陸上風(fēng)電建設(shè)項目安全高效施工的關(guān)鍵問題

張 彪 朱 勇 李俊難 李志豪 劉嘉琦 賀錦華

湖北省工業(yè)建筑集團安裝工程有限公司 湖北 武漢 430076

電力是現(xiàn)代國家經(jīng)濟社會發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。多年以來，我國電力供應(yīng)以燃煤發(fā)電為主，然而燃煤發(fā)電會造成環(huán)境污染問題以及大量的溫室氣體排放。隨著我國在2020年9月提出“2030年碳達(dá)峰，2060年碳中和”的目標(biāo)，低碳環(huán)保的新能源發(fā)電將在我國能源結(jié)構(gòu)中占比越來越大。風(fēng)力發(fā)電是一種技術(shù)成熟、經(jīng)濟可行的低碳清潔能源。我國風(fēng)電資源十分豐富（陸上離地10 m高度風(fēng)能資源約43.5億 kW，居世界第一[1]），在當(dāng)前“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的大背景下，風(fēng)力發(fā)電在我國具有廣闊的發(fā)展前景。

截至2020年上半年，我國陸上風(fēng)電累計裝機容量為2.1億 kW[2]。2020年10月，全球400余家風(fēng)電企業(yè)在北京通過的《風(fēng)能北京宣言》指出，2025年后，中國風(fēng)電年均新增裝機容量應(yīng)不低于6 000萬 kW，到2030年至少達(dá)到8億 kW，到2060年至少達(dá)到30億 kW。我國“十四五”規(guī)劃也指出要大力提升風(fēng)電規(guī)模，可以預(yù)見在未來40年內(nèi)，陸上風(fēng)電項目仍將大規(guī)模建設(shè)。

風(fēng)電項目合同額一般較大，工期較短，環(huán)境條件惡劣，占地范圍廣且分散，大件重物高空吊裝作業(yè)較多，在項目開發(fā)實施過程中可能面臨工期風(fēng)險、技術(shù)風(fēng)險、資金風(fēng)險、安全風(fēng)險等[3-5]。近年來，關(guān)于風(fēng)電場建設(shè)項目工期延誤、施工事故的新聞頻頻被報道，正是基于這一原因，本文對陸上風(fēng)電在建設(shè)安裝過程中經(jīng)常遇到的對工期安全影響較大的問題進行了總結(jié)分析，并基于自身風(fēng)電建設(shè)項目經(jīng)驗，從技術(shù)或管理方面提出應(yīng)該特別關(guān)注的要點或解決措施，可為類似風(fēng)電項目建設(shè)施工提供借鑒，并將其廣泛應(yīng)用于我國未來的風(fēng)電建設(shè)項目中。

1 勘察設(shè)計階段

1.1 可能存在的問題

勘察設(shè)計的質(zhì)量直接決定風(fēng)電建設(shè)項目施工成本、施工工期以及施工質(zhì)量[5]，是決定風(fēng)電建設(shè)項目成敗的關(guān)鍵。在風(fēng)電建設(shè)項目中，可能存在因土地、國防、環(huán)保、文物、電網(wǎng)消納等方面的因素勘察不夠全面而導(dǎo)致項目拖延甚至停工的現(xiàn)象[6]。因勘察設(shè)計質(zhì)量較差導(dǎo)致工期延長、費用增加、施工質(zhì)量難以保證的情況時有發(fā)生[7]，因此，必須全面重視風(fēng)電建設(shè)項目勘察設(shè)計工作。

1.2 應(yīng)對措施

1）全面細(xì)化可行性研究階段工作，對可能影響風(fēng)電項目施工的各個要素，如土地、地質(zhì)、林業(yè)、環(huán)保、電網(wǎng)、軍事、文物等，在進行可行性勘察后，務(wù)必科學(xué)、詳細(xì)地分析。可在初步分析具有投資價值后，再進行后續(xù)深入可行性研究編制。

2）在勘察設(shè)計階段，應(yīng)建立全員參與、全員管理的設(shè)計理念，不僅要將風(fēng)資源、土建、交通、電氣、結(jié)構(gòu)、暖通、給排水等各個專業(yè)的設(shè)計人員納入設(shè)計過程中，還要使技經(jīng)人員、項目人員、與當(dāng)?shù)卣畬尤藛T參與到全過程設(shè)計中。設(shè)計方案評價的主要內(nèi)容有：是否盡可能減少征地以及對當(dāng)?shù)鼐用裆畹母蓴_；場外道路和場內(nèi)道路設(shè)計是否合理；風(fēng)機基礎(chǔ)和變電基礎(chǔ)設(shè)計是否滿足要求，從工程量估算、施工難易等方面綜合評價經(jīng)濟性是否合理；集電線路是否最優(yōu)；升壓站、綜合樓、主控室等建筑物的位置是否合理，工程量、造價是否合理。

2 前期準(zhǔn)備階段

2.1 可能存在的問題

前期準(zhǔn)備階段所涉及的主要事務(wù)有：征地協(xié)調(diào)、場外與場內(nèi)道路及安裝場地施工、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備采購運輸、起重及其他機械設(shè)備租賃等。我國幅員遼闊，不同地區(qū)風(fēng)俗習(xí)慣、地理環(huán)境、風(fēng)土人情相差較大，因種種原因可能導(dǎo)致風(fēng)電項目在建設(shè)過程中遇到當(dāng)?shù)匕傩兆钃希@不僅會導(dǎo)致工期延誤，極端情況下甚至可能導(dǎo)致事態(tài)的擴大，帶來惡劣的社會影響。

道路的寬度、坡度、轉(zhuǎn)彎半徑、排水、壓實度等指標(biāo)必須滿足風(fēng)力發(fā)電設(shè)備運輸?shù)囊螅駝t可能引起車輛側(cè)翻、設(shè)備滑落等事故。安裝場地的平整度、承載力、空間大小應(yīng)滿足設(shè)備存放及吊裝的要求。

風(fēng)力發(fā)電機組設(shè)備生產(chǎn)周期較長，運輸距離較遠(yuǎn)。設(shè)備過早到貨會導(dǎo)致存放時間較長，項目現(xiàn)場保管費時、費力；若設(shè)備無法及時到貨則會延誤工期，拖延施工進度。

風(fēng)電項目所使用的起重及其他機械設(shè)備主要有主吊起重機、副吊起重機、卸貨起重機、裝載機、挖掘機等，機械設(shè)備配置不合理會降低安裝效率，延誤工期。

2.2 應(yīng)對措施

1）建設(shè)方應(yīng)重視風(fēng)電項目建設(shè)過程中可能遇到的阻撓施工的問題。項目部應(yīng)有相關(guān)經(jīng)驗的專人負(fù)責(zé)征地協(xié)調(diào)工作，明確征地過程中所交涉的當(dāng)?shù)刂鞴懿块T。建設(shè)單位在正式開工前應(yīng)與當(dāng)?shù)匕傩罩g簽訂合理、科學(xué)的能平衡各方利益的征地補償協(xié)議，并確保將足額的補償款及時發(fā)放至當(dāng)?shù)匕傩帐种小＝ㄔO(shè)方也可根據(jù)實際情況將征地事務(wù)委托給當(dāng)?shù)卣虻谌綑C構(gòu)。

2）施工單位應(yīng)了解各個設(shè)備的質(zhì)量及尺寸，并嚴(yán)格按照設(shè)計要求進行道路施工。設(shè)備運輸前，監(jiān)理單位應(yīng)組織各方對所施工道路和安裝場地進行全面檢查驗收，絕不能因任何外在客觀條件而降低道路和安裝場地標(biāo)準(zhǔn)。

3）采購方應(yīng)根據(jù)項目所在地季節(jié)或天氣狀況提前制定施工計劃，盡可能避開雨雪天氣施工或運輸風(fēng)電設(shè)備，并對廠家進行交底，以便于廠家合理安排設(shè)備生產(chǎn)時間。若施工計劃有變，應(yīng)及時通知生產(chǎn)廠家調(diào)整生產(chǎn)計劃。

4）起重設(shè)備的選擇與所吊裝的風(fēng)機型號、自然條件息息相關(guān)。首先，根據(jù)建設(shè)地區(qū)是山地還是平原，選擇主吊起重機的類型。其次，根據(jù)吊裝質(zhì)量、吊裝高度合理選擇主吊起重機、副吊起重機、卸貨起重機的型號。在節(jié)約經(jīng)濟的前提下，為提升安裝效率，山地風(fēng)電項目的主吊起重機應(yīng)使用汽車式主吊以便于轉(zhuǎn)場，平原風(fēng)電項目應(yīng)使用履帶式主吊[8]。對于山地風(fēng)電建設(shè)項目來講，需要特別考慮風(fēng)電設(shè)備進山運輸問題。若山地較陡峭，運輸卡車可能需要額外的牽引力拖曳，因而需要提前租賃相應(yīng)的機械設(shè)備。

3 基礎(chǔ)施工階段

3.1 可能存在的問題

基礎(chǔ)施工與后文所講到的設(shè)備安裝不能完全分割，而是相互穿插，交叉施工。風(fēng)電建設(shè)項目所涉及的土建基礎(chǔ)施工有升壓站、綜合樓等建筑物基礎(chǔ)、風(fēng)力發(fā)電塔筒基礎(chǔ)，其中，需要特別關(guān)注塔筒基礎(chǔ)的施工。塔筒基礎(chǔ)需要大量的混凝土（超過500 m3），一次澆筑時間長，澆筑過程中不能有雨水，混凝土強度等級較高（一般為C40），水化熱高、收縮量大、容易開裂。尤其對于山地風(fēng)電建設(shè)項目，在混凝土基礎(chǔ)澆筑過程中，若出現(xiàn)風(fēng)雨天氣，一方面會影響混凝土基礎(chǔ)強度，另一方面混凝土攪拌車無法到達(dá)項目現(xiàn)場，一旦發(fā)生這種情況，不得不將已澆混凝土基礎(chǔ)摧毀重澆，耗時耗力，增加成本。

3.2 應(yīng)對措施

1）綜合評估混凝土站的位置與供應(yīng)能力，盡可能選取距離施工位置近、供應(yīng)能力滿足要求的混凝土供應(yīng)站。

2）塔筒基礎(chǔ)澆筑時間超過10 h，養(yǎng)護期需要28 d。塔筒基礎(chǔ)施工前，必須提前關(guān)注天氣預(yù)報，有任何降雨的風(fēng)險就不開始混凝土基礎(chǔ)澆筑。在混凝土澆筑完成后，基礎(chǔ)防水養(yǎng)護措施務(wù)必到位。

4 設(shè)備安裝階段

4.1 可能存在的問題

風(fēng)電建設(shè)項目設(shè)備安裝階段是工作量最大、高空吊裝作業(yè)最多、安全隱患最多、工作最復(fù)雜的階段，任何一個小的疏忽都有可能引起大的生產(chǎn)事故，因此必須高度重視高質(zhì)量施工與安全問題。根據(jù)施工經(jīng)驗及相關(guān)資料，這一階段可能存在的問題主要有以下幾點：

1）起重機械傾翻事故。關(guān)于風(fēng)電建設(shè)項目起重設(shè)備傾翻的新聞時有報道，有些傾翻事故甚至發(fā)生在吊裝要求較低的設(shè)備卸貨過程中。

2）由于風(fēng)力發(fā)電項目選址必定處于富風(fēng)區(qū)域，項目施工可能長期處于風(fēng)力較大的狀態(tài)。除此之外，霧、雨、雪天氣也對施工有較大的影響，稍有不慎就可能引發(fā)事故，造成一定的損失和傷亡。

3）塔筒、機艙、葉片這些主要風(fēng)電設(shè)備質(zhì)量和尺寸較大，吊裝高度較高，在吊裝過程中若安裝方案不當(dāng)或經(jīng)驗不足，會導(dǎo)致工期延長，甚至引起安全事故。

4）風(fēng)電塔筒高度達(dá)到100 m，并往往處于高位區(qū)，在雷雨天氣很容易引發(fā)雷擊觸電事故。

4.2 應(yīng)對措施

1）起重作業(yè)人員必須持證上崗，并接受專門的安全技術(shù)培訓(xùn)。大型設(shè)備吊裝前必須編制合理的專項施工方案，并經(jīng)監(jiān)理批準(zhǔn)，吊裝作業(yè)前必須進行吊裝技術(shù)交底，起重作業(yè)人員必須熟知吊裝方案、指揮信號、安全技術(shù)要求及吊車的操作方法。吊裝作業(yè)必須嚴(yán)格地按照專項施工方案執(zhí)行。

2）起重機械定期進行檢查保養(yǎng)。所有的起重吊裝作業(yè)（卸車、轉(zhuǎn)運、安裝）必須以起重機械力能、現(xiàn)場實際情況制定合理、科學(xué)的吊裝作業(yè)工藝，嚴(yán)禁憑感覺、經(jīng)驗進行起重作業(yè)。

3）起重機械行駛道路必須平整、堅實、可靠，停放地點必須平坦。吊裝作業(yè)前，起重機械停放的地基應(yīng)事先進行處理，地基承載力、平坦度符合起重機械使用說明要求。在正式吊裝前，要對起重機械各部位進行全面的檢查，確認(rèn)無誤后進行試吊，試吊通過后，再進行正式吊裝作業(yè)。

4）項目參建各方必須時刻關(guān)注天氣狀況，相關(guān)人員必須對后一天的天氣進行分析，確定是否適合施工，并在惡劣天氣來臨前做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作以保護發(fā)電設(shè)備。項目現(xiàn)場應(yīng)制定應(yīng)對突發(fā)天氣狀況的應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案。

5）塔筒、機艙、葉片的安裝屬于高空重物吊裝作業(yè)，吊裝時一定要系纜風(fēng)繩，以控制吊裝位置與角度，方便安裝并防止碰撞。吊裝前確認(rèn)天氣狀況，雷雨、大風(fēng)天氣嚴(yán)禁吊裝，吊裝機艙和塔筒的安全風(fēng)速值在10 m/s以下，吊裝葉輪的安全風(fēng)速值在8 m/s以下。雙機抬吊時，每臺起重機械負(fù)荷率不得超過額定起重量的80%。吊裝塔筒時，每段塔筒爬梯上下端固定一條臨時安全保護鋼絲繩，以確保操作人員的人身安全，在吊裝完成后，再拆卸臨時安全保護鋼絲繩。高度為90 m的塔筒副吊吊高要大于50 m，高度為100 m的塔筒副吊吊高要大于60 m。上部塔筒吊裝完畢后，盡快吊裝機艙，如遇見大風(fēng)（風(fēng)速＞10 m/s），主吊應(yīng)鉤住上塔筒不松鉤。機艙是風(fēng)力發(fā)電吊裝作業(yè)中質(zhì)量最大的部件，吊裝機艙時，為避免機艙偏航，確保吊裝一次到位，主吊吊臂應(yīng)正對機艙的法蘭且保證機艙不會碰到吊車吊臂。葉片的受風(fēng)面積最大，在進行葉輪吊裝作業(yè)的過程中，除了需要注意天氣因素外，還應(yīng)注意使用副吊和纜風(fēng)繩控制葉片的角度，時刻注意避免葉片撞擊起重機臂或塔筒。

6）雷雨天氣嚴(yán)禁施工人員接近風(fēng)力發(fā)電機組，如雷雨發(fā)生時施工人員正在風(fēng)力發(fā)電機組中作業(yè)，必須立即離開。定期對配電柜、電纜線、電動工具進行安全檢查，確保接地符合規(guī)范要求、絕緣防潮良好、漏電保護器正常工作。雨后務(wù)必檢查各個變壓器及配電柜的接線情況，確認(rèn)現(xiàn)場電源無接觸不良后，方可使用。

5 結(jié)語

風(fēng)力發(fā)電建設(shè)項目是多方參與、復(fù)雜煩瑣的系統(tǒng)工程。本文總結(jié)了建設(shè)風(fēng)電項目過程中，在勘察設(shè)計、征地補償、場內(nèi)外道路及安裝場地施工、風(fēng)電設(shè)備采購運輸、施工機具租賃、塔筒基礎(chǔ)混凝土澆筑、風(fēng)電設(shè)備吊裝各個環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的對工期、安全、質(zhì)量具有重要影響的問題，并根據(jù)工程經(jīng)驗提出了針對這些問題的應(yīng)對措施。這些措施對參與風(fēng)電建設(shè)項目的各方，如建設(shè)單位、設(shè)計單位、監(jiān)理單位、總承包單位、施工單位都具有十分現(xiàn)實的指導(dǎo)意義，可有效保障風(fēng)電建設(shè)項目安全、高效施工。

在未來的風(fēng)電建設(shè)項目中，應(yīng)注意調(diào)動各方參與人員的積極性，提前策劃，將問題前置，以預(yù)防為主，從而平穩(wěn)、安全、高質(zhì)高效地推進風(fēng)電項目，實現(xiàn)項目建設(shè)各方利益最大化。