江蘇響水220kV海上升壓站安裝

文 | 田拓，張偉，婁睿

江蘇響水220kV海上升壓站安裝

文 | 田拓，張偉，婁睿

工程概述

江蘇響水近海風電場位于響水縣灌東鹽場外側海域，風電場離岸距離約10km，沿海岸線方向長約13.4km，垂直于海岸線方向寬約2.6km，場區面積34.7km2，場區水深8－12m（平均海平面起算）。風電場擬安裝55臺風電機組，海上升壓站位于風電場西側、第2－3排風電機組之間。升壓站主體平面尺寸約為23m×28m，高24.8m，平臺頂高程31.0m，為一整體式鋼平臺，上部組塊總重約2050t。本項目的實施時間為10月中旬，海上氣象影響明顯，把握住有效時間窗口期，合理進行船舶就位和吊裝安排，對于作業順利及安全與否至關重要。

海上安裝

一、海上預調查

（一）水深及海底地形預調查

1．預調查內容

由于海上升壓站安裝現場水域水深較淺，而主作業船、運輸駁船和拋錨拖輪的作業吃水都比較深，所以為保證施工期間作業船舶的安全，把握作業現場的水深及地形變化對于規劃進出場路線尤為重要，所以在方案設計之初進行現場水深和地形預調查十分必要。

根據施工船舶的拋錨就位范圍，預調查掃測范圍為以升壓站樁基礎為中心，按照主作業船的拋錨方向，取邊長2km的正方形區域。

另外要進行船舶進出場址路線的地形調查，船舶進出場路線為兩條，各長1200m，測量范圍為以船舶進出場路線為中心線，寬300m走廊帶。

調查內容具體包括：

（1）查明船舶作業區域及進出場路由水下地形情況；

（2） 查明區域障礙物及周邊建筑物情況；

（3） 查明區域附近是否存在電纜及電纜的位置、走向。

2．預調查結果

據業主資料，項目調查范圍內共有4處風電機組及1處海上升壓站，風電機組編號分別為26號、27號、38號、39號，經現場勘查，調查期間除38號風電機組樁基礎未建外，海上升壓站與其余風電機組樁區域基礎均已存在。

區域內地形較為平緩，水深在7.0m－9.5m之間，總體呈自南向北逐漸變深的趨勢，海底面坡度為0.75‰，最淺處7.0m，位于測區西南角，最深處9.5m，位于26號風電機組樁基礎附近。各等深線基本平行，走向為NW-SE。

區域內共發現1處升壓站樁基礎及3處風電機組樁基礎，分布有大量溝痕，未見有裸露電纜，未發現具有明顯高度的障礙物。

（二）現場潮位預調查

1．預調查內容

圖1 調查范圍示意圖

除把握水深和現場海底地形之外，掌握現場在施工期間的潮位變化情況對于施工船組規劃進出場時間、拋錨就位時間和吊裝作業時間尤為重要，所以在方案設計之初需要進行現場潮位預調查。對于潮汐情況，如果作業地點附近有驗潮站，可以做參考，不過作業地點的潮位和漲落潮時間與驗潮站位置可能會有一定差異；如果需要較為精確地了解作業地點的潮位變化情況，則需要進行現場驗潮，對于附近有驗潮站的，可根據驗潮站的潮位推算作業地點的潮位變化，然后到現場進行實際驗潮，根據驗潮結果對推算方式進行修正，以此推算施工期間的潮位變化。立足于附近驗潮站的驗潮至少需要半個月以上的時間，而對于無驗潮站基礎的現場驗潮，驗潮時間可能需要數月之久。

2．預調查結果

本項目中，由于現場施工前時間較緊，沒能進行現場驗潮以推算施工期間較為準確的潮位變化。但作業地點距離灌河口燕尾港約10公里，從現場潮位變化來看，10月中旬的潮位變化與燕尾港相仿，即潮位變化時間能提前1個半小時左右。

二、施工條件確認

（一）樁腿間距確認

在進行裝船作業前，首先需要確認升壓站建造完成后各樁腿的間距以及海上樁基礎施工完成后各樁腿的間距是否在設計允許誤差范圍內。

從復測結果來看，C軸的間距誤差最大，為41mm，滿足設計要求。

（二）220kV海纜實際敷設路由確認

確認海上升壓站安裝前已經敷設的220kV海底電纜的實際路由，以免在主作業船拋錨就位過程中傷及海纜。

三、動態監測設備布置

圖2 樁腿間距確認

升壓站主要集成了電氣設備，這些設備對沖擊和傾斜有著嚴格的限制性要求，所以在升壓站起吊、裝船、運輸和海上安裝過程中需要進行動態監測。按照設計要求，監測點布設在升壓站1層甲板的四個角點緊靠樁腿的位置。由于升壓站在起吊、裝船和海上安裝過程中不能自主供電，所以監測設備需要自備電瓶供電，電瓶供電能力須保證能夠滿足整個碼頭起吊裝船和海上起吊安裝過程的監測需要。運輸過程中監測設備可以利用運輸駁船的外接供電。此外，監測采用無線傳輸的方式，可以實時觀察監測結果。

對于此次作業，雙臂架四主鉤起重能力3600t的浮吊船“德浮3600”發揮了十分關鍵的作用，一方面，四個主鉤吊裝升壓站可以在滿足載荷要求的情況下，保證升壓站平起平落而避開升壓站偏心影響；另一方面，浮吊船可以將升壓站的升降位移控制在4mm/s，從而降低振動沖擊影響，此次施工中加速度最大值出現在升壓站起吊的瞬間，測點X向為0.081g，遠小于限值0.2g。傾角最大值出現在升壓站起吊的瞬間，測點X向為0.408°，遠小于限值10°。

四、 施工作業

（一）主作業船就位

升壓站海上安裝區地處灌河口外南側，屬非正規半日潮海區。潮波運動方向為NW-SE，落潮為SE-NW。安裝作業船使用煙臺打撈局起重能力為3600t的雙臂架浮吊船“德浮3600”船進行，主作業船就位采取順流方式，拋8口定位錨，艏部4口，艉部4口，呈外八字形。所有船舶錨位將由導航定位系統協助就位，并加裝錨浮漂監視錨位。就位完成后，主作業船調整船位到達運輸駁船設計靠泊位置。

（二）運輸駁船就位

主作業船就位完成后，運輸駁船乘高平潮自主作業船右前側靠近錨區，在接近4號定位錨纜位置時，主拖輪傍靠運輸駁船右舷，輔助拖輪帶纜至運輸駁船左舷艏部，協助運輸駁船進入主作業船2號和3號定位錨纜之間的錨區。

運輸駁船在兩拖輪輔助下到設計位置依次拋下兩口航行錨，完成拋錨后，由兩拖輪輔助其艉靠主作業船，靠泊過程中，由兩拖輪控制運輸駁船的左右動船，由運輸駁船通過動車控制其進、退。當運輸駁船距離主作業船艏約30m左右時，主作業船通過打撇纜的方式向運輸駁船船艉送纜，主作業船與運輸駁船依次帶2根交叉纜和2根直纜。

（三）升壓站安裝

由于解綁時間較長，在進行吊架掛扣時即開始對升壓站進行解綁。

圖3 動態監測設備

圖4 主作業船拋錨就位圖

在水深完全滿足1m安全作業水深時，主作業船起升主鉤，當起升主鉤至升壓站各樁腿離開墊墩頂面20cm－50cm時停止起升，靜止觀察10分鐘左右，確保沒有問題后繼續起升主鉤。待升壓站起升到預定高度以后，兩拖輪輔助運輸駁船控制船位，解纜撤離。

運輸駁船撤離后，主作業船吊著升壓站向升壓站樁基礎移船。到達預定位置后，主作業船通過絞船及調整扒桿變幅將升壓站各樁腿與基礎各樁腿對齊。主作業船同時派出小艇分別將輔助安裝人員送至A1、C1樁腿，協助對齊安裝。

（四）作業船組撤離

圖5 主作業船和運輸駁船之間帶纜示意圖

圖6 升壓站安裝就位圖

圖7 響水升壓站安裝現場照片

安裝完畢經質檢檢查確認后，將各索具依次從升壓站各吊點上摘除，同時動態監測人員將監測設備回收，然后主作業船撤離安裝區域并與升壓站保持大于100m的安全距離。運輸駁船在拖輪輔助下再次艉靠主作業船，主作業船將升壓站吊裝框架連同索具放置到駁船甲板上，完成后運輸駁船和主作業船船組依次撤離安裝現場并復員。

結語

此次升壓站安裝自重大，作業水深淺，周圍樁基礎眾多，作業水域面積小，所以在進場施工前必須對現場的水深、地形、布局以及潮流情況有一個較為全面的了解，結合作業船舶性能，對作業程序進行科學合理的安排。同時，升壓站上的電氣設備對吊裝和運輸過程中的振動和傾斜有著十分嚴格的要求，所以對監測設備的布置、供電、信號傳輸和監測要綜合考慮，合理布局。此次海上安裝作業，主作業船僅利用了兩天時間，即順利完成了作業船進場就位、升壓站安裝、作業船撤離等作業，安裝精度及安全符合作業要求，圓滿完成了安裝作業。

（作者單位：煙臺打撈局）