海上風(fēng)電項(xiàng)目施工管控分析

周升明，田利勇，杜衛(wèi)智

華電重工股份有限公司，北京 100160

0 引言

海上風(fēng)電作為可再生清潔能源，具有分布廣泛、用之不竭的特點(diǎn)，海上風(fēng)更因其風(fēng)速高、能量大、資源豐富受到廣泛關(guān)注。作為風(fēng)電行業(yè)發(fā)展的重要方向，海上風(fēng)電在風(fēng)電領(lǐng)域的占比日益提高[1-2]。

海上風(fēng)電項(xiàng)目施工前正確的場(chǎng)地選擇尤為重要。目前，海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)一般會(huì)建設(shè)在沿岸海域。相關(guān)風(fēng)電項(xiàng)目施工單位需要事先對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行勘察定位，根據(jù)海上風(fēng)電場(chǎng)的水文地質(zhì)等因素選擇相應(yīng)的施工船機(jī)，并制訂施工組織方案，以保證后續(xù)施工的有序進(jìn)行。具體管控措施即首先要求相關(guān)施工單位搜集、記錄施工場(chǎng)地的自然條件資料，不僅局限于目前場(chǎng)地設(shè)置必要的觀測(cè)儀器勘察自然環(huán)境，也要對(duì)場(chǎng)地近年來(lái)風(fēng)量、海浪、水流、溫度、潮汐等進(jìn)行資料搜集，整合所有資料，必要時(shí)可建立測(cè)風(fēng)塔以收集更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。相關(guān)單位通過(guò)分析影響施工的一切因素，制訂有效應(yīng)對(duì)方案，以避免自然環(huán)境對(duì)施工項(xiàng)目造成不必要的損失，并對(duì)項(xiàng)目建設(shè)成本做出更準(zhǔn)確的預(yù)算。

1 海上風(fēng)電項(xiàng)目施工的質(zhì)量管控

1.1 海上測(cè)量定位管控

由于海洋環(huán)境地質(zhì)復(fù)雜，測(cè)量定位成為海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的首要環(huán)節(jié)。受海洋環(huán)境以及離岸距離所限制，傳統(tǒng)的光學(xué)定位方式已不適合用于海上風(fēng)電的測(cè)量定位[3]。目前海上風(fēng)電已廣泛采用衛(wèi)星定位的方式完成測(cè)量放線工作，定位精度已經(jīng)過(guò)多個(gè)項(xiàng)目驗(yàn)證，誤差≤20 mm，能夠滿足當(dāng)前的設(shè)計(jì)及規(guī)程規(guī)范要求。在首個(gè)海上風(fēng)機(jī)或升壓站基礎(chǔ)施工前，施工單位可利用星站差分方法對(duì)施工船舶位置進(jìn)行定位，保證基礎(chǔ)位置滿足設(shè)計(jì)要求。待首個(gè)基礎(chǔ)施工完成后，在該基礎(chǔ)上設(shè)置固定基站并校核后，可利用該固定基站以及動(dòng)態(tài)差分的方法進(jìn)行船舶動(dòng)態(tài)定位和沉樁質(zhì)量控制。

1.2 海上風(fēng)電項(xiàng)目中鋼管樁的施工管控

在海上風(fēng)電項(xiàng)目施工中，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)是風(fēng)機(jī)的主要承載構(gòu)件，是風(fēng)機(jī)的重要支撐構(gòu)件。目前海上風(fēng)電應(yīng)用較多的為重力式基礎(chǔ)、單樁基礎(chǔ)、多樁式基礎(chǔ)、導(dǎo)管架式基礎(chǔ)、吸力桶式基礎(chǔ)、漂浮式基礎(chǔ)等。其中，單樁基礎(chǔ)是當(dāng)前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣的海上風(fēng)電風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)形式。用于風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的鋼管樁管徑較大，所用材料為低合金高強(qiáng)鋼，其鋼材的軋制和焊接難度大，制作難度高，主要從人、機(jī)、料、法、環(huán)等多個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)其進(jìn)行過(guò)程控制。具體可分解為以下幾點(diǎn)：（1）施工人員、質(zhì)量管理人員、無(wú)損檢測(cè)人員應(yīng)具備相應(yīng)資質(zhì)，持證上崗。（2）施工機(jī)械及計(jì)量工器具應(yīng)經(jīng)過(guò)計(jì)量檢定合格，焊機(jī)、噴涂裝備等應(yīng)經(jīng)過(guò)廠內(nèi)自檢合格。（3）施工材料采購(gòu)前應(yīng)編制相應(yīng)的采購(gòu)計(jì)劃，滿足設(shè)計(jì)要求，法蘭、鋼板、焊材、油漆等原材料進(jìn)廠應(yīng)經(jīng)過(guò)檢測(cè)，保證滿足設(shè)計(jì)及規(guī)程規(guī)范要求。（4）制作前，應(yīng)編制相應(yīng)的施工方案、檢驗(yàn)及試驗(yàn)計(jì)劃，并經(jīng)討論、研究，符合當(dāng)前項(xiàng)目的實(shí)際情況，滿足設(shè)計(jì)要求；制作過(guò)程中應(yīng)組織有關(guān)專家，聯(lián)合有關(guān)單位開展各項(xiàng)檢查，對(duì)鋼管樁生產(chǎn)企業(yè)嚴(yán)格要求，確保生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量。（5）施工過(guò)程中應(yīng)對(duì)施工環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，尤其是環(huán)境溫度、濕度等，對(duì)焊接、防腐涂裝有較高的影響，施工過(guò)程中應(yīng)做好監(jiān)控。

1.3 海上風(fēng)電風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)沉樁和試樁的施工過(guò)程管控

風(fēng)機(jī)單樁基礎(chǔ)型式通常具有直徑大、重量大、荷載大等特點(diǎn)，并對(duì)垂直度有極高的要求，因此打樁船施工難度較大；高樁承臺(tái)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)分為直樁和斜樁兩種類型，鋼管樁沉樁采用貫入度和標(biāo)高雙控原則。

為了保證樁基承載力，避免發(fā)生卷邊等質(zhì)量問(wèn)題，在施工前需要進(jìn)行地質(zhì)勘察以及樁錘的選型論證分析。施工單位必須制訂完善的施工質(zhì)量保證措施，由專人進(jìn)行監(jiān)督；工程監(jiān)理單位監(jiān)理工程師依據(jù)施工方案、設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范對(duì)鋼管沉樁施工全過(guò)程旁站和見證，重點(diǎn)檢查鋼管樁表面防腐涂層是否破壞、吊索具是否滿足要求、樁位偏差停錘標(biāo)準(zhǔn)等；待沉樁結(jié)束后，監(jiān)理工程師應(yīng)及時(shí)進(jìn)行標(biāo)高和水平度的復(fù)測(cè)。

1.4 海上風(fēng)電項(xiàng)目中風(fēng)機(jī)安裝的施工管控

海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝分為整體式安裝和分體式安裝，其中分體式安裝又分為單葉片吊裝和葉輪吊裝。整體式安裝一般在碼頭進(jìn)行，風(fēng)機(jī)塔筒、機(jī)艙、葉片等在碼頭進(jìn)行預(yù)組裝，組裝完成后由專用運(yùn)輸船運(yùn)至風(fēng)場(chǎng)安裝。這對(duì)起重設(shè)備及運(yùn)輸船舶提出了較高的要求。分體式安裝一般是風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)輸?shù)綑C(jī)位后，在機(jī)位進(jìn)行逐級(jí)安裝，對(duì)起重設(shè)備能力要求較低，但受海上施工環(huán)境影響較大。目前，受發(fā)運(yùn)碼頭、運(yùn)輸船、起重船等多方面條件影響，大多采用分體式安裝方式。

承包商需根據(jù)項(xiàng)目海域水文條件，風(fēng)機(jī)設(shè)備噸位及吊高，并結(jié)合船機(jī)設(shè)備性能，制訂完善的施工方案。根據(jù)工程規(guī)模和內(nèi)容，按照相關(guān)要求組織開展專家評(píng)審。在施工過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格安裝方案要求執(zhí)行相關(guān)安全措施。對(duì)于起重作業(yè)、高空作業(yè)等危險(xiǎn)性較大的施工，應(yīng)由安全員旁站監(jiān)督。高強(qiáng)螺栓等材料進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)按規(guī)范要求及時(shí)進(jìn)行復(fù)檢試驗(yàn)。風(fēng)機(jī)安裝完成后，承包商應(yīng)及時(shí)邀請(qǐng)監(jiān)理及設(shè)備廠商聯(lián)合驗(yàn)收，重點(diǎn)檢查螺栓力矩值、防雷接地等是否按要求施工。風(fēng)機(jī)安裝船舶撤離機(jī)位時(shí)應(yīng)按設(shè)備廠家要求將風(fēng)輪設(shè)置到正確狀態(tài)，應(yīng)特別注意吊機(jī)大臂與葉片的相對(duì)位置關(guān)系，必要情況下需采取偏航、盤車等方法保證葉片不被刮傷。華電1001風(fēng)機(jī)安裝作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)如圖1所示。

圖1 華電1001風(fēng)機(jī)安裝作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)圖

2 海上風(fēng)電施工的安全控制

2.1 海上作業(yè)的安全控制

海上風(fēng)電項(xiàng)目施工大部分工作均在環(huán)境復(fù)雜的海上完成，而海上作業(yè)存在很大的安全隱患，因此，在施工過(guò)程中，海洋工程船機(jī)設(shè)備應(yīng)通過(guò)船級(jí)社或其他主管部門檢驗(yàn)發(fā)證。施工前，承包商應(yīng)完成水上水下施工許可證、通航安全評(píng)估等手續(xù)辦理，并安裝相關(guān)部門要求設(shè)置施工期航標(biāo)，危大工程施工時(shí)應(yīng)有專門警戒船警戒。同時(shí)，可采用電子圍欄的方式，即在風(fēng)場(chǎng)四周設(shè)置電子圍欄，無(wú)關(guān)船只進(jìn)入風(fēng)場(chǎng)后，海事部門會(huì)發(fā)生報(bào)警，并向海上施工船舶通知，避免船舶碰撞。

2.2 施工船舶的安全控制

當(dāng)項(xiàng)目工程內(nèi)施工船舶數(shù)量達(dá)到一定程度時(shí)，難免會(huì)對(duì)前期施工的鋼管樁造成損害。在項(xiàng)目施工過(guò)程中，為了避免事故發(fā)生，主作業(yè)船舶選型、輔助船舶數(shù)量應(yīng)滿足施工要求。船機(jī)設(shè)備檢定合格，船機(jī)配員齊全，逃救生設(shè)備完善。施工前，施工船舶應(yīng)制定人員落水、火災(zāi)逃生、船舶碰撞擱淺等應(yīng)急預(yù)案，并按要求定期開展演習(xí)。船舶進(jìn)場(chǎng)后，承包商應(yīng)組織監(jiān)理單位對(duì)船況、配員進(jìn)行檢查，對(duì)船舶證書和船員證書進(jìn)行核對(duì)，根據(jù)檢查意見及時(shí)整改不符合要求項(xiàng)。施工時(shí)，船舶應(yīng)根據(jù)施工計(jì)劃開展施工作業(yè)，聽從承包商管理和調(diào)遣。

2.3 臺(tái)風(fēng)期間安全管制

臺(tái)風(fēng)天氣具有極強(qiáng)的破壞性，需要制訂多種應(yīng)對(duì)臺(tái)風(fēng)的應(yīng)急方案，避免出現(xiàn)意外情況。臺(tái)風(fēng)預(yù)防具體管控方法是，在整個(gè)風(fēng)電項(xiàng)目施工中，施工單位應(yīng)利用科技手段監(jiān)測(cè)臺(tái)風(fēng)情況，并監(jiān)督各項(xiàng)措施有效運(yùn)行，如防風(fēng)、防雨、安全防撞設(shè)施、電源應(yīng)急措施等；根據(jù)施工船舶的抗風(fēng)等級(jí)以及臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度，提前規(guī)劃施工船舶的避風(fēng)位置。另外，臺(tái)風(fēng)來(lái)臨前需及時(shí)將起重、運(yùn)輸設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)到安全位置，起重吊臂應(yīng)扒桿，吊鉤應(yīng)固定。

2.4 高空作業(yè)安全管控

海上風(fēng)電項(xiàng)目施工中，高空作業(yè)的占比率較大，并且高空作業(yè)存在風(fēng)險(xiǎn)高、安全隱患多等特點(diǎn)。例如，在打樁或吊裝時(shí)，稍有不慎將可能造成不可逆的損失，甚至是人員傷亡。因此，工作人員在高空作業(yè)時(shí)需嚴(yán)格遵從管理。首先，應(yīng)嚴(yán)格審查承包商的沉樁施工、風(fēng)機(jī)吊裝和安全技術(shù)措施，并要求現(xiàn)場(chǎng)施工人員正確使用安全防護(hù)裝備，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。另外，在對(duì)采購(gòu)的安全裝備需嚴(yán)格檢查其是否符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以及確認(rèn)其有效期，并安排專人檢查高空作業(yè)人員是否具備相關(guān)要求技能證和施工中安全裝備是否穿戴規(guī)范。

3 結(jié)論

綜上所述，海上風(fēng)電項(xiàng)目的施工不同于地面風(fēng)電項(xiàng)目，其工程建設(shè)過(guò)程非常復(fù)雜，在施工中需要相關(guān)施工單位嚴(yán)格控制各個(gè)環(huán)節(jié)，以質(zhì)量嚴(yán)格管控為核心，與勘測(cè)和預(yù)防相結(jié)合，嚴(yán)格把控工程各環(huán)節(jié)、設(shè)備程序和關(guān)鍵部位的監(jiān)督工作。目前，海上風(fēng)電項(xiàng)目施工的難度相對(duì)較大，還需要各相關(guān)單位和科研人員對(duì)其不斷優(yōu)化、改進(jìn)，以確保海上風(fēng)電項(xiàng)目的施工質(zhì)量和使用壽命。