海上風電施工測量技術

孫煥鋒

摘?要：施工測量是將設計圖紙上的建（構）筑物的平面位置、形狀和高程準確標定在建設場地，是施工的重要組成部分，貫穿于整個施工過程，其精度決定工程建設的成敗。海上風電場工程因其離岸距離遠、場區面積大、開闊海域缺少固定點，施工測量方法具有其特殊性。本文根據典型海上風電場建設施工測量實踐，對海上施工測量技術進行了探討，并提出了針對性地解決措施，以望能推動行業發展和進步。

關鍵詞：海上風力發電場;工程建設;測量控制;解決措施

風力發電作為可持續發展的清潔型能源，是我國未來能源發展的重要方向，一直以來都是社會各界技術人員關注的熱點話題。與陸上風電場相比，海上風電場具有可利用海域面積廣、對生態環境影響小、風能資源豐富、有較高的年利用小時數、單機容量大、更有利于大規模開發等優點，近年來得到迅猛發展，海上風電場建設已從近岸逐步走向近海。海上風電場工程因其離岸距離遠、場區面積大、開闊海域缺少固定點，無法按傳統的陸上工程測量規范要求建立施工測量控制網而具有施工測量解決方案的特殊性。為實現海上風電場工程設計精度要求，本文根據某海上風電場建設施工測量實踐，對其施工測量技術進行了探討，提出了針對性地解決的措施，以望能推動行業發展和進步。

1?工程概況

江蘇某海上風電場項目位于江蘇近海海域，其風場規劃海域面積127km2左右，風場中心離岸距離約為55km，在該風電場區內海床面地形復雜多變，水深在為3～13m，工程設計92臺風力發電機組，總裝機容量400MW，分兩期核準建設。項目配套建設一座220kV海上升壓站和一座陸上集控中心。風機所發電能由16回路35kV海纜集電線路匯集至海上升壓站，通過兩回220kV海纜鏈接至陸上集控中心就近并入電網系統。項目一期安裝68臺風力發電機組，容量為300MW，二期擴建有23臺風機，容量為100MW。

本工程在儀器配置的過程中考慮施工設計的現場情況，綜合了相關標準規定以及工程進度，科學配置了多種設備儀器，RTK、水準儀、水平儀、垂測儀、經緯儀、中海達測深儀等等，所以本文接下來針對在該工程建設過程中所出現的一些問題進行了探討，并提出了一些看法。

2?測量控制的實施

2.1?鋪設控制網

只有做好施工測量準備工作，才能有效保障工程項目的數據準確，從而實現項目的安全開展，首先要對施工所涉及的海域進行全面的數據搜集，包括地形圖、平面布局圖、水文、地質、氣候條件等信息進行整合，然后基于此制定設計方案，參考招投標文件的要求，按照測量規范不斷完善設計方案，然后對監理單位移交的控制點數據資料進行對比和二次審查、對照計劃值進行復核驗算，為風電場工程測量工作的開展打下堅實的數據基礎[1]。在控制點對比復測時應特別注意施工圖的機位坐標與控制點必須采用同一坐標系，以避免造成施工測量的系統偏差。在準備工作進行結束之后，再開始對控制網進行鋪設，在這個部分主要是針對四個要點，首先，在鋪設控制網絡過程中，一定要嚴格遵循相關的標準和規定之中的數據要求，對精度等嚴格控制，以避免所測量得到的數據值不夠準確，從而無法為建設工程提供數據支撐，導致出現工程質量問題。其次，在建設施工平面的控制網時，對于網點的選擇也十分重要，不僅要保證其地基的穩定性，同時對網點附近的建筑和地形等也要進行嚴格的篩查，以確保風電場的交通便利、通視良好，避免這部分地形要求對控制網的鋪設帶來的負面影響。第三是在加密鋪設時，技術人員也要綜合考慮各方面的施工因素，根據施工現場的具體情況提出針對性地測量技術方案，并且按照國家標準控制網的測量作業[2]。最后，由于本工程項目建設地點是海上作業，且距離陸地相隔較遠，所以在敷設控制網時因為地理位置受限會有很大的難度，所以在進行試樁平臺的測量時，要按照相關標準要求至少要保證控制點在兩個以上，除此之外也要注意測量限差，要使高程限差和平面限差保持在一定范圍之內，二者分別為40mm和30mm。本風電工程項目在建設過程中采取了新的供電技術，為基準站供電形式提出了新的思路，在以往的施工測量過程中，大部分的基站架設所選取的供電形式一般為12V、180Ah電源，并且使用并聯電瓶進行供電，這樣的供電方式有著很大的弊端，首先是因為平臺有著一定的高度使得人員在爬高更換和安裝電瓶時有很大的難度，也存在安全隱患，所以本工程的在供電形式選擇了利用小型風力發電技術和架設太陽能板為蓄電池充電，實現基站設備供電，并采用了遠程可控的開關設計，一來便于操作，二來在設備閑置時便于關閉電源以節約電量，延長電瓶的使用壽命，這也是今后在開展海上風力發電建設的重要方向。

2.2?定位放樣

在本工程的沉樁定位放樣工作開始之前，施工方應該仔細研究施工圖紙，以全面掌握施工現場的技術安排，在設定船舶駐位方向時要避開工程樁吊耳，并按照提供的技術數據來進行拋錨工作。在這一部分工作開展時，為了更好地保證施工定位的精確度，在穩樁平臺的定位過程中可以采用GPS，將GPS與抱樁器中心連接，然后借此指揮吊機不斷調整，完成定位。接下來再采集中心點的坐標，與原來施工計劃中的設計值進行兩項對照，以確保誤差可以控制在單樁機施工的要求之內，控制平面誤差不可以超過50cm，高程誤差不可以超過5cm。同時在測量的控制過程中，對測量對象的剖面以及平面圖、施工坐標、測圖坐標等有著嚴格的控制，對比設計值，控制誤差。

2.3?沉樁測量

在壓樁測量以及沉樁施工過程中，工作人員也應該要注意算好穩樁平臺高度，并且按照樁柱身刻度的數值來進行計算，并標記出樁的零度（正北）方向，同樣的計算方法標記出穩樁的正北方向，二者相互對照，借此來調整穩樁樁身的方位角度，并使得兩個正北方向保持一致，以完成調樁。接下來，在進行沉樁施工的壓樁時，工作人員也要調整角度，掌握工作要領，避免出現壓錘溜樁的狀況。壓樁時首先注意輕輕下壓錘身，不能過重，如果力度過大往往會因為慣性而出現溜樁。在下壓高度達到2m后再進行垂直度的觀測，一般每下沉4m觀察一次樁身垂直度，這種操作一直重復至整個壓樁完成。在這部分垂直度的觀測工作中，一般可以采用兩臺從經緯儀相互垂直的兩個方向來檢測并調整樁身，穩樁完成后再次調正樁身，為下部起錘沉樁做好準備。然而如果一旦發生溜樁現象，那么需再次觀測樁身的垂直度，發現樁身垂直度超差要重新調整糾偏，在此過程中，工作人員一定要做好調試結果的數據記錄，并且重復沉樁施工以及垂直度的測量工作，保持每下沉4m觀察一次垂直度。接下來，是利用穩樁平臺高度和樁身刻度來推算，以確保可以有效地控制沉降距離，并且，在樁身要達到施工圖紙設計的標準高度時，進行二次復測和推算，終錘后對樁頂法蘭的高程進行精確測量。打樁結束之后，一般可以用水準儀復測樁頂法蘭的整體水平度，然后利用GPS流動站完成套筒安裝測量，保證塔筒的有效拼接，也確保數據的準確性[3]。