王 波

（中交第三航務(wù)工程局有限公司廈門分公司，福建廈門 361000）

1 工程簡(jiǎn)介

中廣核廣東汕尾后湖500 MW海上風(fēng)電工程場(chǎng)址位于汕尾陸豐市湖東鎮(zhèn)以南的近海區(qū)域，后湖場(chǎng)址涉海面積約為80 km2，場(chǎng)址中心離岸距離約12 km，水深在23～30 m之間，規(guī)劃裝機(jī)容量為500 MW，擬布置91臺(tái)明陽(yáng)5.5 MW的風(fēng)電機(jī)組（基礎(chǔ)形式為83套單樁+8套導(dǎo)管架），配套建設(shè)陸上集控中心，配套建設(shè)2座220 kV海上升壓站。

本次研究的西區(qū)海上升壓站基礎(chǔ)采用導(dǎo)管架基礎(chǔ)形式，導(dǎo)管架高度43.80 m，底部軸長(zhǎng)寬間距22.26 m×21.56 m，頂部軸長(zhǎng)寬間距14.0 m×13.3 m，底部軸距樁靴3.88 m，導(dǎo)管架整體重量約1 331 t。

升壓站導(dǎo)管架鋼管樁重為302.7 t，樁長(zhǎng)為86.3 m，樁徑2 400～2 800 mm，吊耳至樁尾長(zhǎng)度為82.5 m。

2 施工總體部署

2.1 總體施工方案

本風(fēng)電場(chǎng)海底地形較為平緩，位于遠(yuǎn)離岸線的無掩護(hù)外海水域，海況條件復(fù)雜，所處海域受大風(fēng)、波浪等自然環(huán)境影響大，尤其受夏季臺(tái)風(fēng)期、冬季季風(fēng)期、開闊海域的涌浪影響，可作業(yè)時(shí)間少。

本次施工采用“振華30”全回轉(zhuǎn)起重船+1艘8 000 t以上運(yùn)輸駁進(jìn)行升壓站導(dǎo)管架安放施工，投入“振華30”全回轉(zhuǎn)起重船+1艘5 000 t以上運(yùn)樁駁+配備1臺(tái)YZ800B振動(dòng)錘和1臺(tái)IHC-S1200液壓錘進(jìn)行沉樁施工；1艘5 000 t運(yùn)輸駁灌漿船進(jìn)行灌漿施工。

2.2 施工工藝選擇

升壓站基礎(chǔ)采用“后樁法”的工藝進(jìn)行施工，先沉放導(dǎo)管架，再進(jìn)行沉樁，最后進(jìn)行灌漿的工藝。導(dǎo)管架吊裝采用4根吊帶連接吊點(diǎn)，“振華30”起重船主鉤起吊的方式進(jìn)行沉放。鋼管樁通過“振華30”起重船進(jìn)行起吊、翻樁、插樁，后采用YZ800B振動(dòng)錘和IHC-S1200液壓錘可順利將鋼管樁沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

3 船舶設(shè)備選用

3.1 導(dǎo)管架安放船機(jī)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選擇“振華30”全回轉(zhuǎn)起重船作為導(dǎo)管架安放施工主力船舶。通過分析升壓站導(dǎo)管架安放適用性可知，升壓站導(dǎo)管架高度為43.80 m，底部軸長(zhǎng)寬間距22.26 m×21.56 m，頂部軸長(zhǎng)寬間距14.0 m×13.3 m，底部軸距樁靴3.88 m，導(dǎo)管架整體重量約1 331 t。

（1）吊高分析。升壓站導(dǎo)管架整體高度最高約45 m，采用4條工作長(zhǎng)度20 m的吊帶，吊帶從主鉤至導(dǎo)管架頂部垂直距離計(jì)算，按18 m考慮，起吊時(shí)導(dǎo)管架離開甲板高度2 m，運(yùn)輸駁干舷高度4 m，起吊時(shí)所需水面以上最小吊高69 m。（2）吊重分析。升壓站導(dǎo)管架整體重量約1 331 t，吊索具按5 t考慮，起吊系數(shù)取1.1，起吊時(shí)所需最小吊重為1 469.6 t。（3）工作幅度分析。升壓站導(dǎo)管架樁腿間距的最大尺寸為22.26 m×21.56 m，按起吊幅度最有利布置，導(dǎo)管架底部樁靴外壁距導(dǎo)管架中心距離最小為15.35 m，起吊時(shí)考慮預(yù)留安全距離5 m。

根據(jù)對(duì)升壓站導(dǎo)管架的分析，舷外跨徑應(yīng)≥20.35，水面以上吊高≥69 m，且吊重≥1 469.6 t，結(jié)合“振華30”起重曲線圖，當(dāng)臂架角度在52.9°～74.7°時(shí)，采用主鉤以滿足幅度、吊高和吊重的要求，“振華30”全回轉(zhuǎn)起重船能滿足升壓站導(dǎo)管架安放的工況要求。

3.2 鋼管樁沉樁船機(jī)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選擇“振華30”作為鋼管樁沉樁施工主力船舶。通過分析鋼管樁沉樁適用性可知，升壓站泥面標(biāo)高-25.8 m，導(dǎo)管架鋼管樁重302.7 t，樁長(zhǎng)86.3 m，樁徑2 400～2 800 mm，吊耳至樁尾長(zhǎng)度為82.5 m。

（1）吊樁吊高分析。吊樁時(shí)采用主吊鋼絲繩掛吊梁，吊梁兩端鋼絲繩掛吊耳，溜尾鋼絲繩連接溜尾鉗進(jìn)行起吊。當(dāng)鋼管樁完全豎立狀態(tài)時(shí)，主鉤至吊梁按4.83 m考慮，吊梁高度考慮1 m，吊梁下主鋼絲繩至吊耳長(zhǎng)度度為30 m，吊耳半徑0.35 m，兩吊耳至樁尾長(zhǎng)度為82.5 m?？紤]安裝的導(dǎo)管架樁靴龍口標(biāo)高為-14.75 m，吊樁借水深14.75 m，考慮極端低水位0.8 m，實(shí)際需要水面以上吊高為104.03 m。（2）吊錘吊高分析。吊振動(dòng)錘：鋼管樁長(zhǎng)約為86.3 m，水深考慮25.8 m，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的情況及土質(zhì)地勘資料分析，考慮樁自重入泥5 m，考慮極端低水位0.8 m，鋼管樁自重入泥后樁頂距水面以上實(shí)際高度為56.3 m；主鉤至振動(dòng)錘頂?shù)跛骶甙? m考慮，錘高為6.2 m，吊振動(dòng)錘實(shí)際需要水面以上吊高為70.5 m。吊液壓錘：根據(jù)相關(guān)計(jì)算和施工經(jīng)驗(yàn)，振動(dòng)錘對(duì)鋼管樁振入深度約22 m，振動(dòng)錘振完后，鋼管樁樁頂距水面以上高度為39.3 m，吊送樁器12 m，吊索具按8 m考慮，液壓錘高度18 m，吊液壓錘實(shí)際需要水面以上吊高為77.3 m。（3）吊重分析。升壓站鋼管樁單根重為302.7 t，吊索具重量按30 t考慮，荷載系數(shù)考慮1.1，吊重最小需要365.97 t。（4）工作幅度分析。鋼管樁樁徑2 400～2 800 mm，鋼管樁施工采用單船翻樁工藝，吊導(dǎo)管架最外側(cè)樁時(shí)吊鉤中心距舷邊距離為25.87 m，考慮5 m安全距離，最小舷外工作幅度為3.87m。

結(jié)合“振華30”主鉤安全工作負(fù)荷，臂架角度為65.9°～56.4°時(shí)，主鉤水面以上起升高度≥104.03 m吊樁高度，且不小于70.5 m和77.3 m吊錘高度，吊重≥最小吊重需要365.97 t，舷外跨徑36 m＞33.87 m。因此，“振華30”起重船滿足鋼管樁沉樁的工況要求。

3.3 樁錘選用

根據(jù)沉樁可打性分析結(jié)合以往的沉樁經(jīng)驗(yàn)，擬先采用YZ800B振動(dòng)錘施打至預(yù)定標(biāo)高后，再用IHC-S1200液壓錘沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高。IHC-S1200液壓錘單擊最大能力為1 200 kJ，運(yùn)用美國(guó)GRL公司的GRLWEAP波動(dòng)方程分析程序?qū)Φ湫褪┕l件下的鋼管樁計(jì)算其可打性，分析結(jié)果表明擬選用的沉樁設(shè)備完全可行。

4 主要施工方案

4.1 船舶就位，吊裝準(zhǔn)備

根據(jù)業(yè)主要求，現(xiàn)場(chǎng)已進(jìn)行聯(lián)絡(luò)海纜的敷設(shè)，在升壓站區(qū)域附近進(jìn)行甩纜，西區(qū)甩纜距離升壓站安裝區(qū)域約100 m，甩纜對(duì)西區(qū)升壓站基礎(chǔ)施工均有影響。

導(dǎo)管架安裝采用的主作業(yè)起重船，避開甩線區(qū)域橫浪拋錨，拋錨通過拋錨艇進(jìn)行操作，拋約1 200 m的錨纜。拋錨快完成時(shí)，導(dǎo)管架運(yùn)輸駁運(yùn)輸駁進(jìn)入起重船的起吊范圍后靠起重船，避開甩線區(qū)域，起重船與運(yùn)輸駁平行并列布置。

4.2 導(dǎo)管架掛鉤、解封

起重船和運(yùn)輸駁就位后，立刻進(jìn)行導(dǎo)管架測(cè)量?jī)x器安裝，各項(xiàng)準(zhǔn)備檢查工作完畢后，調(diào)整起重船大臂扒桿角度，使主鉤對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)管架的中心吊點(diǎn)位置，落鉤進(jìn)行4根吊帶的掛鉤工作。掛鉤完成后，輔助人員進(jìn)行導(dǎo)管架的解封。

4.3 導(dǎo)管架起吊、安放到位

導(dǎo)管架掛鉤解封完后，開始進(jìn)行導(dǎo)管架起吊，當(dāng)導(dǎo)管架底部距離甲板面2 m左右安全高度時(shí)，運(yùn)輸船立即撤離避開安裝區(qū)域，再開始下放導(dǎo)管架。測(cè)量人員通過在導(dǎo)管架頂部安裝的2臺(tái)GPS進(jìn)行導(dǎo)管架坐標(biāo)及方位角的控制，在導(dǎo)管架未觸泥前，提前連接導(dǎo)管架主鋼管布置的2根纜風(fēng)繩與主吊船2個(gè)錨機(jī)，進(jìn)行導(dǎo)管架方位角的調(diào)整。

導(dǎo)管架觸泥穩(wěn)定后，測(cè)量人員進(jìn)行導(dǎo)管架水平度復(fù)核，如果發(fā)現(xiàn)水平度不滿足要求，可采取“壓高點(diǎn)、提低點(diǎn)”的方式，進(jìn)行導(dǎo)管架水平度調(diào)整。為保證鋼管樁沉樁最后階段工程樁剪力鍵不觸碰套管導(dǎo)向板，導(dǎo)管架水平度需控制在2‰內(nèi)，滿足要求后解鉤進(jìn)行下道工序。

4.4 鋼管樁運(yùn)輸船就位、起吊

導(dǎo)管架安放結(jié)束后，立即進(jìn)行吊索具摘鉤和更換吊索具。鋼管樁運(yùn)輸船進(jìn)場(chǎng)，運(yùn)輸駁?？吭谄鹬卮瑐?cè)邊。起重船通過絞錨進(jìn)行移位，移位到鋼管樁沉樁合適位置后，進(jìn)行鋼管樁的掛鉤和起吊。起重船主吊通過5 m鋼絲繩圈掛吊梁，吊梁連接2根30 m長(zhǎng)鋼絲繩圈掛主吊耳，溜尾通過71 m鋼絲繩圈掛溜尾鉗進(jìn)行溜尾起吊。

4.5 鋼管樁翻樁、插樁

大臂中心與樁的重心相重合，起吊鋼管樁離開運(yùn)輸船甲板面，起吊過程到一定高度后，運(yùn)輸船離開。主鉤緩慢提升，副鉤緩慢下放，逐漸翻樁，直至鋼管樁完全豎立狀態(tài)。副鉤繼續(xù)下放，直至溜尾鉗脫鉤，鋼絲繩松動(dòng)。

通過絞松錨和調(diào)整吊臂角度，對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)管架樁靴口，鋼管樁緩慢下放至龍口時(shí)，潛水員下水輔助鋼管樁進(jìn)入樁靴龍口，再下放鋼管樁。鋼管樁在自重作用下，下沉至泥面下一定深度，直至鋼管樁確認(rèn)穩(wěn)定，進(jìn)行松鉤回收，4根樁依次插完后進(jìn)行下一道工序施工。

4.6 振動(dòng)錘和液壓錘沉樁

4根鋼管樁插樁結(jié)束后，先使用振動(dòng)錘進(jìn)行施打，再用液壓錘沉樁。現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)先進(jìn)行對(duì)角線兩根樁的施打，再進(jìn)行另一側(cè)對(duì)角線兩根樁的施打。

振動(dòng)錘沉到無法下沉?xí)r，保證樁頂在水平面以上，再同時(shí)通過副鉤吊裝送樁器和主鉤吊液壓錘，使用液壓錘錘至設(shè)計(jì)標(biāo)高。設(shè)計(jì)標(biāo)高通過測(cè)量液壓錘先標(biāo)注的刻度推算出樁頂標(biāo)高，以此控制設(shè)計(jì)標(biāo)高。

4.7 灌漿施工

4根鋼管樁沉樁到位后，安排灌漿施工。灌漿施工開始前，由潛水員在水下進(jìn)行灌漿前各管件連接等問題的最后檢查，確認(rèn)各準(zhǔn)備項(xiàng)均無故障后，通知水面灌漿組開始灌漿工作。根據(jù)每根灌漿的方量，在接近理論量時(shí)，潛水員下水觀測(cè)，當(dāng)導(dǎo)管架支腿與鋼管樁連接處四周均開始溢漿時(shí)，判斷灌漿完成，當(dāng)滿足灌漿完成施工條件后，及時(shí)通知水面灌漿組停止灌漿工作[1]。

4.8 完工驗(yàn)收

通過在導(dǎo)管架頂部設(shè)置臨時(shí)施工平臺(tái)，在平臺(tái)4個(gè)角點(diǎn)架設(shè)定位定向儀，分別測(cè)量樁正、側(cè)兩方向的垂直度。具體的方法儀器照準(zhǔn)樁的上口邊緣，鎖住水平度盤，垂直轉(zhuǎn)動(dòng)儀器，測(cè)量樁下部的偏距，根據(jù)偏距和樁身測(cè)量長(zhǎng)度，計(jì)算和控制垂直度。為了消除儀器誤差，每次測(cè)完后，可交換位置再觀測(cè)一次。工程樁垂直度通過導(dǎo)管架導(dǎo)向圈上布置的限位螺絲調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。

5 結(jié)語(yǔ)

依托中廣核汕尾后湖海上風(fēng)電項(xiàng)目開展的海上升壓站基礎(chǔ)施工，解決了在復(fù)雜海域條件下海上升壓站基礎(chǔ)導(dǎo)管架起吊安放、鋼管樁沉樁等關(guān)鍵技術(shù)難題。形成了一整套在復(fù)雜海域條件下海上升壓站基礎(chǔ)施工技術(shù)，施工工效顯著，具有較好的經(jīng)濟(jì)性、較高的安全性，可為以后類似海域升壓站基礎(chǔ)施工提供參考和借鑒。