海上風(fēng)電裸巖海域鉆孔平臺(tái)封底技術(shù)研究

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（江蘇龍?jiān)凑袢A海洋工程有限公司，江蘇南通226000）

1 引言

海上有豐富的風(fēng)能資源和廣闊平坦的區(qū)域，使得近海風(fēng)力發(fā)電技術(shù)成為近年來研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。我國近海風(fēng)能資源預(yù)計(jì)可達(dá)7.5×108kW，是陸上風(fēng)能資源的3倍，海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)將成為未來發(fā)展的重點(diǎn)[1]。福建省是中國海上風(fēng)電大省，年平均風(fēng)速較大，風(fēng)向穩(wěn)定，是風(fēng)能資源比較豐富的地區(qū)。但是福建海域島嶼、島礁分布眾多，海底埋藏大量基巖，地質(zhì)條件復(fù)雜多變。福建南日島某風(fēng)電場(chǎng)部分機(jī)位為裸巖機(jī)位，覆蓋層淺，本文以福建南日島某海上風(fēng)電場(chǎng)為例，重點(diǎn)研究了裸巖地質(zhì)的嵌巖單樁鉆孔平臺(tái)封底技術(shù)，為該地質(zhì)條件下的風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)提供了可行的技術(shù)參考。

2 施工難點(diǎn)

本項(xiàng)目位于福建莆田市南日島東北側(cè)海域，根據(jù)實(shí)測(cè)的海底地形圖資料，風(fēng)電場(chǎng)區(qū)海底高程在0～-30m，風(fēng)電場(chǎng)海域內(nèi)島嶼、島礁分布較多，水深變化范圍較大，海底地形較為復(fù)雜。根據(jù)地勘設(shè)計(jì)報(bào)告及對(duì)海底地質(zhì)情況的分析，裸巖機(jī)位周邊區(qū)域范圍內(nèi)海底底質(zhì)多為基巖出露。覆蓋層淺，最大覆蓋層僅有1.3m，最小覆蓋層的為0m，該風(fēng)場(chǎng)主要施工難點(diǎn)有以下2點(diǎn)：

難點(diǎn)1：施工水域水下地形復(fù)雜，海床面礁石密布，高低不平，容易造成船舶觸礁，施工船舶無法施工；

難點(diǎn)2：裸巖機(jī)位覆蓋層淺，無法保證嵌巖平臺(tái)內(nèi)護(hù)筒打入足夠的泥面深度，鉆機(jī)平臺(tái)不穩(wěn)影響鉆進(jìn)效率，無法鉆孔。

3 施工方法研究

對(duì)于施工水域水下地形復(fù)雜，海床面礁石密布的問題可采用如下施工工藝對(duì)暗礁進(jìn)行切割處理：（1）施工船就位，在暗礁附近安裝繩鋸轉(zhuǎn)向支架；（2）采用水下風(fēng)炮機(jī)及鉆機(jī)對(duì)礁石進(jìn)行鉆孔破壁并將鋼釘打入礁石體內(nèi)；（3）將繩鋸設(shè)備固定在轉(zhuǎn)向支架上，使用繩據(jù)將大塊礁石進(jìn)行切割分解，便于清理運(yùn)輸；（4）將分解后的小礁石通過事先打入的鋼釘與鋼絲繩連接固定，通過錨艇上的起錨機(jī)把分塊的礁石都吊運(yùn)出水，從而完成除礁任務(wù)。

針對(duì)巖石無覆蓋層，鉆機(jī)平臺(tái)無法穩(wěn)定的問題，可采用人工圍堰的方法保證內(nèi)護(hù)筒打入足夠的深度，從而解決了覆蓋層淺內(nèi)護(hù)筒無法穩(wěn)定封底的難題。即提前設(shè)計(jì)制作好圍堰工裝，然后通過浮吊將圍堰工裝安裝至巖石面。確保鉆孔過程中穩(wěn)樁平臺(tái)具備足夠的穩(wěn)定性，內(nèi)護(hù)筒入泥深度能夠進(jìn)行鉆孔。步驟如下：

1）在浮吊甲板布置好穩(wěn)樁平臺(tái)、內(nèi)護(hù)筒。提前掃測(cè)、探摸機(jī)位海底泥面狀況并計(jì)劃好移船路線，浮吊根據(jù)移船路線進(jìn)入機(jī)位并根據(jù)拋錨方案定點(diǎn)拋錨。

2）浮吊至機(jī)位進(jìn)行定位，定位完成后提前安裝好圍堰吊索具，將圍堰吊至機(jī)位中心，慢慢沉放圍堰使其底部接觸海床面。圍堰參數(shù)如下：圍堰為鋼板卷圓筒體結(jié)構(gòu)，圓筒體材質(zhì)Q235,直徑15m，高度5m，板厚25mm，自重約60～100t，如圖1所示。

圖1圍堰示意圖

針對(duì)機(jī)位中心圍堰范圍內(nèi)泥面高低不平的狀況，采取如下措施：（1）圍堰結(jié)構(gòu)內(nèi)部增加滑塊，將圍堰放置泥面后，滑塊自動(dòng)下滑，矯正泥面的高低差；（2）灌注混凝土前，潛水員潛至底部觀測(cè)，對(duì)于有空隙部位采用砂袋封堵；（3）對(duì)于高低差較大的機(jī)位，適當(dāng)增加灌入砂漿的高度；（4）對(duì)于高低差過大的機(jī)位，適當(dāng)進(jìn)行移位處理；（5）圍堰混凝土和海沙拋填前，潛水員須潛至圍堰底部周圍檢查是否有滲漏情況，如有滲漏則用砂袋拋填在圍堰周圍。

圍堰安裝完成后，在圍堰底部先用C15混凝土進(jìn)行圍堰封底，施工時(shí)需確保混凝土封底最薄處大于1m。砂漿封底示意圖如圖2所示。

圍堰內(nèi)混凝土凝固后，利用拋沙船在圍堰上部拋填4m高度的海沙，每臺(tái)機(jī)位海沙方量約800m3，海沙為普通海沙即可。

圖2砂漿封底示意圖

吊裝穩(wěn)樁平臺(tái)內(nèi)護(hù)筒，將內(nèi)護(hù)筒安裝至穩(wěn)樁平臺(tái)沉樁、調(diào)平，用液壓沖擊錘將內(nèi)護(hù)筒打入圍堰內(nèi)部至泥面以下。注意內(nèi)護(hù)筒底部需打入圍堰砂漿與裸巖的過渡面，若砂漿強(qiáng)度過大導(dǎo)致第一次液壓錘無法將內(nèi)護(hù)筒打入砂漿底部，則需在第一次鉆孔至砂漿底部后進(jìn)行內(nèi)護(hù)筒追打，將內(nèi)護(hù)筒打入中風(fēng)化分界面。沉放內(nèi)護(hù)筒過程中需控制好內(nèi)護(hù)筒底高程，確保內(nèi)護(hù)筒底部在圍堰混凝土內(nèi)，內(nèi)護(hù)筒底部不能壓在海床面上。內(nèi)護(hù)筒安裝完成后即可按照常規(guī)施工方法進(jìn)行嵌巖鉆機(jī)安裝、鉆孔、種樁和灌漿施工。

4 結(jié)語

本文以福建海域某實(shí)際風(fēng)場(chǎng)為例，簡(jiǎn)述了嵌巖單樁裸巖海域鉆孔平臺(tái)內(nèi)護(hù)筒封底技術(shù)方案，包括海域暗礁的處理和裸巖鉆孔平臺(tái)內(nèi)護(hù)筒封底方法，該技術(shù)方案已經(jīng)得到了成功應(yīng)用，施工方案簡(jiǎn)便、可靠施工效率高，為后續(xù)同類型海上風(fēng)電場(chǎng)提供了可靠的理論依據(jù)及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。