先樁法四樁導(dǎo)管架水下測量模擬插尖技術(shù)

（中國能源建設(shè)集團(tuán)廣東火電工程有限公司，廣東廣州 510730）

0.引言

以先樁法對四樁導(dǎo)管架基礎(chǔ)的安裝施工有較高的精度要求，一方面需導(dǎo)管架的建造精度有所保證，同時在沉樁后四條樁腿需到達(dá)設(shè)計標(biāo)高且相對位置精準(zhǔn)，才可完成導(dǎo)管架的安裝。本文以廣東粵電陽江沙扒海上風(fēng)電項目工程為研究基礎(chǔ)，項目場址平均水深25m，離岸約20km，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計四樁間距22m，工程樁屬Ⅰ型樁，樁徑2.4m，單根重量為115t～150t，場址部分機(jī)位工程樁持力層位于強(qiáng)風(fēng)化片麻巖/強(qiáng)風(fēng)化花崗巖中，采用到DDD工藝替代常規(guī)氣舉反循環(huán)鉆孔工藝解決沉樁水下施工，可將樁打到設(shè)計標(biāo)高，但復(fù)打后四條鋼管樁的位置精度無法保證，且復(fù)打后到達(dá)一定深度，水下是不可能進(jìn)行修正的，因此需要在導(dǎo)管架樁腿處進(jìn)行尺寸打磨來保證順利安裝，本文依托項目實況，從設(shè)計、測量、計算、模擬、施工五個方向思路，研究一種新的水下測量模擬插尖技術(shù)，以保證定位精度問題下導(dǎo)管架的順利安裝[1]。

1.技術(shù)概括

根據(jù)此工程地質(zhì)特征，DDD工藝下沉樁遇到較硬嵌巖后，除打樁困難外，還造成了較大的定位精度誤差，針對以上出現(xiàn)的問題采用水下測量模擬插尖技術(shù)通過預(yù)制測量模擬架，并對已沉樁完成的導(dǎo)管架基礎(chǔ)鋼管樁的相對位置進(jìn)行鋼管樁內(nèi)水下測量，利用柯西—比內(nèi)公式進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計算出滿足導(dǎo)管架能順利插腿的取值范圍，對超出的部分進(jìn)行導(dǎo)管架樁腿打磨，然后通過三維仿真模擬導(dǎo)管架的安裝過程，確保仿真安裝過程能夠完美實現(xiàn)，后續(xù)保證導(dǎo)管架的順利安裝。技術(shù)的成功實施可以有效地避免因沉樁工藝的改變而使得復(fù)打后產(chǎn)生的誤差導(dǎo)致導(dǎo)管架運輸?shù)轿缓鬅o法順利安裝的重大事故，通過水下測量計算分析等方式，確保導(dǎo)管架能夠順利安裝，大大提高導(dǎo)管架安裝工程的整體效率，防止了在緊張工期下造成船機(jī)資源的浪費，使得工程效益有明顯提高。

1.1 技術(shù)施工流程及技術(shù)要點

本技術(shù)施工關(guān)鍵流程包括測量模擬架的預(yù)制、測量模擬架安裝、相對位置測量、數(shù)據(jù)分析、三維模擬及導(dǎo)管架打磨，其工藝流程如圖1所示。

圖1 水下測量模擬插尖技術(shù)施工工藝流程圖

1.2 技術(shù)要點

（1）對測量模擬架設(shè)計與制作，根據(jù)導(dǎo)管架的工程設(shè)計參數(shù)及建造完成后的實際參數(shù)為基礎(chǔ)，確定出與導(dǎo)管架各支腿實際根開相同的測量模擬架各支腿根開，且測量模擬架測量腿管徑小于導(dǎo)管架樁腿管徑，保證其能夠順利插入到已完成沉樁的導(dǎo)管架基礎(chǔ)鋼管樁中進(jìn)行水下測量作業(yè)。在插尖模擬架測量腿內(nèi)部同一層水平高度處設(shè)置四個對角方位的測量點，參考對照導(dǎo)管架樁腿結(jié)構(gòu)，共設(shè)置三層測量面保證測量數(shù)據(jù)的完整性，如圖2所示。

（2）水下鋼管樁內(nèi)測量，本工程項目所在的海域水深約為26m～30m，已完成沉樁的導(dǎo)管架基礎(chǔ)鋼管樁所處位置約為水下25m處，常用的測量法辦法無法進(jìn)行深水區(qū)水下測量。測量模擬架的測量技術(shù)正好彌補(bǔ)了海上風(fēng)電樁基礎(chǔ)的水下測量的空白。測量模擬架插入導(dǎo)管架基礎(chǔ)鋼管樁后利用測量孔進(jìn)行激光測量，測量人員可在甲板面固定位置架設(shè)儀器輔助監(jiān)控。通過GPS對導(dǎo)管架基礎(chǔ)鋼管樁內(nèi)平面位置進(jìn)行監(jiān)控、控制。同時，利用激光測量每個樁腿三層的各個測量點到導(dǎo)管架基礎(chǔ)鋼管樁內(nèi)壁相對位置，得出測量數(shù)據(jù)。

圖2 內(nèi)部三層測量面

圖3 三維模擬安裝

（3）利用柯西—比內(nèi)公式進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，根據(jù)測量所得的數(shù)據(jù)以及完成建造的導(dǎo)管架實際數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，利用柯西—比內(nèi)公式，列出測量模擬架以及導(dǎo)管架的矩陣參數(shù)，分析計算出滿足導(dǎo)管架能順利插腿的取值范圍，對超出的部分進(jìn)行導(dǎo)管架樁腿在允許范圍內(nèi)打磨。

（4）建立三維模型進(jìn)行仿真模擬校核，對打磨后的導(dǎo)管架樁腿數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模，結(jié)合測量得出的導(dǎo)管架基礎(chǔ)鋼管樁的數(shù)據(jù)，進(jìn)行三維仿真模擬導(dǎo)管架安裝，如圖3所示，以保證導(dǎo)管架能夠順利安裝。

2.效益分析

本技術(shù)針對沙扒海域水深較深、地質(zhì)分布有巖層，為可能出現(xiàn)導(dǎo)管架安裝過程中有定位精度問題時提供了解決方案，在保證施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上安全、經(jīng)濟(jì)、高效，具有顯著的社會效益和廣闊的市場應(yīng)用前景。

3.結(jié)語

該技術(shù)在粵電沙扒海上風(fēng)電海上建筑安裝A標(biāo)中得以成功應(yīng)用，技術(shù)方案實施全過程處于安全穩(wěn)定、節(jié)能可靠的可控狀態(tài)，質(zhì)量符合相關(guān)設(shè)計、規(guī)范要求，工程效益大大提高，并積累了一定的水下測量及施工經(jīng)驗，導(dǎo)管架的安裝也達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。