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科技创新项目展第三弹:世纪工程的深海之“吻”

2020-01-17 10:44 性质:转载 作者:上海振华重工 来源:上海振华重工
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一直以来,振华重工坚持以创新引领发展,打造了许多“国之重器”、“国之利器”,为国家发展和行业进步贡献智慧和力量。在振华重工2019年科技大会上,众多创新技...

一直以来,振华重工坚持以创新引领发展,打造了许多“国之重器”、“国之利器”,为国家发展和行业进步贡献智慧和力量。

在振华重工2019年科技大会上,众多创新技术和项目获得表彰。我们将分期展示部分获奖项目,让大家领略这些引领行业发展的“创新之美”。


◆ ◆ ◆ ◆

一等奖

沉管隧道主动式止水最终接头的制造

及水下合龙施工的关键技术

——世纪工程的深海之“吻”

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港珠澳大桥是举世瞩目的超级工程,是我国第一次在外海环境下建设沉管隧道,隧道合拢所采用的主动式止水最终接头在世界范围内属于首次,该接头的制作工艺在世界范围内属于空白。

为了完成最终接头制作,振华重工项目团队进行了多项创新:

车间整体预制拼装,“搭积木也是技术活儿”

最终接头的端面平面度控制是保证沉管隧道施工密封性的关键因素之一。最终接头制作完成后,其端面平面度理论要求在5毫米以内。

为了实现这个目标,项目团队根据最终接头的尺寸和重量结构特点,进行科学的块体划分。随后,项目团队在车间内完成小块体制作及预拼装,从而减少天气因素、温湿度变化等对本体精度的影响;对于总拼阶段的焊接,“一步一测量,一步一控制”,最大限度减少焊缝应力影响。

最终,项目团队在无任何可参考结构类型的情况下,通过编制的数百页安装工艺,保证了篮球场大小的端面平整度控制在2毫米以内。

块体拼装

小编点评:上万个零件,无数道工序,两千多吨重的最终接头钢结构,即使是一个块体,也重达几百吨,在车间里拼装,十分考验设备能力和拼装技术。大家知道吗?镜子的平面度标准在1毫米左右,而篮球场大小的接头端面平面度在2毫米以内,可以说是“平如明镜”了。

27个油缸,实现自动化密封

最终接头合龙后,首先伸出密封橡胶,将接头内部与外侧海水隔离。密封橡胶为环形结构,安装在环形钢结构上,在钢结构后部安装27个油缸,同步顶推。顶推时,需保证27个油缸同步作业,环形橡胶与相邻管节间同时接触且无一丝缝隙,否则强大的水压将海水压入隧道内部,将导致毁灭性灾难。

项目团队从油缸安装,到周长百米环形结构制作安装,实现了“零”间隙控制。

油缸分布图

顶推系统图

小编点评:以往的合龙密封,需要潜水员潜到水下30米进行人工操作,风险极高。运用了这个创新方法,不再需要潜水员下水,可以在接头内部全部实现自动化密封。

最终接头滑移合体法,

用滑道让块体“合二为一”

最终接头分为两块制作,完成后通过在下方铺设滑道的方式进行滑移合龙,滑道上装有纠偏装置,可以调整滑移过程中产生的偏移。合龙由数十人在上下、左右及前后方向同步操作完成,最终形成了千吨级构件毫米级精度无损对接。

块体合龙

小编点评:两片上千吨重的“面包片”以毫米级的精度对接,这个合龙不亚于对两栋楼房进行一场高精密的“外科手术”。

海底施工实景演练,

与时间赛跑前的“大练兵”

由于密封橡胶具有时效性,海底的封板焊接必须争分夺秒,振华团队首创海底施工实景演练,实现所有海底工况、工序一比一预演。通过实景演练,可模拟施工现场实际作业环境,验证HSE措施的可靠性及海底合龙施工方案的可行性,让每一位施工人员将工作内容和要求烂熟于心。除了施工,每位人员还进行水下作业应急逃生演练,做到在20秒内完成氧气瓶和氧气罩的配置。

实景演练现场

小编点评:密封橡胶只是临时性密封止水措施,超过30天的有效时间,如果没有完成焊接封板,会有随时漏水的可能性。而我们的项目团队用20天就完成了合龙施工,可以说这是一场深海中与时间赛跑的“战争”!

水下合龙施工,没有条件就创造条件

为确保最终接头内部电器及整体隧道安全,封板焊接完成前,作业区域两侧均由密封门封堵,施工人员要在两处高8.5米,宽3.5米,长35米的独立狭小空间内,在无法使用吊装设备的情况下,完成498个板单元,130吨钢接头的转运、装配、全熔透焊接,极其困难。

振华项目团队针对性完成腔内通风、施工平台设计,其中穿舱件水密及构件安装均为业内首创。

通风管道设置

顶墙翻转平台

侧墙翻转平台

小编点评:如此狭小的空间竟能完成如此艰巨的任务,可谓“螺丝壳里做道场”。

2300米焊缝,

呵护最终接头的“天衣无缝”

水下封板焊接时,焊缝距离海底仅间隔一层密封橡胶,最终接头内部就如同“海底桑拿间”,雾气弥漫,当水分子渗入到焊缝金属中,必将造成焊缝裂纹,影响隧道整体安全。因此项目人员需提前做好充分的焊接准备和工艺评定,避免水蒸气对焊缝的影响。

此外,止水带是水下作业的生命线,接触温度不能高于100℃,而焊接作业位置距离止水带仅有230毫米,由于空间限制,无法直接利用测温枪作业,项目人员通过镜像测量法,进行止水带位置温度监测,同时在腔内明火作业前对底墙、侧墙止水带覆盖钢板进行保护。

在严苛的施工条件下,项目团队于20天内完成2300米焊缝,且全部合格。

施工人员在进行水下封板焊接

小编点评:这次焊接任务由一百多位持有国际焊工证书的焊接工人共同完成,其中有15人来自以魏钧为领头人的振华重工焊接之家。他们在这样密闭狭小的空间内24小时不间断作业,光焊丝就用掉20吨,最终圆满完成任务。向这些付出艰辛劳动的施工人员致敬!

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