海上大直徑超長樁施工關鍵技術、裝備與應用
2021年04月20日13:19
項目簡介
“發展戰略性新興產業”與“海洋強國”等戰略的提出，使得發展海上資源開發利用、作業保障裝備及其關鍵系統和專用設備的主題更加突出。在“海洋強國”戰略推動下，我國風電、港口、橋梁等建設不斷向外海深水區延伸，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，研發抗浪能力強、定位精度高、穩定性能佳的施工平臺/打樁船與關鍵裝備，是保障基樁施工過程中沉樁定位準、安全運行穩、施工效率高的重要手段，對海上風能及其它清潔能源的開發與應用、高端海洋工程裝備的研發，都具有重要的意義和價值。
項目組歷經多年攻關，通過產學研聯合創新，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鍵技術，并研制了大直徑超長樁施工平臺，整體水平國際先進，沉樁定位和快速壓載穩性調節技術達到國際領先水平，并成功得到應用。主要創新成果有：
1、提出了大直徑超長樁“立樁高效-沉樁精準-完樁標準-管控智能”的基樁施工新工藝，發明了基于雙GPS的樁位坐標實時測量和方位預測技術、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；研發了128m變幅樁架系統、自適應錨泊定位系統和高效立樁定位與控制系統，解決了外海深水區沉樁定位不易控制的技術難題，實現了大涌浪、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的超大超重樁連續作業要求。
2、提出了基于海況參數預報的船體姿態主動調節與關鍵設備運行狀態監測方法，建立了船體姿態與海洋環境參數、浮力調節裝置主參數之間的關系模型，發明了自適應采集數據與雙備份控制方法、船體姿態的浮力調節/快速壓載裝置，研發了海洋環境與關鍵設備監測、船體姿態控制為一體的施工過程智能管控系統，解決了船體漂移被動補償滯后、打樁過程船體穩性不足而造成的偏樁問題，實現了打樁過程船體姿態實時監測與調節，施打直樁和斜樁角度誤差均小于0.5%。
3、攻克了大型關重件/核心系統制造與性能測試技術難題，發明了變幅樁架液壓缸內腔激光熔敷強化和活塞桿增材制造方法，解決了活塞桿及缸體內腔易鹽霧腐蝕問題；發明了仿生大抓力錨及鑄造仿真方法，解決了突發海況時噬土不牢問題；發明了船用管材/板材智能成形系統，解決了多規格管材/板材成形質量一致性差問題；建立了關重結構件/系統測試技術體系，研發了性能測試平臺，解決了測試能力不足的難題，保障關鍵施工裝備/核心系統高效、安全和可靠運行。
項目獲授權發明專利31件，其中，國外發明專利1件；獲授權實用新型專利33件、軟件著作權6項；發表學術論文20篇，出版學術專著2部。項目成果已在國電舟山普陀海上風電、福建平潭兩用跨海大橋等一批大型海上風電及橋梁建設中得到廣泛應用，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，李克強總理與克羅地亞總理一起遠程操控“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。項目成果的成功應用，有力推動了海工行業的技術進步和“一帶一路”外海碼頭與橋梁建設，社會影響力大，經濟效益顯著，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、上海雄程海洋工程股份有限公司、上海交通大學、常州力安液壓設備有限公司、舟山市質量技術監督檢測研究院、江蘇大洋海洋裝備有限公司、江蘇省船舶設計研究所有限公司
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