航空工业计量所“海底天眼”助力港珠澳大桥海底岛隧沉管成功合龙

  XZKL1234 ·  2017-05-12 08:58  ·  54751 次点击
5月2日,建设中的“世纪工程”港珠澳大桥迎来重大节点,海底沉管隧道实现最后对接,全线成功合龙。这里,有一双“眼睛”始终注视着整个过程,这就是航空工业计量所的“海底天眼”——管节运动姿态实时监测系统。
港珠澳大桥,世界最长的跨海大桥,世界最长的海底沉管隧道,世界上最长的钢结构桥梁。而这其中,最具挑战性的工程是海底沉管隧道建设工程。想要实现如此多“世界之最”,要面对多么艰巨的“世纪之难”。
海底沉管隧道建设遇“难”
港珠澳海底隧道全长5664,由33根沉管组成,沉管标准节长180米、宽38米,要将一节一节的沉管精确地沉入海底近50米深的基槽中。每一节沉管有8万吨。8万吨意味着什么?世界最大的美国“尼米兹”核动力航母满载排水量为9.1万吨,中国“辽宁”号航母满载重量6.75万吨,就是说,港珠澳大桥的海底隧道相当于放入33个航母重量的沉管。这就是33个海上“巨无霸”。
每节沉管由钢筋混凝土筑成,对接的误差不能超过10cm。而且要将沉管下沉到海底50米深的地方,整个过程受洋流、海啸等等各种影响,情况非常复杂。
建设方——港珠澳大桥岛隧工程项目总经理部在开工初期,有一定的预期,并采取了一些措施。但是进行到第10节沉管下沉时,还是遇到了重大的难题。随着管节安装进一步走向深海,海底不可见的各种因素对于管节的测控、定位、对接和安装等都提出了更大的挑战,必须要更加精确的实时对接监测方案,以保证万无一失,否则工程将不能继续下去。
建设方开始在全球范围内,寻找解决之道。荷兰某世界著名隧道沉管浮运、沉放及对接专业公司开价近1亿欧元,按照当时汇率相当于10多亿人民币。对方只是提供技术咨询服务,既不负责安装,也不提供设备。
这时,建设方打听到计量所曾经攻克了“神舟八号”与“天宫一号”对接的计量难题。太空对接能行,海底对接行不行?
尽管没有深海振动测量的先例,但是计量所建有64项国防最高标准(含两项国家副基准),拥有国内一流、国际领先的国家级重点实验室和强大的计量测试技术水平,曾为国家众多重大工程提供计量保障。特别是在动态计量测试领域,在国际上都形成了相当的影响力。先进的国防军工计量技术、丰富的重大项目成功经验、深厚的技术储备。让建设方眼前一亮,相信她,一定行!
尖端计量助力大桥建设
面对“难”题,计量所迅速成立了副所长周自力为组长,力学室高级工程师邵新慧为核心的项目组。
经过反复研究论证,邵新慧等同志在一个月内就拿出一套经过实验室验证的初步方案:建立一个管节运动姿态实时监测系统。为保证沉管对接不超过10cm,在现场实时监测误差将不超过1cm。
简单来说,就是安装好各种传感器,获得沉管所受到的动态数据,监测各个方向的加速度、角度、角速度等等,实现超低频运动姿态测量,再及时上报沉管沉放的总指挥。总指挥在实时姿态和天气海况均符合要求的时候,发出下沉命令,并且在下沉过程中,仍根据实时监测的数据调整管节下沉速度。方案很快就得到了评审专家的一致认可。
建设方拍板,就她了!
项目启动后,邵新慧和组员们开始了攻坚克难的历程。实验室和现场环境还是差距颇多。准备各种设备、仪器、仪表和传感器等,到现场了解第一手资料。
成功为第11节沉管对接提供精确的计量保障之后,建设方折服于计量所的高超精湛的计量测试技术。后续的所有沉管均由计量所提供计量保障。
为了保证对接,邵新慧等同志与建设方随时保持联系,平均每个月到现场一次,一次就要十余天。每次飞机、汽车、轮船交通工具齐上,也要辗转两天才能到现场。因为每个月只有两三天是下沉窗口期。所有准备工作必须在之前完成。监测数据,解决突发难题,遇到特殊情况还要拿回实验室进行数据分析。现场的工作环境非常恶劣,沉管人孔的十几米墙梯,又窄又高,身高一米八的邵新慧低着头猫着腰,有时要爬上爬下好几次。春夏秋冬无论何时,管节里湿度都非常大,几分钟就已经汗流浃背,而他一忙就是十几个小时。这一干就是三年。三年的时间,如白驹过隙。这是一场与时间的赛跑,更是一次人类与自然的较量。
天道酬勤,功夫不负有心人
虽然过程中,有坎坷,有波折,有种种的突发事件,但在邵新慧等同志的持续努力下,项目组最终圆满的完成了后续所有管节的计量保障任务。
无论是邵新慧等同志付出的艰辛和努力;还是计量所在国家重大工程遇到难题的时候,不计报酬、勇于担当、积极履行社会责任的精神,都得到了建设方——港珠澳大桥岛隧工程项目总经理部的高度认可和赞誉。在最终管节对接成功时,邵新慧同志也被建设方强烈推荐给媒体进行报道。
科技要发展,计量须先行
航空工业计量所将继续一如既往地探索计量前沿技术,提升计量服务水平,为国防军工、为国家重大工程、为国民经济建设提供坚强有力的计量保证。

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