Chức năng của tàu đóng cọc là gì?

Chức năng cốt lõi: Thi công cọc móng chính xác

Chức năng cơ bản và trực tiếp nhất của tàu đóng cọc là để vận chuyển, định vị và đóng cọc móng (thép, bê tông hoặc gỗ) xuống đáy biển . Những cọc này hỗ trợ các công trình ngoài khơi như tua-bin gió, giàn khoan dầu và cầu. Nếu không có sự lắp đặt chính xác này thì các dự án ngoài khơi quy mô lớn sẽ không thể thực hiện được.

Ví dụ, Ngành công nghiệp gió ngoài khơi đã lắp đặt hơn 3.000 tuabin chỉ riêng trong năm 2023 , mỗi cái cần 4-6 cọc. Các tàu hiện đại đạt được dung sai theo chiều dọc của 1:100 (0,57 độ) hoặc tốt hơn nữa là một yêu cầu quan trọng đối với móng đơn cọc.

Hệ thống Định vị Chính xác & Định vị Động (DP)

Trước khi đóng một cọc đơn, tàu phải duy trì vị trí chính xác bất chấp sóng, gió và dòng chảy. Điều này đạt được thông qua Hệ thống định vị động (DP) , sử dụng máy đẩy và GPS để giữ tàu trong Độ chính xác 0,5 mét .

Hệ thống DP hoạt động như thế nào trong thực tế

• Tàu DP loại 2 là tiêu chuẩn cho việc đóng cọc, cung cấp khả năng dự phòng để một sai sót duy nhất sẽ không làm mất vị trí.
• Dữ liệu thời gian thực từ sáu điểm tham chiếu (GPS, con quay hồi chuyển, cảm biến gió) điều chỉnh đầu ra của bộ đẩy mỗi giây.
• Ví dụ: Các Tàu Orion có thể duy trì vị trí trong sóng 3 m, cho phép làm việc ở khoảng cách lên tới 95% điều kiện thời tiết ở Biển Bắc.

Nếu không có DP, cọc có thể bị đóng sai góc, gây hư hỏng kết cấu hoặc tốn hàng triệu chi phí làm lại.

Vận chuyển và vận hành máy đóng cọc (Thủy lực và Diesel)

Cần cẩu và khung đỡ của tàu giữ búa đóng cọc, tạo ra những cú va đập liên tục để đóng cọc. Búa thủy lực hiện nay là tiêu chuẩn công nghiệp , đạt được 300-1.200 đòn mỗi phút với năng lượng có thể kiểm soát được (50 kJ đến 4.000 kJ mỗi lần thổi).

Các tàu hiện đại cũng bao gồm búa dưới nước đối với cọc dưới biển, giảm tiếng ồn 20 dB so với đóng trên mặt nước.

Câu hỏi thường gặp: Tàu đóng cọc đảm bảo tính toàn vẹn của cọc như thế nào?

Hệ thống giám sát thời gian thực (Máy phân tích đóng cọc, PDA) đo ứng suất, năng lượng truyền và tính toàn vẹn của trục sau mỗi cú đánh. Nếu căng thẳng vượt quá 90% cường độ năng suất của thép , hệ thống sẽ tự động giảm năng lượng búa.

1. Câu hỏi: Tàu có thể sửa cọc bị đóng sai góc được không? Trả lời: Không – đó là lý do tại sao các cuộc khảo sát trước khi lái xe và độ chính xác của DP lại rất quan trọng. Sai số 1 độ ở độ sâu 30m dẫn đến độ lệch 0,5m ở mũi cọc.
2. Câu hỏi: Điều gì xảy ra nếu cọc chạm nền sớm? Trả lời: Tàu chuyển sang búa rung (tác động thấp, tần suất cao) để tránh hư hỏng cọc, sau đó dùng hệ thống phun làm mềm đất.
3. Câu hỏi: Một tàu có thể đóng bao nhiêu cọc mỗi ngày? Trả lời: Tỷ lệ điển hình: 2-4 cọc mỗi ca 24 giờ đối với cọc đơn đường kính 8m; lên tới 12 cọc đối với cọc nhỏ hơn 2m.

Chức năng phụ: Lắp đặt khuôn mẫu & Đổ vữa dưới nước

Ngoài việc lái xe, những chiếc tàu này còn lắp đặt cọc mẫu – khung thép dẫn hướng nhiều cọc thành các mẫu chính xác (ví dụ, vỏ bọc 4 cọc cho giàn khoan dầu). Tàu hạ mẫu xuống, đóng cọc dẫn hướng qua ống lót, sau đó trát các vòng (khe hở) giữa cọc và ống tay áo để gắn kết vĩnh viễn.

Ví dụ về dữ liệu vữa

• Hỗn hợp vữa: cường độ cực cao (100 MPa) , được bơm qua ống tích hợp.
• Một chiếc áo khoác ngoài khơi điển hình đòi hỏi 8-12 tấn vữa mỗi cọc kết nối.
• Tàu chở hai nhà máy trộn vữa độc lập để tránh thời gian ngừng hoạt động.

Chức năng An toàn & Môi trường: Hệ thống Giảm tiếng ồn

Việc đóng cọc tạo ra tiếng ồn dưới nước vượt quá 180 dB lại 1μPa @ 1m , có hại cho động vật có vú ở biển. Triển khai tàu hiện đại rèm bong bóng hoặc tấm che giảm tiếng ồn làm giảm mức đỉnh bằng cách 15-25dB .

Ví dụ, “Màn bong bóng lớn” hệ thống trên tàu như Trình cài đặt biển sử dụng 500 vòi phun khí xung quanh cọc, giảm tiếp xúc âm thanh bên dưới 160dB – ngưỡng pháp lý đối với sự xáo trộn của động vật có vú ở biển trong vùng biển EU.

Ngoài ra, tàu bao gồm nhà quan sát động vật có vú biển (MMO) sử dụng camera nhiệt và điện thoại dưới nước, dừng lái xe nếu động vật đến gần 500 mét .