刚度系数深远海海上风电导管架基础安装技术与实践探索 摘要：当前，我国在深远海上风电导管架基础安装工程上取得了一系列研究成果，为了将理论和实际深度融合，于2019年对福建长乐A区测风塔首次应用该技术。根据近海风电的基础特性,对长远海风电场导管支架采用后桩法架设,全面研讨了架设的关键技术及重难点,并对后期长远海风电场施工提出完善和提高对策，以期为相关领域的研究提供行之有效的实践依据。
关键词：大型架构；风电导管架；海面施工；技术探索
由于陆地风能发展日趋饱和,海洋风能发展也日益紧张,因此目前中国近海风电场的建设项目大多集中于浅海水域,并呈现出由近海到远洋、由浅水到深水、从小规模建设到大面积集中发展的特征。而为了获得更多的海洋风电资源,海洋风能建设项目也将逐步地向更深远海洋方面发展。浅海海域风电基础建造技术无法运用于深海海域，因此当前需要充分的深海建造经验。传统海洋石油工程行业平台制造技术虽然成熟,但因其研制与开发的费用高昂,因此不宜进行追求低成本建造技术的海洋风电工程项目。
长乐A区的测风塔项目导管支架安装一般采取后桩法进行施工,其主要工艺有管道支架沉放、钢管桩沉桩、水下注浆成型等。论文通过总结了工程项目建设经验,并根据深远海环境工况和建设过程中存在的技术问题,对深远海上导管架安装技术给出指导意见,为大规模开展的深远海海上风电工程项目基础设计工作提供有效保障。
（一）装船造型分析
对于滑下水的导管架需要躺着装船,导管架顶端紧靠舰艉,而导管架的底面紧靠舰首,导管架上需要装有亮个相互平行的连续滑靴,躺在驳船上或两个相同距离的滑道上。导管架的构造型式通常是四腿或八腿。四腿导管架上通常没有两个平行的腿,因此必须设计专用的下水桁架梁结构,在钢筋桁架上安放水滑靴;八脚导管架则通常都有两个平行的腿,因此可以直接在中间两条腿上安放滑靴。 （二）强度支撑分析
导管架结构工程设计要有充足的力度,使之可以有效抵消在下降流程中的驳船对导管架最大
集中反推力,并且导管架工程在设计时要提供充足的浮力,使之能在下水后继续凭借自己的浮力漂流在海面上,不会发生沉入水底的事故。
（三）导管架运动轨迹分析
导管架从开始下水,顶部先入水底，并在水上翻滚了90°直到躺在海面上。要测量导管架在整条流程的运动轨道、导管架的稳性、水深的裕度等,防止导管架发生触底。
（四）压载系统分析
须设计导管架自身的压载系统,当导管架下水前,即按照设计密封导管架的部分腿柱作为浮力舱,使其在下水翻转后,能够按预先设计好的状态平躺在水面上。然后由起重船将导管架分步扶正,按扶起角度的不同,逐步打开导管架的浮力舱,导管架的底部慢慢下放到海底并准确就位。顶真联
（五）下水驳船
可以承载导管架下海作业的驳船也叫做下水驳船。在船舶构造上,下水驳船的甲板上除有两
个标准钢度滑道之外,在船艉处还要设置两个与滑道等宽、等高度并且等距离的摇臂,摇臂的直径通常是8~22m,它是靠在轮艉上的两个销轴支承,并且可以绕轴旋转。摇臂在导管架下海之前成为了滑道的延伸段,在导管架倾斜的工作过程中则成为导管架的支承,可以有效地缓解的受力状况。管道架入水后,摇臂成竖直态势并与船滑道成90°,而后再用绞盘把摇臂拽回到起始部位。但随着与管道架上滑靴的距离变化,摇臂支点的定位也要相应变化。船艉构造要具有承担整条导管架下水前的瞬时集中负荷功能,并具有适当的刚度。因为这些荷载对船体形成了大量的弯距,因此对船舶的总纵强度和稳定性需求也比较高。导管架下水流程是一项较为繁杂的流程,与下水驳船的稳性状态和管道架的尺寸、下调压仓后驳船的初始纵倾角、下滑道的摩擦系数和作业水域的环境保护条件等因素相关,在这一流程中船舶要具有相应的动态稳性。
（六）拖拉系统设计
1.滚筒绞车和滑轮组系统
因为该系统需要同时满足既能把导管架拉上船,又能将导管架拉下水的要求,所以在船上需要同时设置反拖时的反弯点和引导滑轮,因此设计了两组导向滑轮机构的连接方案,一种是正向
(从船尾到船头)的导向滑轮机构,连接方法将导管架从港口拉上船;另一种方法是用反向滑轮组的连接方案(从船头到船尾)把导管架拉下水。在将导管架上船后,需要重新连接滑轮机构以使其发生改变,为导管架下水作好准备。
2.液压推进器
常熟市淼泉中学
液压推动器一般是由液压夹紧装置和液压驱动气缸所构成,其工作机理为:液压夹紧装置在高压油的帮助下,将液压夹紧装置和钢滑道夹住牢固,进而驱动气缸左腔流入高压油中,使气缸内推杆向右移,又由于内推杆的一侧与导管支架连接,从而驱动导管支架向右移。推杆移动到头后,高压燃油阀闭锁并且液压夹紧装置松开,从气缸的右腔中加入低温油,使推杆回收并推动夹紧装置向右移回初始状态,这样来回循环直至将导管架送入规定部位。它的最大好处是,推挽式转换结构简单,工序简单,省时省力,而且施工安全。
3.导管架滑移装船
导管架滑移装船这一方案在我公司内已使用过多次,有了相当成熟的运用经验,对于深海导管支架也不例外,主要受两种条件控制:随潮汐变动和压于驳船上的荷载压力变动。因为驳船随
潮水而不停作起伏运动,从而产生了其与码头面间的垂向相对移动现象。在管道架滑动上船流程中,其效应在驳船上的荷载高低、其纵中心位移等均在不断发生变化,而且由于某些管道支架具有很大的侧向偏心,因此导致了驳船浮态的不断变动。为了抵御潮水变化和荷载运动对驳船状态的不良影响,在装运港之前必须先对驳船的调载能力、潮水变动范围和速率、导管架重量分配等状况进行系统分析,并制订了滑移调载作业的程序,以测算出导管架在滑移流程中的任一调载情况时，相应于所有危险潮位的一整套驳船调载能力数值,以确保驳船滑道面和港口滑道面均位于同一个水准面上,并保证了导管架结构、港口前沿构造、滑靴结构和驳船构造的安全性。
二、导管架安装过程分析
（一）工程概况
长乐A区测风塔位于外海海域,离岸距离29.5km,最高水深42m,在白犬岛灯塔和牛山岛灯塔连线以西。海域海洋水文条件异常复杂,涌浪、潮汐等无规律可循,潮差大于5m,随水深不同呈多层旋转流,流速较大。测风塔海域东北风风速较大,最大达20m/s,外海作业施工窗口期短。
该测风塔基本构造采取了四桩导管架的基础形式,将四根钢桩垂直定置于水底,桩和导管支架之间采用了水下注浆成型材料相连。钢管桩桩基直径1.6m,长度73.9m,重量80t/根;导管架底部尺寸22.7m×22.7m,上部平台10.2m×10.2m,高度50.9m,重量380t。设计中心点的绝对定位误差≤,与桩顶水平位移的相应误差≤200mm,高度允许误差<50mm,纵轴倾斜度误差<百分之一。
（二）导管架定位沉放
1.防沉板设计
导管架下部设计抗沉板,以扩大导管架下部的与淤泥接触表面,从而提高了沉降阻力并使导管架的受力平衡,以确保缓慢沉放速度和有效限制沉放水平面积。
在导管架上,放置了GPS罗经、倾斜仪以及无线网桥等设备。吊装作业中,将位置图和方位数据信息传送到吊装中心,以实时的动态信息展示导管架状况和设计工作方位。通过倾斜仪的数据,检测管道支架的水平面积状况。在管道支架安装作业完成后,拆卸GPS罗经和桥接器等装置,保存倾斜仪,以实现在打桩过程中的水平面积检测。
2.钢管桩沉桩
钢桩翻身吊挂—钢桩沉入—潜水员辅助插桩—充分自沉—桩锤吊挂—沉桩。
后桩法钢管桩位置一般采用导管架桩靴来固定,困难点在于必须采用深水海洋潜水辅助的插桩作业,且本项海区水文地质条件较差,随平均水深的不同呈多级螺旋水流,最高涌流达到3m/s,潜水员在下海后须依靠外力作用才能稳定位置,对潜水者经验的要求较高。
本工程项目的沉桩以桩端施工标准为先,以控制贯入度为校核。施工过程,应定期检测桩的贯入度状态、桩顶整体性情形、桩体倾斜度状态等工程项目,并针对检测具体情况及时制定了相应的保护措施。
3.导管架调平措施
完成四支钢管桩沉桩后的灌浆前,须对导管架上水平度进行复核,而导管架上的调平制度也将贯穿于全过程。
(1)控制海床平整度
在导管架沉放前,必须对海底实施水面上之下探摸,并对出现的障碍物加以清除和将海床整平;
可比非受控价格法(2)测量海床平整度
导管架安装沉放后,检测导管架的平顺性,如果偏差大于设计要求,则需要采取措施调节导管架平顺性;
(3)监控导管架水平度
引孔施工过程中要时时观测导管架水平面积,过程中若发生贯入度失常、桩体高度突然降低、过大倾角、方向偏移等现象,及时停机锤击,并及时出原因,采取相应对策。第一批异体字整理表
2012年浙江高考作文
4.水下灌浆
水下灌浆管、注浆成型封隔器气管连接—注浆成型封隔器充气封口—泵送注浆成型料—水下检测注浆成型料是否泄漏—水下灌浆管、封浆器气管拆卸。
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