展茂磊
15212719890129**** 山东 济南 250000
摘要：随着我国海上风电项目在近海浅水区域和潮间地区的大规模开发，近海区域可开发利用的风电资源逐渐减少，海上风电必将向深远海发展。在海南、广东、福建、浙江及山东等附近海域离岸10海里外水深可达20～60m［1］，重力式、大直径单桩及高桩承台基础等在基础重量、施工成本及施工难度等方面均不适用大容量风电机组安装，而强度高、重量轻、受海流作用变形小的导管架基础是海上风电、海上石油开发以及海上其他资源开发领域应用最为成熟的结构方式，在未来的深远海海洋资源开发中必将发挥重要的作用。因此，本文以福建海域某海上风电项目为例，对导管架在深远海域海上风电项目的施工方式进行研究。
关键词：海上风电；升压站平台；电力设备安装
引言
对于整个海上风电场的建设而言，风电机组基础建设无疑是最为关键的部分，其建设好坏关系着整座风电场的运营。但由于我国海上风电建设尚处于起步阶段，风电机组基础的施工技术相对薄弱，并且在当前“抢装潮”的大背景下，风电机组基础的施工资源将非常紧张，因此，设计合理的施工设备配备方案变得尤为重要。本文以广东省某海上风电场项目为例，对风电机组基础的施工设备配备方案进行了相关设计与研究。
1海上风电升压站平台布置形式
我国东部海域风能资源丰富，在浅海地区建立风力发电厂，是充分利用自然清洁能源的重要体现形式。海上风电充分利用了海洋风能作为动力能源，将风能转换为电能，并通过海缆将电能输送到陆地电网中，最终并入电网运行。海上风电升压站平台是将风电机组发出的电能通过集电线路进行汇集、升压，并将电能输送到陆地电网的模块装置，它既是海上风电场的控制中心，又是海上风电场的应急避难场所。目前升压站平台多采用钢结构形式布置，平台通过4根导管架固定到桩基上，利用海上工作平台的建造经验，将电力设备分层布置在平台上部。平台在布置方式上除了需考虑设备运行需求外，还要兼顾安全性和应急疏散能力，普遍采用4层甲板、3层布置的方式，采用无人值守的运检方式，因此不用考虑布置运检人员的长期生活设施。在平台最下面一层布置事故油罐、污水处理间和会议室等，这层也作为电缆层，35kV和220kV海缆通过J型管穿过本层甲板，然后采用桥架方式敷设电缆；平台第二层为大型设备层，布置有变压器、GIS设备、高压盘柜、电抗器等高压设备；平台第三层为保护控制设备和附属设备层，布置有控制及保护屏、低压盘柜、直流设备、柴油发电机、暖通消防等附属设备；平台屋顶甲板布置有避雷针、吊机、设备检修孔、通信天线设备、直升机悬停区域和气象站设备等，在布置形式上满足疏散和救援需求。
2海上风电升压站平台设备安装方法
2.1钢管桩制作及运输施工设备
钢管桩可选择在项目所在地附近的大型钢结构制作工厂制作，并利用工厂的自有码头将钢管桩海运至工作区码头。钢管桩运输时按照最长管桩长度103m的运输要求，可选择总体长度100m、型宽30m、满载吃水3.5m以内的甲板驳；若按照普通运输驳的方形系数0.7计算，甲板驳载重量约为7400t；考虑到长距离运输会跨越多个海域，拖航时间长且海况条件变化较大，因此建议选择10000t以上级别的甲板驳，配备主机动力为4000HP及以上的拖轮运输。
2.2沉桩施工方案
海上风电场风电机组基础钢结构在专业的海洋钢结构厂家加工制作，本工程主要大型钢结构为导管架和钢管桩，厂家制作完成需联系相应船机设备运输至现场。
导管架为高耸结构运输，对稳性要求较高，建议选择大吨位的驳船以保证运输稳性，单台导管架基础采用4根钢管桩，选取相应吨位的自航式甲板驳运输至现场。为保证管桩的加工与施工质量，本阶段拟采用整根长管桩的沉桩施工方式，桩长98～105m，不考虑现场分段接桩焊接的处理，钢管桩加工制作好后选择大型自航甲板驳运输至现场。本工程场址区域水深35～50m，基础钢管桩设计顶高程约为－35m，钢管桩沉桩施工为深水作业，水下定位难度大。沉桩施工推荐采用浮式起重船起吊安装，该沉桩方式已在多个海上风电场项目上得到成功实施，船机设备、技术经验相对成熟，可选船舶较多。对于深远海沉桩施工，钢管桩沉桩精度须严格控制，需要辅助放置可调式沉桩定位导向平台保证桩的垂直度可调可控，沉桩定位导向平台可根据工程风电机组基础尺寸定制，工程适用性较好。2．2．2锤击设备选择目前大型的海上打桩机械主要有筒式柴油打桩锤、液压打桩锤、液压振动锤三种型式，其中以柴油打桩锤应用最为广泛，但考虑到本工程钢管桩属于超长大直径钢管桩，对锤击能力要求较高，且需水下作业，推荐采用液压打桩锤。
2.3钢管桩沉桩的施工设备
本项目选择“浮式起重船+定位导向架”的钢管桩沉桩施工方案，该施工方案是目前国内主流的单桩基础施工方案，已在多个海上风电场项目中得到成功实施。该方案的施工设备主要包括浮式起重船、打桩锤、辅助工作船等，船机设备与钢管桩沉桩技术都相对成熟。钢管桩沉桩的工艺流程为：船机设备就位→定位导向架安装→单桩基础起吊、植桩→沉桩→拆除定位架→船机移位至下一机位[3]。浮式起重船是单桩基础沉桩施工中最主要的施工装备，根据扒杆能否旋转可分为360°全旋转式和固定式2种。相比之下，采用360°全旋转式的浮式起重船吊桩更为方便快捷，吊桩时只需旋转90°就可直接进行施工作业，因此，可选择360°全旋转式浮式起重船进行单桩基础沉桩施工。
2.4基础钢管桩沉桩
钢管桩锤击沉桩采用液压锤吊打，两层沉桩定位导向平台安装后进行工程桩沉桩，沉桩时采用对角沉桩工序，将工程桩依次锤击至上部定位钢平台顶部，安装液压锤水下施工模块进行二次沉桩，依次将工程桩锤击至设计高程，基础钢管桩沉桩流程如下。1)第一阶段插入工程桩:起重船使用专用的吊桩设备起吊钢管桩，吊入至上层沉桩定位导向平台的桩位固定位置，测量桩的垂直度，下桩并准确定位，完成植桩。2)第二阶段采用起重船吊液压冲击锤，将钢管桩锤击至指定高程，过程中持续观测和调整桩的垂直度。3)本工程场区水深较深，随着沉桩不断深入，单根桩桩顶锤击至沉桩定位导向平台顶高程以上1m左右时，停锤，进行下一个根桩沉桩(对角位)。4根桩依次全部施工至该位置后，安装液压锤水下施工控制模块，再进行第二轮沉桩，至设计高程，然后将下部定位钢架提出水面移至下一机位。4)自沉阶段钢管桩在自重作用下下沉至泥面以下一定深度后停滞，这是控制垂直度的关键阶段。钢管桩下沉过程中，利用沉桩定位导向平台的导向、扶正装置调整，保持垂直下桩。
结束语
海上风电作为新兴行业，海上风电升压站平台的建造应充分结合电力工程和海洋工程的特点，克服潮湿、易腐蚀、振动大等不利因素，才能保证平台设备的安全运行。本文对海上风电升压站平台设备安装方法及技术进行了介绍与分析，可以为同类项目建设提供技术支撑。
参考文献
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[2]潘路,雷丹.模块化施工在海上风电场混凝土承台基础建设中的应用[J].海洋开发与管理,2018,35(S1):110-112.
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