华电重工股份有限公司 福建福清 350300
摘要：文章主要是分析了海上风机基础环安装施工技术，在此基础上讲解了其的施工特点以及原理，最后探讨了风机基础环安装施工工艺，望可以为有关人员提供到一定的参考和帮助。
关键词：海上风机；基础环安装；水平度；激光水平仪
1、前言
海上风力发电是未来风能利用的主要趋势，有着不错的发展前景。而海上风电施工现场大部分情况下都处在环境较为恶劣的海上，这给风机基础环节的安全施工带来了一定的不便，文章主要是分析了海上风机基础环安装施工技术。
2、工程概况
2.1、工程简况
福清海坛海峡海上风电场地处福建省福清市龙高半岛东北侧，位于海坛海峡中北部，场址涉及福清市的三山镇、高山镇。该场址由两块区域组成，总面积约35km2。A区位于福清三山镇塘边村以北浅海养殖区，面积约16km2；B区位于龙高半岛北楼～北坑海岸线的东侧，海坛海峡航道区西侧之间的狭长地带，面积约19km2。试验机位风机基础均采用高桩混凝土承台基础，承台基础结构底面高程4.00m（国家85高程），每个基础设8根直径2.0m的斜率5：1的钢管桩及1根直径2.2m的试验直桩。8根斜桩在承台底面沿以承台中心为圆心，半径为6.5m的圆周均匀布置，试验桩布置在承台中心。承台采用圆形承台，承台直径为17m，高4.8m，承台底标高+4.0m、顶标高+8.8m。风机塔架与基础承台过渡段采用一个直径7.00m的过渡段塔筒（基础环 同下）连接，过渡段与基础桩之间用钢结构连接件相连，风机塔筒与过渡段间采用法兰连接。过渡段塔筒直径7.00m，高度为7.4米，单位重量为85T，基础环（含连接段）包括顶部法兰和底部法兰和筒体及两道抗剪环。基础环的底部法兰高度为﹢5.1米，下部位于支撑座、调整座顶面。顶部法兰高度为﹢12.5米，与风机塔筒，法兰连接两道抗剪环于嵌入8根直径2.0m的桩帽焊接。
2.2、施工特点
当执行风机基础施工时，风机基础环的安装是风机基础施工的主要方面之一，不仅要保证风机安全可靠运行的足够负载能力，而且还具有高需求和安装级别要求。基础环顶法兰表面的水平级别需求更高（≤2mm），其垂直度的施工质量与运行安全性和可靠性直接相关，因此有必要找到基础环安装和法兰水平面调整有效的操作方法和可靠的测量方法。
3、施工原理
（1）根据过渡段塔筒的中心位置，在承台封底上准确放样，划出过渡段塔筒安装的控制边线，确保塔筒安装后平面位置的准确性。
（2）过渡段的方向控制。采用在正东方向架设全站仪的方法，以东西方向线为基线，对准过渡段上正东方向的海缆孔，确定方向。对吊装过渡段采取实时控制的措施。
（3）吊装过程中，当过渡段起吊至钢套箱上空时，测量人员应对过渡段进行粗略瞄准，判别旋转方向。当过渡段套与调整座时，利用全站仪进行准确定位，下部边线对准后完成安装。如起重机吊钩全松的过程中，过渡段在此过程中位置发生变化，应起钩进行微调，保证最终位置准确。
（4）起重船在吊装过渡段的过程中，应缓慢放置在支撑座与调整座椅上，防止相互碰撞产生变形。
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图1-1桩顶连接件及塔筒下部支撑柱示意图
根据承台封底上做好的轴线方向，确定承台中心点与方向线。支撑座、调整座与承台中心为45度角，均匀布设四个支撑座、四个调整座。因此，可以在预埋铁板上画出预埋件的位置。安装时利用激光扫平仪，控制四个支撑座保持标高一致性。激光扫平仪的精度0.01mm，支撑座之间高差控制在0.5mm以内，有利于提高后续法兰面调平工作效率。
过渡段塔筒焊接加固时需要预防塔筒因焊接产生温度变形，导致法兰面平整度发生变化。基础环抗剪环与钢管桩顶连接件采用对称焊接方法焊接加固，同时具有相同的强度高度。在施工期，先点焊固定，用激光水准仪测量基础环顶面法兰的水平度。在满足要求后进行焊接施工。否则重新测量调整底座顶面上的法兰面之后符合要求再焊接补强板。因此在安装与焊接过程中，使用激光扫平仪对基础环顶法兰面水平度进行阶段性的监测，如发生较大变化，应采取改变焊接顺序、工艺、电流大小等进行调整。
4、施工工艺
4.1、施工流程
吊装前的准备工作可以在起重船进点前进行。在基础环吊装到位之后，进行基础环的水平调节，基础环最初定位，最后焊接基础环抗剪环和桩顶连接板。
4.2、施工方法
4.2.1、吊装前准备工作
吊装前的制备工作主要包括：测量定位基础环中心位置，焊接调节支架，达到数千千克顶部支撑座椅，将基础环定位在基础的中心位置。首先，使用RTK将基础环定位中心位置（即基础承台混凝土结构的中心），将中心点作为起源，并使用RTK引导南北十字线按照设计要求计算塔筒门方向与南北方向之间的角度，以便计算基础环“0”度的位置，然后安装基础环。以基础承台中心，按照基础环的方向和四个对称分布的螺栓孔在底部法兰上，四个调节支撑定位板嵌入底部基础环法兰中，按照基础环底部的法兰的内径作为半径减5mm，四个调节支撑定位板对称嵌入，相邻的定位板是固定的并且定位板的角度为90度。在安装风机之前，底座的中心是圆形的，基础环上法兰减少5mm到半径，测量上表面的测量位置，并相应的四个定位板，引导调节座椅，垂直平面5mm和底座用导向调节法兰环焊接。垂直方向倾斜，垂直平面是两个部分，上部倾斜，斜凸起的表面向上倾斜到中心，水平方向是表面。曲率半径与基础环的内径相同。半径测量和顶部表面上的倾斜，节支撑柱焊接在相应的八个定位板上，并且四个插孔的顶部支撑件对称地布置在同心圆上。
4.2.2、基础环初步定位
按照基础环高度和现场潮位的计算，在风浪较小的情况下，应在高潮和低潮时进行风机基础环的安装，适用于基础环安装的质量控制。高潮和低潮前两小时，应进行吊装准备。特殊吊具和基础环顶部的法兰螺栓孔应锁定，形成吊耳。四个吊耳应对称、均匀布置。起重机船应按照起重机船的定位方向参数，通过四根钢丝绳将吊耳与基础环连接起来。通过角度计算，在其中一个吊耳上设置方向调整锚链。起重船前端锚机上的锚索通过船闸与吊耳连接，作为方向调整系缆，在调整支撑柱上并排放置两根枕木作为缓冲材料，当船舶在平潮时起重机船使用四点起重机将基础环慢慢提升到一定的高度，逐渐移动到基础中心，慢慢降低并调节高度，通过紧固和固定升降船的锚线缆来调节基环的位置。使用导杆调节基础环快速下降到水平极限，然后继续下降，慢慢落在放置好的枕木上后，将基础环起升200毫米，将基础环的方向调节到设计方向，然后将其慢慢放在支撑座上。
4.2.3、基础环水平度调整
基础环顶面高度调节主要通过千斤顶和调节螺栓进行基础环高程调节。采用底环顶部法兰的法兰水平小于或等于2mm作为控制参数，从德国进口的激光电平仪表用于基环的水平测量。激光电平仪表由T310旋转激光发射器和R310激光接收器组成的高度传感器组成。T310具有水平自调节功能，R310分辨率为0.01mm。通过手持平板电脑收集激光电平仪表的测量数据。首先，激光发射器放置在基础环顶部平台上，激光发射器自动调节液位，然后激光接收器放置在基础环顶部凸缘上。激光发射器相对于零置于零，并且基础环顶部是零的。上部法兰水平测量，以及数据传输到手持平板电脑，测量点均匀分布在同心圆上，6分12点测量法兰面内口和外口。在吊装之前，螺丝将预先通过基础环的底部法兰的螺栓孔，并且两个六角形螺母应设置在螺栓孔下方，并在螺栓孔上设定一个六角形螺母。当接下来的两个六角形螺栓被拧紧时，它们应靠近底板，上六角螺栓应靠近底部法兰拧紧，底部法兰应用于锁定。在控制千斤顶向设计高度提升基础环之后，将下两个六角形螺母拧紧，直到它靠近底部法兰，并用激光电平仪测量基础环的顶部凸缘的水平度。按照测量数据，调整液压千斤顶和两个下六边形螺母的行程，以使凸缘顶部的法兰的任何测量点的水平度满足风机制造商和施工设计的安装要求，小于或等于2mm。
5、结束语
风电机组基础环安全调平是风机基础施工中重要的组成部分，其施工的质量会直接影响到上部风机组件连接的安全可靠性。为此有关人员可以采用到新工艺进行施工，才能够有效提升基础环安全定位的准确性，缩短基础环水平度调平所花费的时间。
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