在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計中,另一個改進(jìn)的地方是對基礎(chǔ)的強(qiáng)度修正。陸忠民告訴記者,機(jī)組吊裝的時候,需要基礎(chǔ)承受一定壓力。這個壓力的承受值設(shè)計為多少合適?如果在歐洲,通過已有的經(jīng)驗(yàn)就可以求出承載的情況。但是東海大橋的土壤情況與歐洲截然不同,基礎(chǔ)到底能不能承受我們所設(shè)計的荷載?這是一個問題。因此,通過最初的3臺樣機(jī)吊裝,我們在現(xiàn)場做了裝機(jī)載荷試驗(yàn),對基礎(chǔ)的強(qiáng)度進(jìn)行了相應(yīng)修正,使現(xiàn)場實(shí)際裝機(jī)時能滿足機(jī)組運(yùn)行時的荷載要求。這些也是通過相關(guān)的相互性試驗(yàn)完成的。
結(jié)合特殊施工條件,進(jìn)行針對性科研攻關(guān)
在此之前,我國缺乏海上風(fēng)電場項(xiàng)目的施工經(jīng)驗(yàn),承擔(dān)此次施工任務(wù)的中交第三航務(wù)工程有限公司寧波分公司,結(jié)合特殊施工條件進(jìn)行針對性科研攻關(guān),確定具體的施工方案。
回顧當(dāng)時的施工情況,中交第三航務(wù)工程有限公司寧波分公司副總經(jīng)理黃國梁向記者表示,與國外的做法不同,本工程采用了群樁基礎(chǔ),由于風(fēng)電機(jī)組承臺基礎(chǔ)要承受復(fù)雜和惡劣的外來載荷,每根鋼管樁的入土深度達(dá)66m,其中進(jìn)入沙土層約40m,超出水工結(jié)構(gòu)樁基常規(guī)施工的要求,鋼管樁沉樁時對捶擊能量的要求已到現(xiàn)有的樁錘的極限。
在項(xiàng)目開工前,施工方和設(shè)計方對沉樁可能性進(jìn)行了分析,并結(jié)合類似地質(zhì)條件下的樁基檢測經(jīng)驗(yàn),選用了國內(nèi)最大最新型的D220柴油錘進(jìn)行錘擊沉樁。這種錘的臺擊數(shù)最多達(dá)到6000次,這是我們以前從事的水工工程結(jié)構(gòu)施工沒有碰到過的。
即便這樣,在試打第一根樁時,仍然碰到了難題。柴油錘打樁進(jìn)行一段時間后,效能就降低了,最后樁錘的承載基本上達(dá)到了臨界狀態(tài),也就是說根本打不動了。怎么辦?后續(xù)樁也這么打的話,風(fēng)電場根本不能按期完成基礎(chǔ)施工。
經(jīng)過一段時間的摸索,施工方終于發(fā)現(xiàn),樁錘在長時間試打過程中,打樁機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重,致使樁錘效率降低,最后打不下去。而有效解決這一問題的方法也很簡單,就是給樁錘適當(dāng)?shù)男菹r間,讓它打一段時間后,就休息一段時間,使柴油錘盡可能冷卻,這樣,再接著打的時候,樁錘就又能夠發(fā)揮本身的效能了。這個問題的解決不需要對設(shè)計進(jìn)行顛覆性的修改,因此從總體施工費(fèi)用上來講并沒有多大差別,而實(shí)際上卻使整個工程得以順利地推進(jìn)。
機(jī)組吊裝過程時遇到的問題也超乎施工方的意料。根據(jù)可研報告,在機(jī)組吊裝過程中,由于風(fēng)電場中有海底電纜、天然氣管道等管線通過,施工干擾因素較多。另外,風(fēng)電場所處海域受風(fēng)、浪、潮、霧、臺風(fēng)的影響較大,作業(yè)區(qū)內(nèi)一年中有效的施工天數(shù)只有188天左右,而且為了避免大風(fēng)大浪天氣,海上施工船只需要經(jīng)常往返避風(fēng),這也降低了施工作業(yè)效率。可研中報告中設(shè)置了兩套吊裝方案:一套是分體吊裝,即采用大型浮船塢作為吊裝風(fēng)電機(jī)組的作業(yè)平臺,利用該作業(yè)平臺上的大型履帶吊機(jī)起吊機(jī)組各部件并進(jìn)行安裝。另一種是整體吊裝,即在陸上完成整機(jī)拼裝,再由駁船將機(jī)組運(yùn)輸?shù)斤L(fēng)電場場址,用4000噸起重船完成最后的安裝工作。此方案將海上風(fēng)電場吊裝的絕大部分工作在陸地上完成,避免了海上作業(yè)時間長、風(fēng)險大的不利因素。

黃國梁說,在確定吊裝方案時進(jìn)行了大量調(diào)研,并在前期工程實(shí)例中進(jìn)行了驗(yàn)證,最終認(rèn)為在東海大橋這種海床淤泥較厚的情況下,分體吊裝是不合適的,因此最終確定采用整體吊裝方案。
那么,已經(jīng)確定的機(jī)組吊裝方案是否經(jīng)得起實(shí)際吊裝過程的檢驗(yàn)?整體吊裝方案的關(guān)鍵問題在于吊裝過程中與基礎(chǔ)的對準(zhǔn)、定位問題。海上風(fēng)電機(jī)組外形尺寸龐大,迎風(fēng)面積大,外部自然條件惡劣、吊裝作業(yè)可控性差,而吊裝過程中則要求平穩(wěn)進(jìn)行,將碰撞控制在允許的范圍內(nèi),因此難度極大。

這是我國第一次建設(shè)海上風(fēng)電項(xiàng)目,缺乏相應(yīng)的海上風(fēng)電施工裝備,沒有專業(yè)的風(fēng)電吊裝船,只能利用現(xiàn)有船舶,在工程建設(shè)過程中對船舶進(jìn)行改造。黃國梁稱,機(jī)組整體吊裝中有三大難題:其一,機(jī)組組裝完畢后機(jī)艙高度達(dá)80m,風(fēng)輪直徑達(dá)125m,整機(jī)重心高達(dá)52m。如何將這一龐然大物在工程運(yùn)輸駁上穩(wěn)固地組裝起來,又如何在復(fù)雜、惡劣的海況條件下安全運(yùn)抵海上現(xiàn)場?其二,海上整機(jī)吊裝如何避免因起重船在海浪沖擊下?lián)u晃,而導(dǎo)致被吊機(jī)組在著陸時對過渡段連接法蘭的撞擊超過允許范圍?其三,一旦機(jī)組在連接塔筒上著陸后,如何解決機(jī)組塔筒與連接塔筒上下法蘭螺栓96個孔 的精確對中(上下連接的兩個法蘭直徑為4.5m)?

針對這三大難題,中交第三航務(wù)工程有限公司確定了科研攻關(guān)目標(biāo):一是改建機(jī)組預(yù)拼裝基地;二是在工程駁上進(jìn)行機(jī)組預(yù)拼裝、海上整機(jī)運(yùn)輸;三是在大型起重船上實(shí)施海上整機(jī)吊裝;四是GPS引導(dǎo)快速初步定位;五是柔性吊裝體系緩沖著陸就位;六是精定位系統(tǒng)自動精確定位。正是這些科研攻關(guān)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),保障了機(jī)組安裝的順利進(jìn)行。