“鋼鐵巨人”巧入海

文/白占楠 潘祚聲

在福州長樂外海海域，碧波蕩漾，海風(fēng)和暢，“冠盛一航”起重船上突然響起一陣歡呼，原來國內(nèi)單臺吸力樁導(dǎo)管架基礎(chǔ)施工用時(shí)最短紀(jì)錄又一次被刷新。

長樂外海海上風(fēng)電場項(xiàng)目是福建省新能源建設(shè)重點(diǎn)項(xiàng)目，中交一航局承建的C區(qū)項(xiàng)目，需完成41臺吸力樁導(dǎo)管架基礎(chǔ)沉貫和上部風(fēng)機(jī)安裝。然而，由于施工海況復(fù)雜，導(dǎo)管架基礎(chǔ)沉貫工作一度陷入僵局。

施工采用的三樁吸力式導(dǎo)管架基礎(chǔ)高近百米，重達(dá)2600噸，是名副其實(shí)的“鋼鐵巨人”。沉貫施工時(shí)，由起重船將導(dǎo)管架基礎(chǔ)吊至指定位置，導(dǎo)管架依靠自重沉入海底，并在吸力泵的作用下，將海底淤泥灌入吸力樁內(nèi)持續(xù)下沉，直至達(dá)到設(shè)計(jì)深度。導(dǎo)管架基礎(chǔ)沉貫后，就像建在海底的地基，可以牢牢支撐起上部風(fēng)機(jī)。

“想讓‘鋼鐵巨人’順利入海，最難的便是吊裝。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人毛以雷介紹。在傳統(tǒng)導(dǎo)管架基礎(chǔ)吊裝施工中，起重船吊鉤通過箱式吊梁與導(dǎo)管架基礎(chǔ)頂部吊耳相連，完成吊索具掛鉤。掛鉤作業(yè)往往需施工人員做好安全防護(hù)，上至導(dǎo)管架基礎(chǔ)頂部，在高空中利用慣性控制1噸多重的吊帶，協(xié)助精準(zhǔn)掛鉤。由于施工海域季風(fēng)期長達(dá)半年，浪高動(dòng)輒3米以上，掛鉤作業(yè)難度大、效率低，更給施工人員安全帶來極大隱患。

“長樂項(xiàng)目是國內(nèi)首個(gè)成建制采用吸力式導(dǎo)管架基礎(chǔ)的項(xiàng)目，導(dǎo)管架基礎(chǔ)高度、重量均為國內(nèi)之最。”擁有多年海上風(fēng)電施工經(jīng)驗(yàn)的毛以雷感嘆，對傳統(tǒng)掛鉤方式進(jìn)行改革迫在眉睫，首要解決的就是人工掛鉤這關(guān)鍵一環(huán)。

吸引式導(dǎo)管架（圖片來源于中交一航局）

“用自動(dòng)推進(jìn)裝置可以實(shí)現(xiàn)無人化掛鉤。”項(xiàng)目副總工田博宇提出采用插銷方式掛鉤，只需常規(guī)的推進(jìn)裝置即可完成插銷。然而看似簡單的插銷動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)起來卻大費(fèi)周章。田博宇發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)管架基礎(chǔ)頂部呈三角形，吊耳位于各頂點(diǎn)附近，如將其作為插銷孔，吊梁上銷軸的位置也應(yīng)呈三角形分布。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)大刀闊斧改制，決定將傳統(tǒng)的長方形吊梁設(shè)計(jì)為三角形管式撐桿梁，不僅使其更好與導(dǎo)管架基礎(chǔ)對接，還大幅降低了結(jié)構(gòu)重量。

完成插銷部件設(shè)置后，技術(shù)團(tuán)隊(duì)開始在自動(dòng)控制上下功夫。攻關(guān)會上，毛以雷提出了一種分級導(dǎo)向裝置，即在三角吊梁上設(shè)計(jì)4個(gè)孔位，分別是位于吊梁中心的粗定位限位孔和三個(gè)吊點(diǎn)旁的精定位限位孔。與之對應(yīng)，在導(dǎo)管架基礎(chǔ)頂部中心設(shè)置粗定位導(dǎo)向錐，在三個(gè)吊點(diǎn)旁設(shè)置精定位導(dǎo)向錐。掛鉤時(shí)，先用粗定位實(shí)現(xiàn)吊梁穩(wěn)定及初步定位，再通過精定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)吊梁銷軸與基礎(chǔ)頂部吊耳孔精準(zhǔn)對位。“就像套圈一樣，先套住中心最穩(wěn)定的點(diǎn)，再精確套住三個(gè)角。”毛以雷解釋道。

為保證導(dǎo)管架基礎(chǔ)沉貫全程可控，技術(shù)團(tuán)隊(duì)還給三角吊梁裝了“眼睛”，通過設(shè)置高清攝像頭，將施工畫面無線傳輸?shù)奖O(jiān)控顯示屏上。同時(shí)設(shè)置穿銷系統(tǒng)遙控裝置。監(jiān)控系統(tǒng)顯示導(dǎo)管架基礎(chǔ)精準(zhǔn)對接后，通過遙控即可啟動(dòng)自動(dòng)插銷，完成吊索具最終掛鉤。整體設(shè)計(jì)完成后，技術(shù)團(tuán)隊(duì)還引入專業(yè)建模軟件，通過整體分析和反復(fù)測算，確保吊梁安全可靠性且各項(xiàng)參數(shù)均滿足使用條件。

在技術(shù)人員的默契配合下，僅用40分鐘就完成吊索具掛鉤。隨著技術(shù)應(yīng)用逐漸嫻熟，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還創(chuàng)下了單臺吸力樁導(dǎo)管架基礎(chǔ)施工10小時(shí)的國內(nèi)用時(shí)最短紀(jì)錄。