海上风电单桩基础坐底式平台船沉桩施工技术

张飞跃

摘要：随着社会的发展和相关技术的日趋成熟，探索发展新能源成为社会的迫切要求。本文将在原有的施工船舶资源的基础上，结合潮间带风电基础施工的特征，探讨潮间起重船的适合应用的范围。此外，通过结合对相关设备的改造和控制技术的探讨以及相关实例的综合分析下，本文将提出有关于船舶坐滩的办法来保证安全。

关键词：海上风电;单桩基础;坐底式平台船;沉桩施工技术

近年来，尽管海上风电的单桩基础施工技术渐渐成熟，但是面对复杂的滩面地形以及变化莫测的潮汐运动，该技术依然存在许多限制性因素，其中包括如何平衡船舶在吊高，吊重和吃水之间的关系，如何解决利用潮汐移动船舶进行定位的难题，以及如何提高施工的工作效率的问题等。^[1]面对上述诸多问题，此番将以东台海上风电项目为实例，探讨可坐底施工起重船面对不同的水深深度下的正常工作的条件。与此同时，结合目前的施工资源和设备技术，本文将针对对潮间带高滩区的单桩基础沉桩技术方面的问题进一步讨论。

一、海上风电单桩基础的主要特点

相较于其他的结构型式，单桩基础结构最大的特点在于施工方面简单，因为其在不用做有关海床方面的准备。此外，这一类的基础组建主要是将钢管进行焊接，而对于桩与塔架则可以通过多种方式方式连接。至于基础平稳正直方面的问题，则可以通过护套或者是调整片调整达到。对于如何确定桩的直径以及桩插入海床深度的问题，这需要结合桩的承重以及土壤的相关情况加以确定。就前者而言，通常可选取直径三到五米的桩。至于将桩插入海床，根据不同的情况可以选择不同的方式，诸如海床上钻孔，液压锤贯入海床等。[2]一般来说，海床的类型会对桩的深度起重要作用，但除此以外，桩的深度也受到海底地质以及水深等多方面因素影响。因此，桩插入海床以下十到三十米为宜。联系我国的相关国情以及国外先进的建设经验，桩基结构无论在实际应用还是成本花费方面都是理想选择，例如针对渤海和东海部分海域而言，應用单桩结构就是优良选择。

二、海上风电单桩基础坐底式平台船的具体改造

一般来说，位于滩地较高的地区的单桩沉桩起重船吊打需要符合能够坐滩且在此情况下全旋转吊重以及吊高达到规定的要求。在平板驳选择方面可以采用级别为万吨级的140m×43.4m×7.5m平板驳，其在没有载重的情况下吃水深度达1.8m。针对吊重的确定，一般，由1250t履带吊单独承担单桩起吊达到垂直的水平，此外主臂的长度和超起配重分别要求达到85m和450t。对于吊高的选择，如果平板驳型高度为7m，船的底座高度达五米且有1200t履带吊时，臂杆高度在距地面90m不小于85m立桩高度达到要求。在此施工过程中利用钢桁架的独立稳桩平台以控制单桩沉桩的垂直程度，可以达到设计偏差符合相关要求。

三、海上风电单桩基础坐底式平台船沉桩施工技术的改进

在桩基础的选择中，大直径钢管桩以及钻孔灌注桩更加普遍常用。最近几年，我国成功建设一系列跨海大桥，我国在深水桩基础施工方面积累了丰富的经验，于此同时相关方面的专业设备也取得了进步。[3]首先，在桩入平台龙口之后慢慢松开沟，受自身重力的影响，单桩会逐渐下沉，到达一定程度之后停止。在解开钢丝绳后，要使套锤，液压锤以及压锤升起，直到确认桩稳定。然后，开启液压锤并逐步加大能量，在能量较小的时候锤击穿过溜桩层，之后，加大能量，将桩下沉到要求的高度。在桩入土过程中，当桩进入要求的一半时，分别利用经纬仪和液压千斤顶对桩的垂直程度进行测量调整，要求将垂直的程度限制在要求标准之内。

为了最大限度地保证施工安全，施工过程中要住有以下几点。首先，作业的船只要求满足作业的相关标准。其次，在船舶作业之前要对相关作业海域情况进行了解，要求掌握水深深度和潮汐的相关信息，如果泥面不够平坦，要进行平整。当船舶在浅水区到达相应位置之后，船在这时会浮在海面之上，这时，要测量当前的水深深度以确定船舶确实坐滩。之后，在船舶坐滩之后，要有相关人员就周围水深深度和泥面冲刷程度等方面的情况定时进行书面报告。[4]如果发现有船体下方泥面有冲刷的情况，要求应该立即采取相关措施，停工并将船只调离危险区域。根据冲刷得不同情况，采取不同的措施防止这样的情况。对于受冲涮影响比较大的情况，应该用铺设软体来到达防冲刷的效果，针对在倾斜度较大的地方且冲刷严重的机位，也可以采取类似的铺软体的方法达到上述效果。相较于在没有裸露的滩地上进行单桩沉桩作业，在一些有露滩的地方进行施工要求会较低。为了保证在施工过程中，单桩可以保持竖直，采取以下措施是必不可少的。首先，要确定打桩的范围，利用辅助定位导向架可以达到上述目的。其次，在沉桩过程中，注意要以小能量振动沉桩，在到达一定深度和竖直程度后，再用大能量打桩。最后，由于自升平台有其自身的稳定的优点，在在其上加设抱桩器和导向装置就可以进一步稳定桩。

四、结束语

在此次施工过程中选择的平板驳是万吨级别的，其在无载荷的情况之下吃水深度达1.9米，经过改造可以达到2米，它可以吊起重达1200吨的重物，相较于相同的对载重方面的要求，采取坐滩施工的方式对地基的要求要更加低一点。通过对此次施工过程的观察，可以看出单桩施工具有更加明显的优点。[5]此次施工不仅在预定时间内完工，满足工程质量要求，同时具有更加明显的经济效益。希望此次在本文中对相关船舶的改进观点，潮间带高滩区单桩基础施工的相关技术所进行探讨可以在未来对相关方面的实际应用起到一定的作用。

参考文献

[1]柳宏.国内风电产业和海上风车安装船市场的研究[J].机电设备，2017（6）.

[2]张泽.风电安装船风暴自存下总体性能分析研究[J].船舶工程，2018（3）.

[3]祁斌.海上风电服务船的技术发展[J].中国船检，2018（12）.

[4]许超.风电安装船运动响应分析及模型试验研究[J].船舶标准化工程师，2017（4）.

[5]屠海洋.超大型风电安装船的操纵性和动力定位能力分析[J].中国航海，2018（1）.