1、技术方案及主要研究内容

本项目主要研究内容是创新研发设计建造具有自主知识产权的，集定位、动态监测、深水铺排的具有国际领先水平的深水铺排装备及技术。本项目紧紧围绕“长江南京以下深水航道整治一期工程深水铺排关键技术与设备研发应用”，规划了以下四个专题：

专题一为恶劣工况下35m水深深水铺排技术研发及应用，针对国内外排体铺设水深进行了调查分析，结合长江南京以下12.5m深水航道一期工程，首次提出了移动坐标系与悬链线模型相结合并叠加水流力工况下的排体受力计算方法，研发了同步、异步放排移船施工技术，形成了深水铺排关键技术，可在水深2～35m区间、流速2m/s往复流工况下作业。提出铺排初次下排排头控制方法，并对铺排作业中的一次最佳移船长度，研究了深水铺排荷载悬链线理论研究，确定受力计算模型及公式，航道水流力阻力系数取值研究。将计算理论应用于35m水深进行了分析计算和现场验证，和计算结果相吻合。由于35m水深铺排作业尚属国内首次，可作为类似工程借鉴。

专题二为粉细砂地质深水航道整治锚泊系统试验及锚泊系统研究及应用，研究了铺排船在最恶劣作业工况为水深35m、流速2m/s工况下作业，这在国内外尚属首次。如采用常规铺排作业方法，经常会出现锚缆受力不均的情况，当锚缆受力超过设定值时，铺排船将失去系泊控制，是影响安全的主要因素，如果不能有效加以控制可能会引起工程事故。为此，结合国内外相关资料及工程现场工况，通过现场试验和船舶的系泊特性，进行受力计算，确定适合于粉细砂地质和恶劣工况下的选锚分析研究，确保船舶在铺排作业时的稳定性，实现顺利铺排。进行了现场试验确定粉细砂地质锚抓力抓重比系数，现场试验检测大抓力锚的起锚力，确定锚的选型，确定粉细砂地质布锚方式，检测粉细砂地质锚的拖曳距离，锚缆力的受力计算等。通过工程应用进行验证，可有效控制恶劣工况下的铺排船失去系泊控制的难题。

专题三为35m水深先进深水铺排船的开发建造及应用，首次研制了世界上作业水深最大35m水深先进深水铺排船，可在水深2～35m区间、流速2m/s往复流工况下作业。发明了滑板固定支撑体系，提出了滑板宽度和最佳倾角的计算方法，优化了滑板结构，使滑板结构重量、吊索受力大幅减小。在满足深水铺排作业的情况下同时具有浅水铺排的作业能力。通过计算和试验优化了驱动卷筒和摩擦卷筒的受力分配，提高了船舶铺排的工作性能。开发了铺排滚筒自动受力测试系统，船舶监测、监控系统的设计研发，操作控制、照明及警报系统的设计研发，联锁片吊装控制系统的设计研发等；针对研究开发了35m水深深水铺排船，完成深水铺排船现场重载调试和现场应用，通过应用创造了在恶劣工况下20～35深水条件下7天铺设10块排体的最高记录。

专题四超短基线软体排深水水下定位检测系统的设计及应用，采用GPS+声纳技术，开发了超短基线排体水下检测系统，实现了水下铺排实时检测，水下排体铺设精度可达到±18cm。提出了超短基线软体排深水水下定位检测系统的设计及应用，得出了该系统的工作原理。该系统的开发、实现及应用，解决了传统排体铺设过程中位置无法实时显示、铺设检测困难、定位不准确、受工况影响大、无法全天候进行检测作业等难题。

经过中国水运建设行业协会组织鉴定，该成果总体上达到了国际先进水平。

2、主要创新点

（1）首次研制了35m水深先进深水铺排船，形成了深水铺排关键技术，可在水深2～35m区间、流速2m/s往复流工况下作业。

（2）发明了滑板固定支撑体系，提出了滑板宽度和最佳倾角的计算方法，优化了滑板结构，使滑板结构重量、吊索受力大幅减小。在满足深水铺排作业的情况下同时具有浅水铺排的作业能力。

（3）通过计算和试验优化了驱动卷筒和摩擦卷筒的受力分配，提高了船舶铺排的工作性能。

（4）采用GPS+声纳技术，开发了超短基线排体水下检测系统，实现了水下铺排实时检测，水下排体铺设精度可达到±18cm。

（5）首次提出了移动坐标系与悬链线模型相结合并叠加水流力工况下的排体受力计算方法，研发了同步、异步放排移船施工技术。

该项研究共获得实用新型专利8项。

该成果已成功应用于长江南京以下12.5m深水航道一期工程整治建筑物工程通州沙Ⅱ标段，经济效益和社会效益显著，推广应用前景广阔。

经中国水运建设行业协会组织专家鉴定，该成果总体上达到了国际先进水平。

3、 实施效果

该成果已成功应用于我国重点工程—长江南京以下12.5m深水航道一期工程、通州沙Ⅱ标段9.13km的施工任务，铺排作业约为343万㎡，创造了4.65亿元的产值，解决了传统船舶无法作业的难题。

该成果显著提升了深水铺排施工的效率和经济效益，整个装备、监测系统和铺排技术在施工中运行稳定、安全、高效。通过该装备和技术的投入，铺排船平均铺排速度为31.75m/h（1222.2㎡/h），由于该成果的应用，使得铺排工程比合同工期提前工期约6.5个月，与采用传统技术施工相比，缩短工期近1年；采用GPS+声纳技术，开发了超短基线排体水下检测系统，实现了水下铺排实时检测，水下排体铺设精度可达到±18cm。目前，中交一航局按合同工期，提前安全高效的完成了我国重点工程—长江南京以下12.5m深水航道一期工程任务，实现巨大的经济和社会效益，推动了行业技术进步，提高了我国深水航道建设的技术水平。满足工程质量和工期的要求，通过各项关键技术的研究应用，减少工程人员和设备投入，提高施工效率，降低材料消耗，节约船舶台班等，实现节约工程造价5%的目标。