產業外案例——港珠澳大橋工程

港珠澳大橋工程于2009 年開工建設，總投資700 多億元，是繼三峽大壩和青藏鐵路后，我國又一重大基礎設施工程，該工程是集橋、島、隧為一體的超大型跨海通道，其核心工程是由33 節海底沉管隧道對接而成的約6 公里長的海底隧道。該工程所設計的沉管隧道是迄今為止世界上規模最大、綜合難度最大的外海深埋沉管工程，在沉管沉放和對接期間受洋流、錨纜、沉放駁等因素的綜合作用，沉放姿態和對接精度如無法得到精確控制，將帶來沉管安全和床基破壞等重大施工風險。

港珠澳大橋工程沉管每節180m×22.5m×8m，質量高達76000 多噸，基槽海底距海面深度45m～50m，挖掘深度35m～40m，基槽鋪設段與伶仃洋主航道交叉，海底地形和洋流，基槽內流態異常復雜，類似的外海環境下的深水深槽沉管隧道鋪設在世界尚屬首次，沉管姿態測量無可借鑒的國外經驗。挖好的沉管基槽若不及時沉管，海床水流就會把沉管基槽重新填埋，對工程造成巨大損失。

2014 年3 月，港珠澳大橋沉管隧道工程完成第E10 的安裝后，標志著沉管安裝作業開始進入深水深槽階段。由于現有的監測手段難以適用于深海作業，不能準確掌握沉管姿態和保證對接質量，造成第E11 節的沉管和對接無法正常實施，嚴重影響工程進度，急需提供一套現場測量系統，以滿足沉管水下實時姿態變化監測和沉管對接狀態質量準確測定的要求。
服務措施：

2014 年7 月，中航工業計量所與港珠澳大橋工程總指揮部簽訂“港珠澳大橋島隧工程沉管隧道姿態監測系統”項目。依托多年來在動態測試領域的技術優勢，計量所快速整合團隊，攻堅克難，僅用15 天的時間，就設計完成了一套現場測量監控方案。通過綜合采用超低頻大振幅振動測試、加速度精密測量和角振動測量等技術，有效解決了傳感器及其配套設備信號適調，施工噪聲和誤差分離，數采系統幅頻、相頻、時域、漂移和適應性綜合評價及篩選等問題。在現場方案驗證過程中，僅用一周時間就快速實現了深塢區沉管姿態模擬試驗和對接質量測試，驗證了方案的合理性及可行性。2014 年7 月，方案順利通過建設工程專家咨詢審查，并立即在第E11 節沉管安裝啟動實施，經過連續7 個半小時的監測與預報，工程總指揮宣布首次沉管沉放實時監測任務獲得圓滿成功。
服務成果：

“港珠澳大橋島隧工程沉管隧道姿態監測系統”項目，聚焦國家重大基礎設施工程的計量保障需求，建立了沉管沉放姿態和對接監測的數學模型，進行了理論推導，分析了系統模態頻率，進行了姿態監測系統設計；完成了沉管隧道姿態監測系統的開發；實現了第E11節沉管沉放姿態和對接安裝的現場監測；分析了沉管運動規律和實測數據，對沉管沉放姿態和對接狀態進行了數值模擬分析，優化了算法，滿足了監測自動化，運動姿態及對接實時動畫顯示等工程技術要求。

項目創新性地解決了在深水、深槽條件下沉管安裝的超低頻小振幅姿態測量難題，將難以直接測量的動態位移等參數轉化為加速度，實時獲得了沉管在水下的六自由度超低頻運動狀態，為沉管對接施工控制提供了決策依據。該項目服務相比于之前具有較大不確定性的國外技術方案咨詢報價，節約資金高達90%以上。
成果推廣：

鑒于沉管隧道姿態監測系統的操作性好、測量精度高、海洋環境適應性強、運輸安裝方便、能提供實時監測模擬動畫顯示功能等應用效果，計量所又成功為港珠澳大橋沉管隧道E12～E33 鋪設安裝對接提供了持續服務。項目成果從精細化、信息化和自動化等方面填補國內水運和近海工程深水監測的技術空白，對推動我國跨海交通建設工程的進步具有積極的促進作用。