海上風電風機吊裝中鉆井平臺上履帶吊的防臺措施研究

高亞軍 劉強 陳道剛 姜勝 陳德明

摘要：近年來隨著陸地風電大規模建設已相對飽和，技術已相對完善，海上風電也逐步發展并迎來了新的搶裝潮。由于海洋氣候復雜多變，季節性臺風頻發，對海上施工船舶提出更高的要求。近海區海上風電采用支腿船和浮吊船吊裝施工中，多利用船舶自身的動力采用拖航至避風錨地避風等的方式防臺，鉆井平臺上裝設履帶吊的方式應用于海上風電風機吊裝更加適應深水區施工，應對臺風的沖擊平臺可以拖航至錨地，但由于履帶吊在平臺上相對獨立，面對臺風的沖擊不能與平臺共同抗風，針對履帶吊在鉆井平臺上的防臺問題，海上風電風機吊裝中鉆井平臺上履帶吊的防臺措施研究確定履帶吊在平臺上的放置方式和運行路線區域以及采用趴桿固定的方式增加了履帶吊遇臺風沖擊的穩定性和安全性能，使履帶吊對平臺的壓力更平衡，有效解決了履帶吊在平臺上的防臺問題，提高了施工安全性。

關鍵詞：海上風電、風機吊裝、鉆井平臺、履帶吊、防臺措施

1研究背景

隨著科技水平不斷提高，海上風電的迅速發展，施工海域離岸越來越遠，水深隨之增加，對海上風電風機吊裝防臺技術提出了更高的要求。目前海上風電風機吊裝主要采用傳統支腿船和浮吊船施工，傳統的支腿船和浮吊船由于船舶自身作業范圍限制，施工海域海洋深度對施工安全性影響較大，應對臺風的抗風性能不足，對臺風引起的巨浪海嘯抗力較小，支腿船和浮吊船上吊機受臺風沖擊的接觸面積更大，防臺的難度更大。使用鉆井平臺加裝履帶吊的風機吊裝方式可適應更深海域施工，更高的支腿可以減小復雜海況對施工的影響。

2工程概況

華電陽江青洲三海上風電場項目工程場址位于廣東省陽江市陽西縣沙扒鎮附近海域，在陽江近海深水風電項目規劃場址東側中部區域內，場址涉海面積約81.03 km2，風機外圍包絡海域面積約73.69km2，水深范圍41m～46m，場址離岸最近距離約55km。

工程范圍包括：33臺風機基礎制作施工及相應的8回35kV海纜敷設、32臺風機及塔筒附屬設備安裝、2回220kV海纜敷設。

3研究內容

3.1海上風電風機吊裝使用鉆井平臺加裝履帶吊的方式施工先進性分析

3.1.1海上風電風機吊裝采用支腿船和浮吊船施工性能分析

支腿船和浮吊船由于吃水較淺一般用于近海風電吊裝施工，其自航特點在近海風電場施工更加靈活便捷，機位間轉場更加迅速。根據風機單機容量不同吊裝高度也不同，隨著海上風電的興起，技術不斷革新，技術水平不斷提高，風機單機容量也逐漸加大，吊裝高度逐漸增加，支腿船和浮吊船由于吊臂較短，吊裝高度有限，無法滿足大容量機組吊裝高度要求。

3.1.2海上風電風機吊裝采用鉆井平臺加裝履帶吊施工性能分析

鉆井平臺由于支腿更長，更能適應深海區施工作業，其自升式支腿可以將平臺抬至海面以上，極大限度的防止了涌浪對施工造成的影響，降低了吊裝的安全風險。鉆井平臺加裝履帶吊的新型吊裝施工方式，既發揮出了鉆井平臺穩定性強的優勢，又發揮出了履帶吊靈活性好的特點，這種新型吊裝施工性能的先進性使其更加適應和滿足深海區風機吊裝作業要求。

3.2海上風電風機吊裝中鉆井平臺加裝履帶吊抗臺性能分析

3.2.1工程項目所在還地陽江海域往年海況簡析

根據國家海洋環境預報中心數據，1952年至2020年陽江海域登陸臺風共計8起，熱帶風暴共計20起，氣旋擾動數起。2107號臺風“查帕卡”于2021年7月20日也在陽江登陸，其中心風力達到了13級，這對在陽江海域施工的船舶和平臺防臺抗臺能力又一次提出了挑戰。海域內施工船舶大多采用航行至錨地避風，但對于較大型無動力船舶，在臺風臨近拖航困難，而且危險系數較大，待拖航至附近錨地時，由于船舶較多無處下錨，在涌浪沖擊下造成船舶碰撞等安全事故。

3.2.2海上風電風機吊裝中鉆井平臺加裝履帶吊防臺抗臺性能分析

根據數據顯示，陽江海域臺風多發季為6至10月，同時也是海上風電施工高峰期。隨著海上風電施工海域逐漸外延，離岸越來越遠，拖航至錨地避風到返回施工地點正常施工所需時間也越來越久，這對于越發緊密的工期延誤較明顯，同時存在諸多不確定性安全風險，因此船舶或平臺的抗風性能尤為關鍵。

本項目施工海域水深為41-46m，水下淤泥層深度為20-25m，平臺可利用支腿插拔樁將平臺支離水面，削弱涌浪對船體的影響，消除船體晃動對吊裝的影響。通過改造，拆除原有鉆井包相關配置，采用在甲板裝設履帶吊的方式增大了平臺可吊裝范圍，使平臺更能適應深海域大容量機組吊裝。根據平臺JU2000E和CJ46性能參數可知，兩平臺最大抗風力為15級，相較于其他施工船舶，抗風性能更好。針對平臺的性能特殊性，且大多數平臺無自航能力，因此大多選用拖航至錨地避風或者原地抗臺。

（1）拖航至錨地避風

由于平臺在插拔樁中需要考慮地質因素，對于平臺支腿區域需要進行掃海工作，排除海底不良地質影響。因此，拖航至錨地避風需要提前對錨地的地質進行掃海分析。

（2）原地抗臺

平臺原地抗臺采用插樁拋錨的方式，將平臺停泊在遠離其他海上設施的位置，通過樁腿將平臺支撐離開水面，綁扎固定平臺上設備，對船體進行安全檢查，保持航海儀器設備處于正常，并關閉水密艙門，撤離平臺上人員，按照臺風天氣的分級響應部署開展防臺工作。

在海上平臺防臺風應急過程中，有時也會因某種意外情況使人員無法全部撤離，或因臺風影響不大而特地保留部分或全部作業人員就地抗臺風。

3.2.3海上風電風機吊裝中鉆井平臺上履帶吊抗臺性能

由于海上風電鉆井平臺上原有吊機額定吊重不滿足施工要求，因此在平臺上加裝ZCC18000型履帶吊，并且通過在履帶吊行走區域焊接固定路基箱分解履帶吊對平臺甲板的壓力，以保障履帶吊施工時安全性，滿足施工需要。

對于平臺上的履帶吊防臺，主要采用高強螺栓將履帶吊履帶固定在底部路基箱上，并且通過制動銷固定履帶吊旋轉法蘭，將履帶吊大臂趴桿固定在擱置架上，防止履帶吊受臺風造成旋轉和移位了，造成對其他設備的防臺干擾，增大履帶吊的防臺性能。

3.3海上風電風機吊裝中鉆井平臺加裝履帶吊防臺措施

3.3.1應急準備

（1）建立救援隊伍、物資及資源等應急資源庫，做好啟動應急響應的各項準備工作。

（2）臺風季節前收集應急錨地情況，組織各船舶船長及相關部門人員實地考察錨地，熟悉航線。

（3）組織各部門檢查各平臺防臺應急處置措施落實情況以及應急搶險物資儲備情況，發現問題及時督促或協助整改。

（4）與國家海洋環境預報中心簽訂氣象海洋環境監測協議，提供定期、大型吊裝危險作業氣象、船舶氣象導航、突發氣象和土臺風預測預警咨詢和服務，便于項目直接獲取施工海域和運輸航線的氣象資料。工程管理部每天早上8時發送3天海況預測情況。

（5）加強應急信息收集、傳遞。

（6）加強臺風預報預警信息研究，密切跟蹤臺風發展趨勢，對災害可能造成的損失進行動態評估，按照各自職責，做好有關應急準備工作。

3.3.2臺風分級響應

（1）臺風Ⅳ級響應

召開防臺工作會議，啟動Ⅳ級防臺應急響應，實時跟蹤、記錄、分析熱帶低壓動向，及時將氣象信息傳達各平臺和各施工隊伍。將防臺準備工作及時向相關單位匯報。搶險救援隊伍統計整理最新的平臺生產任務、作業人員類型/數量，并及時報上級單位決策。

運輸保障隊伍根據威脅情況和避風錨地的距離及航行條件、可用拖輪情況/交通船資源以及搶險救援組提供可撤離的人員信息等，制定人員撤離計劃，確定撤離時間和順序，確保施工人員按計劃有組織地撤離施工現場，檢查應急搶險物資儲備情況，發現問題及時督促或協助整改。平臺、相關單位檢查食品、淡水、藥品等各類應急物資儲備情況。運輸保障隊伍收集并聯系附近水域可以協調的拖輪等應急資源。現場搶險救援隊伍組織平臺機械設備、平臺鋼結構、平臺材料等進行加固及拆除工作，加固后用攝像、照片等形式予以記錄應急措施（受損后作為保險索賠依據）。

各平臺船長應組織對本船進行一次全面的自我檢查，檢查內容包括：車、舵、錨、纜、各種航海儀器、儀表、所有電器設備及消防救生設備、航行設備、應急設備。對不符合要求的馬上整改修復，使其處于適航狀態。應按要求備足糧食、生活必需品、淡水和燃料。并清理甲板物品，保持通道和下水道暢通，對甲板上部分物料進行加固綁扎，根據本平臺防臺的要求進行調整吃水，壓載，使船舶處于良好的穩性狀態;平臺不得拆卸主機、錨機、舵機、錨鏈等重要機械屬具進行修理，已拆卸的應盡快恢復原狀，來不及恢復原狀的應及時報給相關部門各施工平臺負責人立即組織平臺大型機械設備、工程結構、平臺材料加固及撤離工作，確保平臺材料、設備的安全。

（2）臺風Ⅲ級應急響應

平臺各應急工作隊成員準備就緒，貫徹執行應急總指揮指令，組織實施防御或搶險工作。每2小時接收發布氣象信息一次。

各運輸保障隊組織人員撤離計劃：各負責人組織人員清理作業工具或物品，并收拾好生活用品、貴重物品等做好撤離準備，非船舶工作人員乘交通船撤離上岸，同時保持和附近水域可以協調的拖輪等應急資源的聯系，當應急資源不足時，及時向應急單位或海事部門等外部力量請求援助。平臺船員需在相關準備工作完成后撤離平臺，若臺風強度較低或者有特殊工作任務卻需要滯留平臺原地抗臺時，應保持與岸基人員、海事局、當地救援隊伍保持聯系，充分準備。

各搶險救援隊組織平臺機械設備（含履帶吊等）、平臺鋼結構、平臺材料加固及拆除工作，用攝像、照片等形式予以記錄應急措施（受損后作為保險索賠依據）。綜合保障隊落實解決海上人員上岸后的生活、住宿問題。

平臺值班負責人要密切注意收聽天氣預報和海事局、發布的通知，記錄臺風中心位置、移動方向及速度;要安排好24小時防臺值班人員，加強與調度、屬地海事局、各救助船舶的相互聯系和配合，對在防臺過程中遇到的各種情況要及時匯報上級單位。

（3）臺風Ⅱ級應急響應

原地抗臺的平臺采取應急處置進行原地抗臺，并撤離所有人員，若有值班人員，平臺值班負責人每2小時接收發布氣象信息一次。每小時當地海事交管部門報告平臺防臺情況。岸基管理人員24小時輪流值班防臺，同時保持與平臺、海事局、上級防臺工作機構的通信聯絡。

（4）臺風Ⅰ級應急響應

各應急工作隊成員進入戰斗狀態，準備執行上級防臺機構指令以及當地海事局的指令，執行搶險救災任務。將所得到的信息隨時向各平臺進行通報，平臺按原地抗臺處置進行抗臺，運輸保障隊繼續與業主、海事部門、氣象臺保持聯系，及時獲得最新信息和緊急情況時求得幫助。

3.3.3防臺應急處置

（1）立即展開應急行動，由上級應急管理機構統一指揮，具體應急事宜由各應急工作隊執行。

（2）當緊急情況升級時，上級應急管理機構應決定召集應急處置工作隊和其他專業救援小組到位參加應急救援工作。應急領導小組根據相關人員提供的信息和警報，判斷受災情況，處理協調各應急工作隊和其他專業小組行動，向上級主管單位和地方政府部門報告受災情況并請求救援。

（3）防臺指揮人員保持與搶險現場負責人的通訊聯絡，協調搶險救援隊伍，對應急計劃和啟動行動提出建議;協調其他援助人員和設備、設施。協調現場的搶險行動，減緩緊急情況，指揮應急工作隊和其他專業應急小組的應急救援，保證與防臺應急辦公室通訊聯絡。

（4）提前制定人員疏散、撤離方案，當發生的突發事件有可能影響到員工安全時，及時報告上級應急管理機構或者現場應急指揮人員，通知相關人員撤離或疏散，至緊急集合點或施工區中的安全區域后及時對人員進行清點。

（5）發現有人失蹤時，應立即展開搜救，搜救人員、現場指揮和上級應急管理機構之間應保持通訊聯絡。

（7）發現有人受傷時，應立即根據有關規定進行現場救護和報警，針對具體傷情，采取對應的緊急救護措施，并匯報上級應急管理機構。

4結語

通過對海上風電風機吊裝采用鉆井平臺加裝履帶吊防臺措施研究，為海上平臺進行風機吊裝施工安全提供了有效保障，對履帶吊在平臺上的安全性能做了全面分析，減少了人員傷亡事故發生，增加了平臺防臺工作安全性，為平臺防臺提供了可靠支撐依據。

參考文獻

[1]李陽.深水半潛式鉆井平臺防臺措施探討〔J〕.海洋工程裝備與技術2015（000）006

[2]連重緒.船舶防臺避臺部署與措施研究〔J〕.中國航海學會海洋船舶防臺學術會議論文集2002-08-01.116-117

[3]鄧顯福.如何做好船舶防臺避臺工作[J].天津航海，2014，（1）.7-8