海洋工程基础打桩船的技术现状与发展动态

本文从海洋工程基础打桩工艺、打桩船类型和关键技术等方面着手，简述打桩船的技术现状与发展动态。

图 1 一航津桩大型专用打桩船

桩基础是承载海洋工程设施的根基，其安装精度和打桩深度是海洋工程设施安全、运营的重要影响因素。

海上风电基础桩结构大致分为5类：高桩承台、单桩基础、导管架基础、负压筒基础和重力式基础。

海上风电基础结构选型的影响因素主要包括：水深、海床条件、外部载荷、施工方法、条件和成本等。

针对海上风电的单桩基础、高桩承台基础和导管架基础的施工工艺及装备如下表：

表1 不同基础类型及配套施工工艺的特点

 图2 海上风电沉桩施工

钢管桩沉桩施工工艺如下：

图3 打桩船施工工艺

打桩船类型可分为：大型起重船（浮吊）或自升式起重安装船

大型起重船（浮吊）优点：，不受水深影响，多为自主航行，转移速度快，操纵性好

缺点：船受天气和波浪等海况条件影响较为明显，打桩作业施工周期无法保障，且随着海洋工程设施大型化和离岸化发展，传统大型起重安装船无法满足需求。

自升式起重安装船优点：兼具浮吊及平台的特点，通过自升桩腿可保持船体与海底面的相对固定，有效避免打桩作业受天气和波浪等海况的影响

表2 典型起重船（浮吊）与自升式起重安装船的性能对比

图4 荷兰 Seaway Heavy Lifting 公司Oleg Strashnov重吊船

图5 自升式平台SEA JACK

表3  21 世纪前国内已引进的国外打桩船（桩架高不小于 60 m）

表4  21 世纪以来国内大型打桩船（原设计桩架高不小于 90 m）

图6 雄程3号船

表5 国内典型大型打桩船性能表（桩架高大于 130 m）

图7 三航桩20船作业方向发展。 

随着海洋工程建设的快速发展，打桩船作为专业工程船舶，已经从小型、功能单一向着超大型、多功 能方向发展。21 世纪以来，我国已成功跻身于打桩船 建造队伍中，打破了欧美及日韩对超大型专用打桩船建造技术的垄断。

打桩船的大型化发展使桩架结构的受力和液压 执行单元变得更加复杂，考虑风力、打桩作业和船舶 运动姿态等复杂工况的动载荷作用，建立耦合系统模型对桩架和恒功率匹配进行运动响应仿真验证，已成为打桩船桩架结构和液压执行系统必备的设计方法。随着海洋经济蓬勃发展，为满足超大桩径、桩深、集 桩/补桩等打桩作业的需求，稳定性高、定位精度高、 环境友好的超大专用打桩船将得到快速发展。