海上大直徑超長樁施工關(guān)鍵技術(shù)、裝備與應(yīng)用
2021年04月20日13:19
項目簡介
“發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)”與“海洋強(qiáng)國”等戰(zhàn)略的提出,使得發(fā)展海上資源開發(fā)利用、作業(yè)保障裝備及其關(guān)鍵系統(tǒng)和專用設(shè)備的主題更加突出。在“海洋強(qiáng)國”戰(zhàn)略推動下,我國風(fēng)電、港口、橋梁等建設(shè)不斷向外海深水區(qū)延伸,基樁的安全保障作用將更加凸顯。受外海大涌浪、中長周期波的影響,與陸地樁相比,超長、超重;與陸地施工相比,要求超高、難度超大。因此,研發(fā)抗浪能力強(qiáng)、定位精度高、穩(wěn)定性能佳的施工平臺/打樁船與關(guān)鍵裝備,是保障基樁施工過程中沉樁定位準(zhǔn)、安全運(yùn)行穩(wěn)、施工效率高的重要手段,對海上風(fēng)能及其它清潔能源的開發(fā)與應(yīng)用、高端海洋工程裝備的研發(fā),都具有重要的意義和價值。
項目組歷經(jīng)多年攻關(guān),通過產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合創(chuàng)新,攻克了沉樁定位控制、快速壓載抗浪、制造檢測保障以及過程智能管控等關(guān)鍵技術(shù),并研制了大直徑超長樁施工平臺,整體水平國際先進(jìn),沉樁定位和快速壓載穩(wěn)性調(diào)節(jié)技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平,并成功得到應(yīng)用。主要創(chuàng)新成果有:
1、提出了大直徑超長樁“立樁高效-沉樁精準(zhǔn)-完樁標(biāo)準(zhǔn)-管控智能”的基樁施工新工藝,發(fā)明了基于雙GPS的樁位坐標(biāo)實(shí)時測量和方位預(yù)測技術(shù)、長距離差分精確定位算法、大抓力錨泊定位分析與控制方法;研發(fā)了128m變幅樁架系統(tǒng)、自適應(yīng)錨泊定位系統(tǒng)和高效立樁定位與控制系統(tǒng),解決了外海深水區(qū)沉樁定位不易控制的技術(shù)難題,實(shí)現(xiàn)了大涌浪、中長周期波海況下,施打直樁以及±18.5º斜樁的厘米級定位精度,并滿足樁徑5m、樁重600t的超大超重樁連續(xù)作業(yè)要求。
2、提出了基于海況參數(shù)預(yù)報的船體姿態(tài)主動調(diào)節(jié)與關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測方法,建立了船體姿態(tài)與海洋環(huán)境參數(shù)、浮力調(diào)節(jié)裝置主參數(shù)之間的關(guān)系模型,發(fā)明了自適應(yīng)采集數(shù)據(jù)與雙備份控制方法、船體姿態(tài)的浮力調(diào)節(jié)/快速壓載裝置,研發(fā)了海洋環(huán)境與關(guān)鍵設(shè)備監(jiān)測、船體姿態(tài)控制為一體的施工過程智能管控系統(tǒng),解決了船體漂移被動補(bǔ)償滯后、打樁過程船體穩(wěn)性不足而造成的偏樁問題,實(shí)現(xiàn)了打樁過程船體姿態(tài)實(shí)時監(jiān)測與調(diào)節(jié),施打直樁和斜樁角度誤差均小于0.5%。
3、攻克了大型關(guān)重件/核心系統(tǒng)制造與性能測試技術(shù)難題,發(fā)明了變幅樁架液壓缸內(nèi)腔激光熔敷強(qiáng)化和活塞桿增材制造方法,解決了活塞桿及缸體內(nèi)腔易鹽霧腐蝕問題;發(fā)明了仿生大抓力錨及鑄造仿真方法,解決了突發(fā)海況時噬土不牢問題;發(fā)明了船用管材/板材智能成形系統(tǒng),解決了多規(guī)格管材/板材成形質(zhì)量一致性差問題;建立了關(guān)重結(jié)構(gòu)件/系統(tǒng)測試技術(shù)體系,研發(fā)了性能測試平臺,解決了測試能力不足的難題,保障關(guān)鍵施工裝備/核心系統(tǒng)高效、安全和可靠運(yùn)行。
項目獲授權(quán)發(fā)明專利31件,其中,國外發(fā)明專利1件;獲授權(quán)實(shí)用新型專利33件、軟件著作權(quán)6項;發(fā)表學(xué)術(shù)論文20篇,出版學(xué)術(shù)專著2部。項目成果已在國電舟山普陀海上風(fēng)電、福建平潭兩用跨海大橋等一批大型海上風(fēng)電及橋梁建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用,受到人民日報、中國海洋報等媒體的廣泛報道;特別地,2019年4月11日,李克強(qiáng)總理與克羅地亞總理一起遠(yuǎn)程操控“雄程1號”打樁船為克羅地亞佩列莎茨跨海大橋打下第一根鋼管樁。項目成果的成功應(yīng)用,有力推動了海工行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和“一帶一路”外海碼頭與橋梁建設(shè),社會影響力大,經(jīng)濟(jì)效益顯著,近3年累計銷售12.96億元、利潤2.59億元。
獲獎等級:一等獎
完成單位:江蘇科技大學(xué)、上海雄程海洋工程股份有限公司、上海交通大學(xué)、常州力安液壓設(shè)備有限公司、舟山市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測研究院、江蘇大洋海洋裝備有限公司、江蘇省船舶設(shè)計研究所有限公司
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