體上的四只腿，將它抬離水面4～5米，以減小風(fēng)、浪、涌對(duì)船體的沖擊。未來(lái)，預(yù)計(jì)取消插拔困難的樁靴后的新型打樁船運(yùn)用到實(shí)際工程項(xiàng)目后，或?qū)⒋蠓鹊靥嵘a(chǎn)效率，大大提高其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和經(jīng)濟(jì)效益。

運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)格局

表2 全球打樁船船東船隊(duì)排名情況

目前，全球打樁船船隊(duì)的區(qū)域分布較為集中，其中船隊(duì)規(guī)模前三甲的國(guó)家分別是美國(guó)、中國(guó)和新加坡，市場(chǎng)份額分別為21.5%、11.1%和11.1%。另外，日本、荷蘭、印尼、意大利和阿聯(lián)酋等國(guó)家也擁有較為可觀的打樁船數(shù)量。從具體的船東來(lái)看，美國(guó)的General Construction、Bisso Marine、Manson Construction和Broussard Brothers，印尼的Indo Straits以及中國(guó)的振華重工均是全球主要的打樁船船東。

從船隊(duì)的船齡結(jié)構(gòu)來(lái)看，當(dāng)前全球在役的打樁船的平均船齡為32年，其中船齡在20年以上的打樁船數(shù)量為170艘，占船隊(duì)總規(guī)模的65.1%；船齡在10年以下的打樁船數(shù)量為55艘，占比達(dá)21.1%。由此可以看出，當(dāng)前投入運(yùn)營(yíng)的打樁船船隊(duì)老齡化嚴(yán)重，并且隨著海上施工條件和人類(lèi)開(kāi)發(fā)活動(dòng)范圍的不斷變化，老舊船舶的打樁作業(yè)能力難以與實(shí)際市場(chǎng)需求匹配。

建造市場(chǎng)格局

20世紀(jì)80年代以前，全球打樁船建造市場(chǎng)基本由歐洲、美國(guó)和日本等國(guó)家和地區(qū)主導(dǎo)。在這一時(shí)期，我國(guó)對(duì)于打樁船的裝備需求主要通過(guò)海外進(jìn)口來(lái)滿(mǎn)足。伴隨著我國(guó)海洋油氣開(kāi)發(fā)項(xiàng)目、筑港工程任務(wù)的增多，我國(guó)船廠(chǎng)開(kāi)始進(jìn)入打樁船設(shè)計(jì)建造領(lǐng)域。特別是本世紀(jì)以來(lái)，在政府力推海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展的背景下，我國(guó)打樁船的設(shè)計(jì)建造能力不斷增強(qiáng)，并達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。2018年6月，江蘇大洋海裝為上海雄程海工開(kāi)工建造130米大型打樁船，這是在原128m打樁船的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高技術(shù)水平，再一次刷新世界記錄并占領(lǐng)打樁船技術(shù)新高度。從打樁船建造業(yè)績(jī)來(lái)看，中國(guó)、美國(guó)、日本、新加坡和荷蘭等國(guó)家均有顯著的打樁船建造業(yè)績(jī)。其中，中國(guó)和美國(guó)多為本國(guó)船東訂單，日本和新加坡打樁船需求量較小，多承接國(guó)外船東訂單。

表3 全球打樁船主要建造船廠(chǎng)業(yè)績(jī)排名情況

從主要船廠(chǎng)的建造業(yè)績(jī)來(lái)看，中國(guó)的振華重工、美國(guó)Todd SY、荷蘭Rotterdam、Droogdok、日本Kanrei Zosen KK和新加坡F.E.-Levingston SB等船廠(chǎng)均建造了數(shù)量較為可觀的打樁船。從目前的手持訂單情況來(lái)看，全球共有三艘打樁船在建，分別由招商局重工（江蘇）、江蘇大洋海裝和韓通船舶重工負(fù)責(zé)建造，并且均為國(guó)內(nèi)船東，這將使我國(guó)海洋工程基礎(chǔ)施工能力得到進(jìn)一步提升。

圖3 全球打樁船建造船廠(chǎng)國(guó)家分布情況

隨著國(guó)際油價(jià)的穩(wěn)步回升，海洋油氣開(kāi)發(fā)熱情得到持續(xù)修復(fù)，并且全球能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)向清潔化發(fā)展趨勢(shì)明顯，海上風(fēng)電扮演的角色愈發(fā)重要，港口碼頭和跨海大橋的修建也不斷改善著海運(yùn)和陸路交通條件，由此帶來(lái)的海洋工程項(xiàng)目建設(shè)活動(dòng)勢(shì)必增加。打樁船作為支撐海洋工程建設(shè)的重要裝備，或?qū)⒂瓉?lái)一個(gè)新的發(fā)展機(jī)遇期。對(duì)于我國(guó)而言，在能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)背景下，國(guó)內(nèi)海上天然氣資源開(kāi)發(fā)力度不斷加大，海上風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)也不斷提速，催生了大量打樁船的市場(chǎng)需求，同時(shí)隨著“一帶一路”倡議的深入推進(jìn)，中國(guó)裝備走出國(guó)門(mén)的機(jī)會(huì)越來(lái)越多，中國(guó)已然成為世界打樁船市場(chǎng)格局中重要的一極。