海上風電施工方案及難點問題探討

王廣坡 隋奎芳 楊振峰 張連兵

摘要：雖然海上風電場有著良好的應用前景，然而其存在施工周期長、施工難度大以及投資成本高等不足。以大連某海上風電工程為例，對海上施工作業面布置進行分析，并以升壓站施工、海纜鋪設以及風機吊裝等方面對海上風電的注意事項、施工流程以及技術要點等進行簡單介紹，同時提出幾點施工難點應對策略，以提高施工質量。

關鍵詞：海上風電項目;施工方案;難點問題

1施工作業面

海上風電作業主要涵蓋陸上與海上兩個部分，具有協調難度大、涉及范圍廣等特點，需要對施工作業面進行合理布置，以保證施工效率。海上作業面的布置通常遵循資源選擇經濟、工程策劃可靠等原則。提高作業面布置的合理性與科學性能夠形成進度安排合理、資源使用效率高、安裝作業連貫以及工序之間流暢搭接等施工態勢。相比于陸上風電施工，海上施工作業面的組織難點一般為海上機組吊裝、海纜鋪設、升壓站基礎施工和吊裝施工等[2]。

（1）陸上作業面。結合工程特點與施工影響因素，將適合需要、施工要求、經濟、合理、方便作為基本原則，劃分施工區域并布置施工現場。陸上一般在集控中心、臨時設施、出運碼頭以及到導管架拼裝等施工區進行施工區域布置工作。

（2）海上作業面。海上施工企業主要涵蓋場內運輸、廠外運輸、升壓站、海纜、風機核心等施工區域。應該對施工基地進行集中布置，需要保證碼頭能夠滿足海上作業要求，同時配置大型運輸設備和吊裝設備。可以在陸上設置海上設備組裝場，也可以借助大型駁船，在施工布置環節中需要保證不會對現有設施產生較大的影響。

2海上施工關鍵環節

2.1升壓站施工

（1）升壓站型式和結構。大連某海上風電工程升壓站，其樁基礎是鋼管樁，規格為φ1.8m，數量為4根。樁頂高程設計為1.05m，樁長設計為45m。管樁上段25m的壁厚是35m，下肚的壁厚是25m，管樁重量為62t。

由撐桿和主樁腿組成導管架，主樁腿材料是鋼管，規格為φ2m，壁厚35m，撐桿材料為鋼管，規格為φ800mm，壁厚14mm。在路上工廠開展導管架制作工作，在焊接與涂裝作業完成之后向現場運輸，并與樁基礎進行套接，并將登船平臺與靠船構件等設置在導管架上，其重量為17t。

（2）鋼管樁施工和導管架安裝。升壓站基礎設計為四樁導管架構造，完成沉樁作業后將導管架調平并注漿[3]。施工流程如下：①沉放導管架。②沉放鋼管樁。③調平和灌漿。④安裝上部平臺。

（3）升壓站安裝。對起重船進行拖航進點與布錨處理，之后將方駁進行拖航進點與布錨處理，借助自助吊架將升壓站平臺水平吊起，起重船移船，在平潮條件下開展對位安放處理。安裝上部平臺之前，需要復測升壓站基礎施工部分，保證基礎平面與樁管相對高度差滿足安裝規范。安裝上部平臺時，平臺腿底部的豎向加速度和水平加速度需要控制在0.2g以內。對于焊條均需要進行嚴格檢驗，在其各項指標均符合海上施工標準之后才允許投入使用，并根據廠家要求開展烘干處理，將烘干次數控制在2次以內，嚴禁使用受油、生銹以及受潮等焊接材料[1]。

2.2海纜鋪設

開展海藍鋪設作業時，現場施工受到臺風以急流等方面的影響，對施工季度造成較大阻礙。借助兩翼延展式鋪設方法，設計埋深和與預留余量鋪設防范，使由于潮溝擺動造成的風險得到充分控制，設計海纜精準鋪設方案，使鋪設誤差在0.5%以內，有效提高施工效率，保證海纜施工按工期要求完成。

2.3機組吊裝

（1）機組預拼。在風電機組運輸到現場之后，借助檢驗驗收工作對施工企業和生產廠家的質量責任加以明確，若是船上檢查過程發現設備存在質量問題，則由廠家負責。完成卸船工作后，需要開展二次驗收工作，若是發現卸船損傷和設備問題則需要由施工企業負責。

完成機組組裝作業后，施工企業需要進行自檢并進行報檢，之后由業主組織驗收小組開展驗收工作。若是發現問題則需要進行深入討論，找出原因，并確定整改方案，保證設備不會存在隱患。結合潮水情況等，確定機組組裝、卸船等環節的時間，為機組組裝質量提供保障[4]。

借助測量儀器對塔筒進行測量，強化檢測力度，為其法蘭直徑提供可靠的數據。開展組裝作業時，需要對塔筒法蘭的尺寸測量次數進行合理調整，保證塔筒能夠一次安裝完成。

（2）機組吊裝。使用拖將半潛起重船拖進場區周邊深水潮溝中，并借助淺水拖輪將其拖進場區的基礎附近。將絞錨放置于底座位置并下潛底座。完成駁船底座工作后，能夠保證起重船甲板非常平穩，為風機吊裝施工創造良好的條件，可以采用陸上安裝方法開展塔筒吊裝作業。才可以在甲板上開展輪轂組件和三只葉片的組裝工作。

安裝步驟，①塔筒分節開展吊裝作業。②機艙吊裝。③風輪組件的吊裝施工。風機裝配工作和吊裝工作，需要基于制造企業技術人員指導與安裝手冊開展。吊具和吊索需要根據1.25倍組件重量合理配備，開展吊裝作業前需要對起吊索具進行自檢，保證其沒有損壞問題。吊起、轉向以及垂直提升環節中，需要通過四根攬風繩在四個方向上進行牽拉處理，提高機艙穩定性。開展輪轂葉片和機艙吊裝作業時，需要保證攬風繩數量在4根以上，盡量遠距離對4個方向進行操作，比如低潮露灘時，可以在露灘時開展槳葉組件吊裝作業，以便于攬風繩操作。由專人指揮攬風繩牽拉作業，各個攬風繩均需要配備經驗豐富的人員負責，并借助柔性對接設備，能夠有效緩解起吊部件受到高空風速的影響。

起吊高度達到100mm時，應該停置起吊機，相關人員對起吊索具進行檢查，司機對吊車儀表盤加以檢查，慢速操作吊車回轉、提升以及下降等，尤其在回轉操作中，需要對慣性力和風載進行充分考慮，以降低晃動影響。

3施工難點應對策略

3.1強化氣候檢測，科學處理海上復雜環境

在海上施工中，風浪的影響較大。對此，在開展施工作業時，應該安排專業人員，開展氣象預報收集、分析以及比對等工作。安排專人制定船舶出港、船舶回港的調度制度和管理流程，在保證船舶安全的基礎上，對施工窗口期進行充分利用。見表1。

3.2強化潮位檢測

結合特定海域的具體情況合理安排施工工期，優選外海淺吃水施工船機以及科學制定錨泊策略，在施工時需要結合潮汐經常開展水深測量工作，為船舶安全、穩定航行提供保障。施工方案需要保證施工作業的快捷性、可靠性，并降低海上施工時長。施工安排應該具有良好的高效性、緊湊性以及周密性。[2]

3.3開展吊裝方案專項制定

對于單樁起吊立樁，結合項目具體情況，科學設計吊裝方案。集合海上吊裝規范進行吊索具選擇、吊耳強度膠合以及吊臂曲線復核等工作，進行科學編制吊裝方案。在吊裝方案通過審評之后，開展作業指導書制定工作，并在參建人員中進行落實[5]。

3.4制定專項施工方案

坐灘施工起重船完成進點就位作業之后，應該將雙層抱住架設置于船上。在抱住架上層和下層配置回路液壓抱緊裝置，數量各為8個，與甲板上對樁垂直度進行實時監測的全站儀互相配合，能夠使單樁垂直調整工作更加便捷。

3.5合理制定營救方案

海上施工時，參建人員較多，在上船、下船、船邊、船舶事故以及結構邊沿等方面可能出現人員落水事故，在涌流作用下將人沖走。因此，施工作業中，需要對人員管理加以強化。制定海上急救以及落水求助等方面的應急元，施工前保證技術交底工作的有效性，對管理工作核心加以明確。[3]

4結語

綜上所述，我國在海上風資源開發和利用方面已經取得一定成果。相關人員需要對海上施工期氣候變化以及地質特點等進行充分掌握，進而制定科學的施工防范，為施工周期和施工質量提供保障。可以通過強化氣候檢測科學處理海上復雜環境、強化潮位檢測、制定專項施工方案、合理制定營救方案等策略積極應對施工難點問題。

參考文獻：

[1]陳亮，萬鵬，王德銀.海上風電超深孔壓靜力觸探施工工藝及原始數據關鍵問題的探討[C]//.第十五屆全國工程物探與巖土工程測試學術大會論文集.2017（21）：123-124.

[2]韓寧寧.海上風電施工方案及難點問題探討[J].工程經濟，28（12）：34-37.

[3]鐘鈿.風電工程項目管理的難點及措施分析[J].山東工業技術，276（22）：187-188.

作者簡介：王廣坡（1983—），男，山東梁山人，本科，工程師，研究方向：工程管理（投資）。