海上风电30万千瓦特许权项目施工方案.doc

1、江苏滨海海上风电30万千瓦特许权项目施工方案编制：三一电气有限责任公司 葛洲坝集团第五工有限程公司2010年7月301 风机工程位置及施工条件该项目位于江苏省滨海县废黄河口至扁担港口以东海域，离海岸线距离约21公里，海底地形变化较小，国家1985高程-17。522m，在勘测期间水深1719m，场区海域面积150km，计划安装100台3.0MW风机，装机容量300MW。由于受海上风、浪、潮、雾、雷暴等天气的影响，春季风速大，秋季风速小，风暴潮伴随台风和寒潮而来，对施工影响较大时船舶需回港避风.根据海上风机安装施工特点,采取陆上整体拼装后运输到风电场进行整体安装方案，以减少海上作业环节和作业时间。

2、表1。1为滨海风电场年施工有效条数统计表。表1.1 年施工有效天数统计项目多年平均天数降水日数12天平均雷暴天数25.8天平均雾天数39.3天平均大风天数39天波高1m78天年施工有效天数(常规设备）171天2 场地条件2.1 岸上基地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.与本工程直线距离为100km以内的陆域施工基地由近及远分别为滨海港、陈家港、射阳港、连云港、大丰港。图2.1 江苏省沿海港口分布图滨海港与本工程距离约25km的。目前滨海港共建有1000t级杂货泊位3个,通过能力35万t/年，但由于翻身河口缺乏

3、必要的挡沙防淤设施的掩护，港池和港道水深难以维护，能满足800t浅吃水杂货船舶进出。港口基础条件差，不适合作为本工程的港口基地.陈家港与本工程风场的直线距离50km以内，可建万吨级码头13座，现有3万吨级宏铭专用码头一座,3000吨级码头2座，1000吨级码头10余座，且有1730m河岸线闲置可供利用.灌河水深13m,正常停靠50008000吨级船只不受潮水限制.道路均为混凝土硬化路面，可通行大型车辆。水电等基础设施条件较好,可满足本工程的施工要求。同时，港区内有江苏宏铭船舶有限公司、江苏海丰造船有限公司具备大型钢结构的制造能力。射阳港与本工程风场的直线距离50km以内,现有千吨级泊位5个,目

4、前正在进行万吨级码头的建设工作和航道疏浚工作,2009年8月8日射阳港进港航道整治工程正式开工，2011年内可具备3-5万吨级船舶通航能力，远期规划为10万吨级。港口基础条件差，不适合作为本工程的港口基地.连云港距离风场直线距离为100km以内，为江苏唯一的深水良港,万吨级以上泊位30个。基础设施齐全，满足本工程建设需求.由于连云港为货运码头，吞吐量大，难以长期租用泊位和堆场。大丰港距离风场直线距离为100km以内，已建成万吨级码头2个，在建58万吨级码头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

5、划风机堆放堆场，供水、供电等基础设施齐全。由于到大丰港附近海上风电项目多，因而难以长期使用该码头，该码头只适合作为风机部件的出港码头。综上,考虑到港口位置、场地道路条件、航道通航条件、基础设施条件及港区配套钢结构制造加工能力，选择陈家港为港口本工程的岸上基地。2.2 岸上基地规划灌河是江苏省唯一的在干流上尚未建闸的天然入海潮汐河道,全长74。5公里，在响水境内流程近40公里。河宽水深，四季不冻,终年可以通航，是十分难得的“黄金水道”，称为“苏北的黄浦江”.主航道水深7米，入海口水深1011米。响水境内属大陆性季风气候区，四季分明，温和湿润，年平均气温14左右，年均降水1000毫米左右，无霜期2

6、09天。响水县陈家港系国家二类开放口岸，南临省道327公路,西接国道204公路,省道326公路横穿全境,距宁连、宁沪高速50公里，盐连高速15公里。陈家港港口常年不冻，南距上海港374海里，北距连云港29海里.境内可建万吨级码头10余座，年吞吐量500万吨以上.图2.2 陈家港港区规划图拟设码头位置，有4个方案，均设置在灌河南岸，均可保证3.5m吃水深度。方案1：距出海口20km的陈家港镇下辛村，有1730m河岸线可供选择，S326路与河岸线粗平，相距2。1km；可取200m河岸线，征地尺寸200m250m。方案2：距出海口10km的陈家港镇蟒牛村260万千瓦的陈家港火力发电厂，可租用发电厂外

7、营5000t级码头；拼装厂布置位置原规划是物流基地,目前未使用，可租用面积尺寸200m250m。方案3：距出海口7km的陈家港镇宏铭造船厂,2000030000t级码头;可租用其码头及相邻闲置用地，租用面积尺寸200m250m。方案4:距出海口1km的灌云县宏基造船厂；可租用其码头及相邻闲置用地，租用面积尺寸200m250m。经技术经济比较，优先选用方案1，即在距出海口20km的陈家港镇下辛村河岸设置码头。3 施工交通运输3.1 场外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136t，轮毂重30t。最长部件为叶片，单片长度50.3m,单片重11。4t，塔筒采用钢管塔架.桩基采用

8、钢管桩和导管架，其中导管架重332t，每台风机基础设计3根2.2m,长68。5m的钢管桩，单桩重约105t。设备运输采用如下方案：1)钢管桩及导管架:由响水县具备大型钢结构制造能力及海岸线的厂家,如江苏宏铭船舶有限公司、江苏海丰造船有限公司，将钢结构制造完成后由厂家直接运输到本工程施工场地.2)风电机组运输方案a）风机厂商至陈家港根据风机厂商与陈家港之间的交通运输条件确定。陈家港陆路和水路交通条较好，可满足风机部件运输要求.由于风机部件的重量大、尺寸大，因而推荐尽量采用水上运输。b）陈家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和风机部件运输。

9、3.2 场内运输本工程属于近海区域，水深条件可满足常规船只航行，因而场内交通可通过自航或拖轮牵引进行航行.4 机基础施工方案一（三桩导管架方案）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2。2m，桩长68.5m,单桩重约105t；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372t.4.1 钢管桩、导管架制作企业选择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响水县及周边区域内的大

10、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，选择位于陈家港附近并具备大型钢结构装船的能力。江苏宏铭船舶有限公司位于江苏省盐城市响水县陈家港沿海经济区，总面积约2450亩，岸线长约2000米，地处陈家港镇以北3公里的灌河东岸，以船舶制造为龙头、船舶修理作辅助、钢结构加工是核心。具备本工程的需要的钢结构制造及装船基地。江苏海丰造船有限公司是在浙江海丰和浙江方圆造船有限公司的基础上建立的一家新兴的股份制船舶修造企业，公司座落于江苏响水陈家港港区,占地总面积1200亩，建筑面积达400亩，岸线长度1100米。具备本工程的需要的钢结构制造及装

11、船基地。具备本工程的需要的钢结构制造及装船基地。我方拟选用这两家船厂作为本项目导管架和钢管桩的成品供货商.4.2 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11000t起重船艘1吊放导管架租赁2打桩船艘1钢管桩沉桩自有35000t平板驳艘2钢管桩、基础导管架运输自有41000t平板驳艘1抛填袋装碎石自有5混凝土搅拌船 艘1灌浆自有6辅助作业船1艘2混凝土物料运输自有7辅助作业船2艘1配合基础导管架安装和灌浆自有83000HP拖轮艘1拖运施工船租赁92000HP拖轮艘2拖运施工船自有10抛锚艇艘2施工船抛锚自有11交通艇艘5接送施工人员租赁4.3 施工流程为保证基础

12、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。三桩导管架基础施工流程如下:导管架制作导管架运输铺水下辅助平台安装导管架钢管桩沉桩高强度注浆安装上部附件、基础防冲刷处理钢管桩制作钢管桩运输海上沉辅助桩钢管桩、导管架连接调平图4。1 导管架基础施工流程4.3.1 导管架与钢管桩的运输导管架采用定型钢板螺旋法卷制，自动埋弧焊焊接而成，基础底部的导管采用定型钢管加工而成。导管架各部分组件在陆地上进行防腐处理后，利用船厂的出运码头，采用船厂现有的200t起重机吊装到5000t甲板驳上进行组装成成品，并进行临时加固措施，而后用2000HP拖轮拖运至施工现场。在导管架装船运输前，要对所有灌

13、浆管线进行压力试验.灌浆管线段先在地面上进行预试压。当所有灌浆管线焊接到导管架上之后，对整个系统进行试压.钢管桩采用定型钢板螺旋法卷制，自动埋弧焊焊接而成。钢管桩在陆地上进行防腐处理后，利用船厂的出运码头,采用船厂现有的200t起重机吊装到5000t甲板驳上，用2000HP拖轮拖运至施工现场。钢管桩运输过程中，支点必须满足两点法的位置(支点距离桩端0.207L)处，并垫以楔形木，防止滚动，保证层与层间垫木与桩端的距离相等。甲板驳甲板设置垫枕，并保持同一平面.4.3.2 海上沉辅助桩由于海床底部为淤泥，为保证导管架安放水平，首先打辅助桩,然后在辅助桩上面安放辅助平台，再安放导管架。每个导管架需要

14、施打辅助桩(钢管桩）4根，桩位布置在导管架位置下部,桩顶控制在泥面附近并尽量保持在同一个高程。辅助桩采用葛洲坝打桩船施打，沉桩施工流程如下：压 锤定位、收紧缆绳调整龙口垂直度（或斜度）移船就位吊、立桩入龙口取 桩复核桩偏位、调整船机龙口调整偏位沉 桩移船取桩起锤和替打沉桩记录锤击沉桩图4.2 海上沉辅助桩施工施工流程沉桩船的锚缆布置根据施工现场的地形、水深、风向、土质、障碍物和船舶性能等具体情况，进行锚缆的布置，在船的两侧分别抛八字锚,前后设中心锚缆，水上锚缆的长度大于150m，其与船身的纵横轴线的夹角应分别控制在20度内，同时布设的锚缆与已沉的桩保持一定的距离，防止碰桩。在沉桩前进行锚位的试

15、拉，以便确保锚缆力满足施工要求。吊桩、运桩钢管桩用甲板驳运输，采用捆桩、二点吊桩工艺。 桩尖吊桩扣44mm 桩顶吊桩扣44mm大配扣 捆桩扣 稳桩扣0。207L 0。586L 0。207L图4。3 钢管桩吊桩工艺图桩定位在岸上设置RTK基准站，在打桩船配备的三台RTK移动站，与船体和桩架倾角检测组件、锤击检测组件、激光测距仪、桩顶标高检测组件、单片机数据采集、A/D转换、接口扩充、系统供电电源、微机及测控软件等部分一起组成打桩定位系统，进行海上沉桩精确定位。沉桩控制及技术要求沉桩以贯入度控制为主，桩顶标高为作校核。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

16、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.钢管桩沉桩技术要求如下：（1）开始沉桩时用自重小沉，待桩身有足够的稳定性后，再采用正常锤击沉桩，要求“重锤慢打。（2）锤、替打和桩在沉桩的时候,其轴线应保持在一条直线，以免偏击和蹩劲沉桩。（3）在自沉或压上锤和替打后，为纠正偏位，只能“微调船位和龙口,以免过大的调整而造成桩的断、裂。（4)水位变化时时，应随水位的涨、落适时松、紧锚缆，以保持船位不变和防止个别锚缆受力过大。(5)沉桩记录要准确反映停锤时前几阵的贯入度和锤击的反跳高度。(6）沉桩

17、应连续,不要中途停锤，以免土体恢复而增加其对沉桩的阻力。（7)根据起吊锤和替打前、后测量的桩的偏位值，减去定位时偏差和因桩身（斜桩)自重产生的下垂挠度值，估验是否蹩劲沉桩，给后续沉桩提出警惕。(8)如风力大于6级、波高大于0.5m或水流流速大于1。25m/s,应停止沉桩作业。（9)定期更换锤垫和桩垫，以免因过于击实，使桩承受过大的锤击力。沉桩过程(1)沉桩作业前检查管桩的质量，检查合格证，核对桩长、桩型,防止拿错桩.沉桩船吊桩就位入龙口时,应掌握水深情况，防止桩尖触及泥面，使桩身折裂.在直桩下桩过程中,桩架应保持垂直；斜桩下桩过程中,桩架应与桩的设计倾斜度一致。（2）在锤击沉桩时，桩锤、替打和

18、桩宜保持在同一轴线上，替打应保持平整，避免产生偏心锤击;当船行波浪影响沉桩船稳定时，宜暂停锤击；施工中应防止背板蹩桩，防止走锚。加强对沉桩施工过程的观测,对施工中出现的异常现象,作好记录,并查明异常现象的原因，采取相应的有效措施.根据设计要求进行沉桩贯入度与桩顶标高的控制，沉桩完成时应及时进行夹桩，以便桩基形成一个整体，并进行沉桩偏位的测量。(3）沉桩过程中严格按规范要求进行，控制好沉桩的施工质量,并与监理商定作动力检测的桩位及数量，及时进行检测。图4.4 葛洲坝集团第工程公司钢管桩施工设备4.3.3 辅助平台施工辅助桩打好后，开始安装辅助平台。辅助平台为35m35m的钢板，平台下部为型钢支架

19、，满足钢构架安故的要求，平台留出3个空位方便今后打2.2m直径钢管桩。平台下部设置凸块定位键。辅助平台用甲板驳运输，采用潜水班组配合1000t起重船铺放。辅助平台安放在辅助桩桩顶上部，由潜水班组指挥、配合起重船将凸块定位键对准辅助桩上部开口部安放，保证平台不能随便移动.4.3.4 安装导管架基础导管架由1000t起重船进行安装。起重船驻位于待安装位置上，装运导管架的驳船由拖轮拖至现场，停泊在起重船的一侧，起重船起吊导管架进行安装作业.导管架采用三点起吊（如下图所示）.图4。5导管架三点吊装示意图导管架由起重船直接起吊安放，导管架下部设置防沉板与所铺辅助平台接触,防止导管架箍工期间受水流过大影响

20、而偏斜，安放时注意准确定位，保证导管架的水平安放。导管架安装后抛重物压重，一方面防止导管架受水流作业漂移，另一方面对导管翘起部位压重可以进行调平，并立即在导管架四周采取临时加固措施。4.3.5 钢管桩沉桩导管架安装后尽早施打钢管桩，以确保导管架在波浪和水流作用下的安全.钢管桩沉桩采用葛洲坝打桩船，该船架高93.5m,可施打最大桩径为3m、桩重120t、桩长80m+水深的超大管桩，可以满足本工程沉桩需要.沉桩选用D180型柴油打桩锤施打。（1）施工船舶驻位沉桩前，打桩船由拖轮拖至桩位附近,8根锚缆按设计位置由起锚艇配合进行全方位抛锚，打桩船就位后,5000t运桩甲板驳停靠在打桩船的一侧。（2）立

21、桩及沉桩钢管桩共设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。打桩船的主钩头在自身船上吊机的协助下起吊钢管桩,在潜水班组的配合下，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。而后沿导桩架滑动柴油打桩锤，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

22、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.其他沉桩工艺与辅助桩沉桩工艺相同，在此不再累述。4.3.6 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

23、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。4.3.7 安装上部附件、基础防冲刷处理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，保证

24、上部连接件及法兰的安装时水平的。靠船构件采用打桩船配合人工安装。在导管架安装好并施工完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自航甲板驳上运输到现场,人工顺流槽往下抛填,抛填时设专人指挥移船、测量水深,潜水员水下配合控制抛填均匀和抛填面的标高，使碎石面平整。4.4 工效分析每台机位的基础施工周期为：导管架施工2天，钢管桩沉放1.5天，共计3。5天。100台风机基础施工时间需3。5100=350天，基础施工工期约24个月。前后机位的施工可考虑一定的交叉时间。5 风机基础施工方案二（高桩承台方案）5.1 施工物料供应企业选择管桩与导管架均属于大型钢构件，如在

25、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）钢管桩选择响水县及周边区域内的大型钢结构工厂进行卷制、焊接，2)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,选择位于陈家港附近或水运可以到达陈家港的钢结构加工企业。高桩承台基础的物料由供应商直接运送至施工场地,不占用码头。5.2 设备配置表表5.1 高桩承台施工设备配置表序号设备名称单位数量用途备注1打桩船艘1钢管桩沉桩自有21000t起重船艘1钢管桩、钢套箱装船安装钢套箱租赁35000t平板驳艘1钢管桩、钢套箱运输自有4混凝土搅拌船艘2混凝土浇筑租赁5辅助作业船艘5混凝土物料运输自有63000HP拖轮艘1拖运施工船

26、租赁72000HP拖轮艘2拖运施工船自有8抛锚艇艘2施工船抛锚自有9交通艇艘5接送施工人员租赁5.3 施工流程1. 桩基础施工高桩承台方案的桩基采用10根直径2。0米钢管桩、平均桩长85米，单桩重约115t,由打桩船自带的S500液压锤施工,配备一艘3000HP的拖轮牵引,5000t平板驳运输45根桩，具体施工方法为常规海上打桩。2. 混凝土承台施工混凝土承台共100个，所有承台拟采用钢套箱工艺施工,底板需根据桩位开孔。主要施工步骤为：吊装钢套箱浇筑混封底板承台混凝土施工钢管安装钢套箱拆除。主要工序：桩基施工完成后，吊装钢套箱，安装封底板；浇筑封底混凝土；清理工作面，抽取套箱内积水将钢筋吊入钢

27、套箱,人工绑扎；浇筑承台混凝土，对上部球体表面按照由外而内的顺序分次立模，即外圈部位的混凝土浇筑后再立内圈模板,方便混凝土振捣；钢筋由5000t平板驳运至现场，在辅助船上轧制和弯筋，直接由辅助船上小型吊机吊装钢筋入模，工人对入模后的钢筋绑扎，就可以浇筑混凝土.混凝土浇筑采用混凝土搅拌船,可以自带1000m混凝土的材料，浇筑强度为100m/h。由于承台底部在多年平均高潮位以上，安装封底板和浇筑封底混凝土可以水上全天候施工。预埋钢管、钢平台与钢筋混凝土承台浇筑可同时进行。5.4 工效分析每台机位的基础施工周期为：打桩1个工作日，钢套箱安放和封底混凝土施工4个工作日，吊钢筋、钢筋绑扎等1个工作日，浇

28、筑混凝土1个工作日，100台风机共需7100=700天，基础施工工期约47个月。考虑打桩和混凝土浇筑不是采用同一条船，可以错开不同基础同时施工。6 风电机组安装方案一（三一电气设备方案）6.1 设备配置表表6。1 风机安装设备配置表序号设备名称单位数量用途备注1风机运输安装平台艘1运输和安装风机计划2012年2月建成2交通艇艘2接送施工人员租赁31000t履带起重机台1码头风机部件组装及卸船自有4200t汽车起重机台1码头风机组装及部件装卸自有550t汽车起重机台1码头辅助作业(工装转运等）自有6平板车辆2码头风机部件运输自有表6。2 三一电气施工设备规划序号规划完成时间1初始设计2010。7

29、2详细设计2010。123设备建造2012。2备注：1. 甲板机械（抱举架等）由三一电气依托三一集团的研发平台进行开发；2. 船体等设计与建造由国内具备设计能力进行开发；3. 设备拟选择江苏盐城、南通等地区的大型造船企业进行建造。抱举架图6。1 风机运输安装平台技术特点：1) 一艘运输船完成风机的码头装船、海上运输和海上安装;2) 采用风机整体安装方式，海上一次提升完成风机安装，安装次数少；3) 采用抱举安装方式，抗风载能力强,起重设备提升效率高;4) 采用动力定位方式，不需要抛锚艇，定位效率远高于锚泊定位方式，施工窗口期长；5) 采用数控定位系统实现风机快速定位，施工效率高;6) 采用自航方

30、式航行，设备机动性、安全性和海况适应性远高于拖行方式。基本参数：1) 施工效率：一天连续安装2台风机（不含码头装载及海上运输)；2) 最大安装重量：1000t；3) 航速：8-10节；4) 作业水深：5m30m;5) 平台升降海况：风速6级,波高3m,流速3。2m/s；6) 风机安装海况:风速7级,波高5m，流速3.2m/s。6.2 码头规划1）施工临时设施：a）机械保养及综合加工厂机械保养及综合厂用于承担施工机械的小修、保养及临时停放的功能，大中维修则委托相关企业进行，总计占地面积约1500m2。b）仓库布置本工程所需仓库包括综合仓库及电气设备专用仓库。综合仓库仅包括临时的生产、生活用品仓库等，占地面积500m2,电气设备专用仓库主要用于堆存电缆及电气设备等，以堆放5台风机相关设备物资为标准，占地面积2500m2,仓库占地面积