水泥压块自动释放系统的工程应用

在海底管道上覆盖水泥压块是保护海底管道常规的做法,通常由潜水员水下完成,施工效率较低,施工风险高。自动摆放水泥压块现有2种方法:一种是工作型ROV配置水下高清摄像头,将水下图像传送到工作区,通过操控ROV进行脱钩释放水泥压块;另一种是液压自动释放吊架系统配备三维声呐系统,三维声呐将水下结构物以图像的形式传送到工作区,液压驱动自动释放吊架将水泥压块摆放到位。工作型ROV成本较高,适用于水质清的深海海域;液压自动释放吊架系统配备三维声呐系统适用于水质浑浊的浅海海域,工作性能稳定。液压系统自动释放吊架配备三维声呐方法能够实现水泥压块自动释放,在渤海项目中成功应用,施工效率和摆放精确度得到显著提高。

碾盘山水利水电枢纽工程导流明渠混凝土铰链排防护效果分析

为了验证混凝土铰链排在工程实践中的防护效果,以湖北省碾盘山水利水电枢纽工程为例,介绍了其导流明渠铰链排防护设计的具体参数与结构,并结合2019~2022年汉江洪峰流量和铰链排防护区典型断面的水下地形变化情况,分析铰链排防护效果以及设计的合理性。结果表明:混凝土铰链排具有柔性防护的特性,能够适应地形冲刷变化,抗冲能力强,防护效果好,适合平原易冲刷地区大流量导流明渠关键部位的防护。研究成果可为类似工程提供参考经验。

海上风机单桩基础的三种防冲刷方案应用研究

目前海上风机桩基防冲刷的研究已有一定进展,但在实际工程应用中仍存在较多难题亟需解决。对抛石方案、联锁排砂被复合方案、固化土方案3项技术方案的防冲刷机理及施工工法进行概述,分析方案各自特点及适用工程环境。在江苏海域某海上风电工程项目中,分别应用3种防冲刷方案对风机基础进行保护,通过对桩周及附近海域扫测并计算冲刷深度,利用冲刷深度评估其防冲刷效果。对于防冲刷效果不佳的技术方案,分析其防冲刷欠佳及失效的原因,并对桩基防冲刷方案的工法改进提出相应的建议。通过3种方案分别应用于单个机位的造价估算,对比其经济效益,发现固化土方案防冲刷效果较好,造价低,具有良好的应用前景。

块石和混凝土排垫保护下海底管道落锚撞击变形响应研究

以往的海底管道落锚撞击防护数值模拟主要为单一保护层模型,这里则针对块石+混凝土排垫复合方案建立模型并开展防护性能研究。基于ABAQUS建立有限元数值模型,模拟了落锚、海底管道、海床土体、块石层和混凝土排垫组成的复杂系统相互作用,研究了管道壁厚、内压,落锚质量和撞击速度等因素对管道应变极值和管体凹陷变形的影响。与单纯块石层保护方案相比,采用的块石+混凝土排垫方案具有更优良的防护效果。研究结果表明:在撞击点处,管道的轴向应变和环向应变均达到最大值,且随着与撞击点距离的增加沿管道轴向逐渐减小;撞击结束后,管道上仍然残留一定的塑性应变。随着管道壁厚的增加,管道的最大应变和凹陷深度也随之减小;随着内压的增加,管道上最大拉伸应变变大,而最大压缩应变和凹陷深度减小。随着落锚速度或者质量的增加,管道上最大应变和凹痕深度均变大;在相同动能情况下,管道上的最大应变和凹陷值基本相同,也表明落锚动能是影响管道变形响应的控制因素。本文研究成果可为海底管道防护方案设计提供科学依据。

单向格栅软体排的拼接及沉排工艺设计

介绍了单向格栅软体排结构,设计了单元排体结构连接方法,以及排体结构宽度方向和长度方向的拼接工艺。针对单向格栅软体排结构特征,设计了沉排的施工流程,即宽度方向初步拼接与现场拼接相结合以提高施工效率。结合长江中下游护岸工程的水文资料,对比了单向格栅软体排与连锁排的综合成本,结果表明单向格栅软体排结构具有明显的经济性优势,但其沉排效率不及连锁排结构。

不同部位护底混凝土联锁排稳定特性研究

从分析现有设计方法中混凝土联锁排失稳的动力学机理出发,根据排体内部和边缘的失稳模式及受力特点,推导出水流作用下不同部位排体的稳定厚度计算公式。研究结果表明:压载重法的失稳模式为水流拖曳力作用下的块体滚动或滑动;而抗掀动法和美国公式的失稳模式则是在水流上举力作用下的块体漂浮或掀动。就排体的不同部位而言,边缘排体在水流拖曳力及上举力共同作用下发生滚动失稳,内部排体则仅在水流上举力作用下发生漂浮失稳。此外,还结合长江口深水航道整治工程验证了公式的合理性。

混凝土联锁排应用于海底管线冲刷防护试验研究

海底管道冲刷防护是海管研究的热点之一,混凝土联锁排具有整体性好、易于机械化施工等优点在保滩护底工程中得到广泛应用。在易受意外荷载作用的近海冲刷区域,将"混凝土联锁排+土工布"防护型式引入海底管道冲刷防护中,针对裸露或悬空海底管线,探讨混凝土联锁块的防护机理,开展室内水槽试验,选取不同水深工况对比冲刷防护效果并验证了土工布的反滤防护作用,经过分析对比表明"混凝土连锁排+土工布"防护型式适用于海底管线的防护。

系混凝土块压载体软体排受力特性研究

针对长江水深流急的特点,考虑铺设过程中动水压力对软体排受力的影响,对系混凝土块压载体软体排在沉放过程中的受力情况进行分析。建立了采用各种铺排方式时软体排受力计算公式,并将计算结果与现场测试结果进行了对比。结果显示：理论计算与现场测量结果吻合较好,相对误差仅为4%左右。

淹没海滩护底混凝土联锁排稳定厚度公式研究

在介绍荷兰公式、水利部规范公式及半理论半经验公式的基础上,研究各公式的工作状态和失稳机理,同时对半理论半经验公式进行了合理简化。研究结果表明,三个公式的工作状态并不相同,对于常年淹没且处于破波水深范围内的海滩护底一类工程,半理论半经验公式较为合适;对于非淹没的斜坡护坡,荷兰或水利部公式较为适用。研究同时表明,当模数k位于0.88至1.00范围时,半理论半经验公式中理论系数β可以取最大值0.298,由此得到波浪作用下海滩护底工程混凝土联锁排稳定厚度的简化计算公式,与原公式相比,计算结果相近而且偏于安全。

两种护岸新材料的应用技术试验研究

通过对铰链混凝土沉排与模袋混凝土两种护岸新材料应用技术的试验,结合长江中下游河道护岸区及附近的水流泥沙运动、护岸材料及防护体的特性,分析研究了其护岸工程的效果、破坏机理及适用条件。研究表明,柔性的铰链混凝土沉排基本能适应河床变形,扩岸效果明显好于不易变形的硬性模袋混凝土,并提出了两种材料护岸工程的优化改进措施,可供护岸工程设计参考。

波浪作用下混凝土联锁排稳定厚度

通过水槽试验测定混凝土联锁排的波浪动水压力,并选择椭圆余弦波理论进行计算模拟。根据混凝土联锁排的受力分析,建立动力平衡方程,推导出波浪作用下的稳定厚度计算公式,探讨了波高、水深及波周期对混凝土联锁排厚度的影响。经过与其它公式及试验结果比较,证明所推导公式的合理可信。

混凝土联锁块软体排压载块抗水流掀动稳定性研究

通过稳定性物模、Fluent二维数模、受力测试等手段,研究和分析纯流条件下4种常用混凝土联锁块护底软体排压载块的稳定性、失稳过程、失稳临界流速,以及水深和压载部位(排边缘、搭接处、中间部位)等因素对压载块稳定性的影响。根据研究结果对现行规范公式提出了水深、结构尺寸及压载部位等因素的修正。在此基础上,提出了3种新型压载块结构形式,并与常用压载块进行了比较。结果表明,3种新型压载块稳定性均好于现用的4种压载块。

地下工程大体积混凝土施工监测(一)——基础筏板混凝土应力实测及分析

利用远程通讯网络监测系统,对西安钟鼓楼广场地下工程基础筏板混凝土进行了全龄期水化热与温度应力的在线观测,研究分析了混凝土水化热对结构的影响.

机器人ROV在海洋工程水下施工中的应用技术研究

海洋石油资源潜力巨大。当我国近海石油开发逐步由浅水渤海区域转向东中国海和南中国海深水区域（100～300m）时，油田开发水下设施的安装与检修以及潜水员水下作业（饱和潜水）的难度随之增加。因此，一种能够部分替代潜水员从事水下作业的机器人（简称ROV）便应运而生。近几年来，ROV以其经济性好、下水出水灵活性高、环境条件适应性强等优点，业已受到石油工作者的广泛关注。本文以工程实例，阐述ROV在水下工程中的应用技术。

水下安装水泥压块精度控制方法

随着海上油田技术的不断发展,连接油田组块的海底管道纵横交汇,分布越来越复杂,新铺设管缆与已有管缆存在大量交叉情况,管缆交叉点的处理越来越受到重视。通过实际工程案例,介绍了交叉点水泥压块跨越设计处理及水下安装水泥压块精度控制方法,并结合实际工程中交叉点水泥压块处理中遇到的难题进行了分析。

嫩江白沙滩险工护岸工程设计

白沙滩险工段处于嫩江主流凹岸顶流冲刷区,陡岸岩性主要是细砂,平均每年以2 m的速度坍塌退岸,针对运行期不同设计水位等条件分别采取不同护坡、护岸型式,通过工程实施,取得了在粉细砂基础上进行坡式护岸设计的成功经验。

粉沙海床管道在联锁排防护下的冲刷试验研究

采用当地海床的天然粉沙进行试验床面的设计,对海底管道在实际海床受到的极限波浪和最大水流作用进行试验,在管道上方铺设混凝土联锁排,对联锁排块体稳定性和其对管道防护的有效性进行研究。通过物理模型试验,研究了在极限波浪和最大水流作用下,管道在粉沙床面最大冲刷深度。通过不同水深中波流条件下研究了混凝土联锁排防护效果及其周围床面的冲刷变化,观测了联锁排的稳定性。试验结果表明:按半经验半理论简化公式得出的联锁排厚度能满足稳定性的要求,比水利部规范计算的联锁排厚度偏大的公式更加适合应用,试验期间混凝土联锁排的排面稳定,能有效保护管道,在该防护下管道没有冲刷,只在联锁排上下游与床面接触的来流段和尾端有冲刷,但该冲刷深度不影响联锁排整体的稳定性。

混凝土铰链排护坡式海堤排体稳定性试验研究

通过波浪断面物理模型试验,对混凝土铰链排护坡式海堤排体在不同水深、波高、波周期、波浪类型及压载块体间距等条件下的稳定性展开研究,揭示了排体不同部位的失稳特点。试验结果表明:当水深一定时,波高或波周期越大,排体稳定性越差;不规则波作用对排体稳定性的影响显著大于规则波作用;排体失稳主要发生在首尾边缘部分,而内部稳定性较好,当排体采用首尾边缘压载块体厚度大、内部压载块体厚度小的结构形式时,仍具有良好的稳定效果;压载块体间距对排体稳定性、抗冲、变形和保护岸滩能力及垫层碎石质量的选取均具有一定影响,在实际工程中应综合考虑各因素合理确定。

东海大桥桥墩冲刷防护工程护底结构稳定性试验研究

东海大桥是上海国际航运中心洋山深水港工程的重要组成部分。据实测显示,自大桥建成后,部分桥墩周围发生了明显的局部冲刷现象,最大冲刷深度已达到或稍超出设计时预估的冲刷深度。为确保桥梁安全运营,对桥墩实施防护工程是非常必要的。文章采用物理模型试验方法,研究了波浪和水流组合作用下典型桥墩防护方案护底结构稳定性。研究结果表明:100 a重现期波浪(H_(s)=5.12 m,T=10.5 s)与最大可能流速(1.98 m/s)共同作用下,对底床形成有效防护需要25000个钩连体,对于混凝土联锁块软体排方案,需要辅助压脚结构,其中网箱石笼结构的受力性能好,材料利用率高。

基于纸板模具的新型单元排结构施工技术研究

基于枯水季节护滩工程施工工艺与大面积单元排混凝土浇筑需求,提出基于纸板模具的新型单元排结构施工技术。该单元排结构由纵横向纸板、入仓多孔板、丙纶绳、外框架组成,纸板可塑性强,且可进行防水、防潮处理等,无须拆模,在混凝土浇筑完成的同时单元排制作完成,可大幅度缩短大面积单元排制作时间,降低施工成本,减小混凝土浇筑难度,提高单元排整体质量,适用于大面积临水岸滩软体排施工抢修。室内试验结果表明,纸板不仅有利于混凝土保水养护,且可对混凝土块边角进行保护。工程实践表明,单块单元排混凝土可在入仓10min内充满各浇筑框格,在入仓30min内完成振捣与整平处理,可忽略浸水效应的影响。