在距离广东阳江沙扒镇海岸线20公里的海域,纯净湛蓝的海水包围着整片天空。远处,白云朵朵点缀在天边,干净、皎洁,好似那洁白的雪莲花。

这里是粤电阳江沙扒海上风电场的所在地。一台台白色风车组成的“钢铁森林”迎风傲立,同蔚蓝的海洋构成了一幅多彩的画卷。而美丽的外衣下也潜藏着诸多危险:水深、浪高、涌急、台风频繁、季风期长……

面对重重困难,2020年中铁大桥局在施工过程中创造性提出并应用植入嵌岩三桩导管架基础施工,为项目按期履约奠定了基础。这种基础形式在国内是首创,其技术成果——“恶劣海况、复杂条件下海上风电植入嵌岩三桩导管架基础植入桩施工技术”于今年6月荣获中国施工企业管理协会工程建造微创新技术大赛特等奖,并在近日获评中铁大桥局2021年度科技进步奖一等奖。

赵勇是该课题的主要完成人之一。他告诉科技日报记者,“你可以把风机的基础看作是一棵树,钢管桩是它的根,导管架则是树干。”赵勇说,常用于水上桩基施工的作业平台为打入桩式平台,这种形式需要经过定位(支撑)桩插打、联结系统安装、上部平台铺设等工序,最终形成一个固定平台,再通过分解上部平台、解除联结系统、拔出定位(支撑)桩等工序转移到下一个施工点进行倒用,其施工工序多、周期长、占用船机资源多、经济成本高。

如何将这口“锅”打好打牢,成了摆在项目团队面前的第一道难题。

赵勇说,与传统的工装平台相比,吸力桩式工装平台在结构组成上差别不大,主要由桁架平台和支撑系统两部分组成,钢管立柱、联结系、导向框、吸力桩、水管路便是它的主“经脉”。不同之处在于,吸力桩式工装平台采用“整体制造、运输、安装、拆除、转运”的施工方法,可以说是对海上作业平台新的定义。

“在新型的工装平台系统方案下,阳江风电只需要设立了7个工装平台,就可以满足嵌岩基础施工需要,其搭设周期也由原来的6天缩短至1天。”赵勇说,这种工装平台最大的特色就是践行了“快速化”施工理念,实现了装备化作业,施工效率高、周转速度快、机械化程度高,可有效地减少海上作业时间、船机和平台投入数量,既节省了大量资金成本,又极大提升了基础施工速度。

“具备同样特点的还有钢管桩植入施工技术。”根系扎牢了,树木才能参天。而钢管桩就是基础的“根”,只有“根”牢固,海上风机的运转才有保障。

“普通的芯柱嵌岩桩施工需要先下护筒、钻孔、成孔、分节对接并下放钢筋笼,最后进行混凝土浇筑。”而植入嵌岩桩犹如“在大海里插筷子”,只需要在成孔后将其整体插入孔内,施工过程连贯,简单高效,可有效保证成桩的垂直度和质量。“这种基础形式在国内是首创。”

但制作“筷子”容易,想将它准确插入孔内可一点都不简单。

“钢管桩的顶部位于海面以下21至25米的位置,海上风浪大,海底暗流涌动,导管架的安装难度很大。”赵勇介绍,单个导管架的重量超过800吨,在这个“大家伙”的底部设置了一个支腿,需要通过起吊装置准确下放插入至钢管桩内,再通过灌浆连接成型。用他的话说,这个过程就相当于在大海里“穿针引线”。

为了保证“针”准确插入钢管桩内,项目技术团队创新施工管理BIM平台与水下摄像相结合技术,BIM平台成了技术人员的“大脑”,及时调整导管架支腿的坐标,摄像头成了技术人员的“眼睛”,实时观察钢管桩与导管架的对位情况。

技术先行,谱写高质量工程。目前,该关键技术拓宽了风机基础形式的选择,为我国近海岸覆盖层较浅场址或类似工程的嵌岩基础施工与设计提供了可靠的技术支撑,在海南、广西近海岸的部分场址能得到进一步的推广和运用。以技术创新减少施工对海洋的污染,助力国内风电行业建设及海洋经济发展,为国家“碳达峰”“碳中和”目标实现贡献智慧“新力量”。 


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