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超长排距大型绞吸船与接力泵船串联施工技术研究

时间:2017-10-29 点击:



申报单位:中交上海航道局有限公司

合作单位:中交上海航道局有限公司东方疏浚工程分公司

主要完成人:朱霖、陶冲林、周显田、陈旭平、王桂林

项目起止时间:2009-01-01至2010-06-30

项目性质和主要来源:本项目由国家财政部资助,中国交通建设股份有限公司2009年度(合同编号:2009ZJKJ009)的科技项目

获奖情况:

1、《超长排距大型绞吸船与接力泵船串联施工工法》国家级工法;

2、《大口径水下排泥管铺设施工工法》省部级工法。

项目简介及创新要点:

1、项目背景

本项目由国家财政部资助,中国交通建设股份有限公司2009年度(合同编号:2009ZJKJ009)的科技项目,主要由中交上海航道局有限公司其下属核心企业中交上海航道局有限公司东方疏浚工程分公司承担该项目的研发工作。

本项目主要依托中交上海航道局有限公司承建的曹妃甸工业区仓储区围海造地工程、天津临港工业区三期围海造地工程和曹妃甸工业区仓储区西部围海造地工程三项超长排距工程展开研究,其中曹妃甸工业区仓储区及仓储区西部围海造地工程吹泥(砂)平均施工排距达到15.5km,最远施工排距达到20.0km左右,造陆面积12.62km2,吹填工程量约6059.37m3,其中约三分之二的吹填工程量必须通过3500m3/h大型绞吸船与接力泵船串联施工才能完成。该三项工程规模大,为国内首次,国际罕见,工期要求紧,技术难度大。

2、内容及成果

本技术研究在充分吸收以往类似工程施工经验和教训的基础上,通过采取数模模拟分析、现场试验、专题研究、多方案经济技术比选等手段,解决在超长排距施工中所遇到设备、工艺等技术难题。其主要研究内容和成果如下:

1)设计并研制成功超长排距施工中所需的大型接力泵船及相关设备,实现在密闭的超长排距大口径管道中高浓度泥浆连续输送;

2)开发并研制成功系统遥报遥测管理系统,实现施工船舶、工程项目部及相关生产和技术管理部门实时监控;

3)根据管道泥浆输送理论并结合工程实际情况,研究并建立了管道泥浆输送模拟计算模型,并通过合理确定挖泥船与接力泵船之间排泥管线长度以及合理分配各泥泵机组所产生的有效扬程,实现泥浆的高效低耗输送;

4)研究并形成了大口径水下排泥管铺设施工新工艺,解决浅滩长距离水下排泥管线经常出现滚滩、拗折等影响系统高效运行的技术难题;

5)根据超高分子UHMWPE材料的低阻和耐磨特性,首度在排泥管中成功应用,降低管道沿程阻力和磨耗损失,提排距和降低施工能耗;

6)总结提炼形成国家工法和省部级工法、获得授权专利等相关知识产权成果。

3、技术进步意义

本研究融合了接力泵船串联施工技术理论和最新疏浚设备技术,创新性地将3500m3/h绞吸船与接力泵船采用大口径管道串联,设计、建造了3500m3/h大型接力泵船“航绞接一号”轮和“航绞接二号”轮,在行业内首度实现了一次完成20km以上的高效高浓度输送,创造了行业最高的工效水平和节能降耗水平,该方案和设备为类似工程提供了成功的可借鉴方案和设备技术,具有明显的行业科技进步意义。

本研究总结提炼出《超长排距大型绞吸船与接力泵船串联施工工法》国家级工法、《大口径水下排泥管铺设施工工法》省部级工法,可改变以往超长排距工程施工采用二次抛吹的施工方法,提高了生产效率,推动行业绞吸长排距吹填的工艺水平。

本研究获得了《疏浚用超高分子量聚乙烯钢塑复合管》(专利号:ZL2012 2 0256002.3)实用新型专利一项,推广应用后将推动管道输送的降耗水平,可推动行业节能减排和提质增效。

本研究成果开拓了我国在特大型工程项目中大型绞吸船与接力泵船串联施工的新设计思路及方法,提升了我国乃至国际疏浚、吹填工程项目的绞吸吹填施工技术水平,对于推动我国水运工程和远海建设具有深远的意义。

经济效益:该研究成果已在天津临港工业区三期围海造地工程、曹妃甸工业区仓储区围海造地工程和曹妃甸工业区仓储区西部围海造地工程中得到了成功应用,高浓度泥浆输送距离已超过20km,平均施工效率均保持在2000m3/h以上,与传统采用二次抛吹施工工艺相比,生产效率提高了25%~36%,施工成本降低了30%40%左右,同时避免了施工区海洋污染,达到了节能降耗和环保疏浚的目的。

社会效益:改长距离二次输送为一次输送,其效率水平提高巨大,节能水平更是在40%以上,节能效益显著,社会效益明显。