海上風電單樁基礎(chǔ)坐底式平臺船沉樁施工技術(shù)

張飛躍

摘要：隨著社會的發(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：海上風電;單樁基礎(chǔ);坐底式平臺船;沉樁施工技術(shù)

近年來，盡管海上風電的單樁基礎(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動，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船舶進行定位的難題，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，此番將以東臺海上風電項目為實例，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，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)方面的問題進一步討論。

一、海上風電單樁基礎(chǔ)的主要特點

相較于其他的結(jié)構(gòu)型式，單樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)最大的特點在于施工方面簡單，因為其在不用做有關(guān)海床方面的準備。此外，這一類的基礎(chǔ)組建主要是將鋼管進行焊接，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，則可以通過護套或者是調(diào)整片調(diào)整達到。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)國情以及國外先進的建設(shè)經(jīng)驗，樁基結(jié)構(gòu)無論在實際應(yīng)用還是成本花費方面都是理想選擇，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、海上風電單樁基礎(chǔ)坐底式平臺船的具體改造

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)吊重以及吊高達到規(guī)定的要求。在平板駁選擇方面可以采用級別為萬噸級的140m×43.4m×7.5m平板駁，其在沒有載重的情況下吃水深度達1.8m。針對吊重的確定，一般，由1250t履帶吊單獨承擔單樁起吊達到垂直的水平，此外主臂的長度和超起配重分別要求達到85m和450t。對于吊高的選擇，如果平板駁型高度為7m，船的底座高度達五米且有1200t履帶吊時，臂桿高度在距地面90m不小于85m立樁高度達到要求。在此施工過程中利用鋼桁架的獨立穩(wěn)樁平臺以控制單樁沉樁的垂直程度，可以達到設(shè)計偏差符合相關(guān)要求。

三、海上風電單樁基礎(chǔ)坐底式平臺船沉樁施工技術(shù)的改進

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，于此同時相關(guān)方面的專業(yè)設(shè)備也取得了進步。[3]首先，在樁入平臺龍口之后慢慢松開溝，受自身重力的影響，單樁會逐漸下沉，到達一定程度之后停止。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，當樁進入要求的一半時，分別利用經(jīng)緯儀和液壓千斤頂對樁的垂直程度進行測量調(diào)整，要求將垂直的程度限制在要求標準之內(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。首先，作業(yè)的船只要求滿足作業(yè)的相關(guān)標準。其次，在船舶作業(yè)之前要對相關(guān)作業(yè)海域情況進行了解，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，要進行平整。當船舶在淺水區(qū)到達相應(yīng)位置之后，船在這時會浮在海面之上，這時，要測量當前的水深深度以確定船舶確實坐灘。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進行書面報告。[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)軟體來到達防沖刷的效果，針對在傾斜度較大的地方且沖刷嚴重的機位，也可以采取類似的鋪軟體的方法達到上述效果。相較于在沒有裸露的灘地上進行單樁沉樁作業(yè)，在一些有露灘的地方進行施工要求會較低。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)向架可以達到上述目的。其次，在沉樁過程中，注意要以小能量振動沉樁，在到達一定深度和豎直程度后，再用大能量打樁。最后，由于自升平臺有其自身的穩(wěn)定的優(yōu)點，在在其上加設(shè)抱樁器和導(dǎo)向裝置就可以進一步穩(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別的，其在無載荷的情況之下吃水深度達1.9米，經(jīng)過改造可以達到2米，它可以吊起重達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。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。[5]此次施工不僅在預(yù)定時間內(nèi)完工，滿足工程質(zhì)量要求，同時具有更加明顯的經(jīng)濟效益。希望此次在本文中對相關(guān)船舶的改進觀點，潮間帶高灘區(qū)單樁基礎(chǔ)施工的相關(guān)技術(shù)所進行探討可以在未來對相關(guān)方面的實際應(yīng)用起到一定的作用。

參考文獻

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

[4]許超.風電安裝船運動響應(yīng)分析及模型試驗研究[J].船舶標準化工程師，2017（4）.

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