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[案例论文] 产业外案例——港珠澳大桥工程

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发表于 2016-12-9 16:02:39 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 八一八 于 2016-12-9 16:05 编辑

港珠澳大桥工程于2009 年开工建设,总投资700 多亿元,是继三峡大坝和青藏铁路后,我国又一重大基础设施工程,该工程是集桥、岛、隧为一体的超大型跨海通道,其核心工程是由33 节海底沉管隧道对接而成的约6 公里长的海底隧道。该工程所设计的沉管隧道是迄今为止世界上规模最大、综合难度最大的外海深埋沉管工程,在沉管沉放和对接期间受洋流、锚缆、沉放驳等因素的综合作用,沉放姿态和对接精度如无法得到精确控制,将带来沉管安全和床基破坏等重大施工风险。

港珠澳大桥工程沉管每节180m×22.5m×8m,质量高达76000 多吨,基槽海底距海面深度45m~50m,挖掘深度35m~40m,基槽铺设段与伶仃洋主航道交叉,海底地形和洋流,基槽内流态异常复杂,类似的外海环境下的深水深槽沉管隧道铺设在世界尚属首次,沉管姿态测量无可借鉴的国外经验。挖好的沉管基槽若不及时沉管,海床水流就会把沉管基槽重新填埋,对工程造成巨大损失。

2014 年3 月,港珠澳大桥沉管隧道工程完成第E10 的安装后,标志着沉管安装作业开始进入深水深槽阶段。由于现有的监测手段难以适用于深海作业,不能准确掌握沉管姿态和保证对接质量,造成第E11 节的沉管和对接无法正常实施,严重影响工程进度,急需提供一套现场测量系统,以满足沉管水下实时姿态变化监测和沉管对接状态质量准确测定的要求。
服务措施:

2014 年7 月,中航工业计量所与港珠澳大桥工程总指挥部签订“港珠澳大桥岛隧工程沉管隧道姿态监测系统”项目。依托多年来在动态测试领域的技术优势,计量所快速整合团队,攻坚克难,仅用15 天的时间,就设计完成了一套现场测量监控方案。通过综合采用超低频大振幅振动测试、加速度精密测量和角振动测量等技术,有效解决了传感器及其配套设备信号适调,施工噪声和误差分离,数采系统幅频、相频、时域、漂移和适应性综合评价及筛选等问题。在现场方案验证过程中,仅用一周时间就快速实现了深坞区沉管姿态模拟试验和对接质量测试,验证了方案的合理性及可行性。2014 年7 月,方案顺利通过建设工程专家咨询审查,并立即在第E11 节沉管安装启动实施,经过连续7 个半小时的监测与预报,工程总指挥宣布首次沉管沉放实时监测任务获得圆满成功。
服务成果:

“港珠澳大桥岛隧工程沉管隧道姿态监测系统”项目,聚焦国家重大基础设施工程的计量保障需求,建立了沉管沉放姿态和对接监测的数学模型,进行了理论推导,分析了系统模态频率,进行了姿态监测系统设计;完成了沉管隧道姿态监测系统的开发;实现了第E11节沉管沉放姿态和对接安装的现场监测;分析了沉管运动规律和实测数据,对沉管沉放姿态和对接状态进行了数值模拟分析,优化了算法,满足了监测自动化,运动姿态及对接实时动画显示等工程技术要求。

项目创新性地解决了在深水、深槽条件下沉管安装的超低频小振幅姿态测量难题,将难以直接测量的动态位移等参数转化为加速度,实时获得了沉管在水下的六自由度超低频运动状态,为沉管对接施工控制提供了决策依据。该项目服务相比于之前具有较大不确定性的国外技术方案咨询报价,节约资金高达90%以上。
成果推广:

鉴于沉管隧道姿态监测系统的操作性好、测量精度高、海洋环境适应性强、运输安装方便、能提供实时监测模拟动画显示功能等应用效果,计量所又成功为港珠澳大桥沉管隧道E12~E33 铺设安装对接提供了持续服务。项目成果从精细化、信息化和自动化等方面填补国内水运和近海工程深水监测的技术空白,对推动我国跨海交通建设工程的进步具有积极的促进作用。

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