关键词：海上风电机组；基础施工；质量控制
1海上风电发展情况
近年来风力发电技术的发展逐步走向成熟阶段。我国有渤海、黄海、东海、南海这四大领海，海岸线长达18000km，这使得我国风能资源尤其是海上风能资源十分丰富，约有7.5亿kW，占我国风能资源的75%。在沿海地区因地制宜发展海上风电符合节能环保的时代要求，也应了习总书记对金山银山、绿水青山的倡导。在各国积极发展海上风电的同时，顺应时代的大潮流，自2009年以来我国加大了海上风电的投入，对发展海上风电进行了政策支持。使得我国的开发建设速度明显加快、国产大容量海上风电机组进入产业化应用时代、海上风电装备及工程技术不断突破、海上风电技术标准体系不断完善、政策引导支持海上风电市场化发展、深远海前沿风电技术研究取得阶段性进展。
2海上风电机组的基础技术
2.1海上风电机组的基础技术概述
海上风力发电机组的基本技术主要分为两大类：海上风电项目，包括通用技术和专有技术。其中前者包括海上平台、海上桩基、海上桥梁等目前比较成熟的施工技术，而后者则包括海上风资源评估、海上风电场的设计、施工、安装、运输和维护等新技术。其中的技术重点和难点为海上风电场风电机组的基础施工和安装。
目前海上风电机组的基础按照结构形式的不同分为重力式、桩式和浮置式基础三种，其中重力式基础比较适用于水深较浅的区域，且由于其沉箱部分可以在岸上制造，不需要进行打桩，因此施工成本较低。桩式基础适用于水深超过30m的海域中，由于基岩层离海床较远尤其是在遇到较为坚硬的岩石海床时，其施工成本较高，施工难度也较大，其基础施工技术主要分为以下几种。
2.2桩式基础施工技术
针对桩式基础的特点提出的施工方案中，单桩式基础是目前比较常用的基础形式，其施工方法分为两种，第一是将管状桩基使用打桩锤在指定地点打入规定深度；二是先在海床用钻机打孔，然后在桩内用水泥进行浇注。三脚架组合基础施工是使用三个三角形钢管桩定位在海床上，桩顶采用钢管套支撑上部结构。四柱组合基础由四个桩组成，在海床上均匀排列成方形。桩顶导管架的四根桩腿固定在这些桩上，且之间采用三层斜撑相连。多桩承台群桩基础是近年来开始应用的新形式，通常应用于较深的海域中，且比较适用于淤泥层较厚的海域，其施工技术为将多根预制钢管桩用船舶运至施工现场由打桩船进行打桩作业，基础的制作是通过对桩基础和钢套箱模板进行混凝土浇筑来进行的，并将桩基础以及钢套箱模板浇筑混凝土来制作基础，最后将这些根桩连成一个整体结构，并将钢套箱进行拆除。
3海上风电机组的基础施工方法
3.1钢管桩安装
在进行钢管桩安装时，所采用的主要的工艺步骤介绍如下：首先是进行吊柱，然后在开展工程测量并确定沉桩的位置之后，开展下桩和稳桩操作，保证沉桩施工的稳定性。然后在此基础上来开展沉桩的锤击施工，锤击完成之后检查钢桩，检查合格之后进行划桩操作。之后进行桩船和桩驳驻位的施工，在上述沉桩作业完成之后，也就是满足桩顶标高的要求之后停止锤击作业，然后对上述打桩过程的记录进行生成。在钢管桩运至现场之后由监理人员对书面合格证等相关资料以及现场钢管桩进行验收，在确定沉桩顺序后进行沉桩作业。提升时，确保将吊钩和钢丝绳轻轻放在桩上。离开桩驳时要迅速不能出现拖桩和碰撞现象，测量定位采用GPS系统。在打桩操作中，锤击类型用于锤击方法，并且在击球过程中应严格监视和控制穿透程度的变化。每座风机基础的钢管桩沉桩作业完成后要进行夹桩处理，并在承台桩上设置警戒灯。
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3.2钢套箱安装
使用成型钢框架将堆垛桩用于将围堰固定在规定范围内。在对设计桩顶标高进行测量之后将桩顶割除至设计高度，便于进行钢套箱的安装。在桩顶处理完成之后需要进行带钢底板的钢套箱的整体吊装和安装，并进行底板加固和封孔。
3.3基础承台施工
通过焊接槽钢、螺旋筋绑扎、网络筋绑扎，浇筑封底混凝土和混凝土养护来加固桩。待封底混凝土达到设计强度的80%后，进行减压孔堵塞，张拉杆切割和桁架梁拆除工作，采用钢芯吊笼和钢筋笼吊装，以及桩芯混凝土施工。最后进行承台钢筋的绑扎、连接钢管等预埋件的预埋作业、承台混凝土的一次性浇筑以及混凝土养护等工作。
3.4钢套箱拆除
承台混凝土养护期满足要求后拆除钢套箱。采用一次整体拆除的工艺。拆除时首先卸除底口的螺栓，建立吊架承台，然后起重船进入现场，与吊架配合拆除钢套箱。
4海上风电机组的基础施工质量控制与保证
要做好基础施工质量的控制，主要以“事前控制、事中控制、事后控制”的质量控制要点，把好每个节点的质量关。
4.1质量的事前控制
成立组织机构明确各人员的职责，严格贯彻执行法律法规、各项技术规范、质量评定标准、施工图纸、管理方案等。严把施工材料及施工设备的入场关，对材料及设备及时检验。在完善施工质量保证体系方面，在采取制度保证措施、质量管理措施及技术保证措施的同时，严格采用设计标准及进行严格的材料控制。
4.2质量的事中控制
采取局部细化的方法将施工过程逐步分解，进行主要分部工程的质量控制，事中控制的重点在：钢套箱的制作及运输、混凝土的防腐蚀施工、混凝土的热冬期施工。钢套箱安装质量保证措施：在进行制桩、运桩和沉桩作业中，不仅需要按照设计图纸进行制造，还要在进行运输之前进行全面严格的质量验收，在运输过程中应对钢管桩采取相应的防腐涂层的保护措施。在沉桩锤击作业时还应采取避免偏心锤击的问题，沉桩作业完成后及时进行桩头连接操作。钢套箱底板开孔位置需根据桩基实测位置确定，并考虑斜桩开孔孔径放大15-25cm。钢套箱安装前对钢管桩间临时连接系、支撑梁标高及强度等逐一进行检查。为防止驳船撞击钢套箱，所有施工船只应与钢套箱脱离，依靠锚缆将船只固定。混凝土施工质量保证措施：严格控制混凝土用料符合技术规范要求，严格按混凝土施工规范施工；选用大型搅拌船施工，配有自动计量装置，保证混凝土用料的计量准确。
4.3质量的事后控制
在基础的施工过程中，通过阶段性质量评定验收，控制好基础承台的质量。平面位置控制点和高程点必须经过复核、验收合格后方可使用，并定期进行复测。需进行隐蔽及中间验收的工程和部位，按照评定标准中的规定的名称、验收时间和要求进行验收。工程具备覆盖条件或达到约定的中间验收部位，项目部自检合格后通知监理工程师进行验收。工程质量评定按分项、分部和单位工程三阶段进行。
5结束语
海上风电场的建设与陆上风电场有着较大的不同，其风电机组设备所占用的成本占总投资的比例较小，但是机组的基础施工费用占总投资的比例较高，而且我国目前的海上风电机组的基础施工技术与国外先进技术还有着较大的差距，不仅缺乏工程项目技术经验，而且相关的技术标准和服务体系的建设不够完善。本文就是针对此技术以及质量控制措施来进行深入研究。
参考文献：
[1] 胡道亮， 伏广臣. 海上风电机组的基础施工质量控制技术分析[J]. 工程技术：引文版， 2016（5）：00121-00121.
[2] 杨建. 海上风力发电机组基础形式及施工工艺研究[J]. 工程技术：引文版， 2016（5）：00238-00238.
论文作者:杨荣强
论文发表刊物:《中国电业》2019年第21期
论文发表时间:2020/4/15
标签：海上论文; 基础论文; 风电论文; 机组论文; 混凝土论文; 作业论文; 钢管论文; 《中国电业》2019年第21期论文;