某海上風電場施工交通運輸方案研究

凌佳楠 花陽

摘 要：施工交通運輸，是海上風電建設中的重要內容。在海上風電場風機建設中，必須根據海洋水文、氣象、航道等多方面因素，設計合理的交通運輸方案，以保證風電場順利施工。本文以廣東某海上風電場項目為例，對該風電場交通運輸方案進行設計研究，為后續海上風電場施工交通運輸提供參考。

關鍵詞：海上風電;交通運輸;海上施工;鋼結構

中圖分類號：TM614? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2020）02-0080-03

海上風電工程施工交通運輸主要包括場外交通和場內交通兩部分[1]。場外交通主要是指進場交通、物資設備來源地至卸貨港口或鐵路車站之間的水路或陸路交通，擔負施工期間外來物資、設備、人員的運輸任務，即物資設備出運地至海上施工現場的交通。場外運輸物資一般為基礎鋼結構，升壓站鋼結構等設備，通常采用成本較低、資源較少[2]的水路運輸方式運輸至海上施工現場。場內交通是聯系風電場工程施工現場內部各工區、生產生活區之間的交通，即陸上施工臨時基地至海上施工現場的水運交通。海上風電項目的施工交通運輸方案，應根據項目所在地海洋水文、氣象、航道等場內外因素來綜合考慮制定，運輸物資諸如基礎鋼管樁、升壓平臺鋼結構、風機塔筒、風機葉片等均屬于超長、超重構件，必須做好合理的交通運輸方案，才能確保工程順利施工完成。本文以廣東某海上風電場項目為例，對風電場施工交通運輸方案做了相關設計研究。

1項目概況

本項目海上風電場位于南海海域，地屬廣東省，水深在30～35m之間，規劃裝機容量為300MW，項目配套建設一座陸上集控中心及一座220kV海上升壓站。風電機組發出電能通過10回35kV集電海底電纜接入海上升壓站，升壓后通過3回220kV海底電纜接入陸上集控中心，擬安裝43臺單機容量為7MW的海上風力發電機組，其中導管架基礎13臺，單樁基礎40臺。

本項目中，施工期運輸的物資包括：導管架鋼結構及鋼管樁、單樁鋼管樁、海上升壓站支撐鋼結構及上部平臺鋼結構、220kV海纜管線及35kV海纜管線、風電機組設備以及水泥、混凝土等常規建筑材料。

2導管架鋼結構及鋼管樁交通運輸方案

本工程共設導管架基礎13臺。導管架尺寸為：26.4×26.4×58m（長×寬×高），重約903.2t，設4根鋼管樁，鋼管樁為打入式直樁，長度約92m，樁徑2.4m，單根鋼管樁重約174.5t。主要參數如表1所示：

目前，國內許多大型施工企業擁有下屬的鋼結構制造廠，其加工能力強，制造水平滿足項目質量要求，且配套有運輸出港碼頭，可選擇海運方式進行運輸。通過對本工程周邊廣東省鋼結構企業進行調研，廣州珍珠河石油鋼管有限公司、番禺珠江鋼管（珠海）有限公司、珠海海重鋼管有限公司、廣州中船黃埔文沖船舶有限公司、廣船國際有限公司等鋼結構加工企業均能滿足生產要求，因此導管架鋼結構及鋼管樁選擇在廣東地區鋼結構加工廠進行制造，并利用企業自有碼頭，海運至工作區域。

按照最長鋼管樁長度92m的運輸要求，本階段配套選擇平底形體長度95m以上，型寬30m，滿載吃水3.5m以內的多功能運輸駁船，按照普通運輸駁船方形系數0.7考慮，其載重量約7000t，考慮運輸路線較長，且部分海域海況較差，推薦配置10000t級以上甲板駁船，配備4000HP及以上拖輪運輸，每次運輸4根鋼管樁。

導管架按照最寬長度26.4m約束要求，本階段配套選擇可利用平底形體長度95m以上，型寬30m，滿載吃水3.5m以內的多功能運輸駁船，按照普通運輸駁船的方形系數0.7考慮，其載重量約7000t，考慮運輸路線較長，且部分海域海況較差，推薦配置10000t級以上甲板駁船，配備4000HP及以上拖輪運輸，導管架按臥立方式運輸，每次運輸一臺。

導管架鋼結構及鋼管樁運輸路線為：廣東鋼結構生產廠家→南海→海上施工現場，海上運輸距離約550km。

3單樁鋼管樁交通運輸方案

本工程共設單樁基礎30臺，鋼管樁直徑7.0～8.5m，樁長103m，壁厚60～85mm，單根鋼管樁重約1556.9t。主要參數如表2所示：

經調研，廣東本地鋼結構加工企業具備大直徑單樁、多樁基礎鋼管樁及導管架加工能力，但其單樁卷制能力小于本項目單樁基礎結構尺寸，根據之前項目經驗，南通地區有較多滿足生產要求的鋼結構加工廠，如南通振華重型裝備制造有限公司、南通泰勝藍島海洋工程有限公司、江蘇海力風電設備科技股份有限公司、江蘇韓通贏吉重工有限公司、南通潤邦海洋工程裝備有限公司等，承擔過華能灌云400MW海上風電場、大唐江蘇濱海300MW海上風電場、珠海金灣300MW海上風電場項目、中廣核南鵬島400MW海上風電場等項目的單樁鋼管樁預制工程，大直徑鋼管樁加工制造經驗豐富，故本項目單樁基礎鋼管樁生產初步選擇南通鋼結構加工廠進行制造，并利用企業自有碼頭，海運至工作區域。

鋼管樁運輸按照最長管樁長度103m的運輸要求，選擇形體長度100m，型寬30m，滿載吃水3.5m以內的多功能運輸駁船，按照普通運輸駁船方形系數0.7考慮，其載重量約7400t，考慮長距離運輸跨越多個海域，拖航時間長且海況條件變化較大，建議選擇10000t級以上甲板運輸駁船，配備4000HP及以上拖輪運輸，每次運輸2-3根。

單樁鋼管樁運輸路線為：南通鋼結構生產廠家→長江→東海→南海→海上施工現場，海上運輸距離約1400km。

4海上升壓站支撐鋼結構及上部鋼平臺交通運輸方案

本工程共設220kV海上升壓站一座，基礎型式為導管架結合樁基的結構，基礎樁為4根鋼管樁，單根樁重量約為247.13t;基礎導管架總重量約2484t。基礎上部采用鋼結構平臺，平臺總重3910t（含主要電氣設備）。主要參數如表3所示：

升壓站分為下部鋼結構（本項目為導管架鋼結構）和上部鋼平臺（共四層），一般四層平臺鋼結構建造分為小組件預制、單層平臺結構拼裝、合攏拼裝三個階段[3]，對加工企業的生產力要求較高。經調研，上海振華重工（集團）股份有限公司承擔過國內多座海上升壓站支撐鋼結構及上部鋼平臺制造，如粵電湛江外羅項目220kV海上升壓站、三峽新能源江蘇大豐300MW海上風電項目220kV海上升壓站、龍源江蘇大豐（H12）200MW海上風電項目220kV海上升壓站等，有著豐富的海上升壓站加工業績，故本項目海上升壓站鋼結構生產初步選擇上海振華重工（集團）股份有限公司進行制造，并利用其自有碼頭，海域至工作區域。

結合海上升壓站各部分尺寸及重量，同樣選擇10000t級以上甲板運輸駁船，配備4000HP及以上拖輪運輸。

海上升壓站支撐鋼結構及上部鋼平臺運輸路線為：上海鋼結構生產廠家→長江→東海→南海→海上施工現場，海上運輸距離約1350km。

5海纜交通運輸方案

初步選擇山東地區有經驗海纜供應商，如青島漢纜、萬達電纜等進行海纜生產，并利用其自有碼頭，海運至施工現場。

本工程220kV海纜共3根，單根長度約49.65km，單根220kV海纜重約5610t。考慮國內目前海纜廠家單根海纜加工長度及海纜敷設船敷設能力，本階段單根220kV海纜暫按分2段的方案進行敷設。采用具有3000t以上載纜量的專業海底電纜敷設船鋪纜船進行220kV海纜運輸與施工。

海纜運輸路線為：山東海纜生產廠家→黃海→東海→南海→海上施工現場，海上運輸距離約1500km。

6風電機組運輸方案

本工程風電機組采用單葉片法分體吊裝方式進行吊裝，需將風電機組分為機艙輪轂、塔筒、葉片三部分，分別運輸至現場陸上施工臨時基地進行風機預拼裝后，再運輸至海上施工現場[4]、[5]，三部分部件主要參數如表4所示：

根據本階段推薦選用的風電機組設備各組件潛在的生產基地與運輸來向，對主要風電機組設備部件輪轂、塔筒、葉片分別進行交通運輸方案的規劃設計。

（1）風電機組機艙、輪轂運輸方案：風電機組機艙、輪轂初步選擇廣東當地風電機組設備廠家，采用公路運輸的方式運送至陸上臨時施工基地。機艙、輪轂運輸路線為：風機設備廠家→陸上臨時施工基地，陸上運輸距離約30km。

（2）葉片運輸方案：風機葉片初步選擇福清地區生廠廠家，利用其自有出運碼頭，海運至陸上臨時施工基地。葉片運輸路線為：福清地區廠家→東海→南海→陸上臨時施工基地，海上運輸距離約380km。

（3）塔筒運輸方案：風機塔筒初步選擇漳州地區生廠廠家，利用其自有出運碼頭，海運至陸上臨時施工基地。塔筒運輸路線為：漳州地區廠家→東海→南海→陸上臨時施工基地，海上運輸距離約130km。

風電機組在陸上臨時施工基地預拼裝完成后，選擇3000t及以上甲板運輸駁船，配備1500HP及以上拖輪，將風機散件海運至海上施工現場，海上運輸距離約40km，進行風機吊裝安裝作業。

7常規物資交通運輸方案

本工程所涉及到的施工期常規外來建筑材料和物資主要為水泥、鋼筋、鋼材、木材、油料、混凝土與小型電氣設備等，考慮從項目所在地廣東地區建材市場購買，選擇公路運輸的方式至陸上臨時施工基地，陸上運輸距離約20km，再通過1000t及以上甲板運輸駁船運輸至海上施工現場，海上運輸距離約40km。

8結束語

根據本工程運輸設備、構件運輸尺寸、重量等，采取的運輸方案匯總如表5所示，施工海上交通運輸路線圖如圖1所示：

考慮到海上風電項目施工交通運輸，主要以水路運輸為主，水路運輸與其他運輸方式相比，具有成本低、資源消耗少等特點，但也存在著不少安全隱患，特別是由于海上氣候多變，風浪影響，給海上運輸造成不小困難。因此，在做好交通運輸方案的同時，也必須要做好安全防范措施，可從“人、機、管”三個方面為切入點[6]，逐一排查安全隱患，確保施工交通運輸安全完成。

參考文獻：

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[3]孫云.淺談海上升壓站鋼結構建造[J].122-124.

[4]劉志杰，劉曉宇，孫德平等.海上風電安裝技術及裝備發展現狀分析[J].船舶工程，2015.37（7）：1-3.

[5]楊駿，舒雅，許蓉.海上風電機組安裝裝備與技術的發展[J].中外船舶科技，2016.（3）：6-8.

[6]苗慧峰. 舟山跨海大橋橋區水域通航安全風險及防控建議[J].中國水運，2017.5，17（5）：33-34.