海洋工程技术工艺发展趋势分析

第一节 产品技术发展现状

1、海底隧道工程技术现状

海底隧道的技术是以整体隧道技术水平为基础的。我国是世界上隧道技术发展最快的国家，国土面积广阔，地质条件最复杂，在20世纪，尤其是20世纪最后20年，我国隧道工程的科技水平跃入世界先进行列。目前我国的隧道总长度及修建技术水平均为世界领先。随着世界性水利工程—南水北调穿黄工程开工建设，我国揭开了大型盾构机穿越黄河的序幕。长江流域也正在兴起地下空间开发浪潮，除正在施工的上海、武汉长江隧道外，南京、杭州、重庆等沿江城市正在紧锣密鼓地进行越江隧道发展规划，以建立区域快速通道。我国隧道施工水平已经跨入穿江越洋阶段，完全有能力修建大型海底隧道，在技术保障方面没有问题。

2、杭州湾跨海大桥的技术创新

1）杭州湾跨海大桥总体设计

杭州湾跨海大桥全长36公里，建设条件十分恶劣，为保证海上施工的安全和质量，必须将设计与施工综合考虑。经过国内外多次调研和专家咨询，制定了施工决定设计的总体原则，尽量减少海上作业时间，变海上施工为陆上施工，采用工厂化、大型化、机械化的设计和施工原则。

2）大直径超长钢管桩设计、制造、防腐和施工成套技术

大桥钢管桩基础具有桩长、大直径、数量巨大的特点。桩长达89米，桩径为1.5米和1.6米，总计5474根。通过近一年多钢管桩基础施工，进度快，质量好，证明这一选择是正确的。

其创新点是：超长整桩预制；内外螺旋焊接；三层熔融环氧粉未涂装；埋弧自动焊工艺；大直径不等壁厚焊接；牺牲阳极阴极保护。

3）大吨位70米预应力箱梁整体预制和强潮海域海上运输、架设技术

其创新点是：对海工耐久混凝土配合比进行研究；70米箱梁局部结构分析；真空辅助压浆技术；研制了大跨度、高平整度桥面施工振动桥设备；首次采用了早期张拉工艺并取得了良好的效果；自行设计制造了具有世界一流水平的2400吨液压悬挂轮轨式70米箱梁纵移台车。

4）大吨位50米预应力箱梁整体预制和梁上运输架设技术

其创新点是：结合施工方案对大吨位整孔箱梁的关键结构进行优化；海工耐久性混凝土性能研究与实践；预应力管道真空压浆试验与实践；箱梁梁上运梁和架桥机架设的综合技术。

5）海洋环境下混凝土结构耐久性研究

其创新点是：建立可靠的钢筋腐蚀电学参数和输出光功率变化判据；研制混凝土结构寿命的动态预报软件；制定大桥混凝土结构耐久性长期原体观测系统设计方案，并配合工程进度实施。这项技术将填补国内空白。

6）跨海长桥全天候运行测量控制关健技术研究

其创新点是：连续运行GPS参考站，在杭州湾跨海大桥的成功应用及在实践中形成的规程和细则，弥补了中国跨海大桥这方面的空白；目前的规范没有适应几十公里长度跨海大桥投影坐标系建立的相应标准，根据杭州湾跨海大桥的特殊性加以了解决，为制定相应规范提供参考；创造性地提出过渡曲面拟合法，使海中GPS拟合高程的精度达到三等水准的精度；用测距三角高程法配合GPS拟合高程法进行连续多跨跨海高程贯通测量，创造出一种快速海中高程贯通测量的方法；杭州湾跨海大桥在国内首次采用GIS技术研制成基于B/S模式的大型桥梁测绘资料管理系统。

7）杭州湾跨海大桥河工模型与桥墩局部冲刷研究

2002年8月，通过专家组鉴定，研究成果总体达到国际先进水平，其中实体模型中涌潮的模拟方法和试验技术以及分布式浑水生潮系统和沙量随潮变化的加沙系统方面达到国际领先水平。2004年获得浙江省科技进步二等奖。

8）灾害天气对跨海长桥行车安全的影响研究及对策

主要创新点是：确定车辆安全行驶风速标准；面向所有灾害天气类型进行研究；提出杭州湾跨海大桥的行车安全保障措施；基于气象监测系统、预报系统与道路管理系统多方面系统研究；制定不同灾害天气条件下道路交通控制标准；开发低造价传感器等数据采集设备；开发集数据传输、数据处理、信息发布的计算机软件。目前，已取得系列中间成果，其中报告推荐的风障方案即将付诸实施。

9）跨海长桥建设信息化管理技术

其创新点是：对整体桥梁部位进行的结构分解，形成22949个结构构件，并将采集数据的625张表与其相关联，提供一个完整的数据结构化检索方式；集成统一工程通讯及网络的组建，极大降低了基础网络建设成本；实现长距离的多点无线视频图像传输及回送。

系统已完成软件开发并投入运行一年多，在工程实施中发挥了巨大作用。

第二节 海洋工程的主要特点

海洋工程的主要特点：

1、施工投资大。如海洋管道工程，在一般海域中铺设一条中等口径的海洋管道需要一支由铺管船、开沟船和10余只辅助作业的拖船组成庞大的专业船队。此外，还需要供应材料、设备和燃料的船只等。租用专业船队的费用是海洋管道施工中的主要费用，由于这一费用较高，致使海洋管道施工费用比陆上同类管道要高1～2倍。

2、施工质量要求高。不论是在施工期间或投产以后，海洋工程若发生事故，其处理比陆上工程困难得多,因此，海洋工程施工要确保质量。

3、施工环境多变。海况变化剧烈而迅速，如风浪过大，施工船队难以保持稳定。在这种情况下，只能待风浪过后再恢复施工。

4、施工组织复杂。比如海洋管道施工中，管道的预制，船队的配件、燃料和淡水的供应等，都需要依靠岸上的基地；船队位置和移动方向的确定，也是依靠岸上基地的电台给予紧密配合。因此海洋管道施工具有海陆联合组织施工的特点。

第三节 国内外技术未来发展趋势分析

海洋工程建设对所用装备的技术要求很高，主要技术趋势如下：

1、大型化

如集装箱船的平均吨位从以往数百箱发展到目前的近万箱，巴拿马型散货船从最初6万载重吨发展到8万载重吨，30万吨级VLCC大量使用，矿砂船开始研究50万吨级的。

2、高速化

最近15年内，1万总吨以上船舶的航速平均提高1kn左右，高速客船、货船、车客渡船和集装船等开发更新，如航速50kn滚装高速五体型船、航速38kn1400箱快速集装箱船、航速40kn1000吨高速穿浪型货船等。

3、技术性能不断升级

首先，经济性明显提高，主要体现在船舶的燃料消耗量和船员数量同步减少；其次，安全性、环保性有极大提高，避免一再出现的海损灾难，减少船舶对海水和大气的污染。08年6月我国海洋工程结构浪花飞溅区腐蚀控制技术及应用研究项目启动。该项目被列为“十一五”国家科技支撑计划，课题经费为4564万元，研究成果将带动一批相关海洋防腐蚀产业的发展。

4、设计方法不断进步

直接设计计算法、船舶水动力性能预报与优化技术、新型高效低激振螺旋桨设计技术等广为应用，信息网络化将是21世纪船舶设计的一个主要技术措施。

5、制造技术不断创新发展

主要造船工序自动化、涂一体化的现代造船模式取代传统造船模式，而造船技术装备也在不断发展，如机器人和激光技术的普通应用等。

6、海洋工程装备深水化

现时发达国家研究开发的深海探测器工作水深已超过1万米，可到达世界任意海底，国外深水石油开采装备的工作水深早已超过3000米。
 

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