2019年4月11日，李克强总理与克罗地亚总理一起远程操控海洋高新园区企业上海雄程海洋工程股份有限公司旗下“雄程1号”打桩船为佩列莎茨跨海大桥打下一根钢管桩。此新闻受到世界媒体的广泛关注。作为船舶领域的小众船型，打桩船也进入了人们的视野。从目前来看，随着对能源资源需求的不断增长以及陆地资源的逐步紧缺，人类活动不断向海洋延伸，世界各国纷纷把海洋作为获取能源资源和发展经济的重要方向，通过海洋油气开发、海上风电开发、港口码头建设、跨海大桥建设等发展向海经济。经略海洋，装备当先。伴随着海洋工程建设快速发展，打桩船已成为海洋工程建设中不可或缺的重要基础装备，发展空间也在不断扩大。 发展现状 海上打桩作业一般由大型起重船或平台作为载体，利用其上的起重机通过液压锤吊打方式进行海上风电高桩承台桩、导管架桩以及大型桥梁桩基等施工。例如，荷兰“Seaway Yudin”号和“Seaway Strashnov”号起重船，在装配液压打桩锤后都曾用于海上石油导管架平台和海上风机安装的打桩作业。随着大型海上桩基础施工作业的增多和施工环境的变化，专业化的打桩船开始兴起，现用的打桩船主要由起重机、船体、桩腿和桩靴、抱桩机以及升降系统等组成，船体为钢箱型结构，在甲板的端部装有打桩架，可前俯后仰以适应施打斜桩的需要，打桩船一般为非自航船，用推（拖）轮牵引就位。 20世纪70年代，我国开始从海外进口打桩船以满足市场需求。新世纪以来，我国和东南亚地区海上工程建设项目日渐攀升，南海、东海的油气开发，海上风电场建设、跨海大桥、港口码头建设等，都需要大型打桩船提供基础支撑，因此我国打桩船的设计建造能力也获得了快速提升。2003年，中交三航局投资建成国内第一艘桩架高度超过90米的桩架式打桩船。此后，一些工程公司相继建造或引进了多艘超大型打桩船，以满足大型码头、跨海大桥工程建设的需求。2014年，上海雄程船舶工程有限公司建造了当时亚洲最大的打桩船“雄程1号”，船长78米，型宽36米，型深6.2米，桩架高度128米，最大能施打直径5米、单桩重量450吨的钢管桩。2018年，招商局重工开始为中交三航局建造能适应外海恶劣海况下施工要求的130米打桩船。 表1 部分打桩船的主要情况  数据来源：中国船舶工业经济与市场研究中心、克拉克松 海上打桩工程施工难点之一是桩柱的安装。将直径3～8米重达500～2000吨甚至更大的桩柱插入泥线以下，即所谓“打桩”，不仅需满足桩柱的吊高、吊重和位置的要求，还要保证桩柱的垂直度，即垂直于海平面。值得注意的是，因为抱桩机是安装在船体上，因此要求船体在打桩全过程不能移动，过去曾用抛锚绞车来稳定船体，但由于它是柔性系统，无法保证船体固定不动，不适用于打桩作业，已被淘汰。 从目前来看，保证船体稳定性的方式主要有两种，一是将打桩船自身带有桩靴的桩腿深深插入泥中使其在海上风浪涌袭击下保持稳定，二是打桩船的船体（中空浮体）“座底”，即下船体（中空浮体）坐在水下泥层面上，由泥层和下船体承载船的重量并依靠与泥层的摩擦力以及同时插入泥中的小桩（无桩靴）保持水平方向的稳定。由于船体座底后会引发水下泥土表层荷载发生新变化等一系列问题，因而当前世界上仍普遍采用可抬离水面的插桩式打桩船，以在施工过程中来稳定船体自身。 然而，插桩式打桩船虽能较好的实现打桩作业，但作业程序复杂严格。一方面，在插桩时，每只桩腿插到位后，仍需经过加载“预压”工序以保证它有高度可靠的地基承载能力，而船体本身重量（即便注水）往往不足以同时对四只桩腿完成预压，常使用对角压载（同时只压两只桩腿），这对船体结构强度提出很高要求，增加了船体结构重量。并且，桩靴对地基条件要求较高，一般会座落在海底以下数十米；另一方面，打桩作业时桩靴往往被十几米厚砂土覆盖，拔桩时要借用船体的浮力，只能逐只进行拔桩，这都会严重影响打桩施工效率。 为切实提高打桩作业效率，上海振华重工近年来在总结多艘插桩式打桩船设计建造经验的基础上研发设计了新型座底自升式打桩船，该型船取消了桩靴，并且增加了下浮体。在漂浮状态时，下浮体收入船体之内，既可以短程调遣也可以拖带远航，在打桩时，仍由安在下浮体上的四只腿，将它抬离水面4～5米，以减小风、浪、涌对船体的冲击。未来，预计取消插拔困难的桩靴后的新型打桩船运用到实际工程项目后，或将大幅度地提升生产效率，大大提高其市场竞争力和经济效益。 运营市场格局 目前，全球打桩船船队的区域分布较为集中，其中船队规模前三甲的国家分别是美国、中国和新加坡，市场份额分别为21.5%、11.1%和11.1%。另外，日本、荷兰、印尼、意大利和阿联酋等国家也拥有较为可观的打桩船数量。从具体的船东来看，美国的General Construction、Bisso Marine、Manson Construction和Broussard Brothers，印尼的Indo Straits以及中国的振华重工均是全球主要的打桩船船东。 从船队的船龄结构来看，当前全球在役的打桩船的平均船龄为32年，其中船龄在20年以上的打桩船数量为170艘，占船队总规模的65.1%；船龄在10年以下的打桩船数量为55艘，占比达21.1%。由此可以看出，当前投入运营的打桩船船队老龄化严重，并且随着海上施工条件和人类开发活动范围的不断变化，老旧船舶的打桩作业能力难以与实际市场需求匹配。  图1 全球打桩船船东国家分布情况数据来源：中国船舶工业经济与市场研究中心、克拉克松 表2 全球打桩船船东船队排名情况  数据来源：中国船舶工业经济与市场研究中心、克拉克松 建造市场格局  图2 全球打桩船船队船龄结构数据来源：中国船舶工业经济与市场研究中心、克拉克松 20世纪80年代以前，全球打桩船建造市场基本由欧洲、美国和日本等国家和地区主导。在这一时期，我国对于打桩船的装备需求主要通过海外进口来满足。伴随着我国海洋油气开发项目、筑港工程任务的增多，我国船厂开始进入打桩船设计建造领域。特别是本世纪以来，在政府力推海洋经济发展的背景下，我国打桩船的设计建造能力不断增强，并达到了国际领先水平。2018年6月，江苏大洋海装为上海雄程海工开工建造130米大型打桩船，这是在原128m打桩船的基础上进一步提高技术水平，再一次刷新世界记录并占领打桩船技术新高度。从打桩船建造业绩来看，中国、美国、日本、新加坡和荷兰等国家均有显著的打桩船建造业绩。其中，中国和美国多为本国船东订单，日本和新加坡打桩船需求量较小，多承接国外船东订单。 从主要船厂的建造业绩来看，中国的振华重工、美国Todd SY、荷兰Rotterdam、Droogdok、日本Kanrei Zosen KK和新加坡F.E.-Levingston SB等船厂均建造了数量较为可观的打桩船。从目前的手持订单情况来看，全球共有三艘打桩船在建，分别由招商局重工（江苏）、江苏大洋海装和韩通船舶重工负责建造，并且均为国内船东，这将使我国海洋工程基础施工能力得到进一步提升。  图3 全球打桩船建造船厂国家分布情况数据来源：中国船舶工业经济与市场研究中心、克拉克松 表3 全球打桩船主要建造船厂业绩排名情况  数据来源：中国船舶工业经济与市场研究中心、克拉克松 随着国际油价的稳步回升，海洋油气开发热情得到持续修复，并且全球能源消费结构向清洁化发展趋势明显，海上风电扮演的角色愈发重要，港口码头和跨海大桥的修建也不断改善着海运和陆路交通条件，由此带来的海洋工程项目建设活动势必增加。打桩船作为支撑海洋工程建设的重要装备，或将迎来一个新的发展机遇期。对于我国而言，在能源结构转型升级背景下，国内海上天然气资源开发力度不断加大，海上风电项目建设也不断提速，催生了大量打桩船的市场需求，同时随着“一带一路”倡议的深入推进，中国装备走出国门的机会越来越多，中国已然成为世界打桩船市场格局中重要的一极。 |
