水下无人设备在海洋放流管工程中的应用

2022-08-06黄培远梁满坤

中国水运 2022年7期

黄培远，梁满坤

（1.中交四航局第二工程有限公司，广东广州 510000；2.中交第四航务工程局有限公司粤东分公司，广东惠州， 516000）

1 引言

海洋放流管工程建设内容主要包括调压井、陆域段放流管道、海域段放流管道、尾水扩散器等。其中，海域段放流管道和尾水扩散器都包含了水下土方工程和水下钢管安装工程，这两项工程是海洋放流管工程建设中最复杂的工序，质量检查和安全监控的难度也是最大的。一般采用潜水员下水的方法开展质量检查和安全监控工作，但受氧气瓶容量大小、潜水员体力消耗、个人身体素质等因素限制，潜水员下水时长在半小时到一小时之间，下潜深度极限值在二三十米，而且容易受到天气和温度影响，人员安全风险较高。

水下无人设备作为一种高新技术产品，具有灵活、高效、适应性强等特点，且部分设备还具有水文流量流速测量、水下地形测绘、水下暗管探测、水质监控等功能。与潜水员相比水下无人机设备工作时间更长（柴油发电水下无人设备可持续工作不受限制）、下潜深度更深（工业级水下无人机最深可达6000 米），代替或辅助潜水员更加安全、科学、可靠的开展水下施工质量检查、安全监控工作。

本文介绍水下无人设备及其分类，研究水下无人设备的性能特点，并以广东省揭阳市某海洋放流管工程为例，说明水下无人设备在其中的应用。

2 水下无人设备介绍

2.1 水下无人设备简介

水下无人设备是可以进行水下探测、摄影或是捕鱼的智能无人设备。水下无人设备最开始应用于军事领域，随着技术的发展，逐渐从军用级设备向工业级和消费级设备过渡，目前在渔业、潜水娱乐业、水下工程建设领域都得到广泛的应用。

2.2 水下无人设备分类与特点

水下无人设备主要分为两种类别，分别是水下无人机和无人船。

水下无人机整体外型似鱼，与水下无人船相比，体积更小、重量更轻、运动姿态更灵敏、价格也更便宜，产品属性偏向于消费级产品，搭载的相机像素一般都比较高，主要用途是水下拍摄、录像等。

无人船整体外型与普通船只无较大差别，但体积比普通船只小很多，可搭载多种测量载体。较水下无人机相比抗风浪性能更好、测量精度更高、用途更广，产品属性偏向于工业级产品，主要用于工程测绘、测量、探测等，在水下工程项目中得到较为广泛的应用。水下无人机和无人船的性能特点如表1所示。

表1 水下无人机、无人船性能特点对比

3 水下无人设备在海洋放流管工程的应用

3.1 项目介绍

广东省揭阳市某海洋放流管工程，担负中石油炼化一体化项目和其他园区企业处理的达标的污水向深海的排放功能，放流管道总长度4.16 公里，日排放量3.4 万吨/日，建设工程量大，主要有两种施工方式，分别为开挖埋管施工和顶管施工。开挖埋管工程涉及水下土方工程和水下钢管安装工程，工作内容主要包括：钢管制作组装、水下沟槽开挖、砂垫层施工、钢管水下安装施工、水下沟槽回填等。顶管工程工作内容主要包括：挖土与顶进、测量与纠偏等。

本项目重点在开挖埋管施工中开展无人设备的应用研究。水下无人机灵活性高、体积小、且搭载的相机像素高，在本项目中使用水下无人机对施工安全进行监控。水下无人船定位准确、测量精度高，在本项目中使用无人船搭载测深设备或定位设备对施工质量进行检查。开挖埋管工程业务流程图及水下无人设备的应用点如图1所示。

图1 开挖埋管工程流程图及水下无人设备应用点

3.2 水下安全监控

水下无人机具体的操作方法是操作人员手动控制水下无人机到水下指定作业点3～5 米外位置，水下无人机拍摄的画面实时传输到操作界面，无需潜水员下水即可了解水下工程的施工情况；也可控制水下无人机灵活移动到同一作业点的不同方位或不同作业点，全面了解水下项目现场情况，辅助管理人员做出安全决策，在发生事故时，也可作为凭证数据辅助事故调查。

施工安全监控包括水下沟槽开挖作业、导管抛填与整平、锚索式柔性基础安装、钢管焊接施工、钢管沉放施工、设备及构件安装施工、沟槽回填施工等内容的安全监控。