海上风电施工方案及难点问题探讨

王广坡 隋奎芳 杨振峰 张连兵

摘要：虽然海上风电场有着良好的应用前景，然而其存在施工周期长、施工难度大以及投资成本高等不足。以大连某海上风电工程为例，对海上施工作业面布置进行分析，并以升压站施工、海缆铺设以及风机吊装等方面对海上风电的注意事项、施工流程以及技术要点等进行简单介绍，同时提出几点施工难点应对策略，以提高施工质量。

关键词：海上风电项目;施工方案;难点问题

1施工作业面

海上风电作业主要涵盖陆上与海上两个部分，具有协调难度大、涉及范围广等特点，需要对施工作业面进行合理布置，以保证施工效率。海上作业面的布置通常遵循资源选择经济、工程策划可靠等原则。提高作业面布置的合理性与科学性能够形成进度安排合理、资源使用效率高、安装作业连贯以及工序之间流畅搭接等施工态势。相比于陆上风电施工，海上施工作业面的组织难点一般为海上机组吊装、海缆铺设、升压站基础施工和吊装施工等[2]。

（1）陆上作业面。结合工程特点与施工影响因素，将适合需要、施工要求、经济、合理、方便作为基本原则，划分施工区域并布置施工现场。陆上一般在集控中心、临时设施、出运码头以及到导管架拼装等施工区进行施工区域布置工作。

（2）海上作业面。海上施工企业主要涵盖场内运输、厂外运输、升压站、海缆、风机核心等施工区域。应该对施工基地进行集中布置，需要保证码头能够满足海上作业要求，同时配置大型运输设备和吊装设备。可以在陆上设置海上设备组装场，也可以借助大型驳船，在施工布置环节中需要保证不会对现有设施产生较大的影响。

2海上施工关键环节

2.1升压站施工

（1）升压站型式和结构。大连某海上风电工程升压站，其桩基础是钢管桩，规格为φ1.8m，数量为4根。桩顶高程设计为1.05m，桩长设计为45m。管桩上段25m的壁厚是35m，下肚的壁厚是25m，管桩重量为62t。

由撑杆和主桩腿组成导管架，主桩腿材料是钢管，规格为φ2m，壁厚35m，撑杆材料为钢管，规格为φ800mm，壁厚14mm。在路上工厂开展导管架制作工作，在焊接与涂装作业完成之后向现场运输，并与桩基础进行套接，并将登船平台与靠船构件等设置在导管架上，其重量为17t。

（2）钢管桩施工和导管架安装。升压站基础设计为四桩导管架构造，完成沉桩作业后将导管架调平并注浆[3]。施工流程如下：①沉放导管架。②沉放钢管桩。③调平和灌浆。④安装上部平台。

（3）升压站安装。对起重船进行拖航进点与布锚处理，之后将方驳进行拖航进点与布锚处理，借助自助吊架将升压站平台水平吊起，起重船移船，在平潮条件下开展对位安放处理。安装上部平台之前，需要复测升压站基础施工部分，保证基础平面与桩管相对高度差满足安装规范。安装上部平台时，平台腿底部的竖向加速度和水平加速度需要控制在0.2g以内。对于焊条均需要进行严格检验，在其各项指标均符合海上施工标准之后才允许投入使用，并根据厂家要求开展烘干处理，将烘干次数控制在2次以内，严禁使用受油、生锈以及受潮等焊接材料[1]。

2.2海缆铺设

开展海蓝铺设作业时，现场施工受到台风以急流等方面的影响，对施工季度造成较大阻碍。借助两翼延展式铺设方法，设计埋深和与预留余量铺设防范，使由于潮沟摆动造成的风险得到充分控制，设计海缆精准铺设方案，使铺设误差在0.5%以内，有效提高施工效率，保证海缆施工按工期要求完成。

2.3机组吊装

（1）机组预拼。在风电机组运输到现场之后，借助检验验收工作对施工企业和生产厂家的质量责任加以明确，若是船上检查过程发现设备存在质量问题，则由厂家负责。完成卸船工作后，需要开展二次验收工作，若是发现卸船损伤和设备问题则需要由施工企业负责。

完成机组组装作业后，施工企业需要进行自检并进行报检，之后由业主组织验收小组开展验收工作。若是发现问题则需要进行深入讨论，找出原因，并确定整改方案，保证设备不会存在隐患。结合潮水情况等，确定机组组装、卸船等环节的时间，为机组组装质量提供保障[4]。

借助测量仪器对塔筒进行测量，强化检测力度，为其法兰直径提供可靠的数据。开展组装作业时，需要对塔筒法兰的尺寸测量次数进行合理调整，保证塔筒能够一次安装完成。

（2）机组吊装。使用拖将半潜起重船拖进场区周边深水潮沟中，并借助浅水拖轮将其拖进场区的基础附近。将绞锚放置于底座位置并下潜底座。完成驳船底座工作后，能够保证起重船甲板非常平稳，为风机吊装施工创造良好的条件，可以采用陆上安装方法开展塔筒吊装作业。才可以在甲板上开展轮毂组件和三只叶片的组装工作。

安装步骤，①塔筒分节开展吊装作业。②机舱吊装。③风轮组件的吊装施工。风机装配工作和吊装工作，需要基于制造企业技术人员指导与安装手册开展。吊具和吊索需要根据1.25倍组件重量合理配备，开展吊装作业前需要对起吊索具进行自检，保证其没有损坏问题。吊起、转向以及垂直提升环节中，需要通过四根揽风绳在四个方向上进行牵拉处理，提高机舱稳定性。开展轮毂叶片和机舱吊装作业时，需要保证揽风绳数量在4根以上，尽量远距离对4个方向进行操作，比如低潮露滩时，可以在露滩时开展桨叶组件吊装作业，以便于揽风绳操作。由专人指挥揽风绳牵拉作业，各个揽风绳均需要配备经验丰富的人员负责，并借助柔性对接設备，能够有效缓解起吊部件受到高空风速的影响。

起吊高度达到100mm时，应该停置起吊机，相关人员对起吊索具进行检查，司机对吊车仪表盘加以检查，慢速操作吊车回转、提升以及下降等，尤其在回转操作中，需要对惯性力和风载进行充分考虑，以降低晃动影响。

3施工难点应对策略

3.1强化气候检测，科学处理海上复杂环境

在海上施工中，风浪的影响较大。对此，在开展施工作业时，应该安排专业人员，开展气象预报收集、分析以及比对等工作。安排专人制定船舶出港、船舶回港的调度制度和管理流程，在保证船舶安全的基础上，对施工窗口期进行充分利用。见表1。

3.2强化潮位检测

结合特定海域的具体情况合理安排施工工期，优选外海浅吃水施工船機以及科学制定锚泊策略，在施工时需要结合潮汐经常开展水深测量工作，为船舶安全、稳定航行提供保障。施工方案需要保证施工作业的快捷性、可靠性，并降低海上施工时长。施工安排应该具有良好的高效性、紧凑性以及周密性。[2]

3.3开展吊装方案专项制定

对于单桩起吊立桩，结合项目具体情况，科学设计吊装方案。集合海上吊装规范进行吊索具选择、吊耳强度胶合以及吊臂曲线复核等工作，进行科学编制吊装方案。在吊装方案通过审评之后，开展作业指导书制定工作，并在参建人员中进行落实[5]。

3.4制定专项施工方案

坐滩施工起重船完成进点就位作业之后，应该将双层抱住架设置于船上。在抱住架上层和下层配置回路液压抱紧装置，数量各为8个，与甲板上对桩垂直度进行实时监测的全站仪互相配合，能够使单桩垂直调整工作更加便捷。

3.5合理制定营救方案

海上施工时，参建人员较多，在上船、下船、船边、船舶事故以及结构边沿等方面可能出现人员落水事故，在涌流作用下将人冲走。因此，施工作业中，需要对人员管理加以强化。制定海上急救以及落水求助等方面的应急元，施工前保证技术交底工作的有效性，对管理工作核心加以明确。[3]

4结语

综上所述，我国在海上风资源开发和利用方面已经取得一定成果。相关人员需要对海上施工期气候变化以及地质特点等进行充分掌握，进而制定科学的施工防范，为施工周期和施工质量提供保障。可以通过强化气候检测科学处理海上复杂环境、强化潮位检测、制定专项施工方案、合理制定营救方案等策略积极应对施工难点问题。

参考文献：

[1]陈亮，万鹏，王德银.海上风电超深孔压静力触探施工工艺及原始数据关键问题的探讨[C]//.第十五届全国工程物探与岩土工程测试学术大会论文集.2017（21）：123-124.

[2]韩宁宁.海上风电施工方案及难点问题探讨[J].工程经济，28（12）：34-37.

[3]钟钿.风电工程项目管理的难点及措施分析[J].山东工业技术，276（22）：187-188.

作者简介：王广坡（1983—），男，山东梁山人，本科，工程师，研究方向：工程管理（投资）。