許結(jié)芳，劉會(huì)濤，徐天殷，劉 偉，吳平平，蔡舒鵬，金 曄，張永康

（1.廣東精銦海洋工程股份有限公司，廣東佛山 528244；2.廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，廣州 510006；3.中鐵建港航局集團(tuán)有限公司，廣東珠海 519075）

0 引言

隨著“雙碳目標(biāo)”的加速落實(shí)和“十四五”的規(guī)劃下，海上風(fēng)電這一可再生的清潔能源受到了極大關(guān)注。由于我國(guó)東南沿海海上風(fēng)電資源豐富，且靠近我國(guó)的用電負(fù)荷中心，消納方便，這就導(dǎo)致了海上風(fēng)電安裝平臺(tái)的數(shù)量越來(lái)越多，進(jìn)行海上風(fēng)電安裝作業(yè)的次數(shù)越來(lái)越多，而海上風(fēng)電安裝平臺(tái)出現(xiàn)事故也日益增多。本文主要分析自升式海上風(fēng)電安裝平臺(tái)在進(jìn)行插拔樁作業(yè)時(shí)，有哪些潛在風(fēng)險(xiǎn)。

自升式海上風(fēng)電安裝平臺(tái)在進(jìn)行插拔樁作業(yè)時(shí)都會(huì)受到許多因素的影響，比如海床的地質(zhì)、地形和地貌，海上天氣因素，潮水的漲退，以及操作人員的能力水平等。插拔樁作業(yè)的成功是自升式海上風(fēng)電安裝平臺(tái)是否能夠進(jìn)行風(fēng)電安裝的關(guān)鍵性步驟，所以為了提高插拔樁作業(yè)的成功率，分析插拔樁作業(yè)中的潛在風(fēng)險(xiǎn)并提出相應(yīng)的解決對(duì)策和預(yù)防措施是非常有必要的。

本文以某液壓插銷(xiāo)式海上風(fēng)電安裝平臺(tái)為例，對(duì)插拔樁作業(yè)中可能出現(xiàn)的一些潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行原因分析，并采取針對(duì)性措施來(lái)預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)的出現(xiàn)。該海上風(fēng)電安裝平臺(tái)有4根圓柱形樁腿，采用的是液壓插銷(xiāo)式雙動(dòng)環(huán)梁連續(xù)升降系統(tǒng)，單樁舉升能力5 600 t，單樁拔升能力6 000 t。船體橫傾和縱傾報(bào)警角度為0.5°，船體橫傾和縱傾停機(jī)角度為1°。該自升式海上風(fēng)電安裝平臺(tái)的升降系統(tǒng)可以以連續(xù)方式使樁腿升降、壓樁和插拔樁腿。

1 升降系統(tǒng)的組成

1.1 升降裝置組成部分

升降裝置是用于實(shí)現(xiàn)船體平臺(tái)的升降、支持的動(dòng)作機(jī)構(gòu)，采用油缸倒掛式，主要包含高位環(huán)梁、低位環(huán)梁、升降油缸、插銷(xiāo)裝置等部件。整船配置4個(gè)獨(dú)立液壓站作為動(dòng)力源，由電控系統(tǒng)對(duì)升降系統(tǒng)與液壓站進(jìn)行控制。其升降裝置組成示意圖如圖1所示。

圖1 液壓插銷(xiāo)式海上風(fēng)電安裝平臺(tái)的升降設(shè)備

（1）高、低位環(huán)梁

高位環(huán)梁內(nèi)置于固樁室內(nèi)，鋼板焊接而成的環(huán)型鋼結(jié)構(gòu)。環(huán)梁通過(guò)銷(xiāo)軸與升降油缸鉸接，環(huán)梁側(cè)邊均布4個(gè)插銷(xiāo)孔套，用以裝配樁腿插銷(xiāo)，對(duì)于圓形樁腿平臺(tái)，環(huán)梁設(shè)防轉(zhuǎn)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，與固樁室配合導(dǎo)向。

低位環(huán)梁內(nèi)置于固樁室內(nèi)，鋼板焊接而成的環(huán)型鋼結(jié)構(gòu)。環(huán)梁通過(guò)銷(xiāo)軸與升降油缸鉸接，環(huán)梁側(cè)邊均布4個(gè)插銷(xiāo)孔套，用以裝配樁腿插銷(xiāo)，對(duì)于圓形樁腿平臺(tái)，環(huán)梁設(shè)防轉(zhuǎn)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，與固樁室配合導(dǎo)向。

（2）升降插銷(xiāo)

根據(jù)升降系統(tǒng)的插銷(xiāo)形式布置有等距圓形銷(xiāo)孔，銷(xiāo)孔直徑約670 mm，銷(xiāo)軸采用扁銷(xiāo)，高度約590 mm。上下接觸面曲率半徑與銷(xiāo)孔一致。

（3）高、低位環(huán)梁升降油缸

升降油缸用于船體及樁腿的升降動(dòng)作。由于油缸活塞桿會(huì)長(zhǎng)時(shí)間裸露于海洋環(huán)境中，升降油缸活塞桿必須采用防海水腐蝕的材料在表面覆蓋。升降油缸雙端有耳板連接，帶關(guān)節(jié)軸承。每2件升降油缸均應(yīng)設(shè)置1套與活塞桿配套的行程檢測(cè)傳感器，可實(shí)現(xiàn)全行程范圍內(nèi)任意位置定位和檢測(cè)位置的唯一性。行程檢測(cè)不受斷電影響，不受電源信號(hào)干擾的影響。

（4）插銷(xiāo)油缸

每套樁腿有8套插銷(xiāo)裝置，每個(gè)插銷(xiāo)裝置通過(guò)一個(gè)雙作用油缸推動(dòng)，用于插銷(xiāo)的插入和拔出。

（5）液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)主要由液壓泵站、主控制閥組、油缸控制閥組以及相應(yīng)的管路組成。其中每套泵站包含了電機(jī)、液壓泵組、泵出口閥組、蓄能器、油箱、冷卻器和附件組成。其中，附件包含液位傳感器、加熱器、溫度傳感器、過(guò)濾器等。全船共有4臺(tái)液壓泵站，分別布置在船艏和船艉的艙室內(nèi)。

1.2 升降控制系統(tǒng)組成和功能

電氣控制系統(tǒng)由集中控制系統(tǒng)、機(jī)旁控制系統(tǒng)、主泵起動(dòng)系統(tǒng)和CCTV系統(tǒng)等組成。系統(tǒng)默認(rèn)預(yù)留1路常閉無(wú)源綜合報(bào)警信號(hào)給船舶自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，還應(yīng)與平臺(tái)升樁輔助計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行通訊，提供樁壓、平臺(tái)姿態(tài)等參數(shù)。該系統(tǒng)除了有正常的控制4條樁腿在自動(dòng)、半自動(dòng)和手動(dòng)3種模式下的升降功能外，最主要的是船體傾斜保護(hù)功能。當(dāng)船體傾斜角度超過(guò)報(bào)警預(yù)設(shè)定值后，進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警，并提示人工干預(yù)調(diào)整；超過(guò)停機(jī)預(yù)定值后，停止升、降工作。在船體升降過(guò)程中，如需要進(jìn)行超過(guò)規(guī)定傾斜角度的操作或電子測(cè)斜儀失靈時(shí)，可使用傾斜保護(hù)忽略功能，此時(shí)船體傾斜角度超過(guò)報(bào)警預(yù)設(shè)定值后，升降系統(tǒng)不會(huì)停機(jī)。

2 升降系統(tǒng)的工作原理

作業(yè)船航行到達(dá)工作地點(diǎn)后，升降系統(tǒng)帶動(dòng)樁腿下放至海底，進(jìn)行插樁；插樁后，繼續(xù)升降直至船體離開(kāi)海面，進(jìn)行對(duì)角線壓樁；對(duì)角線壓樁完成后，繼續(xù)升船達(dá)到工作氣隙后即可進(jìn)行工作。工作完成后，通過(guò)升降系統(tǒng)進(jìn)行降船、拔樁等一系列動(dòng)作后，可恢復(fù)到航行狀態(tài)。液壓插銷(xiāo)式升降系統(tǒng)的升降原理由3個(gè)動(dòng)作組成，分別是樁腿下降、插樁及壓樁和拔樁。

樁腿下降動(dòng)作是利用高低位環(huán)梁的升降油缸伸出動(dòng)作依次帶動(dòng)樁腿運(yùn)動(dòng)。在高位環(huán)梁插銷(xiāo)插入銷(xiāo)孔后，低位環(huán)梁插銷(xiāo)從銷(xiāo)孔中拔出。然后，高位環(huán)梁帶動(dòng)樁腿移動(dòng)，直到下一個(gè)銷(xiāo)孔位置。此時(shí)，低位環(huán)梁也移動(dòng)了一個(gè)銷(xiāo)孔節(jié)距并插入銷(xiāo)孔。然后，高位環(huán)梁插銷(xiāo)拔出，低位環(huán)梁帶動(dòng)樁腿移動(dòng)，直到下一個(gè)銷(xiāo)孔位置。重復(fù)以上步驟，直到樁腿接觸到海底為止，完成樁腿下降動(dòng)作。

當(dāng)4條樁腿全部接觸海底且船體處于水平位置時(shí)，開(kāi)始插樁動(dòng)作。升降油缸同時(shí)伸出，油缸壓力升高，樁腿壓入海底淤泥需要一段行程。直到壓實(shí)后，樁腿不會(huì)繼續(xù)下降，由于樁腿對(duì)船體的反作用力，船體平臺(tái)就開(kāi)始上升，直到船體平臺(tái)離開(kāi)海面，此時(shí)開(kāi)始?jí)簶秳?dòng)作。壓樁動(dòng)作是采用對(duì)角線兩個(gè)樁腿同時(shí)進(jìn)行壓樁，然后換為另外兩個(gè)樁腿壓樁。壓樁結(jié)束后，需要將作業(yè)船升至所需的工作氣隙位置后，高、低位插銷(xiāo)全部插入銷(xiāo)孔中，固樁后作業(yè)船就開(kāi)始作業(yè)。

拔樁動(dòng)作分為3步，一是船體平臺(tái)下放至海面，即船體下降；二是船體平臺(tái)浮于水面后，進(jìn)行拔樁；三是當(dāng)樁腿從海底拔出后，升降油缸收縮移動(dòng)，進(jìn)行收樁。拔樁功能主要是利用船體的浮力將樁腿拔松，完成樁腿上升動(dòng)作。此動(dòng)作與樁腿下降流程正好相反。以上動(dòng)作就是整個(gè)液壓插銷(xiāo)式海上風(fēng)電安裝平臺(tái)的升降原理。

3 風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

本文是針對(duì)某液壓插銷(xiāo)式海上風(fēng)電安裝平臺(tái)插拔樁作業(yè)中的潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，在作業(yè)過(guò)程中，主要潛在風(fēng)險(xiǎn)有插樁穿刺、插樁滑移、沖刷掏空、拔樁失敗以及升降過(guò)程中傾斜角過(guò)大的風(fēng)險(xiǎn)。這5種風(fēng)險(xiǎn)一旦出現(xiàn)或同時(shí)出現(xiàn)都將導(dǎo)致事故的發(fā)生。

3.1 插樁穿刺

3.1.1 原因分析

自升式海上風(fēng)電安裝平臺(tái)準(zhǔn)備作業(yè)時(shí)，插樁是第一步。海底土壤情況復(fù)雜，經(jīng)常涉及多種土層交疊的層狀地層，其中一種層狀地基就是“雞蛋殼”地質(zhì)現(xiàn)象[1]，即上層土壤的表現(xiàn)為硬黏土層，而下表層表現(xiàn)為軟黏土層，在這種地基上進(jìn)行插樁作業(yè)極易發(fā)生穿刺現(xiàn)象。一旦穿刺現(xiàn)象發(fā)生，可能對(duì)平臺(tái)的樁腿及其結(jié)構(gòu)造成損傷，更甚者會(huì)導(dǎo)致平臺(tái)傾覆泡水，出現(xiàn)人員傷亡。

海上平臺(tái)出現(xiàn)插樁穿刺現(xiàn)象，大多數(shù)是發(fā)生在“雞蛋殼”地層上[2]。而插樁穿刺事故還會(huì)發(fā)生在另一種層狀地基上：上面是“鐵板砂”，下面是黏土的層狀地基。上層“鐵板砂”主要是由粉砂和粉土構(gòu)成[3]，其強(qiáng)度很大，當(dāng)樁腿接觸到上層“鐵板砂”地質(zhì)時(shí)，受到的阻力逐漸增大，此時(shí)樁腿的載荷上升，樁腿開(kāi)始插入上層“鐵板砂”層。而“鐵板砂”地層厚度在2～6 m，樁腿在高載荷下極易穿透到達(dá)軟黏土層。此時(shí)樁腿由于阻力突然減小，就會(huì)不受控制地快速下沉，造成穿刺事故。

由于平臺(tái)作業(yè)前，人為計(jì)算海底土層的承載能力時(shí)判斷失誤或?qū)Φ刭|(zhì)的勘探?jīng)]有做足工作，盲目作業(yè)，就會(huì)帶來(lái)穿刺風(fēng)險(xiǎn)。所以除了地質(zhì)問(wèn)題，人為原因也是導(dǎo)致穿刺現(xiàn)象發(fā)生的另一個(gè)主要原因。插樁動(dòng)作完成后，在壓樁過(guò)程中，也會(huì)發(fā)生穿刺危險(xiǎn)。壓樁時(shí)，樁腿未能穿透非承重層，即未壓樁壓實(shí)，在此情況下會(huì)導(dǎo)致未壓實(shí)的樁腿承重超出其能力，導(dǎo)致平臺(tái)傾覆。

3.1.2 事故案例分析

2015年5月5日，墨西哥國(guó)家石油公司Pemax的Troll Solution自升式海上平臺(tái)在墨西哥東南部沿岸近海海域傾斜。事故現(xiàn)場(chǎng)如圖2所示。

圖2 Troll Solution事故現(xiàn)場(chǎng)

Troll Solution自升式海上平臺(tái)在就位插樁完成之后，開(kāi)始平臺(tái)上的設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)時(shí)，其中一條樁腿發(fā)生了穿刺現(xiàn)象，導(dǎo)致平臺(tái)嚴(yán)重傾斜，造成了2人死亡，10人受傷，101人緊急撤離。平臺(tái)不僅僅是發(fā)生了傾斜，由于樁腿的損壞，平臺(tái)在不斷傾斜，最終坍塌沉沒(méi)在水深30 m的海床。通過(guò)對(duì)這一事故的分析發(fā)現(xiàn)，樁腿穿刺發(fā)生后，會(huì)導(dǎo)致平臺(tái)傾斜，樁腿結(jié)構(gòu)損壞。而且還會(huì)發(fā)生繼續(xù)傾斜現(xiàn)象，最終導(dǎo)致平臺(tái)沉沒(méi)。

3.2 插樁滑移

插樁滑移是自升式海上風(fēng)電安裝平臺(tái)作業(yè)時(shí)的潛在風(fēng)險(xiǎn)之一。由于我國(guó)對(duì)海洋資源的開(kāi)發(fā)，除了以往的海上鉆井平臺(tái)留下的樁坑，現(xiàn)在海上風(fēng)電發(fā)展迅速，其海上風(fēng)電安裝船的作業(yè)次數(shù)增加，會(huì)有越來(lái)越多的樁坑留下[4]。一旦新平臺(tái)在上一個(gè)平臺(tái)鄰近、甚至同樣的位置進(jìn)行作業(yè)時(shí)，就會(huì)發(fā)生樁腿在上一個(gè)作業(yè)平臺(tái)留下的樁坑附近插入海床。這種現(xiàn)象叫做“踩腳印”[5]，如圖3所示。

圖3 插樁時(shí)“踩腳印”

“踩腳印”現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，由于之前留下的樁坑已經(jīng)破壞了土層結(jié)構(gòu)，新的樁靴接觸海床時(shí)，由于海底土層的傾斜，會(huì)導(dǎo)致其承載力不均勻，就會(huì)使樁靴滑向舊樁坑的中心，這樣就會(huì)導(dǎo)致樁腿結(jié)構(gòu)受損，失去樁腿的承載作用，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致整個(gè)平臺(tái)傾斜，最終傾覆。

3.3 沖刷掏空

沖刷掏空現(xiàn)象是指海床上的泥沙在水流作用下，被水流帶走，漸漸在原地會(huì)形成一個(gè)沖刷坑。當(dāng)自升式海上風(fēng)電裝平臺(tái)進(jìn)行插樁時(shí)，樁腿下放到海床上的時(shí)候會(huì)改變?cè)搮^(qū)域穩(wěn)定的淺海流場(chǎng)和波浪場(chǎng)[6]，波浪會(huì)因樁腿產(chǎn)生受阻影響，并產(chǎn)生一個(gè)水平方向的沖擊載荷，這樣就會(huì)帶動(dòng)泥沙，形成了波浪松動(dòng)泥沙，而海水就作為泥沙的載體，掏空樁靴插入附近的泥沙，如圖4所示。

圖4 沖刷掏空過(guò)程

海床表面的地質(zhì)性質(zhì)也決定了平臺(tái)是否會(huì)發(fā)生沖刷掏空危險(xiǎn)。如果海床表面以粉砂和淤泥為主，這種地質(zhì)最容易被海浪侵蝕和海水轉(zhuǎn)運(yùn)。季風(fēng)氣候的影響，會(huì)導(dǎo)致持續(xù)的大風(fēng)和大浪，平臺(tái)受到的水平載荷非常大[7]。插樁位置的地形因素過(guò)于復(fù)雜，存在一些傾斜地貌，坡度大，或者凹凸不平，插樁作業(yè)完成后，平臺(tái)可能短時(shí)間不會(huì)受影響，而在水流的沖刷下，會(huì)漸漸掏空樁靴附近的泥沙，最終導(dǎo)致滑移事故發(fā)生。

3.4 拔樁失敗

海上風(fēng)電安裝平臺(tái)在結(jié)束安裝作業(yè)后，需要拔樁后前往下一個(gè)作業(yè)點(diǎn)，平臺(tái)拔樁過(guò)程中，會(huì)在漲潮時(shí)將作業(yè)平臺(tái)下降至海平面，利用自身浮力協(xié)助拔樁，此時(shí)，存在拔樁失敗的風(fēng)險(xiǎn)。拔樁過(guò)程的阻礙由3部分構(gòu)成：樁靴底部與海底形成真空層后的吸附力，樁靴側(cè)面與泥土之間的摩擦力，樁靴上部回填的泥土砂石的重力。拔樁過(guò)程中，任一個(gè)或幾個(gè)阻礙沒(méi)有克服，都會(huì)導(dǎo)致拔樁失敗。

平臺(tái)在長(zhǎng)時(shí)間的站立以及壓樁時(shí)過(guò)度壓樁后，樁靴下表面與海底接觸面形成真空環(huán)境難以破壞。在樁腿插入海底土壤后，海水會(huì)攜帶大量泥沙從樁靴上方回填，導(dǎo)致淤泥覆蓋[8]，淤泥層的厚度也影響拔樁的成功與否。

沖樁設(shè)備設(shè)計(jì)的不合理，也是拔樁失敗的影響因素之一。在插樁時(shí)，由于樁靴底部的噴嘴設(shè)計(jì)的不合理，比如數(shù)量少，分布集中，就容易導(dǎo)致噴嘴口堵塞。高壓水泵的壓力過(guò)小，排量不夠，無(wú)法破壞真空環(huán)境。

3.5 傾斜角過(guò)大

3.5.1 原因分析

海上風(fēng)電安裝平臺(tái)在新的作業(yè)區(qū)域進(jìn)行插拔樁作業(yè)前，要檢查監(jiān)視平臺(tái)傾斜度設(shè)備是否正常運(yùn)行，然后對(duì)四根樁腿的載荷進(jìn)行重新分布，保證平臺(tái)是水平狀態(tài)，防止平臺(tái)進(jìn)水和傾覆，也便于樁腿的下放[9]。插樁和壓樁過(guò)程中，要時(shí)刻監(jiān)視平臺(tái)的傾斜度，及時(shí)的調(diào)整載荷的分布。除了自身的升降過(guò)程中載荷分布不均勻，氣象因素也是另一個(gè)重要原因。臺(tái)風(fēng)天氣，洋流的變化以及地質(zhì)問(wèn)題，都將導(dǎo)致平臺(tái)的傾斜角過(guò)大，損壞樁腿結(jié)構(gòu)，繼而發(fā)生平臺(tái)傾覆危險(xiǎn)事故。

3.5.2 事故案例分析

2021年4月13日，Seacor Power工程船從路易斯安那州福爾雄港出發(fā)，在路易斯安那州附近的墨西哥灣水域傾覆。Seacor Power傾 覆 現(xiàn) 場(chǎng) 如 圖5所示。Seacorpower全長(zhǎng)129 ft，共載有19人，只有6人被救出，該事故共造成6人死亡，7人失蹤。

圖5 Seacor Power事故現(xiàn)場(chǎng)

根據(jù)美國(guó)國(guó)家運(yùn)輸安全委員會(huì)公布的調(diào)查結(jié)果，Seacor Power出港穿過(guò)海灣的開(kāi)闊區(qū)域時(shí)，突然氣候變化惡劣，一場(chǎng)暴雨伴隨著大風(fēng)席卷了船只。此時(shí)風(fēng)速達(dá)到70～80 mile/h，波浪也變得非常洶涌。為了應(yīng)對(duì)當(dāng)前的惡劣天氣，船員決定下放Seacor Power的樁腿，進(jìn)行插樁作業(yè)，使船體固定在適當(dāng)位置。然而在樁腿下放過(guò)程中，受惡劣天氣影響，整個(gè)船向右舷傾斜，直到其傾覆。

SeacorPower的事故的發(fā)生，其中很重要的因素是天氣的惡劣情況。氣象因素對(duì)于海上平臺(tái)的安全性和穩(wěn)定性有很大程度危害性。

4 風(fēng)險(xiǎn)防控措施

4.1 平臺(tái)插樁穿刺預(yù)防措施

在平臺(tái)轉(zhuǎn)移到下一個(gè)作業(yè)區(qū)域的時(shí)候，應(yīng)及時(shí)對(duì)作業(yè)區(qū)域進(jìn)行充分的地質(zhì)考察，計(jì)算海底的承重能力，確保避開(kāi)“雞蛋殼”地質(zhì)，避開(kāi)上層“鐵板砂”[10]，下層軟黏土的層狀地基。對(duì)于站樁區(qū)域應(yīng)確保樁靴底部無(wú)大的碎石、障礙物和大斜坡。

為了防止被動(dòng)穿刺現(xiàn)象，應(yīng)該選擇主動(dòng)穿刺方法，消除樁腿穿刺現(xiàn)象[11]。在插樁后開(kāi)始?jí)簶叮瑢锻葔簩?shí)，避免樁腿在插樁時(shí)未穿透非承重地質(zhì)層，導(dǎo)致被動(dòng)穿刺現(xiàn)象發(fā)生。

也可以減小平臺(tái)與海面的距離，進(jìn)行單樁壓載。一般穿刺事故發(fā)生后，平臺(tái)通常由于自身重力原因往發(fā)生事故的樁腿方向傾斜，距離海面越近，平臺(tái)會(huì)很快接觸水面，利用自身浮力減緩穿刺效果，防止平臺(tái)繼續(xù)下沉和樁腿結(jié)構(gòu)的損壞。除此之外，也可以在插樁后不利用自身重力進(jìn)行壓載，此時(shí)自升式平臺(tái)漂浮于海平面上，減小插入軟土層的樁腿載荷[12]。當(dāng)發(fā)生穿刺事故時(shí)，可以大大減少平臺(tái)的損害。

最后，應(yīng)提前制定安全應(yīng)急預(yù)案，包括發(fā)生穿刺風(fēng)險(xiǎn)后如何應(yīng)對(duì)和人員的安全保障及撤離方案。

4.2 平臺(tái)插樁滑移預(yù)防措施

提前做好作業(yè)區(qū)域的地質(zhì)勘驗(yàn)，探明海床上屬于之前海上平臺(tái)留下來(lái)的舊樁坑，避免插樁作業(yè)過(guò)程中在舊樁坑附近作業(yè)[13]，也要避免重復(fù)在一個(gè)樁坑二次作業(yè)或者多次作業(yè)。在樁靴插入海床時(shí)，應(yīng)該留有一定的余量，不要完全入泥，入泥過(guò)深一是拔樁困難，二是一旦發(fā)生滑移穿刺現(xiàn)象，無(wú)法控制樁腿。壓樁時(shí)采用對(duì)角壓樁，循環(huán)交替，每入泥0.5 m深時(shí)，就靜載觀測(cè)，是否有滑移風(fēng)險(xiǎn)，重復(fù)以上步驟直到壓樁完畢。

4.3 沖刷掏空預(yù)防措施

沖刷掏空會(huì)嚴(yán)重影響平臺(tái)作業(yè)和人員安全。為了減小沖刷影響，在設(shè)計(jì)樁靴時(shí)應(yīng)減少樁靴直徑，這樣的樁靴對(duì)水流場(chǎng)的破壞影響降低。或者在建造平臺(tái)時(shí)增加水下監(jiān)控系統(tǒng)，時(shí)刻注意樁靴附近泥沙的沖刷情況。

在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中應(yīng)提高工作效率，連續(xù)施工，縮短每個(gè)風(fēng)機(jī)的安裝時(shí)間，這樣就會(huì)縮短沖刷時(shí)間[14]。沒(méi)有水下監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)派潛水員進(jìn)行海底探摸，確保沖刷沒(méi)有掏空樁靴附近的泥土。也可通過(guò)平臺(tái)上的傾斜監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)平臺(tái)是否傾斜，并調(diào)整樁腿的載荷分布，防止平臺(tái)傾斜。

最后是在插樁完成后，對(duì)海床表面進(jìn)行固定，用沙袋或可回收蓋板覆蓋樁腿周?chē)?，防止泥沙起?dòng)。

4.4 平臺(tái)拔樁失敗預(yù)防措施

平臺(tái)進(jìn)行插樁作業(yè)前，應(yīng)對(duì)作業(yè)區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)探測(cè)，確保穿刺風(fēng)險(xiǎn)降低后，計(jì)算入泥深度，評(píng)價(jià)入泥深度的拔樁能力。入泥深度不宜過(guò)深，入泥過(guò)深會(huì)導(dǎo)致拔樁困難。

在拔樁過(guò)程中，樁靴都裝有沖樁設(shè)備，平時(shí)應(yīng)加強(qiáng)沖樁設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，避免拔樁時(shí)設(shè)備失效。要準(zhǔn)確掌握作業(yè)區(qū)域的漲落潮時(shí)間，自升式平臺(tái)應(yīng)充分利用潮水，用自身的浮力進(jìn)行拔樁[15]。應(yīng)在沖樁設(shè)備充分破壞樁靴和海底之間的真空環(huán)境后，利用最大潮差時(shí)，開(kāi)始拔樁，這樣會(huì)加大拔樁成功率，避免直接利用自身浮力進(jìn)行拔樁，可能會(huì)出現(xiàn)自身浮力不夠，導(dǎo)致平臺(tái)傾斜。

4.5 平臺(tái)傾斜角過(guò)大預(yù)防措施

充分了解作業(yè)區(qū)域的氣象情況，如風(fēng)向、風(fēng)力和潮流等詳細(xì)信息，避免在惡劣天氣情況下進(jìn)行插拔樁，導(dǎo)致傾角過(guò)大，平臺(tái)有進(jìn)水甚至傾覆的危險(xiǎn)。對(duì)監(jiān)視平臺(tái)傾斜的設(shè)備定期保養(yǎng)維護(hù)。該型液壓插銷(xiāo)式海上風(fēng)電安裝平臺(tái)具備橫傾和縱傾角度達(dá)到0.5°報(bào)警，船體橫傾和縱傾角度為1°時(shí)，升降系統(tǒng)停機(jī)的功能。最重要的是提高操作人員的應(yīng)變能力和根據(jù)最大傾斜角能夠調(diào)節(jié)載荷的能力。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文以某液壓插銷(xiāo)式海上風(fēng)電安裝平臺(tái)為例，主要分析了其插拔樁作業(yè)過(guò)程的潛在風(fēng)險(xiǎn)，并通過(guò)歷史上發(fā)生的相關(guān)事故總結(jié)出經(jīng)驗(yàn)和相應(yīng)的預(yù)防和應(yīng)對(duì)措施。通過(guò)上述分析，插拔樁風(fēng)險(xiǎn)是多樣化的，必須綜合考慮，提前制定應(yīng)急方案。

在新的作業(yè)區(qū)域作業(yè)之前，要進(jìn)行充分的地質(zhì)勘探，對(duì)存在潛在風(fēng)險(xiǎn)的作業(yè)場(chǎng)址進(jìn)行充分評(píng)估，做好預(yù)案，對(duì)平臺(tái)上的設(shè)備應(yīng)定期檢查，規(guī)避天氣因素和掌握好漲落潮的時(shí)間。最重要的是提高操作人員的操作水平和管理人員的應(yīng)急處理經(jīng)驗(yàn)。平臺(tái)研發(fā)時(shí)，各種設(shè)備的壽命周期和安全裕度都要考慮周全，重點(diǎn)關(guān)注平臺(tái)的穩(wěn)定性、安全性以及對(duì)惡劣天氣的適應(yīng)性，以免出現(xiàn)極端情況后無(wú)法解決。平臺(tái)建造的材料強(qiáng)度，應(yīng)充分考慮各種環(huán)境下載荷的大小，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全裕度不能低于法律法規(guī)和船級(jí)社的各項(xiàng)規(guī)定。平臺(tái)投入使用之前，要進(jìn)行各種風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，建立一個(gè)完整的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估機(jī)制，制定規(guī)范的監(jiān)督和管理制度，才能將插拔樁的工作風(fēng)險(xiǎn)降到最低。