大丰20万千瓦潮间带风电场施工方案

大丰潮间带风电场大丰潮间带风电场 20 万千瓦风电特许权项目万千瓦风电特许权项目 施工方案施工方案 编制 三一电气有限责任公司编制 三一电气有限责任公司 2010 年年 8 月月 0 1概述 1 1工程概况 江苏大丰潮间带风电场20万千瓦风电特许权项目位于大丰市外侧的东沙沙 洲 即规划中的大丰C2 潮间带风电场一期场址 其中特许权项目200MW 特 许权项目离岸约28km 海底高程多在 8m 1 6m 之间 图1 1特许权项目工程地理位置示意图1 图1 2特许权项目工程地理位置示意图2 1 1 2水文 气象和工程地质 1 2 1水文 1 潮汐 根据大丰港大忙岛验潮站一年的潮位历时资料统计显示 该站平均涨潮历 时5h26min 平均落潮历时6h59min 实测最高潮位3 56m 1985 国家高程基准 下同 平均高潮位1 80m 实测最低潮位 1 63m 平均低潮位 1 26m 平均潮 面0 34m 平均潮差3 06m 最大潮差4 75m 最小潮差1 32m 2 海浪 由于本工程区域缺乏长期的波浪观测资料 根据大丰港区波浪测站历时一 年的测波资料进行统计得出 大丰港的常浪向为NNW和SSE向 与西洋潮沟的 走向一致 频率分别为15 1 和11 9 从波向的季节变化看 从秋末至翌年春 末主要为偏北向 NNE NW 波浪 春末至秋初主要为偏南向 ESE SSW 波浪 大丰港的强浪向为NNE向 次强浪向为ESE和NNW向 实测最大波高 Hmax 3 6m H1 10 3 0m 波向ESE向 对应风速为8 4m s 出现在1996年8月1 日17时 3 潮流 工程区所在的东沙为辐射沙洲最大最高的浅滩 受地形的影响 涨潮时 随着水位的上升 出现漫滩水流 落潮时 水位下降 潮滩沙脊露出 出现水 流归槽现象 潮滩东边界效果明显 东沙海域为强流区 平均大潮流速为 1 5m s以上 主流方向基本与岸线平行 据工程场区邻近潮流测站统计资料分 析 该站潮流呈NNW SSE走向 主轴对称 为往复流 大潮涨 落潮平均流速 分别为0 77m s 和0 84m s 中潮涨 落潮平均流速分别为0 85m s和0 68m s 小 潮涨 落潮平均流速分别为0 56m s和0 48m s 观测期间的实测最大流速达 2 07m s 流向171 经潮流调和分析计算 得到该站最大可能流速为 2 33m s 流向170 1 2 2气象 大丰市年平均气温为14 1 历年极端最低气温 11 7 历年极端最高气 温38 4 多年平均降水量为1042 3mm 年最大降水量1718 6mm 年最小降水 量494mm 24 小时最大降水量为168 1mm 多年平均雷暴日数为31 7d 多年平 均雾日数为59 2d 多年平均日照时数为2239 1h 大丰地区常风向为SE 向 频 率为13 次常风向为N E NE 频率均为8 强风向为W 最大风速 18m s 次强风向为NW N 和ENE 最大风速为17m s 受季风影响显著 夏 2 季多为东南风 频率占57 冬季受寒潮影响以西 北风为主 频率可达 53 全年出现 5级风的天数平均为20d 6级的平均天数为8 5d 江苏省地处北纬32 35 之间 位于江淮下游 黄海 东海之滨 属温带 和亚热带湿润气候区 区内具有南北气候以及海洋 大陆性气候双重影响的气 候特征 夏季盛行东南风 冬季盛行偏北风 影响江苏省的台风平均每年3 1个 最多年份可达7个 最少只有1个 个别 年份没有 台风影响江苏省的时间可出现在5月 11月 影响集中期是7 9月 其 中8月份最多 1 2 3工程地质条件 本工程位于江苏省大丰市东沙沙洲北部 场址区地势变化平缓 有辐射沙 洲群 区域东 西两侧及场区中部均有较大冲沟 沿冲沟两侧发育次级曲折蜿 蜒浅蚀冲沟 根据钻孔揭露的地层结构 岩性特征 埋藏条件及物理力学性质 共分八 个大层 现自上而下分述如下 层粉砂 层粉土 1层粉土夹粉砂 2层粉砂 2夹层淤泥质粉质粘土夹粉土 层粉质粘土 层粉质粘土与粉 土互层 1层粉砂 2层粉质粘土 3层粉砂 1层粉质粘土 2层 粉质粘土 3层粉砂 1层粉质粘土 2层粉砂 1 2 4施工条件分析 1 气象条件分析 本工程施工范围主要是在近海潮间带区域 受其所处的特殊地理位置限制 近海潮间带施工受海洋水文气象条件的影响较大 大风 台风 寒潮等能见度 很低的天气下不能施工 进度需合理安排 分时段施工 2 水文条件分析 根据海上施工特点和设备要求 水深1 5m潮位出现小于3小时的区域称为浅 滩区 船无法进入 水深1 5m潮位出现不小于3小时 且水深2 5m潮位出现小于 8小时的区域称为潮间区 船可进不可出 水深2 5m潮位出现不小于8小时的区 域船可乘潮进出 从施工方法和设备分析 本风电场工程区域可采取改装后的 船舶携带履带起重机 即使用浅吃水起重船进行施工 为提高施工效率 也可 以采取两栖式设备结合改装船舶进行施工 1 3小时乘潮水位分析 考虑混凝土搅拌船移场时 吃水深度1 6m左右 而浅吃水起重船移场时 吃水深度2 5米左右 场内船舶的移场采用锚机牵引到位 锚机的牵引速度为 5m min 移场800米需时约2小时40分钟 3 根据正规半日潮 3小时乘潮水位公式为 Ht 0 82H0 0 18 Ht 保证率较高 历时不短于3小时 潮位连续比其高的潮位 H0 从平均海面起算时高潮峰值 以平均高潮位2 20m代入H0计算得 Ht 1 624m 根据多年历史潮位资料 每月均有20多天的午潮高潮峰值大于平均高潮位 表1 1施工船舶乘潮移船时间 施工船舶1次涨潮完成移场2次或多次涨潮完成移场备注 区域高程历时区域高程历时混凝土搅拌船 1000t平板驳1 0m以下6h1 0 1 30m 18h 区域高程历时区域高程历时浅吃水起重船 2000t平板驳 1 0m以下 6h 1 0 1 3m 18h 对混凝土搅拌船而言 滩面高程1 0m以下的区域 每次涨潮基本可以满足 混凝土搅拌船的移场要求 滩面高程1 0 1 30m的区域 混凝土搅拌船需要等候 2次涨潮才能完成移船到下一风机位 对浅吃水起重船而言 滩面高程 1 0m以 下的区域 每次涨潮基本可以满足移场要求 滩面高程1 0 1 30m的区域 浅吃 水起重船需要等候2次或多次涨潮才能完成移船到下一风机位 2 滩面露滩时间分析 考虑本工程两栖式施工设备须在水深小于2 5m条件下才能作业 对3小时见 滩潮水位分析 根据正规半日潮 3小时低潮水位公式为 Ht 0 70H0 0 10 Ht 保证率较高 历时不短于3小时 潮位连续比其低的潮位 H0 从平均海面起算时低潮峰值 以平均低潮位 2 41m代入H0计算得 Ht 1 787m 即滩面高程 1 7m左右以上的区域 每天有较多的见滩时间 本风电场大部本风电场大部 分风机基础分风机基础均位于均位于 1m高程以上滩面 适合采用两栖设备进行施工 高程以上滩面 适合采用两栖设备进行施工 3 工作时间分析 因为工程场区的设计高水位为 2 54m 设计低水位为 1 42m 风电工程位 于标高 1 1 3m的沙洲滩面上 三一电气潮间带施工设备可在水深小于等于 2 5m的区域工作 在水深大于2 5m时设备可漂浮 工程区域为正规半日潮 暂 时按涨潮历时6h 落潮历时6h计算 考虑本工程两栖式施工设备须在水深小于2 5m条件下才能作业 在滩面高 4 程大于0 04m的区域 设计高水位时水深仍小于2 5m 退潮时有较长的露滩时间 两栖设备可全天候施工 滩面高程 1 0 04m的区域在设计高水位时水深超过 2 5m 此时两栖施工设备停止工作 漂浮 根据涨落潮历时计算 在涨落潮时 间段内 12h 停止工作的时间约为3h 可工作时间多达9h 3 有效施工时间分析 由于潮间带区域环境复杂 规划的风电场区中有部分区域施工船舶较难进 入 且采用船舶施工需等候潮水涨落 安装时间受自然条件影响较大 为提高 风机安装效率 三一电气专门开发了一套潮间带风电施工专用设备 具备有很 好的两栖性能 用于潮间带风电场建设 由于受海上风 浪 潮 雾 雷暴等天气的影响 风暴潮伴随台风和寒潮 而来 对施工影响较大时设备需回港往返避风 根据上述海上风机施工特点 采取驳船将风机部件散装运输到风机安装点 采用潮间带特种施工设备进行基 础施工与风机安装方案 变海上施工为陆上施工 以减少海上作业环节 提高 施工效率 为保证施工的安全进行 现阶段云雾 雷暴 台风天气情况下施工均不考 虑进行 同时考虑风力与水深 波浪对施工机械性能的制约 桩基施工时间年 有效工作天数暂按220d计 风机安装有效工作天数暂按180d计 1 3社会供应条件 1 3 1建筑材料供应条件 本工程建设所需材料主要有水泥 粉煤灰 钢材 油料和商品砂石骨料等 钢材 油料 钢材在江苏省内有较可靠的供应来源 油料在工程周边地区 来源丰富 可直接从当地的油料供应公司购买运输至本工程施工现场 砂石骨料 本工程所需要的砂石骨料考虑通过外购成品砂石骨料的方式获 取 盐城市建筑用砂石骨料市场发达 工程所在区域附近滨海县及周边响水等 地均有销售 来源充足 可通过内河船舶或者通过公路运输至施工区域 水泥 粉煤灰 可从盐城当地的建筑材料市场上进行采购 1 3 2施工机械设备来源 1 方案一 三一电气特种施工设备 三一电气开发的潮间带风电施工专用设备明细如下表所示 表1 2主要施工机械设备配置表 5 设备类型设备名称功能 伸缩立柱式履带起重机风机吊装 吊装设备 伸缩臂式履带起重机辅助风机吊装与施工物料吊装 运输设备两栖多履带运输车风机部件及施工物料运输 打桩设备两栖履带打桩机用于桩基础施工 辅助设备施工小型平台用于风机部件 施工物料的存放 1 两栖多履带运输车 分2个系列 额定运载能力分别为90t 150t 在无水和水深2 5m以下滩涂路 面行驶 最大转场速度为5km h 装备GPS路线管理系统 优化行驶路线 保证 作业效率和安全性 配备锚泊系统 可在大潮水深时漂浮并下锚固定 以保证 设备安全 图1 3两栖多履带运输车 2 两栖履带打桩机 配装D100柴油锤 施打桩长不大于15m 桩径不大于800mm的各类管桩 无水和水深2 5m以下时进行沉桩施工 采用GPS沉桩定位系统实现桩位快速调 节 作业效率高 在无水和水深2 5m以下滩涂路面行驶 最大转场速度为 2 0km h 装备GPS路线管理系统 优化行驶路线 保证作业效率和安全性 配 备锚泊系统 可在大潮水深时漂浮并下锚固定 以保证设备安全 图1 4两栖多履带桩机 6 3 伸缩臂式履带起重机 最大起重能力130t 在无水和水深2 5m以下时进行吊装作业 采用桶形基 础保证吊装作业时的安全性 在无水和水深2 5m以下滩涂路面行驶 最大转场 速度为2 5km h 装备GPS路线管理系统 优化行驶路线 保证作业效率和安全 性 设备自身配备锚泊系统 可在大潮水深时漂浮并下锚固定 以保证设备安 全 图1 5两栖多履带伸缩臂式起重机 4 伸缩立柱式履带起重机 分2个系列 系列起重机起重性能 起重能量为100t时 最大起重高度为 100m 最大起重量165t 起重高度45m 系列起重机起重性能 起重能量为 130t时 最大起重高度为110m 最大起重量350t 起重高度55m 在无水和水深 2 5m以下时进行吊装作业 采用桶形基础保证吊装作业时的安全性 立柱式结 构拆装便捷 转场效率高 设备可在无水和水深2 5m以下滩涂路面行驶 最大 转场速度为2 0km h 装备GPS路线管理系统 优化行驶路线 保证作业效率和 安全性 设备自身配备锚泊系统 可在大潮水深时漂浮并下锚固定 以保证设 备安全 7 图1 6两栖多履带立柱式起重机 2 方案二 大型驳船及常规设备 采用大型平底驳船及常规机械设备 如履带起重机等 1 3 3水电供应条件 本工程区域附近的大丰港港区已建设完成完备的供水 供电系统 施工期 间 陆上基地所需的水电供应均有条件接引港口内部的管网系统 风电场海上施工区内淡水供应靠补给船完成 施工用电通过专用设备或工 程船舶自带的发电机提供 1 4对外运输 本工程所需外来物资主要包括风机设备 基础管桩 建筑材料等 江苏省内交通条件较好 盐城市交通便利 境内有204国道 盐徐高速 京 沪高速 沿海高速 宁靖盐高速 沪宁高速 京沪铁路等陆路交通线路 盐城及周边城市形成一个南接长江 东沿黄海 北接新欧亚大陆桥 西通 淮扬和内陆省市的四通八达的高等级公路网络体系 该公路网不仅包括盐城市 对外交通体系 同时包括大丰港各港区内部交通道路 本工程可能选择的风机 制造厂家均有条件利用盐城市发达的境外运输网络和港口内部道路运输风机设 备部件至工程施工区域 从风机制造厂商至大丰港的大件 风电机组的部件及其他施工所需的机械 设备 运输可以陆运 也可考虑水运 8 本工程选定的风机机型为2 0MW风机 根据风机设备运输特性 流向及对 外交通条件 发电机组设备与塔筒可经沿海高速公路运输至大丰港进行转场运 输 所有基础管桩均可在工程附近的上海 南京和浙江宁波等地采购 通过内 河或海上运输至大丰港转场运输 9 2施工布置规划 2 1港口方案选择 海上风场建设必须确定一个岸上基地作为桩基础及风机部件的转运场地 转运场地应尽量靠近风场以降低运输成本 提供安装效率 施工布置原则 1 根据工程特点 施工基地集中布置 现场施工驻点进行 各风机位置 点打桩 安装等均依靠船只水上作业 2 施工基地内应具有数千吨级以上码头及配备大型吊装和运输设备 3 基地内部场地应满足工程的运输 拼装要求 大丰港距离风场最近 直线距离为50km以内 已建成万吨级码头2个 在 建5 8万吨级码头6个 港口正在筹建风电专用大件码头 计划于2011年底投入 使用 该码头可满足300t平板车 运输5MW机舱 的运输和装载要求 另外码 头就近规划风机堆放堆场 供水 供电等基础设施齐全 综合以上因素 选择大丰港为岸上基地 1 大件堆场设置于大丰港临港物流园区 用于风机部件与施工物料的临时 存贮 通过大件码头进行物料 风机大件装船 2 风机基础物料 钢管桩 导管架 从大件码头装船后运至施工现场 混 凝土和袋装碎石等由物料供货商直接运送至安装现场 3 风机部件从大件码头通过甲板驳运输至安装地点 暴风时 船舶需回港 避风 4 风机基础施工所需要的混凝土可由混凝土搅拌船现场浇筑 10 图2 1 大丰港港区总体规划图 2 2场外交通 1 对外交通现状 江苏省盐城市 大丰市境内公路运输网十分发达 工程所在区域处于大丰 港洋口港区范围内 内部已经建设完成高等级港内专用公路 并与东台市 海 安县 如东县 如皋市的公路网相连 其中省道S332线贯通大丰港与大丰市区 的东西方向 省道S226 省道221线联通大丰港区的南北方向 沿海高速公路 宁靖盐高速公路与国道204并行 尤其省道S332线连接了国道204 沿海高速公 路 大丰市 大丰港 作用尤其重要 各省道线与高速公路均达到或超过二级 公路标准 沿线所有桥梁均能满足汽 20 挂 100 的荷载标准 盐城市水路运输发达 经通榆运河可直达长江水系 大丰港是江苏中部港 口的龙头 为国家一类对外开放口岸之一 大丰港距离风场最近 直线距离为 50km以内 已建成万吨级码头2个 在建5 8万吨级码头6个 港口正在筹建风 电专用大件码头 计划于2011年底投入使用 该码头可满足300t平板车 运输 5MW机舱 的运输和装载要求 2 风机设备与外来物资运输 本工程的机组设备由国内生产 最重件为风机机舱 机舱自重80t 轮毂重 23 15t 最长部件为叶片 单片长度43 8m 单片重10 4t 塔筒采用钢管塔架 三节总重约165t 单桩基础单根桩重约295t 三桩导管架基座单个重约165t 从目前在建或完建风电工程的大型尺寸设备运输情况来看 通过海路或内 河航道运输至风电工程附近的港口 然后转专用公路至风机施工区域是目前常 11 用的风机设备运输方式 因此 本工程风机大型尺寸设备部件的运输同样拟采 用海路或内河航道运输的方式进行 对于风机机舱 轮毂等小型尺寸设备 参考类似工程的设备运输经验 可 与大型设备一同通过水运运输至工程区域 同时也可通过公路交通运至工程区 域 生活物资 建筑材料及其它施工物资因为数量较少 运输强度较低 因此 拟在大丰县或盐城市及周边区域进行采购 通过当地发达的公 铁路或内河航 运至工程区域 2 3场内交通 鉴于大丰港区内部的交通设施已经完备 本工程风机布置区域与后方施工 基地之间已经有高等级的公路相通 本着合作共用 避免重建的原则 本工程 不再修建新的公路 直接利用现有的道路 只是对道路的局部路段根据实际需 要进行拓宽和加固 风机布置施工区位于潮间带地带 属潮水往复浸没区 潮汐性质为正规半 日潮 一天当中干地环境与有水环境交替出现 风机各工作面之间的交通拟采 用平底驳船 根据拟定的桩基与风机安装施工方案 现阶段暂考虑通过可涉水 与干地环境下的多履带式施工机械自行行走进行各风机工作面之间的联系 设备运输采用如下方案 1 风机厂商至大丰港 风机设备由陆路直接运至大丰港 设备堆放在基地的堆放场 安装风机时 场内转运至码头 直接装船 并运到风电场现场吊装 2 大丰港至风机施工区域 场区离岸距离和水深适中 施工条件较为优越 可考虑采用大型驳船进行 基础施工物料及风机部件运输 3 风电场施工区域内 两栖施工设备可采用驳船拖航的方式运输至施工现场 12 图2 2 两栖施工设备拖航入场 施工现场的风机部件与物料运输有3个方案供选择 方案一 施工驳船不需要乘大潮而能够直接到达的施工区域 采用驳船运 输至施工现场 风风机机部部件件及及基基础础 施施工工物物料料 2000t平平底底驳驳船船 风风机机施施工工现现场场 图2 3 场内运输方案一 方案二 设置一个堆存平台 运输驳船乘潮进入风电场施工区域 靠泊在 堆存平台旁边 将基础施工物料与风机部件从驳船上吊至平台存放 并作为堆 存场地存储风机部件 施工时将风机部件与施工物料装载至两栖履带运输车上 风风机机部部件件及及基基础础 施施工工物物料料 2000t平平底底驳驳船船 堆堆存存平平台台 施施工工机机位位 两两栖栖运运输输车车 400t履履带带起起重重机机 图2 4 场内运输方案二 13 堆存平台设置在风电场施工区域附近 尺寸30m 30m 采用钢管桩及混凝 土承台基础 顶部高程5 5m 图2 5 临时堆存平台 图2 6 风机部件的转运 有水 14 图2 7 风机部件的转运 无水 方案三 施工驳船需要等候大潮而不能直接到达的施工区域 在2000t驳船 上放置一台200t履带起重机 并通过拖航把驳船停驻在风场施工区域内 通过 另一条2000t驳船将风机部件与施工物料从大丰港运输至风电场施工区域 然后 履带起重机将风机部件装载至两栖履带运输车上 通过两栖履带运输车完成风 机部件运输 风风机机部部件件及及基基础础 施施工工物物料料 2000t平平底底驳驳船船 改改装装驳驳船船 400t履履 带带起起重重机机 施施工工机机位位 两两栖栖运运输输车车 图2 8 场内运输方案三 15 图2 9 风机部件的转运 表2 2风机部件转运方案比较 方案方案一方案二方案三方案三 特点 受水文条件限制 施 工船舶需要乘潮进场 施工效率低 堆存平台建设成本高 物料转运次数多 成 本较高 施工效率较 低 机动灵活 两栖设备机动灵活 两栖设备 与常规设备搭配使用 与常规设备搭配使用 施工效率高施工效率高 备注 根据表1 1施工船舶乘潮移船时间计算 方案一 方案二有效作业时 间均比方案三少 风机部件及施工物料的场内运输选择方案三 采用三一电气设备施工时 场内运输可采用两栖履带运输车 可在水深采用三一电气设备施工时 场内运输可采用两栖履带运输车 可在水深 2 5m以下区域行驶 水深超过以下区域行驶 水深超过2 5m设备漂浮 安全性能好 施工效率高 受涨设备漂浮 安全性能好 施工效率高 受涨 落潮影响较小 可覆盖整个风电场施工区域 落潮影响较小 可覆盖整个风电场施工区域 4 安全措施 考虑到大风 大潮 大浪或极端恶劣天气下 两栖施工设备需要停止施工 并采取一些必要的安全措施 1 回港避风 两栖施工设备随施工船舶回港躲避极端恶劣天气 2 施工区域设置系缆墩 施工人员乘坐交通艇回港避风 两栖施工设备停留在施工区域 系缆驻泊 系缆墩由上部墩台和系缆墩基础组成 上部墩台由钢筋混凝土浇筑而成 主要提供安放系缆设备和系解缆人员操作的空间 系缆墩基础由斜桩组成 桩 16 顶与刚性墩相连接 作用是将上部墩台的自重和系缆墩所受的系缆力通过斜桩 与土相互作用传到地基中 系缆墩不仅适用于软弱地基 且施工简单 造价较 低 亦能用于水深较大的地方 图2 10系缆墩结构示意图 在风电场高程 1m及以上区域设置系缆墩 提供两栖施工设备系泊 施工 简单 可采用两栖施工设备施工 原材料不需要另行准备 图2 11系缆墩布置示意图 系缆墩 系缆墩 17 3施工总体布置 根据已建类似近海风电工程的施工布置经验 需要选择一施工基地作为本 工程的施工场地 承担机械停放与修理 设备物资与风机部件堆放等功能 由 于本工程大型风机设备部件大部分均需要通过公路或水路先运至大丰港 后经 大丰港转场水路运输至本工程区 为方便水路与公路交通方式的转换 同时有 利于大型风机部件运输至风机施工区域 施工基地应尽量靠近大丰港区 现阶 段初步选择布置在大丰港附近 根据以上施工基地选择的原则同时考虑到本工程施工内容相对单一的情况 初步选择施工场地设置在大丰港机械加工配套园范围 临近临港物流园区 本 工程所需要的临时设施均集中布置在该区域 3 1施工工厂 仓库布置 1 机械修配及综合加工厂 本工程区属江苏省经济发达区域 同时紧邻盐城大丰港区 部分施工辅助 企业可充分利用当地的资源 参考相类似工程实际的施工配置 拟考虑预制混 凝土管桩从当地采购 现场不再另外设置混凝土预制件厂 仅设置机械修配厂 及综合加工厂 包括钢筋加工厂 木材加工厂 为便于管理 施工工厂集中布 置在施工基地内 占地面积2000m 机械修配场主要承担施工机械的小修及简单零件和金属构件的加工任务 大中修理则委托盐城市或大丰市相关修配企业承担 占地面积2500m 2 仓库布置 本工程所需的仓库集中布置在一起 主要设有水泥库 木材库 钢筋库 综合仓库 机械停放场 预应力管桩临时堆场及电气设备专用仓库 水泥库 木材库及钢筋库分别设在混凝土系统及综合加工工厂内 综合仓 库包括临时的生产 生活用品仓库等 占地面积500m 电气设备专用仓库主 要堆存电缆及电气设备等 占地面积1000m 以堆存5台风机相关的设备物资 为标准 本工程所用机械数量与种类较多 需要专门设置机械停放场 本阶段 暂按照15台机械的停放条件进行设置 占地面积2000m 预应力管桩临时堆场 根据风机基础施工的进度 暂按照堆存5台风机基础的管桩数量设置 占地面积 2000m 3 风机拼装场地和风机设备堆场 18 选用拟定施工基地内相对平缓并靠近洋口港作业区的区域作为本工程的风 机拼装场地 采用一台200t汽车起重机作为拼装起吊设备 拼装场地主要考虑 零散部件的临时堆存场地 200t汽车起重机吊装半径区域 组合体临时堆放面 积 共计3部分 本工程2 0MW风电机组运至拼装场地时分为以下几个部分 机 舱 轮毂 叶片 3片 塔筒 3段 共8个主要部件 零散部件临时堆存场地 为1400m 临时堆存的面积为400m 起重机吊装半径区域为2500m 共计 4300m 考虑一定的储备系数 拼装场地面积为4500m 风机设备堆场根据风机基础施工的进度同时参考其余工程风机设备的供货 情况 风机每次供货的台数暂按5台考虑 单台风机零散部件临时堆存场地为 1500m 5台风机设备堆存面积共计7500m 考虑一定的储备系数 临时堆存 场地面积为8000m 设备拼装场地 占地面积4500m 设备堆存场地 占地面积8000m 海堤公路 接S323线 徐大高速 临时生活区 占地面积2000m 综合加工厂 占地面积2000m 预应力管桩临时堆场 占地面积2000m 机械修配场 占地面积2000m 机械停放场 占地面积4000m 综合仓库 占地面积 500m 电气设备专用仓库 占地面积 1000m 临港物流园区 往大件码头 图3 1 施工工厂及仓库布置图 3 2施工用水 电 本工程施工用电主要包括施工工厂 临时生活区用电及风机施工用电两部 分 高峰负荷约为300kW 其中施工工厂 临时生活区用电负荷约为200kW 初步考虑采用从大丰港区变电站引1回10kV线路至施工区 在施工区设置 10 0 38kV 变压器 降压后供电 风机施工用电负荷120kW 为适应风电机组 分散布置的特点 初步考虑采用移动式柴油发电机发电的方式供电 施工用水包括生产用水和生活用水两部分 总供水量约450m d 其中生产 19 用水350m d 生活用水100m d 考虑到工程施工高峰时段施工用水和生活用 水强度不大 因此 采用从大丰港区内部管网引接水源至各施工点和生活用水 点 可满足施工期用水需要 风电场施工作业现场人员的生活用水由船舶直接 载水提供 3 3施工管理及生活区布置 港口基地设置有钢管桩堆场 风机拼装场地 施工办公及生活用房 风机 堆场的布置需根据港口具体布置而定 本工程施工分为现场基础施工及风机吊装2个区域 施工人员驻地也分为2 部分 陆上施工人员安排在大丰港内 施工期的平均作业人数为80人 高峰时 为100人 施工临时办公生活区建筑面积约1500m 海上施工人员原则上吃住在船上 通过船舶自带的生活和办公设施生活和 办公 遇大风天施工人员下船住在大丰港 3 4施工临时设施用地 本工程临时设施建筑面积约6000m 占地面积约27000m 各施工临时设 施建筑 占地面积详见下表 表3 1 施工用地面积统计 序号项目名称建筑面积 m 占地面积 m 备 注 1综合加工厂10002000包括木材库与钢筋库 2机械修配厂10002500 3综合仓库200500 4电气设备专用仓库8001000 5机械停放场4002000 6设备堆存场10008000 7设备拼装场4500 8预应力管桩临时堆场2000 9临时生活区10002000 合 计540024500 20 4主体工程施工 4 1风机基础施工方案 4 1 1三桩导管架方案 管桩与导管架均属于大型钢构件 如在工程现场进行加工 其加工质量难 以满足要求 因此可考虑 1 钢管桩与导管架均选择大丰市及周边区域内的大 型钢结构工厂进行卷制 焊接 2 钢管桩与导管架均属特殊型号与尺寸的大型 钢构件 陆路运输受公路运输条件限制 选择位于大丰港附近并具备大型钢结 构装船能力的供应商 风机基础采用三桩导管架组合式基础结构型式 导管架基础为导管架结合 桩基的结构 每台风机基础为三根钢管桩 钢管桩直径为1 9m 平均桩长 49 5m 单桩重约60t 导管架采用钢桁架结构 其上部为基础段 下部的导管 桁架为正三角形的钢桁架结构 各杆段采用焊接钢管 每个导管架及附属设施 重约163t 1 施工流程 为保证基础施工的可行性 根据基础的型式 采用先安放导管架后施打钢 管桩方案 1 钢管桩在码头上加工后 通过码头起重设备将导管架与钢管桩装在 2000t平板驳上 并做好临时固定措施 将导管架与钢管桩拖运至施工 现场 2 通过两栖伸缩立柱式履带起重机吊放导管架 进行初步调平 3 在导管架沉放完成 水平度满足要求后用两栖伸缩立柱式履带起重机 进行沉桩作业 4 通过混凝土搅拌船及其辅助作业船进行灌浆作业 5 在导管架安装好后对基础进行防冲刷处理 通过1000t平板驳抛填袋装 碎石 三桩导管架基础施工流程如下 21 图4 1 三桩导管架施工流程图 2 设备配置表 表4 1 导管架基础施工设备配置表 序号设备名称单位数量用途备注 1两栖伸缩立柱式起重机台1吊放导管架 钢管桩沉桩 2两栖多履带运输车台1运输导管架 3两栖伸缩臂式起重机台1辅助吊装及施打靠船构件 42000t平板驳艘2钢管桩 基础导管架运输 51000t平板驳艘1抛填袋装碎石 6混凝土搅拌船 艘1灌浆 7辅助作业船1艘2混凝土物料运输 8辅助作业船2艘1配合基础导管架安装和灌浆 93000HP拖轮艘1拖运施工船 102000HP拖轮艘2拖运施工船 11抛锚艇艘2施工船抛锚 12交通艇艘5接送施工人员 3 基础导管架运输与沉桩施工 基础导管架与钢管桩使用2000t平板驳运输 一艘驳船可装运1个导管架及3 根钢管桩 导管架竖向立在驳船上 钢套管与驳船上事先安置的垫墩接触 并 做好固定措施 由于潮间带环境特殊 需采用吃水浅的平底驳船作为工程的运 输设备 趁涨潮时进入工程区域 并通过抛锚驻位于机位旁 由两栖伸缩立柱 22 式履带起重机进行安装 潮水位条件有限制时 也可采取驳船与两栖运输车结合的方式 2000t平板 驳坐底后采用两栖运输车转运至施工机位 提高运输效率 两栖多履带运输车 车身配备浮箱 可干地或涉水行走 涉水深度在2 5m 以内 最大运输重量可达150t 行驶速度5 0km h 图4 2 两栖运输车运输导管架 导管架吊装采用伸缩立柱式履带起重机 底部的结构与两栖式多履带运输 车及专用打桩机类似 车身配备浮箱 可干地或涉水行走 涉水深度在2 5m以 内 起重机上部采用伸缩立柱式结构 吊装作业时可以升起立柱 起重机可满 足吊重150t 吊高45m 满足本工程三桩导管架吊装要求 主吊车转场最大速度 为2 0km h 图4 3伸缩立柱式履带起重机安装导管架基座 23 导管架沉放与沉桩施工 辅助平台铺放 由于海床底部为淤泥 为保证导管架安放水平 首先在设计钢构架放置位 置下施打辅助钢管桩 其次 铺辅助平台 辅助桩打好后 桩顶上部放钢板作 为平台 平台预留3个空位方便今后打主体工程钢管桩 吊放导管架 在导管架加工后 根据现场需要 运至码头上 用起重机装上2000t平板驳 运至施工现场 驳船通过锚缆停泊在待安装位置或通过两栖运输车运至施工机 位 导管架采用三点起吊 如下图所示 图4 4导管架三点吊装示意图 导管架由两栖伸缩立柱式履带起重机直接起吊安放 安放时注意准确定位 保证导管架的水平安放 导管架安装后应当适当抛重物压重 在导管架四周采取临时加固措施 尽 早施打钢管桩 以确保钢构架在波浪和水流作用下的安全 沉桩施工 钢管桩加工完毕后 装至2000t平板驳上与导管架一起运输至施工现场 每 次可装3 4根钢管桩和一套导管架 运桩驳船由3000HP拖轮拖至沉桩现场 沉桩前 2000t驳船船由2000HP拖轮拖至桩位附近 8根锚缆按设计位置由 抛锚艇配合进行全方位抛锚 由伸缩立柱式履带起重机吊S500液压打桩锤进行施工 钢管桩共设6个吊点 立桩后采用4点吊 根据起吊受力计算结果进行吊索 具的配置 起重机的主钩在2000t驳船上吊机的协助下起吊钢管桩 在施工人员 的配合下 根据设置在导管架钢套管内的临时导向标志将钢管桩沉入导管架钢 24 套管内 而后副钩起吊液压打桩锤 将其套在钢管桩顶部 然后进行锤击沉桩 在钢管桩顶部接近水面时 在钢管桩顶部安装替打钢管再锤击 直至完成该桩 的施打过程 如此 再进行下一根桩的沉桩施工 沉桩采用双控标准 以贯入度作控制 标高作为校核 当出现贯入度达到 规范要求但桩顶标高高出设计标高1m以上时应通知设计人员解决 正式沉桩前 会同设计 业主 监理商定选择有代表性的桩位进行试打桩 通过试桩校验打入桩设备的技术性能 工艺参数及其技术措施的适宜性 为正 式沉桩提供确切终锤依据 钢管桩中轴线和打桩锤中轴线应当保持一致 防止施打时钢管桩在钢套管 内发生水平位移引起导管架变形和桩无法下沉的情况 注浆施工 导管架灌浆系统包括封隔器组合件 灌浆管线和封隔器气胀控制管线等部 件 导管架每个桩腿套管外侧设置有灌浆管 套管底部设置灌浆封隔器件 灌 浆要通过在桩与套管之间的环向空间灌注水泥浆 为保证灌浆的均匀性和可靠 性 每个桩导管上均有主 副2套灌浆孔 主灌浆孔在正常状态下使用 副灌浆 孔为应急备用灌浆孔 上部结构水平度初步调整到位后 潜水员在水下将注浆管与套管下部的注 浆孔进行连接 通过灌浆管对套管和桩之间的环型空间进行灌浆填充 灌浆作 业采取由下至上的方向进行灌浆 待灌浆强度满足设计要求后在桩顶和套管顶 部进行焊接连接 钢套筒与钢管桩相连接部位之间的水泥灌浆采用混凝土搅拌船拌制 由高 压泵泵送 压力灌浆采用灌浆泵进行施工 潜水员在水下配合作业 灌浆施工 前应进原材料检验和配合比设计 并进行抗剪试验和典型施工 保证注浆质量 和连接部位间距满足设计要求 整个基础固定牢固以后 将基础顶部圆筒顶面刨平 使基础顶面水平度满 足设备安装要求 然后将基础底法兰焊接到圆筒顶面 防腐措施 采用预留合适的钢结构腐蚀厚度 约1mm 考虑在大气区和浪花飞溅区的 钢结构件采用热喷锌铝涂层加重防腐涂料措施 涂层厚度800 m 水下的钢管 桩采用铝 锌 铟合金进行阴极保护措施 安装上部连接件 安装上部连接件之前对导管架竖向钢管顶部进行修平处理 袋装碎石抛填 在导管架安装好后对基础进行防冲处理 铺筑高强土工网袋装碎石 袋装 25 碎石在陆上装袋后装在1000t驳船上运输到现场 人工顺溜槽往下抛填 抛填时 设专人指挥移船 测量水深 潜水元水下配合控制抛填均匀和抛填面的标高 使碎石面平整 靠船构件施工 靠船构件在整个基础完成后进行施工 靠船构件采用驳船上的履带起重机 进行施打 锚链和护弦安装由1000t驳船完成施工 4 工效分析 每台机位的基础施工周期为 施工前期准备2天 导管架施工2天 钢管桩 沉放1天 共计5天 80台风机基础施工时间需台风机基础施工时间需5 80 400天 基础施工工期约天 基础施工工期约27 个月 个月 前后机位的施工可考虑一定的交叉时间 施工周期由设备投入数量决定 本方案工效暂按1台伸缩立柱式起重机进行计算 4 1 2单桩基础 单桩基础的桩径4 5米 平均桩长41 5米 入土深度约34 5m 桩端进入 1 粉砂层 桩顶高程为6 5m 壁厚65mm 单桩重约295t 单桩基础属于大型钢构件 如在工程现场进行加工 其加工质量难以满足 要求 因此可考虑 1 直径4 5米钢管桩选择大丰市及周边区域内的大型钢结 构工厂进行卷制 焊接 2 直径4 5米钢管桩属特殊型号与尺寸的大型钢构件 陆路运输受公路运输条件限制 选择位于大丰港附近并具备大型钢结构装船能 力的供应商 1 施工流程 为保证基础施工的可行性 根据基础的型式 采用先安放导向架后施打单 桩基础的方案 施工流程如下 26 图4 5单桩基础施工流程图 2 设备配置表 表4 2 单桩基础施工设备配置表 序号设备名称单位数量用途备注 1伸缩立柱式履带起重机台1 吊放钢管桩 钢管桩沉桩 最大起重量350t 2液压打桩锤台1S500 3两栖履带打桩机台1施打定位桩 42000t平板驳艘2钢管桩 基础导管架运输 51000t平板驳艘1抛填袋装碎石 6混凝土搅拌船 艘1灌浆 7辅助作业船1艘2混凝土物料运输 83000HP拖轮艘1拖运施工船 92000HP拖轮艘2拖运施工船 10抛锚艇艘2施工船抛锚 11交通艇艘5接送施工人员 3 基础运输与沉桩施工 单桩基础使用2000t平板驳运输 一艘2000t驳船可装运3根单桩基础及3根定 位钢管桩 直径600mm 长15m 1个导向架 钢管桩与驳船上事先安置的垫 墩接触 并做好固定措施 由于潮间带环境特殊 需采用吃水浅的平底驳船作 为工程的运输设备 趁涨潮时进入工程区域 并通过抛锚驻位于机位旁 由两 27 栖伸缩立柱式履带起重机进行安装 施打定位桩及安装导向架 由于海床底部为淤泥 为保证单桩基础安放垂直 首先使用两栖履带打桩 机 带D100柴油锤 在设计位置施打辅助钢管桩 施工过程如陆地打桩 其次 在钢管桩上放置导向架 导向架预留空位方便今后打主体工程钢管桩 图4 6辅助钢管桩施工 钢管桩沉桩 钢管桩加工完毕后 装至2000t平板驳上与导管架一起运输至施工现场 每 次可装3 4根钢管桩和一套导管架 运桩驳船由3000HP拖轮拖至沉桩现场 沉桩前 2000t驳船船由2000HP拖轮拖至桩位附近 8根锚缆按设计位置由 抛锚艇配合进行全方位抛锚 由 系列起重机起重性能 起重能量为130t时 最大起重高度为110m 最 大起重量350t 起重高度55m 吊S500液压打桩锤进行施工 钢管桩共设6个吊点 立桩后采用4点吊 根据起吊受力计算结果进行吊索 具的配置 起重机的主钩在2000t驳船上吊机的协助下起吊钢管桩 在施工人员 的配合下 根据设置在导管架钢套管内的临时导向标志将钢管桩沉入导管架钢 套管内 而后副钩起吊液压打桩锤 将其套在钢管桩顶部 然后进行锤击沉桩 在钢管桩顶部接近水面时 在钢管桩顶部安装替打钢管再锤击 直至完成该桩 的施打过程 沉桩采用双控标准 以贯入度作控制 标高作为校核 当出现贯入度达到 规范要求但桩顶标高高出设计标高1m以上时应通知设计人员解决 正式沉桩前 会同设计 业主 监理商定选择有代表性的桩位进行试打桩 通过试桩校验打入桩设备的技术性能 工艺参数及其技术措施的适宜性 为正 28 式沉桩提供确切终锤依据 钢管桩中轴线和打桩锤中轴线应当保持一致 防止施打时钢管桩在钢套管 内发生水平位移引起导管架变形和桩无法下沉的情况 图4 7单桩基础沉桩施工 注浆施工 灌浆系统包括封隔器组合件 灌浆管线和封隔器气胀控制管线等部件 灌 浆要通过在桩与套管之间的环向空间灌注水泥浆 为保证灌浆的均匀性和可靠 性 有主 副2套灌浆孔 主灌浆孔在正常状态下使用 副灌浆孔为应急备用灌 浆孔 上部结构水平度初步调整到位后 将注浆管与套管下部的注浆孔进行连接 通过灌浆管对套管和桩之间的环型空间进行灌浆填充 灌浆作业采取由下至上 的方向进行灌浆 待灌浆强度满足设计要求后在桩顶和套管顶部进行焊接连接 钢套筒与钢管桩相连接部位之间的水泥灌浆采用混凝土搅拌船拌制 由高 压泵泵送 压力灌浆采用灌浆泵进行施工 灌浆施工前应进原材料检验和配合 比设计 并进行抗剪试验和典型施工 保证注浆质量和连接部位间距满足设计 要求 整个基础固定牢固以后 将基础顶部圆筒顶面刨平 使基础顶面水平度满 足设备安装要求 然后将基础底法兰焊接到圆筒顶面 29 防腐措施 采用预留合适的钢结构腐蚀厚度 约1mm 考虑在大气区和浪花飞溅区的 钢结构件采用热喷锌铝涂层加重防腐涂料措施 涂层厚度800 m 水下的钢管 桩采用铝 锌 铟合金进行阴极保护措施 安装上部连接件 安装上部连接件之前对钢管顶部进行修平处理 袋装碎石抛填 在基座安装好后对基础进行防冲处理 铺筑高强土工网袋装碎石 袋装碎 石在陆上装袋后装在1000t驳船上运输到现场 人工顺溜槽往下抛填 抛填时设 专人指挥移船 测量水深 潜水元水下配合控制抛填均匀和抛填面的标高 使 碎石面平整 靠船构件施工 靠船构件在整个基础完成后进行施工 靠船构件采用两栖打桩机进行施打 锚链和护弦安装由1000t驳船完成施工 4 工效分析 每台机位的基础施工周期为 施工前期准备2天 辅助钢管桩及导向架施工 1天 主体工程钢管桩沉放1天 共计4天 80台风机基础施工时间需台风机基础施工时间需4 80 320 天 基础施工工期约天 基础施工工期约22个月 个月 前后机位的施工可考虑一定的交叉时间 施工周 期由设备投入数量决定 本方案工效暂按1台伸缩立柱式起重机进行计算 4 2风电机组安装方案 4 2 1设备配置表 表4 4 风机安装设备配置表 设备名称单位数量备注备注 伸缩立柱式履带起重机台1风机吊装 吊装设备 伸缩臂式履带起重机台4辅助风机吊装与物料吊装 两栖履带运输车台4场内物料运输 运输设备 2000t 平板驳艘2港口至风场施工物料运输 轮式施工小型平台台20风机部件 施工物料的存放 辅助设备 交通艇艘5接送施工人员 风机吊装的主吊车采用伸缩立柱式多履带吊车 底部的结构与两栖式多履 带运输车及专用打桩机类似 车身配备浮箱 可干地或涉水行走 涉水深度在 2 5m 以内 起重机自重约200t 上部采用伸缩立柱式结构 吊装作业时可以升 30 起立柱 系列起重机额定吊高为100m 额定吊重为100t 满足本工程2 0MW 风机机组吊装要求 主吊车转场最大速度为2 0km h 因为风机设备吊装精度要求高 为使风机安装顺利进行 避免风浪造成车 体晃动 该吊车在就位吊装前 需要将四个负压桶形基础沉入地基土中以固定 车身 确保吊装过程中的稳定性和安全 机组吊装中 配备的辅助吊车采用伸缩臂式多履带吊车 结构与主吊车比 较类似 相差在于 上部结构为吊臂而非塔柱式 车体自重及起吊规模相对小 一些 自重120t 额定起重量为130t 起吊高度60m 4 2 2施工流程 1 风机部件运输 1 采用2000t平板驳乘潮将塔筒 机舱和叶片等风机部件运输至风场 通 过两栖运输车转运至风机施工机位 2 风机部件 施工设备与物料的运输 采用两栖式多履带运输车 液压驱 动 车身配备浮箱 可干地或涉水行走 涉水深度在2 5m以内 运输车自重 120t 最大载重90t 行驶速度0 5km h 该车辆优势在于接地面积大 接地比 压小 设计接地比压为35kPa 对水 旱地的适应性较好 拐弯灵活 拐弯半 径小 跨沟越埂能力强 有条件在潮间带上运输作业 两栖运输车配有风机运输专用工装 用于风机各部