海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)坐底式平臺(tái)船沉樁施工技術(shù)

張飛躍

摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展和相關(guān)技術(shù)的日趨成熟，探索發(fā)展新能源成為社會(huì)的迫切要求。本文將在原有的施工船舶資源的基礎(chǔ)上，結(jié)合潮間帶風(fēng)電基礎(chǔ)施工的特征，探討潮間起重船的適合應(yīng)用的范圍。此外，通過結(jié)合對相關(guān)設(shè)備的改造和控制技術(shù)的探討以及相關(guān)實(shí)例的綜合分析下，本文將提出有關(guān)于船舶坐灘的辦法來保證安全。

關(guān)鍵詞：海上風(fēng)電;單樁基礎(chǔ);坐底式平臺(tái)船;沉樁施工技術(shù)

近年來，盡管海上風(fēng)電的單樁基礎(chǔ)施工技術(shù)漸漸成熟，但是面對復(fù)雜的灘面地形以及變化莫測的潮汐運(yùn)動(dòng)，該技術(shù)依然存在許多限制性因素，其中包括如何平衡船舶在吊高，吊重和吃水之間的關(guān)系，如何解決利用潮汐移動(dòng)船舶進(jìn)行定位的難題，以及如何提高施工的工作效率的問題等。^[1]面對上述諸多問題，此番將以東臺(tái)海上風(fēng)電項(xiàng)目為實(shí)例，探討可坐底施工起重船面對不同的水深深度下的正常工作的條件。與此同時(shí)，結(jié)合目前的施工資源和設(shè)備技術(shù)，本文將針對對潮間帶高灘區(qū)的單樁基礎(chǔ)沉樁技術(shù)方面的問題進(jìn)一步討論。

一、海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)的主要特點(diǎn)

相較于其他的結(jié)構(gòu)型式，單樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)最大的特點(diǎn)在于施工方面簡單，因?yàn)槠湓诓挥米鲇嘘P(guān)海床方面的準(zhǔn)備。此外，這一類的基礎(chǔ)組建主要是將鋼管進(jìn)行焊接，而對于樁與塔架則可以通過多種方式方式連接。至于基礎(chǔ)平穩(wěn)正直方面的問題，則可以通過護(hù)套或者是調(diào)整片調(diào)整達(dá)到。對于如何確定樁的直徑以及樁插入海床深度的問題，這需要結(jié)合樁的承重以及土壤的相關(guān)情況加以確定。就前者而言，通?？蛇x取直徑三到五米的樁。至于將樁插入海床，根據(jù)不同的情況可以選擇不同的方式，諸如海床上鉆孔，液壓錘貫入海床等。[2]一般來說，海床的類型會(huì)對樁的深度起重要作用，但除此以外，樁的深度也受到海底地質(zhì)以及水深等多方面因素影響。因此，樁插入海床以下十到三十米為宜。聯(lián)系我國的相關(guān)國情以及國外先進(jìn)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，樁基結(jié)構(gòu)無論在實(shí)際應(yīng)用還是成本花費(fèi)方面都是理想選擇，例如針對渤海和東海部分海域而言，應(yīng)用單樁結(jié)構(gòu)就是優(yōu)良選擇。

二、海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)坐底式平臺(tái)船的具體改造

一般來說，位于灘地較高的地區(qū)的單樁沉樁起重船吊打需要符合能夠坐灘且在此情況下全旋轉(zhuǎn)吊重以及吊高達(dá)到規(guī)定的要求。在平板駁選擇方面可以采用級(jí)別為萬噸級(jí)的140m×43.4m×7.5m平板駁，其在沒有載重的情況下吃水深度達(dá)1.8m。針對吊重的確定，一般，由1250t履帶吊單獨(dú)承擔(dān)單樁起吊達(dá)到垂直的水平，此外主臂的長度和超起配重分別要求達(dá)到85m和450t。對于吊高的選擇，如果平板駁型高度為7m，船的底座高度達(dá)五米且有1200t履帶吊時(shí)，臂桿高度在距地面90m不小于85m立樁高度達(dá)到要求。在此施工過程中利用鋼桁架的獨(dú)立穩(wěn)樁平臺(tái)以控制單樁沉樁的垂直程度，可以達(dá)到設(shè)計(jì)偏差符合相關(guān)要求。

三、海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)坐底式平臺(tái)船沉樁施工技術(shù)的改進(jìn)

在樁基礎(chǔ)的選擇中，大直徑鋼管樁以及鉆孔灌注樁更加普遍常用。最近幾年，我國成功建設(shè)一系列跨海大橋，我國在深水樁基礎(chǔ)施工方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，于此同時(shí)相關(guān)方面的專業(yè)設(shè)備也取得了進(jìn)步。[3]首先，在樁入平臺(tái)龍口之后慢慢松開溝，受自身重力的影響，單樁會(huì)逐漸下沉，到達(dá)一定程度之后停止。在解開鋼絲繩后，要使套錘，液壓錘以及壓錘升起，直到確認(rèn)樁穩(wěn)定。然后，開啟液壓錘并逐步加大能量，在能量較小的時(shí)候錘擊穿過溜樁層，之后，加大能量，將樁下沉到要求的高度。在樁入土過程中，當(dāng)樁進(jìn)入要求的一半時(shí)，分別利用經(jīng)緯儀和液壓千斤頂對樁的垂直程度進(jìn)行測量調(diào)整，要求將垂直的程度限制在要求標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。

為了最大限度地保證施工安全，施工過程中要住有以下幾點(diǎn)。首先，作業(yè)的船只要求滿足作業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。其次，在船舶作業(yè)之前要對相關(guān)作業(yè)海域情況進(jìn)行了解，要求掌握水深深度和潮汐的相關(guān)信息，如果泥面不夠平坦，要進(jìn)行平整。當(dāng)船舶在淺水區(qū)到達(dá)相應(yīng)位置之后，船在這時(shí)會(huì)浮在海面之上，這時(shí)，要測量當(dāng)前的水深深度以確定船舶確實(shí)坐灘。之后，在船舶坐灘之后，要有相關(guān)人員就周圍水深深度和泥面沖刷程度等方面的情況定時(shí)進(jìn)行書面報(bào)告。[4]如果發(fā)現(xiàn)有船體下方泥面有沖刷的情況，要求應(yīng)該立即采取相關(guān)措施，停工并將船只調(diào)離危險(xiǎn)區(qū)域。根據(jù)沖刷得不同情況，采取不同的措施防止這樣的情況。對于受沖涮影響比較大的情況，應(yīng)該用鋪設(shè)軟體來到達(dá)防沖刷的效果，針對在傾斜度較大的地方且沖刷嚴(yán)重的機(jī)位，也可以采取類似的鋪軟體的方法達(dá)到上述效果。相較于在沒有裸露的灘地上進(jìn)行單樁沉樁作業(yè)，在一些有露灘的地方進(jìn)行施工要求會(huì)較低。為了保證在施工過程中，單樁可以保持豎直，采取以下措施是必不可少的。首先，要確定打樁的范圍，利用輔助定位導(dǎo)向架可以達(dá)到上述目的。其次，在沉樁過程中，注意要以小能量振動(dòng)沉樁，在到達(dá)一定深度和豎直程度后，再用大能量打樁。最后，由于自升平臺(tái)有其自身的穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，在在其上加設(shè)抱樁器和導(dǎo)向裝置就可以進(jìn)一步穩(wěn)定樁。

四、結(jié)束語

在此次施工過程中選擇的平板駁是萬噸級(jí)別的，其在無載荷的情況之下吃水深度達(dá)1.9米，經(jīng)過改造可以達(dá)到2米，它可以吊起重達(dá)1200噸的重物，相較于相同的對載重方面的要求，采取坐灘施工的方式對地基的要求要更加低一點(diǎn)。通過對此次施工過程的觀察，可以看出單樁施工具有更加明顯的優(yōu)點(diǎn)。[5]此次施工不僅在預(yù)定時(shí)間內(nèi)完工，滿足工程質(zhì)量要求，同時(shí)具有更加明顯的經(jīng)濟(jì)效益。希望此次在本文中對相關(guān)船舶的改進(jìn)觀點(diǎn)，潮間帶高灘區(qū)單樁基礎(chǔ)施工的相關(guān)技術(shù)所進(jìn)行探討可以在未來對相關(guān)方面的實(shí)際應(yīng)用起到一定的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]柳宏.國內(nèi)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)和海上風(fēng)車安裝船市場的研究[J].機(jī)電設(shè)備，2017（6）.

[2]張澤.風(fēng)電安裝船風(fēng)暴自存下總體性能分析研究[J].船舶工程，2018（3）.

[3]祁斌.海上風(fēng)電服務(wù)船的技術(shù)發(fā)展[J].中國船檢，2018（12）.

[4]許超.風(fēng)電安裝船運(yùn)動(dòng)響應(yīng)分析及模型試驗(yàn)研究[J].船舶標(biāo)準(zhǔn)化工程師，2017（4）.

[5]屠海洋.超大型風(fēng)電安裝船的操縱性和動(dòng)力定位能力分析[J].中國航海，2018（1）.