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中交集团:挺进更加蔚蓝的深海
發布時間: 2013-05-10 來源: 国资委网站 【字體: 阅读: 76

——离岸深水港建设关键技术研究与工程应用项目创新发展纪实之三


  “离岸深水港建设关键技术”在基础理论突破的基础上,还研发了一批适合外海施工的工艺和装备,使中国水工建设在实践中得以顺利进行,将深海筑港的构想变成现实。


  国际首创深水抛石整平技术


  抛石基床整平就是鲜活的例证之一。作为直接制约着总工期的关键工序,将抛撒于海底的石块整理成为平齐的基床,此前基本依赖潜水员水下人工操作,施工效率极低,传统的测量方法在外海深水条件下也已经不再适用,潜水员人工整平工艺更由于风险增加而不得不抛弃。


  一种集抛石和整平于一体的机械化整平方法成为当务之急,而灵感往往就来源于一念之间。


  子课题负责人、中交第一航务工程局李一勇总工程师指出,“定点定量抛石”是创新的整平施工理念。“经验告诉我们,在水下抛石体上进行石料的切削和推移是非常困难的,因此,我们从一开始就摒弃了推平或刮平等整平方式,而是力图实现抛平,哪儿缺石头往哪儿抛、缺多少抛多少,也就是定点定量抛石。”


  这颗种子最终孕育成国际首创深水抛石整平船技术。中交第一航务工程局技术质量部副经理李增军说:“我们攻克了离岸深水港深水抛石基床整平关键技术,研制出供料母船和水下整平机分离的可适用于水深40米以上的深水抛石整平船,增加了可利用水上作业天数,比传统工艺提高工效2.5倍以上,降低成本40%以上。”


  如今,深水抛石整平船已在青岛港董家口港区、烟台西港矿石码头工程等多项工程中应用,累计整平面积6万多平方米,创造了可观的社会经济效益。


  被“逼出来”的水下挤密砂桩技术


  除了基床整平,另外一个不得不说的自主创新故事,便是洋山港建设过程中,被“逼出来”的水下挤密砂桩技术。


  “水下挤密砂桩作为软土地基的加固手段,在国际上有着成熟的应用,主要是日本和韩国。最初,我们也是想引进他们的全套施工设备和工艺。”子课题负责人、中交第三航务工程局副总工程师尹海卿说。


  然而,中方的意愿,对方以技术封锁作为回答。他们把与挤密砂桩相关的设施进行了破坏,把自动化控制网络拆除,软件进行了卸载和粉碎性加密。


  这种情况下,中国人只能进行自我创新。从2004年开始研究,中方成功开发出远程的GPS定位系统,空气压力控制系统,砂料的计量输送系统,端部结构以及施工管理软件等,并研发出第一代挤密砂桩船及成套施工工艺。


  2008年,洋山深水港第一次成功采用中国人自己的挤密砂桩作为软土地基的加固手段,后来,又推广到港珠澳大桥人工岛的初步设计中。


  长距离吹送海底淤泥实现填海造陆


  随着施工地点与海岸的距离越来越远,如何把海底泥浆继续平稳、高效地输送至陆地?


  中交上海航道局有限公司的法宝便是超长排距大型绞吸船与接力泵船串联施工技术。他们研制管道直径、海上排距和生产能力为世界之最的全封闭管道泥浆清洁输送系统,海上排距达21公里。成功应用于天津临港工业区、曹妃甸工业区围海造地工程,累计吹填方量2228万立方米,降低成本35%以上。


  该成套工艺已形成国家级一级工法,现已经成功应用于天津临港工业区、曹妃甸工业区围海造地工程等多项工程建设,目前正在连云港30万吨级航道工程建设中推广应用,不久还将在唐山港曹妃甸港区三港池航道工程推广应用。


  淤泥吹送上来之后,下一步便是填海造地。但是,“稀泥汤”状的超软土吹填场要在短期内变为建设用地,传统自然晾晒等方法的工期长达2年以上,根本无法满足快速建港的需求。


  深海软土远距离吹送问题解决了,深厚复杂淤泥混砂地基快速加固难题又呈现出来。好在中交天津港湾工程研究院和中交四航研究院联合承担的“大面积超软黏土地基处理技术研究”课题组通过攻关,开发出了自密封真空预压加固软基技术、真空预压联合强夯加固软基技术、真空预压联合电渗法快速加固疏浚吹填土地基技术、浅表层快速加固成套技术、超软弱淤泥化学加固方法等一系列大面积超软黏土地基处理方法,克服了超软黏土地基上施工遇到的诸多难题,解决吹填造陆施工的后顾之忧。


  中交四航研究院院长董志良指出,为快速加固深厚复杂淤泥混砂地基,他们还开发了深井降水联合强夯软基加固技术,并形成了交通运输部一级施工工法,经该工法加固后土体强度可提高2—3倍,已累计应用超过10万平方米的基础处理。


  研制创新材料:让混凝土结构寿命更长


  海水腐蚀环境严酷,海水中的氯离子渗透侵蚀钢筋,引起钢筋锈蚀膨胀,导致结构过早开裂、结构物损毁甚至突然坍塌,直接威胁建筑物的安全使用。


  针对海工混凝土结构耐久性影响因素多、失效过程长的特点,中国交通建设股份有限公司和中交四航研究院,通过产学研联合攻关,掌握了海水环境混凝土劣化损伤规律,创立了海工混凝土结构耐久性设计,新建工程综合防护和已建工程维护维修三大技术体系,形成了集理论、方法及设计、施工、材料和检测技术于一体的海工混凝土结构耐久性成套技术。


  子课题负责人、水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院陆采荣副所长指出,针对离岸深水港建设在混凝土浇筑、养护和质量控制等方面提出的更高要求和应用难点,研究解决了在困难条件下港工混凝土的快速施工、养护和抗裂等技术难题。


  针对外海施工的特性,提出了港工自密实自保水养护抗裂型耐久混凝土成套专用技术,改善了海洋环境条件下钢筋混凝土的抗裂性能,提高了抗侵蚀能力,显著缩短了混凝土现场浇筑和养护时间,大大提高了外海工作效率。“我们研发的抗裂高耐久混凝土不仅应用于离岸深水港的建设,还推广应用到跨海桥隧、岛礁开发等工程项目中。”南科院梅国兴主任说。

        (本文章摘自4月17日《科技日报》)