江苏响水220kV海上升压站安装

文 | 田拓，张伟，娄睿

江苏响水220kV海上升压站安装

文 | 田拓，张伟，娄睿

工程概述

江苏响水近海风电场位于响水县灌东盐场外侧海域，风电场离岸距离约10km，沿海岸线方向长约13.4km，垂直于海岸线方向宽约2.6km，场区面积34.7km2，场区水深8－12m（平均海平面起算）。风电场拟安装55台风电机组，海上升压站位于风电场西侧、第2－3排风电机组之间。升压站主体平面尺寸约为23m×28m，高24.8m，平台顶高程31.0m，为一整体式钢平台，上部组块总重约2050t。本项目的实施时间为10月中旬，海上气象影响明显，把握住有效时间窗口期，合理进行船舶就位和吊装安排，对于作业顺利及安全与否至关重要。

海上安装

一、海上预调查

（一）水深及海底地形预调查

1．预调查内容

由于海上升压站安装现场水域水深较浅，而主作业船、运输驳船和抛锚拖轮的作业吃水都比较深，所以为保证施工期间作业船舶的安全，把握作业现场的水深及地形变化对于规划进出场路线尤为重要，所以在方案设计之初进行现场水深和地形预调查十分必要。

根据施工船舶的抛锚就位范围，预调查扫测范围为以升压站桩基础为中心，按照主作业船的抛锚方向，取边长2km的正方形区域。

另外要进行船舶进出场址路线的地形调查，船舶进出场路线为两条，各长1200m，测量范围为以船舶进出场路线为中心线，宽300m走廊带。

调查内容具体包括：

（1）查明船舶作业区域及进出场路由水下地形情况；

（2） 查明区域障碍物及周边建筑物情况；

（3） 查明区域附近是否存在电缆及电缆的位置、走向。

2．预调查结果

据业主资料，项目调查范围内共有4处风电机组及1处海上升压站，风电机组编号分别为26号、27号、38号、39号，经现场勘查，调查期间除38号风电机组桩基础未建外，海上升压站与其余风电机组桩区域基础均已存在。

区域内地形较为平缓，水深在7.0m－9.5m之间，总体呈自南向北逐渐变深的趋势，海底面坡度为0.75‰，最浅处7.0m，位于测区西南角，最深处9.5m，位于26号风电机组桩基础附近。各等深线基本平行，走向为NW-SE。

区域内共发现1处升压站桩基础及3处风电机组桩基础，分布有大量沟痕，未见有裸露电缆，未发现具有明显高度的障碍物。

（二）现场潮位预调查

1．预调查内容

图1 调查范围示意图

除把握水深和现场海底地形之外，掌握现场在施工期间的潮位变化情况对于施工船组规划进出场时间、抛锚就位时间和吊装作业时间尤为重要，所以在方案设计之初需要进行现场潮位预调查。对于潮汐情况，如果作业地点附近有验潮站，可以做参考，不过作业地点的潮位和涨落潮时间与验潮站位置可能会有一定差异；如果需要较为精确地了解作业地点的潮位变化情况，则需要进行现场验潮，对于附近有验潮站的，可根据验潮站的潮位推算作业地点的潮位变化，然后到现场进行实际验潮，根据验潮结果对推算方式进行修正，以此推算施工期间的潮位变化。立足于附近验潮站的验潮至少需要半个月以上的时间，而对于无验潮站基础的现场验潮，验潮时间可能需要数月之久。

2．预调查结果

本项目中，由于现场施工前时间较紧，没能进行现场验潮以推算施工期间较为准确的潮位变化。但作业地点距离灌河口燕尾港约10公里，从现场潮位变化来看，10月中旬的潮位变化与燕尾港相仿，即潮位变化时间能提前1个半小时左右。

二、施工条件确认

（一）桩腿间距确认

在进行装船作业前，首先需要确认升压站建造完成后各桩腿的间距以及海上桩基础施工完成后各桩腿的间距是否在设计允许误差范围内。

从复测结果来看，C轴的间距误差最大，为41mm，满足设计要求。

（二）220kV海缆实际敷设路由确认

确认海上升压站安装前已经敷设的220kV海底电缆的实际路由，以免在主作业船抛锚就位过程中伤及海缆。

三、动态监测设备布置

图2 桩腿间距确认

升压站主要集成了电气设备，这些设备对冲击和倾斜有着严格的限制性要求，所以在升压站起吊、装船、运输和海上安装过程中需要进行动态监测。按照设计要求，监测点布设在升压站1层甲板的四个角点紧靠桩腿的位置。由于升压站在起吊、装船和海上安装过程中不能自主供电，所以监测设备需要自备电瓶供电，电瓶供电能力须保证能够满足整个码头起吊装船和海上起吊安装过程的监测需要。运输过程中监测设备可以利用运输驳船的外接供电。此外，监测采用无线传输的方式，可以实时观察监测结果。

对于此次作业，双臂架四主钩起重能力3600t的浮吊船“德浮3600”发挥了十分关键的作用，一方面，四个主钩吊装升压站可以在满足载荷要求的情况下，保证升压站平起平落而避开升压站偏心影响；另一方面，浮吊船可以将升压站的升降位移控制在4mm/s，从而降低振动冲击影响，此次施工中加速度最大值出现在升压站起吊的瞬间，测点X向为0.081g，远小于限值0.2g。倾角最大值出现在升压站起吊的瞬间，测点X向为0.408°，远小于限值10°。

四、 施工作业

（一）主作业船就位

升压站海上安装区地处灌河口外南侧，属非正规半日潮海区。潮波运动方向为NW-SE，落潮为SE-NW。安装作业船使用烟台打捞局起重能力为3600t的双臂架浮吊船“德浮3600”船进行，主作业船就位采取顺流方式，抛8口定位锚，艏部4口，艉部4口，呈外八字形。所有船舶锚位将由导航定位系统协助就位，并加装锚浮漂监视锚位。就位完成后，主作业船调整船位到达运输驳船设计靠泊位置。

（二）运输驳船就位

主作业船就位完成后，运输驳船乘高平潮自主作业船右前侧靠近锚区，在接近4号定位锚缆位置时，主拖轮傍靠运输驳船右舷，辅助拖轮带缆至运输驳船左舷艏部，协助运输驳船进入主作业船2号和3号定位锚缆之间的锚区。

运输驳船在两拖轮辅助下到设计位置依次抛下两口航行锚，完成抛锚后，由两拖轮辅助其艉靠主作业船，靠泊过程中，由两拖轮控制运输驳船的左右动船，由运输驳船通过动车控制其进、退。当运输驳船距离主作业船艏约30m左右时，主作业船通过打撇缆的方式向运输驳船船艉送缆，主作业船与运输驳船依次带2根交叉缆和2根直缆。

（三）升压站安装

由于解绑时间较长，在进行吊架挂扣时即开始对升压站进行解绑。

图3 动态监测设备

图4 主作业船抛锚就位图

在水深完全满足1m安全作业水深时，主作业船起升主钩，当起升主钩至升压站各桩腿离开垫墩顶面20cm－50cm时停止起升，静止观察10分钟左右，确保没有问题后继续起升主钩。待升压站起升到预定高度以后，两拖轮辅助运输驳船控制船位，解缆撤离。

运输驳船撤离后，主作业船吊着升压站向升压站桩基础移船。到达预定位置后，主作业船通过绞船及调整扒杆变幅将升压站各桩腿与基础各桩腿对齐。主作业船同时派出小艇分别将辅助安装人员送至A1、C1桩腿，协助对齐安装。

（四）作业船组撤离

图5 主作业船和运输驳船之间带缆示意图

图6 升压站安装就位图

图7 响水升压站安装现场照片

安装完毕经质检检查确认后，将各索具依次从升压站各吊点上摘除，同时动态监测人员将监测设备回收，然后主作业船撤离安装区域并与升压站保持大于100m的安全距离。运输驳船在拖轮辅助下再次艉靠主作业船，主作业船将升压站吊装框架连同索具放置到驳船甲板上，完成后运输驳船和主作业船船组依次撤离安装现场并复员。

结语

此次升压站安装自重大，作业水深浅，周围桩基础众多，作业水域面积小，所以在进场施工前必须对现场的水深、地形、布局以及潮流情况有一个较为全面的了解，结合作业船舶性能，对作业程序进行科学合理的安排。同时，升压站上的电气设备对吊装和运输过程中的振动和倾斜有着十分严格的要求，所以对监测设备的布置、供电、信号传输和监测要综合考虑，合理布局。此次海上安装作业，主作业船仅利用了两天时间，即顺利完成了作业船进场就位、升压站安装、作业船撤离等作业，安装精度及安全符合作业要求，圆满完成了安装作业。

（作者单位：烟台打捞局）