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近日，由龍源中能公司提供技術支持的福建龍源南日海上項目順利完成世界首根“植入式”嵌巖單樁基礎施工，標志著我國海上風電“大直徑”嵌巖單樁技術實現零突破，海上風電的規模化開發邁入新征程。
務實創新，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電項目的建設者們對當地海域復雜地質條件的形象描述。南日項目共安裝100臺單機容量為4兆瓦的海上風電機組，是國內一次性核準單體項目容量最大的近海風電項目。該項目所在海域海底地質多為硬度高、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、基礎選型和工程施工帶來了很大困難。因此，盡管福建海域被譽為風能資源的“天府之地”，但也一直被視作我國海上風電開發最難“啃”的一塊“硬骨頭”。作為南日海上風電項目的主要技術支持單位，龍源中能公司勇挑重擔，承擔了該項目風電機組基礎施工工藝的技術攻關工作，第一時間聯合龍源福建公司成立了專項課題組，抽調精干力量深入勘測地質條件，開展巖基海床風機基礎施工工藝研究與實施工作。
自2015年起，中能公司全面分析了國內外海洋工程領域各項規范和文獻資料，陸續開展了“復雜海洋地質勘探方法研究”“巖基海床風機基礎選型及施工工藝研究”等課題，經過不斷求證和科學篩選，制定了“地質鉆孔結合中淺剖”的地勘方案，并綜合采用側掃聲吶、磁力儀、管線儀等物探手段輔助進行海底地質勘測。經充分勘察發現，南日項目一期規劃建設的100臺風機中，近1/3的機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；同時項目所采用的單樁直徑達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”植入到抗壓強度超過130MPa的花崗巖海底，施工難度在我國海上風電史上前所未有。
方向決定道路，創新引領突破。面對施工難題，公司海上技術團隊沒有悶頭苦干，而是充分結合南日海域地質特點，積極學習借鑒歐洲波尼亞灣等海上風電項目成功開發經驗，深入調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，經過半年的不斷探索和模擬論證，創新提出了“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
“工欲善其事，必先利其器”。當時，國內的鉆機裝備無法滿足南日項目“大直徑”鉆孔施工要求，國外更是對該項技術實施封鎖，樁基施工再次陷入困境。隨著“中國制造2025”的大力實施，國產鉆機制造工藝和施工能力顯著提升，這猶如一針強心劑，中能公司和龍源福建公司看到了成功的希望。他們聯合華東勘測設計研究院、龍源振華、中國船級社等單位，在深入調研國內鉆機廠家生產能力和制造工藝的基礎上，一致決定自主研發、制造一臺大功率嵌巖鉆機，以滿足鉆孔施工要求。中能公司海上風電團隊通過詳細研究國外鉆機施工能力和南日海域地質情況，提供了科學合理的鉆探硬度和直徑等重要設計參數，并幫助優化了鉆孔效率和擴孔等功能。經過2年的研發，成功打造了目前國內最先進的ZDZD-100鉆機，鉆孔直徑可達6.5米、鉆巖強度可達200MPa，填補了我國巖基地質大直徑鉆孔設備的空白。
單樁基礎所在位置的強風化花崗巖覆蓋層較薄，樁基無法直接打入，鉆機也無法直接借助樁基穩定開展鉆孔作業。為此，公司創新提出采用穩樁平臺支撐鉆機作業，并聯合設計和施工單位設計了套筒式、四樁平臺、六樁平臺3種方案，通過對平臺強度、剛度、穩定性的建模分析和反復論證，確定了選用穩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，支持鉆孔垂直度微調，并能夠承受12級臺風。2017年5月，平臺在龍源振華南通基地一次性通過下水安裝、調平及液壓控制系統模擬預演試驗，至此，嵌巖鉆機和支撐平臺兩大關鍵設備研制成功，徹底解決了南日海域基巖大直徑鉆孔難題，為項目大直徑植入式單樁的成功實施奠定了堅實基礎。
乘風破浪，鑄就“定海神針”
2017年8月27日6時，南日海面金光四射、平靜如屏，龍源振華貳號800噸施工船載著穩樁平臺和嵌巖鉆機，向南日項目A19號機位徐徐駛去，單樁施工正式啟動。此時我國東南沿海正值臺風季，臺風“古超”正在向南日島步步逼近，施工海域潮流變化巨大，天氣反復無常，經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間不足4個小時。為充分應對臺風考驗，中能公司聯合龍源福建公司制定了詳細的防臺風策略和應急預案，對人員和船舶的撤離進行了演練；同時根據潮水變化規律和天氣情況，提前安排施工作業，充分利用零星的施工窗口與時間賽跑，在保證施工安全的前提下，全力搶抓工期。10月23日，經過各方連續2個月的不懈努力，福建南日海上風電項目首根大直徑“植入式”嵌巖單樁圓滿完成施工，實現了世界海上風電領域“植入式”嵌巖單樁施工實現零的突破，填補了世界海上風電多項施工技術空白。
“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。”項目建設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420噸，所處位置散體狀覆蓋層僅有3.2米、嵌巖深度達20米，樁身垂直度控制在千分之零點六，遠遠高于千分之三的設計要求，是迄今為止我國海上風電領域嵌巖最深、直徑最大、垂直度最高的樁基。
“植入式”嵌巖單樁基礎的順利實施，不僅是我國嵌巖單樁施工裝備和技術的一次重大跨越，更為我國近海風電實現規模化開發奠定了堅實基礎。站在新的歷史起點，公司全體員工將以此次海上風電技術突破為契機，以更加飽滿的激情、更加昂揚的斗志，譜寫海上風電技術創新的新篇章，為集團公司海上風電健康發展持續保駕護航。
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