水下“魔方”大變身
文章來(lái)源：中國(guó)交通建設(shè)集團(tuán)有限公司 發(fā)布時(shí)間：2021-03-29
春日的大連灣依舊冷風(fēng)刺骨，中交集團(tuán)所屬中交一航局大連灣海底隧道項(xiàng)目設(shè)備倉(cāng)庫(kù)里卻熱鬧非凡，施工人員正緊鑼密鼓地對(duì)國(guó)產(chǎn)化水下電纜插座進(jìn)行保養(yǎng)調(diào)試。這些水下電纜插座不久前為隧道首節(jié)沉管精確對(duì)接提供了強(qiáng)力保障，當(dāng)下正準(zhǔn)備重新“披掛上陣”，循環(huán)使用到第二節(jié)沉管對(duì)接中。
大連灣海底隧道是我國(guó)北方地區(qū)第一條沉管跨海通道，隧道全長(zhǎng)3035米，由18節(jié)大型沉管連接而成。“水下電纜插座是連接安裝船與沉管的關(guān)鍵設(shè)備，負(fù)責(zé)電力、通訊和水力壓接等系統(tǒng)供電，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，沉管便會(huì)在水中失去動(dòng)力、不受控制，水下毫米級(jí)安裝也就無(wú)從談起。水下電纜插座有如水下‘魔方’，稍有一個(gè)部位拼插錯(cuò)誤，所有布局將被打亂。”四工區(qū)設(shè)備部副部長(zhǎng)王富敬介紹，大連灣海底隧道每節(jié)沉管需要安裝10個(gè)水下插座，整體需求量超百個(gè)，但受疫情影響，原本需要從德國(guó)進(jìn)口的水下插座無(wú)法按時(shí)進(jìn)場(chǎng)。
首節(jié)沉管安裝作業(yè)逐日迫近，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新熱情隨之迸發(fā)。“水下插座之前安裝在沉管尾端的鋼封門(mén)中，沉管對(duì)接完成后若是拆除，就會(huì)在鋼封門(mén)上留下一個(gè)個(gè)窟窿，造成沉管內(nèi)部透水，后果不堪設(shè)想。如果把插座安裝到鋼封門(mén)內(nèi)表面，就能在沉管對(duì)接完成后拆卸出來(lái)循環(huán)使用，不影響鋼封門(mén)止水。”憑著多年施工經(jīng)驗(yàn)，四工區(qū)副經(jīng)理朱春峰為大家?guī)?lái)靈感，但新方案若要實(shí)施，水下插座的內(nèi)部結(jié)構(gòu)必須隨之改變，國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家暫時(shí)還不具備改造能力。
辦法總比困難多。團(tuán)隊(duì)通過(guò)BIM建模，在鋼封門(mén)外表面安裝水下插座的位置加裝防水保護(hù)罩，通過(guò)水密隔層達(dá)到防水的效果。沉管對(duì)接前，潛水員在沉管外側(cè)打開(kāi)保護(hù)罩，就能完成電纜插頭與插座的連接。沉管安裝結(jié)束后，拔下電纜將保護(hù)罩封閉好，就可以進(jìn)入沉管內(nèi)拆下插座，循環(huán)使用到下一節(jié)沉管。經(jīng)計(jì)算，采用內(nèi)部安裝方案，水下插座需求量將由上百個(gè)銳減到十余個(gè)，經(jīng)濟(jì)效益顯著提升。
安裝工藝雖然通過(guò)論證，但施工中還是“一座難求”。關(guān)鍵時(shí)刻，王富敬想到港珠澳大橋建設(shè)時(shí)期曾留下一批備用插座。在進(jìn)行連接試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)備用插座腐蝕較大、水密性降低，已達(dá)不到使用要求。團(tuán)隊(duì)從插針鍍金工藝及絕緣材料化驗(yàn)分析入手，制定了“四步走”研究策略：第一步是剖析結(jié)構(gòu)，對(duì)插座構(gòu)造和各部件進(jìn)行測(cè)繪、放樣；第二步對(duì)內(nèi)部絕緣材料和填充物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)分析，并結(jié)合循環(huán)使用的要求，對(duì)選材及硫化工藝進(jìn)行優(yōu)化；第三步是利用BIM技術(shù)研究插座的水密結(jié)構(gòu)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)插拔模擬，解密插座的水密“機(jī)關(guān)”；第四步是對(duì)插針鍍金硬度逐一進(jìn)行真實(shí)測(cè)試，最終發(fā)現(xiàn)在鍍金前先鍍一層鉻金屬，不但使用耐久性顯著提升，同時(shí)還能達(dá)到接觸電阻性能要求。
通過(guò)“四步走”研究，技術(shù)團(tuán)隊(duì)結(jié)合施工實(shí)際需求，對(duì)水下插座進(jìn)行了升級(jí)改造，并聯(lián)合大連當(dāng)?shù)貜S(chǎng)家，設(shè)計(jì)制造了新的水下插座和專(zhuān)用配套法蘭。通過(guò)試驗(yàn)，項(xiàng)目部設(shè)計(jì)的水下插座各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿(mǎn)足使用要求，這也意味著海底隧道沉管安裝使用的4芯動(dòng)力插座和19芯組合插座實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，不再依賴(lài)進(jìn)口。
“優(yōu)化后的水下插座在使用耐久性、抗腐蝕性等方面得到了提升，不僅技術(shù)上得到新突破，滿(mǎn)足了循環(huán)使用要求，更節(jié)約了高額采購(gòu)成本，采購(gòu)和使用過(guò)程中再也不用請(qǐng)外國(guó)工程師上門(mén)服務(wù)了。”四工區(qū)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人對(duì)新工藝贊不絕口。
【責(zé)任編輯：家正】
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