廣告7月的風(fēng)拂過(guò)大灣之濱，國(guó)際航空樞紐——香港國(guó)際機(jī)場(chǎng)，挺立在碧海青山之間。
這座建成于1998年的機(jī)場(chǎng)，人群川流不息，飛機(jī)往來(lái)不停，國(guó)際客運(yùn)量在全球排名中居于前列。2022年，隨著第三跑道投入使用，該機(jī)場(chǎng)的運(yùn)輸能力得到了顯著提升。
在第三跑道背后，不僅隱藏著一條宛如大動(dòng)脈般默默工作的輸油管道，還承載著一段鮮為人知的鉆探故事——
一家民營(yíng)企業(yè)，帶著非開(kāi)挖定向鉆全套設(shè)備與技術(shù)方案，在海底百余米深處精準(zhǔn)前進(jìn)5200米，完成了“世界第一穿”的壯舉！
非開(kāi)挖定向鉆好比“微創(chuàng)手術(shù)”
時(shí)間回到2015年，一張“英雄榜”，讓國(guó)內(nèi)外無(wú)數(shù)個(gè)管道穿越公司“炸了鍋”。
那時(shí)的香港國(guó)際機(jī)場(chǎng)，正在計(jì)劃填海建設(shè)第三跑道。填海后，原有的輸油管道會(huì)被泥土覆蓋無(wú)法使用。全新的海底輸油管道項(xiàng)目建設(shè)迫在眉睫。
高達(dá)10余億港元的預(yù)算，吸引了多家管道穿越領(lǐng)域的公司參與競(jìng)標(biāo)，來(lái)自河北的華元科工股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“華元公司”）也是其中之一。
“這是個(gè)不折不扣的‘硬骨頭’。”盯著項(xiàng)目工程圖，華元公司董事長(zhǎng)史占華陷入了沉思——管道水平穿越長(zhǎng)度5200米，且需要在海底百余米深處穿越200多米長(zhǎng)的拋石填海層、淤泥黏土層，以及硬度極高的花崗巖和軟硬交替的巖石斷裂帶。
此外，管道一端在機(jī)場(chǎng)內(nèi)，距跑道不到300米；另一端緊挨著野生鷺鳥(niǎo)等國(guó)家保護(hù)動(dòng)物棲居的沙洲島。安全和環(huán)保都是大事。
前所未有的施工難度，讓許多競(jìng)標(biāo)方一籌莫展，不少業(yè)內(nèi)人士甚至稱之為“世界第一穿”。有的公司提出變通方案——在穿越路線中間，人工填海造島，然后把兩頭連接起來(lái)。
方案被否。因?yàn)樘詈Ｔ鞃u不僅成本更高，而且對(duì)海洋環(huán)境擾動(dòng)較大。
面對(duì)挑戰(zhàn)，華元公司的技術(shù)團(tuán)隊(duì)卻信心滿滿：“一定要拿下這個(gè)項(xiàng)目！”
日前接受采訪時(shí)，史占華告訴科技日?qǐng)?bào)記者：“我們的自信，來(lái)自公司數(shù)十年的積累。”
這要從電纜、管道的鋪設(shè)講起。傳統(tǒng)的開(kāi)挖方式，是直接挖開(kāi)地表或在海底挖掘隧道，再鋪設(shè)管線。“傳統(tǒng)開(kāi)挖方式就像切開(kāi)-縫合式手術(shù)，創(chuàng)口大、恢復(fù)慢。”史占華給記者打了個(gè)比方，“非開(kāi)挖定向鉆則好比微創(chuàng)手術(shù)，不僅創(chuàng)口小，而且恢復(fù)快。”
非開(kāi)挖定向鉆技術(shù)，是指在地表極小部分開(kāi)挖的情況下，通過(guò)導(dǎo)向、定向鉆進(jìn)等方式，敷設(shè)、更換和修復(fù)各種地下管線的施工技術(shù)。該技術(shù)起源于國(guó)外，我國(guó)1985年才開(kāi)始涉足。
“那時(shí)的非開(kāi)挖定向鉆工程幾乎完全是外商的‘一言堂’。”史占華回憶，“我們連插話的資格都沒(méi)有，只能站在遠(yuǎn)處看，還要接受極高的報(bào)價(jià)和各種不合理要求。”
1996年，作為國(guó)內(nèi)首家自主研發(fā)該技術(shù)與設(shè)備的團(tuán)隊(duì)，華元公司試制出國(guó)內(nèi)第一臺(tái)大噸位非開(kāi)挖水平定向鉆機(jī)，并成功應(yīng)用于工程實(shí)踐，改變了過(guò)去受制于人的局面。
導(dǎo)向孔對(duì)穿猶如“兩人握手”
香港國(guó)際機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目非同尋常，無(wú)論技術(shù)和設(shè)備要求，都超越了以往的極限。“必須尋找一條新思路！”史占華斬釘截鐵地說(shuō)。
幾次閉門(mén)討論后，一個(gè)大膽的思路逐漸清晰——采取導(dǎo)向孔對(duì)穿的鉆進(jìn)方式。
如果采用常規(guī)的單向鉆探方法，在單端鉆頭長(zhǎng)距離鉆進(jìn)后，鉆機(jī)推力會(huì)呈指數(shù)級(jí)減小，因?yàn)榇┰骄嚯x越長(zhǎng)，推力越難傳遞到鉆頭上。
雙向推進(jìn)則不同。“這就猶如兩人握手。”華元公司團(tuán)隊(duì)成員榮海龍對(duì)記者說(shuō)，“在一側(cè)正常鉆進(jìn)的同時(shí)，另一側(cè)也在鉆進(jìn)。雙向奔赴，精準(zhǔn)對(duì)接，就可以大大增加穿越長(zhǎng)度。”
史占華帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在10米×10米的規(guī)劃施工用地中，反復(fù)試驗(yàn)，巧妙地設(shè)計(jì)出直接穿越5200米，且不泄漏泥漿的方案。
這套方案得到了項(xiàng)目方的肯定。“世界第一穿”，花落華元！
思路和方案解決了，施工中的挑戰(zhàn)也隨之而來(lái)。
在數(shù)千米鉆進(jìn)過(guò)程中，兩個(gè)鉆頭精準(zhǔn)對(duì)接的難度極大。史占華將其比喻為“在100多平方米的房子中，將兩根縫衣針對(duì)接”。
要保證準(zhǔn)確對(duì)接，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位至關(guān)重要。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，綜合利用衛(wèi)星定位、海面船體定位和鉆頭地磁傳感系統(tǒng)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建了空、海、陸三位一體的數(shù)據(jù)采集體系。
基于采集到的數(shù)據(jù)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)開(kāi)創(chuàng)性地研發(fā)出鉆機(jī)導(dǎo)向定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)可讓鉆頭按預(yù)定軌跡鉆進(jìn)，實(shí)現(xiàn)海面百余米下的“穿針引線”。
2018年，一個(gè)晴朗的午后，海面風(fēng)平浪靜。史占華一行人目不轉(zhuǎn)睛地盯著液晶屏幕上的鉆頭位置，豆大的汗珠從他們頭上流下。
隨著一聲清脆的“滴”聲，歡呼聲爆發(fā)開(kāi)來(lái)，對(duì)接成功！
在“雙向握手”思路的推動(dòng)下，該項(xiàng)目于當(dāng)年保質(zhì)保量地完成。
地磁導(dǎo)向系統(tǒng)堪稱“電子眼”
有了“雙向握手”思路加持，華元公司的施工之路勢(shì)如破竹。在日前完成的媽灣電廠升級(jí)改造項(xiàng)目天然氣管道接入工程中，他們又一次大顯身手。
深圳的7月，晴空如洗。繁忙的深圳西部碼頭堤岸和美麗的大鏟島海岸上，在僅有籃球場(chǎng)大小的施工區(qū)域，水平定向鉆機(jī)從陸地斜切入海。鉆桿旋轉(zhuǎn)間，泥漿靜靜流淌，為數(shù)不多的工人們默契配合，操作有條不紊。
深圳媽灣電力有限公司燃?xì)夤芫€建設(shè)項(xiàng)目主管魏傳峰介紹，媽灣項(xiàng)目管道穿越距離較長(zhǎng)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且施工區(qū)域受限，需從大鏟島和媽灣電廠區(qū)域同時(shí)鉆進(jìn)。
“為此，我們立足‘雙向握手’思路，果斷采用堪稱‘電子眼’的最新自主研發(fā)的HYMGS地磁導(dǎo)向系統(tǒng)，使得鉆頭按預(yù)定軌跡鉆進(jìn)，僅用不到120天時(shí)間就完成了兩鉆頭在海底‘對(duì)接’。”魏傳峰說(shuō)。
該項(xiàng)目管道已于今年4月成功回拖，這是世界上最長(zhǎng)的陸海定向鉆穿越管道。該工程創(chuàng)造了3項(xiàng)世界紀(jì)錄——直徑600毫米以上大管徑定向鉆穿越長(zhǎng)度世界第一，陸對(duì)海定向鉆穿越長(zhǎng)度世界第一，天然氣管道定向鉆穿越長(zhǎng)度世界第一。
“這3項(xiàng)紀(jì)錄意味著，我們對(duì)‘雙向握手’思路的運(yùn)用及其配套裝備的研發(fā)，已日臻成熟。”史占華說(shuō)。
在最近召開(kāi)的全國(guó)科技大會(huì)、國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)、兩院院士大會(huì)上，習(xí)近平總書(shū)記強(qiáng)調(diào)，要充分發(fā)揮科技領(lǐng)軍企業(yè)龍頭作用，鼓勵(lì)中小企業(yè)和民營(yíng)企業(yè)科技創(chuàng)新，支持企業(yè)牽頭或參與國(guó)家重大科技項(xiàng)目。
史占華向記者表示：“下一步，我們還將針對(duì)超長(zhǎng)距離、海上及山體等復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境，在非開(kāi)挖定向鉆穿越技術(shù)和裝備的研制、電動(dòng)鉆機(jī)產(chǎn)業(yè)化及標(biāo)準(zhǔn)化方面進(jìn)行深入研究，讓‘中國(guó)鉆’大放異彩！”
7月的風(fēng)拂過(guò)大灣之濱，國(guó)際航空樞紐——香港國(guó)際機(jī)場(chǎng)，挺立在碧海青山之間。
這座建成于1998年的機(jī)場(chǎng)，人群川流不息，飛機(jī)往來(lái)不停，國(guó)際客運(yùn)量在全球排名中居于前列。2022年，隨著第三跑道投入使用，該機(jī)場(chǎng)的運(yùn)輸能力得到了顯著提升。
在第三跑道背后，不僅隱藏著一條宛如大動(dòng)脈般默默工作的輸油管道，還承載著一段鮮為人知的鉆探故事——
一家民營(yíng)企業(yè)，帶著非開(kāi)挖定向鉆全套設(shè)備與技術(shù)方案，在海底百余米深處精準(zhǔn)前進(jìn)5200米，完成了“世界第一穿”的壯舉！
非開(kāi)挖定向鉆好比“微創(chuàng)手術(shù)”
時(shí)間回到2015年，一張“英雄榜”，讓國(guó)內(nèi)外無(wú)數(shù)個(gè)管道穿越公司“炸了鍋”。
那時(shí)的香港國(guó)際機(jī)場(chǎng)，正在計(jì)劃填海建設(shè)第三跑道。填海后，原有的輸油管道會(huì)被泥土覆蓋無(wú)法使用。全新的海底輸油管道項(xiàng)目建設(shè)迫在眉睫。
高達(dá)10余億港元的預(yù)算，吸引了多家管道穿越領(lǐng)域的公司參與競(jìng)標(biāo)，來(lái)自河北的華元科工股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“華元公司”）也是其中之一。
“這是個(gè)不折不扣的‘硬骨頭’。”盯著項(xiàng)目工程圖，華元公司董事長(zhǎng)史占華陷入了沉思——管道水平穿越長(zhǎng)度5200米，且需要在海底百余米深處穿越200多米長(zhǎng)的拋石填海層、淤泥黏土層，以及硬度極高的花崗巖和軟硬交替的巖石斷裂帶。
此外，管道一端在機(jī)場(chǎng)內(nèi)，距跑道不到300米；另一端緊挨著野生鷺鳥(niǎo)等國(guó)家保護(hù)動(dòng)物棲居的沙洲島。安全和環(huán)保都是大事。
前所未有的施工難度，讓許多競(jìng)標(biāo)方一籌莫展，不少業(yè)內(nèi)人士甚至稱之為“世界第一穿”。有的公司提出變通方案——在穿越路線中間，人工填海造島，然后把兩頭連接起來(lái)。
方案被否。因?yàn)樘詈Ｔ鞃u不僅成本更高，而且對(duì)海洋環(huán)境擾動(dòng)較大。
面對(duì)挑戰(zhàn)，華元公司的技術(shù)團(tuán)隊(duì)卻信心滿滿：“一定要拿下這個(gè)項(xiàng)目！”
日前接受采訪時(shí)，史占華告訴科技日?qǐng)?bào)記者：“我們的自信，來(lái)自公司數(shù)十年的積累。”
這要從電纜、管道的鋪設(shè)講起。傳統(tǒng)的開(kāi)挖方式，是直接挖開(kāi)地表或在海底挖掘隧道，再鋪設(shè)管線。“傳統(tǒng)開(kāi)挖方式就像切開(kāi)-縫合式手術(shù)，創(chuàng)口大、恢復(fù)慢。”史占華給記者打了個(gè)比方，“非開(kāi)挖定向鉆則好比微創(chuàng)手術(shù)，不僅創(chuàng)口小，而且恢復(fù)快。”
非開(kāi)挖定向鉆技術(shù)，是指在地表極小部分開(kāi)挖的情況下，通過(guò)導(dǎo)向、定向鉆進(jìn)等方式，敷設(shè)、更換和修復(fù)各種地下管線的施工技術(shù)。該技術(shù)起源于國(guó)外，我國(guó)1985年才開(kāi)始涉足。
“那時(shí)的非開(kāi)挖定向鉆工程幾乎完全是外商的‘一言堂’。”史占華回憶，“我們連插話的資格都沒(méi)有，只能站在遠(yuǎn)處看，還要接受極高的報(bào)價(jià)和各種不合理要求。”
1996年，作為國(guó)內(nèi)首家自主研發(fā)該技術(shù)與設(shè)備的團(tuán)隊(duì)，華元公司試制出國(guó)內(nèi)第一臺(tái)大噸位非開(kāi)挖水平定向鉆機(jī)，并成功應(yīng)用于工程實(shí)踐，改變了過(guò)去受制于人的局面。
導(dǎo)向孔對(duì)穿猶如“兩人握手”
香港國(guó)際機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目非同尋常，無(wú)論技術(shù)和設(shè)備要求，都超越了以往的極限。“必須尋找一條新思路！”史占華斬釘截鐵地說(shuō)。
幾次閉門(mén)討論后，一個(gè)大膽的思路逐漸清晰——采取導(dǎo)向孔對(duì)穿的鉆進(jìn)方式。
如果采用常規(guī)的單向鉆探方法，在單端鉆頭長(zhǎng)距離鉆進(jìn)后，鉆機(jī)推力會(huì)呈指數(shù)級(jí)減小，因?yàn)榇┰骄嚯x越長(zhǎng)，推力越難傳遞到鉆頭上。
雙向推進(jìn)則不同。“這就猶如兩人握手。”華元公司團(tuán)隊(duì)成員榮海龍對(duì)記者說(shuō)，“在一側(cè)正常鉆進(jìn)的同時(shí)，另一側(cè)也在鉆進(jìn)。雙向奔赴，精準(zhǔn)對(duì)接，就可以大大增加穿越長(zhǎng)度。”
史占華帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在10米×10米的規(guī)劃施工用地中，反復(fù)試驗(yàn)，巧妙地設(shè)計(jì)出直接穿越5200米，且不泄漏泥漿的方案。
這套方案得到了項(xiàng)目方的肯定。“世界第一穿”，花落華元！
思路和方案解決了，施工中的挑戰(zhàn)也隨之而來(lái)。
在數(shù)千米鉆進(jìn)過(guò)程中，兩個(gè)鉆頭精準(zhǔn)對(duì)接的難度極大。史占華將其比喻為“在100多平方米的房子中，將兩根縫衣針對(duì)接”。
要保證準(zhǔn)確對(duì)接，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位至關(guān)重要。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，綜合利用衛(wèi)星定位、海面船體定位和鉆頭地磁傳感系統(tǒng)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建了空、海、陸三位一體的數(shù)據(jù)采集體系。
基于采集到的數(shù)據(jù)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)開(kāi)創(chuàng)性地研發(fā)出鉆機(jī)導(dǎo)向定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)可讓鉆頭按預(yù)定軌跡鉆進(jìn)，實(shí)現(xiàn)海面百余米下的“穿針引線”。
2018年，一個(gè)晴朗的午后，海面風(fēng)平浪靜。史占華一行人目不轉(zhuǎn)睛地盯著液晶屏幕上的鉆頭位置，豆大的汗珠從他們頭上流下。
隨著一聲清脆的“滴”聲，歡呼聲爆發(fā)開(kāi)來(lái)，對(duì)接成功！
在“雙向握手”思路的推動(dòng)下，該項(xiàng)目于當(dāng)年保質(zhì)保量地完成。
地磁導(dǎo)向系統(tǒng)堪稱“電子眼”
有了“雙向握手”思路加持，華元公司的施工之路勢(shì)如破竹。在日前完成的媽灣電廠升級(jí)改造項(xiàng)目天然氣管道接入工程中，他們又一次大顯身手。
深圳的7月，晴空如洗。繁忙的深圳西部碼頭堤岸和美麗的大鏟島海岸上，在僅有籃球場(chǎng)大小的施工區(qū)域，水平定向鉆機(jī)從陸地斜切入海。鉆桿旋轉(zhuǎn)間，泥漿靜靜流淌，為數(shù)不多的工人們默契配合，操作有條不紊。
深圳媽灣電力有限公司燃?xì)夤芫€建設(shè)項(xiàng)目主管魏傳峰介紹，媽灣項(xiàng)目管道穿越距離較長(zhǎng)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且施工區(qū)域受限，需從大鏟島和媽灣電廠區(qū)域同時(shí)鉆進(jìn)。
“為此，我們立足‘雙向握手’思路，果斷采用堪稱‘電子眼’的最新自主研發(fā)的HYMGS地磁導(dǎo)向系統(tǒng)，使得鉆頭按預(yù)定軌跡鉆進(jìn)，僅用不到120天時(shí)間就完成了兩鉆頭在海底‘對(duì)接’。”魏傳峰說(shuō)。
該項(xiàng)目管道已于今年4月成功回拖，這是世界上最長(zhǎng)的陸海定向鉆穿越管道。該工程創(chuàng)造了3項(xiàng)世界紀(jì)錄——直徑600毫米以上大管徑定向鉆穿越長(zhǎng)度世界第一，陸對(duì)海定向鉆穿越長(zhǎng)度世界第一，天然氣管道定向鉆穿越長(zhǎng)度世界第一。
“這3項(xiàng)紀(jì)錄意味著，我們對(duì)‘雙向握手’思路的運(yùn)用及其配套裝備的研發(fā)，已日臻成熟。”史占華說(shuō)。
在最近召開(kāi)的全國(guó)科技大會(huì)、國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)、兩院院士大會(huì)上，習(xí)近平總書(shū)記強(qiáng)調(diào)，要充分發(fā)揮科技領(lǐng)軍企業(yè)龍頭作用，鼓勵(lì)中小企業(yè)和民營(yíng)企業(yè)科技創(chuàng)新，支持企業(yè)牽頭或參與國(guó)家重大科技項(xiàng)目。
史占華向記者表示：“下一步，我們還將針對(duì)超長(zhǎng)距離、海上及山體等復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境，在非開(kāi)挖定向鉆穿越技術(shù)和裝備的研制、電動(dòng)鉆機(jī)產(chǎn)業(yè)化及標(biāo)準(zhǔn)化方面進(jìn)行深入研究，讓‘中國(guó)鉆’大放異彩！”
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