在距離廣東陽江沙扒鎮(zhèn)海岸線20公里的海域，純凈湛藍的海水包圍著整片天空。遠處，白云朵朵點綴在天邊，干凈、皎潔，好似那潔白的雪蓮花。
這里是粵電陽江沙扒海上風電場的所在地。一臺臺白色風車組成的“鋼鐵森林”迎風傲立，同蔚藍的海洋構成了一幅多彩的畫卷。而美麗的外衣下也潛藏著諸多危險：水深、浪高、涌急、臺風頻繁、季風期長……
(資料圖片僅供參考)
面對重重困難，2020年中鐵大橋局在施工過程中創(chuàng)造性提出并應用植入嵌巖三樁導管架基礎施工，為項目按期履約奠定了基礎。這種基礎形式在國內是首創(chuàng)，其技術成果——“惡劣海況、復雜條件下海上風電植入嵌巖三樁導管架基礎植入樁施工技術”于今年6月榮獲中國施工企業(yè)管理協(xié)會工程建造微創(chuàng)新技術大賽特等獎，并在近日獲評中鐵大橋局2021年度科技進步獎一等獎。
趙勇是該課題的主要完成人之一。他告訴科技日報記者，“你可以把風機的基礎看作是一棵樹，鋼管樁是它的根，導管架則是樹干。”趙勇說，常用于水上樁基施工的作業(yè)平臺為打入樁式平臺，這種形式需要經(jīng)過定位（支撐）樁插打、聯(lián)結系統(tǒng)安裝、上部平臺鋪設等工序，最終形成一個固定平臺，再通過分解上部平臺、解除聯(lián)結系統(tǒng)、拔出定位（支撐）樁等工序轉移到下一個施工點進行倒用，其施工工序多、周期長、占用船機資源多、經(jīng)濟成本高。
如何將這口“鍋”打好打牢，成了擺在項目團隊面前的第一道難題。
趙勇說，與傳統(tǒng)的工裝平臺相比，吸力樁式工裝平臺在結構組成上差別不大，主要由桁架平臺和支撐系統(tǒng)兩部分組成，鋼管立柱、聯(lián)結系、導向框、吸力樁、水管路便是它的主“經(jīng)脈”。不同之處在于，吸力樁式工裝平臺采用“整體制造、運輸、安裝、拆除、轉運”的施工方法，可以說是對海上作業(yè)平臺新的定義。
“在新型的工裝平臺系統(tǒng)方案下，陽江風電只需要設立了7個工裝平臺，就可以滿足嵌巖基礎施工需要，其搭設周期也由原來的6天縮短至1天。”趙勇說，這種工裝平臺最大的特色就是踐行了“快速化”施工理念，實現(xiàn)了裝備化作業(yè)，施工效率高、周轉速度快、機械化程度高，可有效地減少海上作業(yè)時間、船機和平臺投入數(shù)量，既節(jié)省了大量資金成本，又極大提升了基礎施工速度。
“具備同樣特點的還有鋼管樁植入施工技術。”根系扎牢了，樹木才能參天。而鋼管樁就是基礎的“根”，只有“根”牢固，海上風機的運轉才有保障。
“普通的芯柱嵌巖樁施工需要先下護筒、鉆孔、成孔、分節(jié)對接并下放鋼筋籠，最后進行混凝土澆筑。”而植入嵌巖樁猶如“在大海里插筷子”，只需要在成孔后將其整體插入孔內，施工過程連貫，簡單高效，可有效保證成樁的垂直度和質量。“這種基礎形式在國內是首創(chuàng)。”
但制作“筷子”容易，想將它準確插入孔內可一點都不簡單。
“鋼管樁的頂部位于海面以下21至25米的位置，海上風浪大，海底暗流涌動，導管架的安裝難度很大。”趙勇介紹，單個導管架的重量超過800噸，在這個“大家伙”的底部設置了一個支腿，需要通過起吊裝置準確下放插入至鋼管樁內，再通過灌漿連接成型。用他的話說，這個過程就相當于在大海里“穿針引線”。
為了保證“針”準確插入鋼管樁內，項目技術團隊創(chuàng)新施工管理BIM平臺與水下攝像相結合技術，BIM平臺成了技術人員的“大腦”，及時調整導管架支腿的坐標，攝像頭成了技術人員的“眼睛”，實時觀察鋼管樁與導管架的對位情況。
技術先行，譜寫高質量工程。目前，該關鍵技術拓寬了風機基礎形式的選擇，為我國近海岸覆蓋層較淺場址或類似工程的嵌巖基礎施工與設計提供了可靠的技術支撐，在海南、廣西近海岸的部分場址能得到進一步的推廣和運用。以技術創(chuàng)新減少施工對海洋的污染，助力國內風電行業(yè)建設及海洋經(jīng)濟發(fā)展，為國家“碳達峰”“碳中和”目標實現(xiàn)貢獻智慧“新力量”。
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