近日，由龍?jiān)粗心芄咎峁┘夹g(shù)支持的福建龍?jiān)茨先蘸Ｉ享?xiàng)目順利完成世界首根“植入式”嵌巖單樁基礎(chǔ)施工，標(biāo)志著我國海上風(fēng)電“大直徑”嵌巖單樁技術(shù)實(shí)現(xiàn)零突破，海上風(fēng)電的規(guī)模化開發(fā)邁入新征程。
務(wù)實(shí)創(chuàng)新，巧解施工難題
“如果把這兒的海水抽干，海底剩下的就是綿延起伏的高山。”這是福建南日海上風(fēng)電項(xiàng)目的建設(shè)者們對當(dāng)?shù)睾Ｓ驈?fù)雜地質(zhì)條件的形象描述。南日項(xiàng)目共安裝100臺單機(jī)容量為4兆瓦的海上風(fēng)電機(jī)組，是國內(nèi)一次性核準(zhǔn)單體項(xiàng)目容量最大的近海風(fēng)電項(xiàng)目。該項(xiàng)目所在海域海底地質(zhì)多為硬度高、埋藏淺的花崗巖，還存在大量沉船、水管、海纜等障礙物，這給微觀選址、基礎(chǔ)選型和工程施工帶來了很大困難。因此，盡管福建海域被譽(yù)為風(fēng)能資源的“天府之地”，但也一直被視作我國海上風(fēng)電開發(fā)最難“啃”的一塊“硬骨頭”。作為南日海上風(fēng)電項(xiàng)目的主要技術(shù)支持單位，龍?jiān)粗心芄居绿糁負(fù)?dān)，承擔(dān)了該項(xiàng)目風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)施工工藝的技術(shù)攻關(guān)工作，第一時(shí)間聯(lián)合龍?jiān)锤＝ü境闪⒘藢ｍ?xiàng)課題組，抽調(diào)精干力量深入勘測地質(zhì)條件，開展巖基海床風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工工藝研究與實(shí)施工作。
自2015年起，中能公司全面分析了國內(nèi)外海洋工程領(lǐng)域各項(xiàng)規(guī)范和文獻(xiàn)資料，陸續(xù)開展了“復(fù)雜海洋地質(zhì)勘探方法研究”“巖基海床風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)選型及施工工藝研究”等課題，經(jīng)過不斷求證和科學(xué)篩選，制定了“地質(zhì)鉆孔結(jié)合中淺剖”的地勘方案，并綜合采用側(cè)掃聲吶、磁力儀、管線儀等物探手段輔助進(jìn)行海底地質(zhì)勘測。經(jīng)充分勘察發(fā)現(xiàn)，南日項(xiàng)目一期規(guī)劃建設(shè)的100臺風(fēng)機(jī)中，近1/3的機(jī)位位于巖基裸露或覆蓋層不足10米的海域，樁基沉入后難以自穩(wěn)；同時(shí)項(xiàng)目所采用的單樁直徑達(dá)5.5-6.5米、樁重超過400噸，屬超大直徑樁基，將如此“龐然大物”植入到抗壓強(qiáng)度超過130MPa的花崗巖海底，施工難度在我國海上風(fēng)電史上前所未有。
方向決定道路，創(chuàng)新引領(lǐng)突破。面對施工難題，公司海上技術(shù)團(tuán)隊(duì)沒有悶頭苦干，而是充分結(jié)合南日海域地質(zhì)特點(diǎn)，積極學(xué)習(xí)借鑒歐洲波尼亞灣等海上風(fēng)電項(xiàng)目成功開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，深入調(diào)研福建平潭海峽跨海大橋、洋山港碼頭、廈門港碼頭等海上樁基施工工藝，經(jīng)過半年的不斷探索和模擬論證，創(chuàng)新提出了“挖孔-植樁-灌漿”的“植入式”大直徑單樁施工方案，即通過先鉆孔、再吊放鋼管樁、最后灌漿澆筑的方式，像植樹一樣“栽種”單樁。
裝備先行，奠定施工基礎(chǔ)
“工欲善其事，必先利其器”。當(dāng)時(shí)，國內(nèi)的鉆機(jī)裝備無法滿足南日項(xiàng)目“大直徑”鉆孔施工要求，國外更是對該項(xiàng)技術(shù)實(shí)施封鎖，樁基施工再次陷入困境。隨著“中國制造2025”的大力實(shí)施，國產(chǎn)鉆機(jī)制造工藝和施工能力顯著提升，這猶如一針強(qiáng)心劑，中能公司和龍?jiān)锤＝ü究吹搅顺晒Φ南ＭＫ麄兟?lián)合華東勘測設(shè)計(jì)研究院、龍?jiān)凑袢A、中國船級社等單位，在深入調(diào)研國內(nèi)鉆機(jī)廠家生產(chǎn)能力和制造工藝的基礎(chǔ)上，一致決定自主研發(fā)、制造一臺大功率嵌巖鉆機(jī)，以滿足鉆孔施工要求。中能公司海上風(fēng)電團(tuán)隊(duì)通過詳細(xì)研究國外鉆機(jī)施工能力和南日海域地質(zhì)情況，提供了科學(xué)合理的鉆探硬度和直徑等重要設(shè)計(jì)參數(shù)，并幫助優(yōu)化了鉆孔效率和擴(kuò)孔等功能。經(jīng)過2年的研發(fā)，成功打造了目前國內(nèi)最先進(jìn)的ZDZD-100鉆機(jī)，鉆孔直徑可達(dá)6.5米、鉆巖強(qiáng)度可達(dá)200MPa，填補(bǔ)了我國巖基地質(zhì)大直徑鉆孔設(shè)備的空白。
單樁基礎(chǔ)所在位置的強(qiáng)風(fēng)化花崗巖覆蓋層較薄，樁基無法直接打入，鉆機(jī)也無法直接借助樁基穩(wěn)定開展鉆孔作業(yè)。為此，公司創(chuàng)新提出采用穩(wěn)樁平臺支撐鉆機(jī)作業(yè)，并聯(lián)合設(shè)計(jì)和施工單位設(shè)計(jì)了套筒式、四樁平臺、六樁平臺3種方案，通過對平臺強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的建模分析和反復(fù)論證，確定了選用穩(wěn)定性最佳的六樁平臺以保證鉆孔垂直度。該平臺配備有液壓系統(tǒng)，支持鉆孔垂直度微調(diào)，并能夠承受12級臺風(fēng)。2017年5月，平臺在龍?jiān)凑袢A南通基地一次性通過下水安裝、調(diào)平及液壓控制系統(tǒng)模擬預(yù)演試驗(yàn)，至此，嵌巖鉆機(jī)和支撐平臺兩大關(guān)鍵設(shè)備研制成功，徹底解決了南日海域基巖大直徑鉆孔難題，為項(xiàng)目大直徑植入式單樁的成功實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
乘風(fēng)破浪，鑄就“定海神針”
2017年8月27日6時(shí)，南日海面金光四射、平靜如屏，龍?jiān)凑袢A貳號800噸施工船載著穩(wěn)樁平臺和嵌巖鉆機(jī)，向南日項(xiàng)目A19號機(jī)位徐徐駛?cè)ィ瑔螛妒┕ふ絾印４藭r(shí)我國東南沿海正值臺風(fēng)季，臺風(fēng)“古超”正在向南日島步步逼近，施工海域潮流變化巨大，天氣反復(fù)無常，經(jīng)常清晨還是艷陽高照，中午就突降暴雨，平均每天有效工作時(shí)間不足4個(gè)小時(shí)。為充分應(yīng)對臺風(fēng)考驗(yàn)，中能公司聯(lián)合龍?jiān)锤＝ü局贫嗽敿?xì)的防臺風(fēng)策略和應(yīng)急預(yù)案，對人員和船舶的撤離進(jìn)行了演練；同時(shí)根據(jù)潮水變化規(guī)律和天氣情況，提前安排施工作業(yè)，充分利用零星的施工窗口與時(shí)間賽跑，在保證施工安全的前提下，全力搶抓工期。10月23日，經(jīng)過各方連續(xù)2個(gè)月的不懈努力，福建南日海上風(fēng)電項(xiàng)目首根大直徑“植入式”嵌巖單樁圓滿完成施工，實(shí)現(xiàn)了世界海上風(fēng)電領(lǐng)域“植入式”嵌巖單樁施工實(shí)現(xiàn)零的突破，填補(bǔ)了世界海上風(fēng)電多項(xiàng)施工技術(shù)空白。
“這么大的樁基被牢牢植入到如此深的海底，毫不夸張的說，這就是南日海域的一根定海神針。”項(xiàng)目建設(shè)者小孫的驕傲來地不無道理：該單樁樁基直徑5.5米、樁長44.5米、重達(dá)420噸，所處位置散體狀覆蓋層僅有3.2米、嵌巖深度達(dá)20米，樁身垂直度控制在千分之零點(diǎn)六，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于千分之三的設(shè)計(jì)要求，是迄今為止我國海上風(fēng)電領(lǐng)域嵌巖最深、直徑最大、垂直度最高的樁基。
“植入式”嵌巖單樁基礎(chǔ)的順利實(shí)施，不僅是我國嵌巖單樁施工裝備和技術(shù)的一次重大跨越，更為我國近海風(fēng)電實(shí)現(xiàn)規(guī)模化開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。站在新的歷史起點(diǎn)，公司全體員工將以此次海上風(fēng)電技術(shù)突破為契機(jī)，以更加飽滿的激情、更加昂揚(yáng)的斗志，譜寫海上風(fēng)電技術(shù)創(chuàng)新的新篇章，為集團(tuán)公司海上風(fēng)電健康發(fā)展持續(xù)保駕護(hù)航。
