创新成果候选 首页 >> 工程装备 >>  创新成果候选

深基槽高精度挖泥关键技术与设备研发

时间:2017-10-29 点击:


申报单位:中交广州航道局有限公司

主要完成人:林鸣、曹湘波、陈林、杨巍、何波

项目起止时间:2012-03-01至2012-09-12

项目性质和主要来源:本项目由中交广州航道局有限公司自行立项

获奖情况:2015年水运协会科学技术奖一等奖、国家级工法证书

项目简介及创新要点:1. 项目所属科学技术领域

本课题技术领域为航道疏浚工程、海底隧道基槽工程、远海疏浚工程。

2. 主要科技内容

“深基槽高精度挖泥关键技术与设备研发”主要应用于海底隧道建设领域、海底管道铺设时的基槽开挖工程、以及环保要求较高的常规疏浚项目,并可应用于疏浚工程、海底管沟开挖工程等。研发的主要内容:

1)系统性地开展抓斗挖泥船施工偏差因素的分析研究,提出一种新型的高精度挖泥控制方法,通过挖泥船计算机控制系统对抓斗挖泥过程的高程控制,消除船舶施工时受潮位、风浪流、斗重变化、船舶吃水等因素影响,确保挖泥作业精度;

2)研发深基槽高精度智能控制关键技术与设备,通过自主研发的抓斗挖泥船智能控制操作系统,实现开挖高程智能控制与施工过程的可视、可控;

3)研发了抓斗挖泥船自动平挖控制系统,实时控制抓斗的闭合轨迹,实现基槽开挖作业精度达到0-50cm的施工要求;

4)研究基槽开挖质量控制的工程技术,总结形成工法,指导抓斗挖泥船开展深水基槽精确挖泥作业。

3.技术经济指标

1)抓斗挖泥船挖掘控制模式采用直接高程(RTK)控制模式,实现施工船舶远海自动定深挖泥,可全天候作业,且可承担无遮掩的外海区域条件下50m水深、开挖超深小于0.5m要求的沉管隧道基槽施工,获得1项发明专利授权;

2)自主研制“抓斗挖泥船智能控制操作系统”,使施工开挖高程智能控制,并可接管或替换原挖泥定深控制系统,实现施工过程的可视、可控、可测;

3)自主研发的一种自动整平系统,使平挖高差从常规的30cm减少到5cm,测控精度小于50cm,并实现海上可视化精确挖泥施工;

4)抓斗钢丝绳长度控制精度提升至0.01m

5)形成了《抓斗挖泥船开挖外海深水基槽施工工法》国家级工法。

经济效益:1.直接经济效益:“金雄”在港珠澳大桥岛隧工程中取得成功,为企业带来了超过10亿元的合同额,仅以其在基槽开挖施工为例,采用抓斗船精挖作业方式比常规作业方式减少34m3超挖工程量,相应节约840万元的疏浚土成本;缩短5.7%运转时间,两年来,节约燃油成本约301万元(耗油量约18t)。总体成本节约1141万元。

2.间接经济效益:采用高精度开挖作业方式可减少后续工序(砂料抛填)34m3抛砂量,按45/m3计算可节约1530万元施工成本。综上所述,节支总额达1141+1530=2671 万元。

社会效益:本项目系统性地对抓斗挖泥船常规作业造成偏差的原因进行分解研究,并针对外海深基槽高程和纵坡、超挖精度控制较现行规范要求更高、避免基槽原状土扰动破坏开挖成果等特点,开展了深基槽高精度挖泥关键技术与设备研发,形成了成套关键技术。该技术的成功应用,为港珠澳大桥海底隧道建设提供坚实基础,有效保障了海底隧道的成功建设与通车,解决了外海无遮掩区域开挖水深达-50m超挖精度控制在0.5m以内的世界级技术难题,填补了我国深水基槽开挖设备与技术的空白,提高了我国海底隧道建设技术水平。该成果同样适用于海底管道开挖工程、外海疏浚工程、挖泥精度控制要求较高或环保要求严格的常规疏浚工程等,提高了我国疏浚企业参与海外相关工程的竞争力。

此外,本研究成果有效避免了反复开挖作业的局面,减小了对工作水域的水生环境影响,有效节省船舶运行成本降低了排放,达到节能减排目的,实现环保疏浚。