海上風(fēng)電施工測量技術(shù)

孫煥鋒

摘?要：施工測量是將設(shè)計(jì)圖紙上的建（構(gòu)）筑物的平面位置、形狀和高程準(zhǔn)確標(biāo)定在建設(shè)場地，是施工的重要組成部分，貫穿于整個施工過程，其精度決定工程建設(shè)的成敗。海上風(fēng)電場工程因其離岸距離遠(yuǎn)、場區(qū)面積大、開闊海域缺少固定點(diǎn)，施工測量方法具有其特殊性。本文根據(jù)典型海上風(fēng)電場建設(shè)施工測量實(shí)踐，對海上施工測量技術(shù)進(jìn)行了探討，并提出了針對性地解決措施，以望能推動行業(yè)發(fā)展和進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：海上風(fēng)力發(fā)電場;工程建設(shè);測量控制;解決措施

風(fēng)力發(fā)電作為可持續(xù)發(fā)展的清潔型能源，是我國未來能源發(fā)展的重要方向，一直以來都是社會各界技術(shù)人員關(guān)注的熱點(diǎn)話題。與陸上風(fēng)電場相比，海上風(fēng)電場具有可利用海域面積廣、對生態(tài)環(huán)境影響小、風(fēng)能資源豐富、有較高的年利用小時(shí)數(shù)、單機(jī)容量大、更有利于大規(guī)模開發(fā)等優(yōu)點(diǎn)，近年來得到迅猛發(fā)展，海上風(fēng)電場建設(shè)已從近岸逐步走向近海。海上風(fēng)電場工程因其離岸距離遠(yuǎn)、場區(qū)面積大、開闊海域缺少固定點(diǎn)，無法按傳統(tǒng)的陸上工程測量規(guī)范要求建立施工測量控制網(wǎng)而具有施工測量解決方案的特殊性。為實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電場工程設(shè)計(jì)精度要求，本文根據(jù)某海上風(fēng)電場建設(shè)施工測量實(shí)踐，對其施工測量技術(shù)進(jìn)行了探討，提出了針對性地解決的措施，以望能推動行業(yè)發(fā)展和進(jìn)步。

1?工程概況

江蘇某海上風(fēng)電場項(xiàng)目位于江蘇近海海域，其風(fēng)場規(guī)劃海域面積127km2左右，風(fēng)場中心離岸距離約為55km，在該風(fēng)電場區(qū)內(nèi)海床面地形復(fù)雜多變，水深在為3～13m，工程設(shè)計(jì)92臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量400MW，分兩期核準(zhǔn)建設(shè)。項(xiàng)目配套建設(shè)一座220kV海上升壓站和一座陸上集控中心。風(fēng)機(jī)所發(fā)電能由16回路35kV海纜集電線路匯集至海上升壓站，通過兩回220kV海纜鏈接至陸上集控中心就近并入電網(wǎng)系統(tǒng)。項(xiàng)目一期安裝68臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，容量為300MW，二期擴(kuò)建有23臺風(fēng)機(jī)，容量為100MW。

本工程在儀器配置的過程中考慮施工設(shè)計(jì)的現(xiàn)場情況，綜合了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以及工程進(jìn)度，科學(xué)配置了多種設(shè)備儀器，RTK、水準(zhǔn)儀、水平儀、垂測儀、經(jīng)緯儀、中海達(dá)測深儀等等，所以本文接下來針對在該工程建設(shè)過程中所出現(xiàn)的一些問題進(jìn)行了探討，并提出了一些看法。

2?測量控制的實(shí)施

2.1?鋪設(shè)控制網(wǎng)

只有做好施工測量準(zhǔn)備工作，才能有效保障工程項(xiàng)目的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，從而實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的安全開展，首先要對施工所涉及的海域進(jìn)行全面的數(shù)據(jù)搜集，包括地形圖、平面布局圖、水文、地質(zhì)、氣候條件等信息進(jìn)行整合，然后基于此制定設(shè)計(jì)方案，參考招投標(biāo)文件的要求，按照測量規(guī)范不斷完善設(shè)計(jì)方案，然后對監(jiān)理單位移交的控制點(diǎn)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行對比和二次審查、對照計(jì)劃值進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算，為風(fēng)電場工程測量工作的開展打下堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[1]。在控制點(diǎn)對比復(fù)測時(shí)應(yīng)特別注意施工圖的機(jī)位坐標(biāo)與控制點(diǎn)必須采用同一坐標(biāo)系，以避免造成施工測量的系統(tǒng)偏差。在準(zhǔn)備工作進(jìn)行結(jié)束之后，再開始對控制網(wǎng)進(jìn)行鋪設(shè)，在這個部分主要是針對四個要點(diǎn)，首先，在鋪設(shè)控制網(wǎng)絡(luò)過程中，一定要嚴(yán)格遵循相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定之中的數(shù)據(jù)要求，對精度等嚴(yán)格控制，以避免所測量得到的數(shù)據(jù)值不夠準(zhǔn)確，從而無法為建設(shè)工程提供數(shù)據(jù)支撐，導(dǎo)致出現(xiàn)工程質(zhì)量問題。其次，在建設(shè)施工平面的控制網(wǎng)時(shí)，對于網(wǎng)點(diǎn)的選擇也十分重要，不僅要保證其地基的穩(wěn)定性，同時(shí)對網(wǎng)點(diǎn)附近的建筑和地形等也要進(jìn)行嚴(yán)格的篩查，以確保風(fēng)電場的交通便利、通視良好，避免這部分地形要求對控制網(wǎng)的鋪設(shè)帶來的負(fù)面影響。第三是在加密鋪設(shè)時(shí)，技術(shù)人員也要綜合考慮各方面的施工因素，根據(jù)施工現(xiàn)場的具體情況提出針對性地測量技術(shù)方案，并且按照國家標(biāo)準(zhǔn)控制網(wǎng)的測量作業(yè)[2]。最后，由于本工程項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)是海上作業(yè)，且距離陸地相隔較遠(yuǎn)，所以在敷設(shè)控制網(wǎng)時(shí)因?yàn)榈乩砦恢檬芟迺泻艽蟮碾y度，所以在進(jìn)行試樁平臺的測量時(shí)，要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求至少要保證控制點(diǎn)在兩個以上，除此之外也要注意測量限差，要使高程限差和平面限差保持在一定范圍之內(nèi)，二者分別為40mm和30mm。本風(fēng)電工程項(xiàng)目在建設(shè)過程中采取了新的供電技術(shù)，為基準(zhǔn)站供電形式提出了新的思路，在以往的施工測量過程中，大部分的基站架設(shè)所選取的供電形式一般為12V、180Ah電源，并且使用并聯(lián)電瓶進(jìn)行供電，這樣的供電方式有著很大的弊端，首先是因?yàn)槠脚_有著一定的高度使得人員在爬高更換和安裝電瓶時(shí)有很大的難度，也存在安全隱患，所以本工程的在供電形式選擇了利用小型風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和架設(shè)太陽能板為蓄電池充電，實(shí)現(xiàn)基站設(shè)備供電，并采用了遠(yuǎn)程可控的開關(guān)設(shè)計(jì)，一來便于操作，二來在設(shè)備閑置時(shí)便于關(guān)閉電源以節(jié)約電量，延長電瓶的使用壽命，這也是今后在開展海上風(fēng)力發(fā)電建設(shè)的重要方向。

2.2?定位放樣

在本工程的沉樁定位放樣工作開始之前，施工方應(yīng)該仔細(xì)研究施工圖紙，以全面掌握施工現(xiàn)場的技術(shù)安排，在設(shè)定船舶駐位方向時(shí)要避開工程樁吊耳，并按照提供的技術(shù)數(shù)據(jù)來進(jìn)行拋錨工作。在這一部分工作開展時(shí)，為了更好地保證施工定位的精確度，在穩(wěn)樁平臺的定位過程中可以采用GPS，將GPS與抱樁器中心連接，然后借此指揮吊機(jī)不斷調(diào)整，完成定位。接下來再采集中心點(diǎn)的坐標(biāo)，與原來施工計(jì)劃中的設(shè)計(jì)值進(jìn)行兩項(xiàng)對照，以確保誤差可以控制在單樁機(jī)施工的要求之內(nèi)，控制平面誤差不可以超過50cm，高程誤差不可以超過5cm。同時(shí)在測量的控制過程中，對測量對象的剖面以及平面圖、施工坐標(biāo)、測圖坐標(biāo)等有著嚴(yán)格的控制，對比設(shè)計(jì)值，控制誤差。

2.3?沉樁測量

在壓樁測量以及沉樁施工過程中，工作人員也應(yīng)該要注意算好穩(wěn)樁平臺高度，并且按照樁柱身刻度的數(shù)值來進(jìn)行計(jì)算，并標(biāo)記出樁的零度（正北）方向，同樣的計(jì)算方法標(biāo)記出穩(wěn)樁的正北方向，二者相互對照，借此來調(diào)整穩(wěn)樁樁身的方位角度，并使得兩個正北方向保持一致，以完成調(diào)樁。接下來，在進(jìn)行沉樁施工的壓樁時(shí)，工作人員也要調(diào)整角度，掌握工作要領(lǐng)，避免出現(xiàn)壓錘溜樁的狀況。壓樁時(shí)首先注意輕輕下壓錘身，不能過重，如果力度過大往往會因?yàn)閼T性而出現(xiàn)溜樁。在下壓高度達(dá)到2m后再進(jìn)行垂直度的觀測，一般每下沉4m觀察一次樁身垂直度，這種操作一直重復(fù)至整個壓樁完成。在這部分垂直度的觀測工作中，一般可以采用兩臺從經(jīng)緯儀相互垂直的兩個方向來檢測并調(diào)整樁身，穩(wěn)樁完成后再次調(diào)正樁身，為下部起錘沉樁做好準(zhǔn)備。然而如果一旦發(fā)生溜樁現(xiàn)象，那么需再次觀測樁身的垂直度，發(fā)現(xiàn)樁身垂直度超差要重新調(diào)整糾偏，在此過程中，工作人員一定要做好調(diào)試結(jié)果的數(shù)據(jù)記錄，并且重復(fù)沉樁施工以及垂直度的測量工作，保持每下沉4m觀察一次垂直度。接下來，是利用穩(wěn)樁平臺高度和樁身刻度來推算，以確保可以有效地控制沉降距離，并且，在樁身要達(dá)到施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)高度時(shí)，進(jìn)行二次復(fù)測和推算，終錘后對樁頂法蘭的高程進(jìn)行精確測量。打樁結(jié)束之后，一般可以用水準(zhǔn)儀復(fù)測樁頂法蘭的整體水平度，然后利用GPS流動站完成套筒安裝測量，保證塔筒的有效拼接，也確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[3]。