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延伸至海底的测量挑战

  • 发布时间:2014-12-18 10:34:02  来源:中国质量报  作者:佚名  责任编辑:罗伯特

  □ 本报记者 杨 蕾

  临近新年,中航工业计量所力学室高级工程师邵新慧一边忙着各种总结汇报,一边又时刻准备着前往千里之外的港珠澳大桥施工现场。“在他们准备要安装下一管节时,我们就要立即赶到现场,进行计量测试。”邵新慧谈起他们为港珠澳大桥岛隧工程提供的计量保证,一股自豪感油然而生。

  这座于2009年开工建设的大桥正如它的名字一样,将在促进香港、澳门和珠江三角洲西岸地区经济上的进一步发展发挥重要的作用。大桥的建造难点集中在近6700米长的深海超大型沉管隧道的修建上。海底隧道由33个巨型沉管组成,每节管道长180米,宽37.95米,高11.4米,单节重约6.9万吨,是迄今为止世界上埋深最深、规模最大、单节管道最长的海底公路沉管。

  要将如此巨大的沉管一节一节地安装到几十米深的海底,这是一个浩大的工程。由于沉管在对接期间会承受水流力、锚缆、沉放驳等的综合作用,不仅会导致对接准确度无法控制,还有可能直接影响沉管安全,引起对基床破坏等施工风险。根据大桥修建标准,沉管对接精度测量的误差不能超过5厘米。

  “沉管埋到水下都是在40米左右,而且之前开挖的铺设沉管的水槽深达30米以上,水压力相当大,再加上海水混浊,安装环境也很复杂。如何在看不见、摸不着的水下控制好管节安装对接精度?这是我们从未遇到过的挑战。”在大桥修建项目组向中航工业计量所寻求帮助时,邵新慧他们深入分析了深水管节对接问题,发现这次的测量环境很难依靠传统的位移传感器通过定位技术来实现对接精度的控制。经过研究,他们决定采用监测管节运动姿态的方法来保障管节的顺利对接。“我们设计了一套全新的测量方案,在管节的前后端分别设置测试点,并在关键的前端设了6支备份传感器,以保证测试信号准确可靠。”

  监测深水长周期管节运动姿态属于超低频微小幅值振动,测试难度大,在国内尚属空白。要想测试数据精准可靠,选择合适的低频传感器作为测量仪器至关重要。“凭借我们多年在振动测量方面的深入研究以及建立起来的可靠测量能力,我们选用了性能非常优越的低频传感器。这种传感器以前只在航天航空的测量中使用。”邵新慧说。通过实验室验证试验,精心搭建的六维测量平台的稳定性非常好,能够满足大桥修建的技术要求。

  今年7月21日,经过7个半小时的监测与预报,中航计量所的工程师们顺利完成了港珠澳大桥深水E11管节运动姿态的监测任务。随后,经过努力,他们再次顺利完成港珠澳大桥深水E12管节运动姿态的监测任务,保证了对接成功。“这几次的实地监测证明我们的系统测量误差达到毫米级,完全满足项目组对精度的要求。”截至11月,中航计量所已为港珠澳大桥工程提供了4节沉管安装对接的精度测量。随着大桥隧道的修建进展,邵新慧他们还将继续为一节节沉管的对接提供计量保证。

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