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助力海工建设跑出“加速度”

2020-10-15 10:58:16    来源: 中国自然资源报    作者:冯文波

海洋工程学科,注重实践、强调应用,侧重以解决实际问题的成效为技术优劣的衡量标准。9月9日,中国海洋大学颁发2020年度校长特殊奖励,中国工程院院士李华军团队因在近浅海新型构筑物设计、施工与安全保障关键技术领域的重大突破,被授予“突出贡献奖”。

今年年初,由李华军领衔完成的“近浅海新型构筑物设计、施工与安全保障关键技术”获得2019年度国家科技进步二等奖。截至目前,该技术体系成功应用于港口、码头、岛礁、近浅海路岛等30余项国内外重要工程项目,产生了显著的经济效益,并形成了良好的生态效益和社会效益。

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胜利油田进海路岛工程 中国海洋大学 供图

近岸工程:环境倒逼科技创新

近浅海是人类接触海洋、认识海洋的发端,也是人类对海洋进行开发利用的先行区。码头、海堤、人工岛、进海路、海洋平台等海上结构物,不仅所处的海底地形与地质条件复杂多变,还时常受到波浪、狂风的侵蚀。茫茫大海中,结构物一旦失稳破坏,会造成巨大的人员伤亡、经济损失和环境破坏。此外,传统构筑物及其设计理念、分析方法严重滞后于新形势下的工程需求,由此产生的海洋近岸环境保护问题尤为严峻。

严酷复杂的环境和海洋环保红线成为海洋工程界的两大挑战。李华军带领团队围绕近浅海构筑物的设计、施工与安全保障技术,与中交第二航务工程局有限公司、中国港湾工程有限责任公司、中石化石油工程设计有限公司、中交武汉港湾工程设计研究院有限公司等单位进行产学研联合攻关与自主创新。

历经十余年的探索研究和反复试验,李华军与项目组研发了透空式新型近浅海构筑物及分析设计理论,发明了复杂恶劣海况下桩基施工与软基处理关键技术,创建了近浅海工程安全防浪、水下自动测控安装、损伤检测与修复加固新技术等一整套近浅海新型构筑物设计、施工与安全保障关键技术体系,成为新时代开发利用海洋、逐梦蔚蓝的坚实保障。

十余年来,项目组开展“近浅海新型构筑物设计、施工与安全保障关键技术”创新,获授权国家发明专利50余项、软件著作权5项,关键技术被纳入国家行业标准1部,主编国家行业和企业规范标准2部,主编交通运输部水运工程一级工法1部,出版学术专著3部,发表学术论文200余篇。

实践应用:保障海洋工程安全

胜利油田是我国重要的石油工业基地。通过在滩浅海海域修建进海路和人工岛组合系统(路岛工程),在岛上建设油井开采石油,建成埕岛油田等大型近浅海油田,打造胜利油田新的经济增长点。

作为胜利油田滩海油气开发的基础设施,路岛工程时常遭受风暴潮和寒潮的袭击,运行风险较大、环保问题严峻,成为干扰油田正常生产运营的主要隐患。

对此,李华军团队与胜利油田协同创新,在工程建设中采用“近浅海构筑物安全防护与加固技术”进行防护方案设计,确保了人工岛和进海路结构的安全稳固。

为保护近浅海环境,应用“近浅海新型构筑物与设计分析方法”,李华军团队提出滩浅海资源开发环保型路岛、潜堤等新型构筑物的工程设计准则,保障了工程区域的水体自由交换,达到了安全、环保、经济的工程效果。此外,李华军团队还发明了构筑物损伤实时检测与修复加固新技术,解决了复杂动力环境中结构损伤难以准确识别与损伤修复加固难度大的技术难题,为结构的优化设计和安全运行提供了技术支撑。

描绘蓝图:增强核心竞争力

胜利油田近浅海工程建设,只是“近浅海新型构筑物设计、施工与安全保障关键技术”成功应用于工程实践的一个缩影。该技术在落实“一带一路”倡议、推动中国企业走出去等方面同样大放异彩。

“近浅海新型构筑物设计、施工与安全保障关键技术”研究应用积极融入“21世纪海上丝绸之路”建设,为“一带一路”沿线地区或国家的海洋工程建设出谋划策,提供咨询服务。

胡布燃煤电厂项目是国家主席习近平出访巴基斯坦时签署的中巴51项合作协议之一,属“一带一路”及“中巴经济走廊”框架下的重要能源项目。该工程直接面向阿拉伯海,受中长周期涌浪的影响,施工条件十分恶劣。

项目组采用“桩顶支撑移动平台桩基施工技术与装备”,实现了沉桩、钻孔、钢筋笼下放、桩基浇筑等一体化施工,消除了恶劣海况对桩基施工进度和精度的影响,保证了全天候安全、高效施工。胡布煤码头建设顺利推进,为煤炭从外海直接运往电厂提供了坚实保障。

阿什多德港位于以色列南部,毗邻地中海,是该国第二大港口。项目组成功参加了阿什多德港建设项目。在防波堤建设中,需对当地海域的软弱基础进行处理。由于当地属季风气候区,海上施工条件差,作业窗口期短,无法运用传统的海上碎石桩软基处理技术进行作业。

结合当地气候条件和海域状况,项目组认真分析,改进施工思路与方法,利用“海上碎石桩复合地基处理技术与装备”,解决了防波堤软弱基础处理的工程难题,将此前设计的大开挖换填方案变为碎石桩基础处理方案,确保了工期和质量,显著降低了工程投资。在码头施工中,又利用“桩顶支撑移动平台桩基施工技术与装备”,将海上桩基施工转换为陆上施工,彻底避免了恶劣海况对海上桩基施工的严重制约,赢得了项目方的认可。

“放眼中国乃至世界海洋工程领域,尚有许多难题亟待解决。”作为一个在海洋领域摸爬滚打30余年的“老海工”,李华军坦言,“我们在海洋工程设施与装备的分析设计、施工安装以及安全运行维护领域取得了一些技术突破,但相对于国家需求和地方经济社会发展,我们的创新能力和服务能力是远远不够的,还有更多的科技高峰等待我们去攀登。”

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关键词: 海洋科技
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