陆上风电建设项目安全高效施工的关键问题

张 彪 朱 勇 李俊难 李志豪 刘嘉琦 贺锦华

湖北省工业建筑集团安装工程有限公司 湖北 武汉 430076

电力是现代国家经济社会发展的物质基础。多年以来，我国电力供应以燃煤发电为主，然而燃煤发电会造成环境污染问题以及大量的温室气体排放。随着我国在2020年9月提出“2030年碳达峰，2060年碳中和”的目标，低碳环保的新能源发电将在我国能源结构中占比越来越大。风力发电是一种技术成熟、经济可行的低碳清洁能源。我国风电资源十分丰富（陆上离地10 m高度风能资源约43.5亿 kW，居世界第一[1]），在当前“碳达峰、碳中和”目标的大背景下，风力发电在我国具有广阔的发展前景。

截至2020年上半年，我国陆上风电累计装机容量为2.1亿 kW[2]。2020年10月，全球400余家风电企业在北京通过的《风能北京宣言》指出，2025年后，中国风电年均新增装机容量应不低于6 000万 kW，到2030年至少达到8亿 kW，到2060年至少达到30亿 kW。我国“十四五”规划也指出要大力提升风电规模，可以预见在未来40年内，陆上风电项目仍将大规模建设。

风电项目合同额一般较大，工期较短，环境条件恶劣，占地范围广且分散，大件重物高空吊装作业较多，在项目开发实施过程中可能面临工期风险、技术风险、资金风险、安全风险等[3-5]。近年来，关于风电场建设项目工期延误、施工事故的新闻频频被报道，正是基于这一原因，本文对陆上风电在建设安装过程中经常遇到的对工期安全影响较大的问题进行了总结分析，并基于自身风电建设项目经验，从技术或管理方面提出应该特别关注的要点或解决措施，可为类似风电项目建设施工提供借鉴，并将其广泛应用于我国未来的风电建设项目中。

1 勘察设计阶段

1.1 可能存在的问题

勘察设计的质量直接决定风电建设项目施工成本、施工工期以及施工质量[5]，是决定风电建设项目成败的关键。在风电建设项目中，可能存在因土地、国防、环保、文物、电网消纳等方面的因素勘察不够全面而导致项目拖延甚至停工的现象[6]。因勘察设计质量较差导致工期延长、费用增加、施工质量难以保证的情况时有发生[7]，因此，必须全面重视风电建设项目勘察设计工作。

1.2 应对措施

1）全面细化可行性研究阶段工作，对可能影响风电项目施工的各个要素，如土地、地质、林业、环保、电网、军事、文物等，在进行可行性勘察后，务必科学、详细地分析。可在初步分析具有投资价值后，再进行后续深入可行性研究编制。

2）在勘察设计阶段，应建立全员参与、全员管理的设计理念，不仅要将风资源、土建、交通、电气、结构、暖通、给排水等各个专业的设计人员纳入设计过程中，还要使技经人员、项目人员、与当地政府对接人员参与到全过程设计中。设计方案评价的主要内容有：是否尽可能减少征地以及对当地居民生活的干扰；场外道路和场内道路设计是否合理；风机基础和变电基础设计是否满足要求，从工程量估算、施工难易等方面综合评价经济性是否合理；集电线路是否最优；升压站、综合楼、主控室等建筑物的位置是否合理，工程量、造价是否合理。

2 前期准备阶段

2.1 可能存在的问题

前期准备阶段所涉及的主要事务有：征地协调、场外与场内道路及安装场地施工、风力发电设备采购运输、起重及其他机械设备租赁等。我国幅员辽阔，不同地区风俗习惯、地理环境、风土人情相差较大，因种种原因可能导致风电项目在建设过程中遇到当地百姓阻挠，这不仅会导致工期延误，极端情况下甚至可能导致事态的扩大，带来恶劣的社会影响。

道路的宽度、坡度、转弯半径、排水、压实度等指标必须满足风力发电设备运输的要求，否则可能引起车辆侧翻、设备滑落等事故。安装场地的平整度、承载力、空间大小应满足设备存放及吊装的要求。

风力发电机组设备生产周期较长，运输距离较远。设备过早到货会导致存放时间较长，项目现场保管费时、费力；若设备无法及时到货则会延误工期，拖延施工进度。

风电项目所使用的起重及其他机械设备主要有主吊起重机、副吊起重机、卸货起重机、装载机、挖掘机等，机械设备配置不合理会降低安装效率，延误工期。

2.2 应对措施

1）建设方应重视风电项目建设过程中可能遇到的阻挠施工的问题。项目部应有相关经验的专人负责征地协调工作，明确征地过程中所交涉的当地主管部门。建设单位在正式开工前应与当地百姓之间签订合理、科学的能平衡各方利益的征地补偿协议，并确保将足额的补偿款及时发放至当地百姓手中。建设方也可根据实际情况将征地事务委托给当地政府或第三方机构。

2）施工单位应了解各个设备的质量及尺寸，并严格按照设计要求进行道路施工。设备运输前，监理单位应组织各方对所施工道路和安装场地进行全面检查验收，绝不能因任何外在客观条件而降低道路和安装场地标准。

3）采购方应根据项目所在地季节或天气状况提前制定施工计划，尽可能避开雨雪天气施工或运输风电设备，并对厂家进行交底，以便于厂家合理安排设备生产时间。若施工计划有变，应及时通知生产厂家调整生产计划。

4）起重设备的选择与所吊装的风机型号、自然条件息息相关。首先，根据建设地区是山地还是平原，选择主吊起重机的类型。其次，根据吊装质量、吊装高度合理选择主吊起重机、副吊起重机、卸货起重机的型号。在节约经济的前提下，为提升安装效率，山地风电项目的主吊起重机应使用汽车式主吊以便于转场，平原风电项目应使用履带式主吊[8]。对于山地风电建设项目来讲，需要特别考虑风电设备进山运输问题。若山地较陡峭，运输卡车可能需要额外的牵引力拖曳，因而需要提前租赁相应的机械设备。

3 基础施工阶段

3.1 可能存在的问题

基础施工与后文所讲到的设备安装不能完全分割，而是相互穿插，交叉施工。风电建设项目所涉及的土建基础施工有升压站、综合楼等建筑物基础、风力发电塔筒基础，其中，需要特别关注塔筒基础的施工。塔筒基础需要大量的混凝土（超过500 m3），一次浇筑时间长，浇筑过程中不能有雨水，混凝土强度等级较高（一般为C40），水化热高、收缩量大、容易开裂。尤其对于山地风电建设项目，在混凝土基础浇筑过程中，若出现风雨天气，一方面会影响混凝土基础强度，另一方面混凝土搅拌车无法到达项目现场，一旦发生这种情况，不得不将已浇混凝土基础摧毁重浇，耗时耗力，增加成本。

3.2 应对措施

1）综合评估混凝土站的位置与供应能力，尽可能选取距离施工位置近、供应能力满足要求的混凝土供应站。

2）塔筒基础浇筑时间超过10 h，养护期需要28 d。塔筒基础施工前，必须提前关注天气预报，有任何降雨的风险就不开始混凝土基础浇筑。在混凝土浇筑完成后，基础防水养护措施务必到位。

4 设备安装阶段

4.1 可能存在的问题

风电建设项目设备安装阶段是工作量最大、高空吊装作业最多、安全隐患最多、工作最复杂的阶段，任何一个小的疏忽都有可能引起大的生产事故，因此必须高度重视高质量施工与安全问题。根据施工经验及相关资料，这一阶段可能存在的问题主要有以下几点：

1）起重机械倾翻事故。关于风电建设项目起重设备倾翻的新闻时有报道，有些倾翻事故甚至发生在吊装要求较低的设备卸货过程中。

2）由于风力发电项目选址必定处于富风区域，项目施工可能长期处于风力较大的状态。除此之外，雾、雨、雪天气也对施工有较大的影响，稍有不慎就可能引发事故，造成一定的损失和伤亡。

3）塔筒、机舱、叶片这些主要风电设备质量和尺寸较大，吊装高度较高，在吊装过程中若安装方案不当或经验不足，会导致工期延长，甚至引起安全事故。

4）风电塔筒高度达到100 m，并往往处于高位区，在雷雨天气很容易引发雷击触电事故。

4.2 应对措施

1）起重作业人员必须持证上岗，并接受专门的安全技术培训。大型设备吊装前必须编制合理的专项施工方案，并经监理批准，吊装作业前必须进行吊装技术交底，起重作业人员必须熟知吊装方案、指挥信号、安全技术要求及吊车的操作方法。吊装作业必须严格地按照专项施工方案执行。

2）起重机械定期进行检查保养。所有的起重吊装作业（卸车、转运、安装）必须以起重机械力能、现场实际情况制定合理、科学的吊装作业工艺，严禁凭感觉、经验进行起重作业。

3）起重机械行驶道路必须平整、坚实、可靠，停放地点必须平坦。吊装作业前，起重机械停放的地基应事先进行处理，地基承载力、平坦度符合起重机械使用说明要求。在正式吊装前，要对起重机械各部位进行全面的检查，确认无误后进行试吊，试吊通过后，再进行正式吊装作业。

4）项目参建各方必须时刻关注天气状况，相关人员必须对后一天的天气进行分析，确定是否适合施工，并在恶劣天气来临前做好相应的准备工作以保护发电设备。项目现场应制定应对突发天气状况的应急响应预案。

5）塔筒、机舱、叶片的安装属于高空重物吊装作业，吊装时一定要系缆风绳，以控制吊装位置与角度，方便安装并防止碰撞。吊装前确认天气状况，雷雨、大风天气严禁吊装，吊装机舱和塔筒的安全风速值在10 m/s以下，吊装叶轮的安全风速值在8 m/s以下。双机抬吊时，每台起重机械负荷率不得超过额定起重量的80%。吊装塔筒时，每段塔筒爬梯上下端固定一条临时安全保护钢丝绳，以确保操作人员的人身安全，在吊装完成后，再拆卸临时安全保护钢丝绳。高度为90 m的塔筒副吊吊高要大于50 m，高度为100 m的塔筒副吊吊高要大于60 m。上部塔筒吊装完毕后，尽快吊装机舱，如遇见大风（风速＞10 m/s），主吊应钩住上塔筒不松钩。机舱是风力发电吊装作业中质量最大的部件，吊装机舱时，为避免机舱偏航，确保吊装一次到位，主吊吊臂应正对机舱的法兰且保证机舱不会碰到吊车吊臂。叶片的受风面积最大，在进行叶轮吊装作业的过程中，除了需要注意天气因素外，还应注意使用副吊和缆风绳控制叶片的角度，时刻注意避免叶片撞击起重机臂或塔筒。

6）雷雨天气严禁施工人员接近风力发电机组，如雷雨发生时施工人员正在风力发电机组中作业，必须立即离开。定期对配电柜、电缆线、电动工具进行安全检查，确保接地符合规范要求、绝缘防潮良好、漏电保护器正常工作。雨后务必检查各个变压器及配电柜的接线情况，确认现场电源无接触不良后，方可使用。

5 结语

风力发电建设项目是多方参与、复杂烦琐的系统工程。本文总结了建设风电项目过程中，在勘察设计、征地补偿、场内外道路及安装场地施工、风电设备采购运输、施工机具租赁、塔筒基础混凝土浇筑、风电设备吊装各个环节可能出现的对工期、安全、质量具有重要影响的问题，并根据工程经验提出了针对这些问题的应对措施。这些措施对参与风电建设项目的各方，如建设单位、设计单位、监理单位、总承包单位、施工单位都具有十分现实的指导意义，可有效保障风电建设项目安全、高效施工。

在未来的风电建设项目中，应注意调动各方参与人员的积极性，提前策划，将问题前置，以预防为主，从而平稳、安全、高质高效地推进风电项目，实现项目建设各方利益最大化。