摘要：本文笔者根据多年工作经验就海上风电起吊作业方案进行简要分析。仅供业内同行参考。
关键词：海上风电；起吊作业；方案
一、风机基础单桩起吊工艺
1.钢管桩纵翻工艺
以工艺流程最优化为原则选择合适的施工装备，建立施工流水线。起重设备选型。固定扒杆浮吊船配备两主钩一副钩，吊机起吊能力1500 吨，吊高不低于 100 米，可以进行 1000 吨以上钢管桩的纵翻。驳船靠近吊机这一侧设置为开口形式，可以将稳桩平台悬挂在开口处，驳船配备 600 吨全回转吊机，甲板载荷能力大于 1500 吨，起重能力满足打桩锤以及稳桩平台起吊。
2.吊机起吊能力核算
根据力的守恒定律，钢管桩上吊点、下吊点、重心的延长线交于一点，受力成三角形状。使用 Excel 表格公式，分别计算重心和核算吊重和吊高。
3.钢管桩纵翻工序
运输船靠泊驳船，钢管桩与吊机成一条直线，其重心位于吊机主钩与副钩中间位置（具体位置由翻桩计算得出）。为节省施工时间，吊梁提前挂在双主钩上，遛尾吊索具提前挂在副钩上。
4.工艺优势
上述设备选型可以实现流水线施工，若无天气影响，单个作业面月打桩能力可达 10 根，其工艺优势总结如下：固定扒杆+驳船的作业面配置形式，船机成本相对较低；驳船有足够的甲板面积存放稳桩平台、液压冲击锤、振动锤与吊索具等施工机械与工器具；驳船吊机一侧设置为开口模式，稳桩平台置于开口处，其搭设与拆除较为方便；稳桩平台定位桩直接用插销与稳桩平台固定，定位桩只需起与落两种施工状态；驳船配备600 吨全回转吊机，可以独立完成稳桩平台定位工作；双主钩起吊钢管桩，且为艉吊形式，受力较为稳定，可适应深水区涌浪相对较高情况下的作业；基础施工涉及大量小结构物的起吊，两台吊机协同工作，起重效率远大于一台吊机的作业面；浮吊船与驳船可以灵活机动，对其余的作业面提供有效支援。
5.钢管桩横翻工艺
起重设备选型。选用配备全回转吊机的浮吊船，吊机起重能力为 1800 吨，可以实现 1500吨钢管桩的起吊与翻身作业。吊机应具备三个山字钩，其中两主钩并列，其外摆角度应大于 30 度，副钩位于主钩的上侧，单个主钩起吊能力 1500吨，副钩起吊能力 800 吨。浮吊船的左右舷应配置克令吊，起吊能力为 10吨，应有能力将运输船上的内平台过驳至浮吊船上。甲板面积不低于 2000平方米，甲板载荷大于12 吨/平方米，总载荷大于 2000 吨（不含吊重）。吊机起吊能力核算。吊机起吊能力核算参照钢管桩纵翻工艺。钢管桩横翻工序。起重船吊机一侧抛两组八字锚，生活区一侧抛交叉锚（或八字锚），运输船进场时松开靠近运输船一侧的锚绳，运输船开至钢管桩重心与吊机底座垂直位置。吊梁需挂在吊机手左侧的主钩上，遛尾吊索具挂于吊机手右侧的主钩上，为节省作业时间，吊索具在钢管桩到位前即完成挂钩。
6.工艺优势
使用配备全回转起重机的浮吊船进行施工，施工便捷度较高，若无天气影响，其月打桩能力达10 根，具有如下工艺优势：甲板面积大，单个浮吊船即可搭载全部的施工机械与工器具，且仅需投入一条大型船舶；配备全回转吊机，施工过程中无需绞锚；由于船舶较少，移船以及吊装工序更加简单，施工力量更加集中，投入的人员数量相对减少；使用艉吊的形式进行钢管桩的沉桩作业，也具备较高的起吊稳定性。
二、风机吊装起吊工艺
与风机基础施工工艺不同，风机吊装施工起吊作业繁杂，且对施工环境要求高。目前风机吊装有三种形式：整机吊装、单叶片式吊装、叶轮式吊装，其中单叶片与叶轮式吊装应用较为普遍，将着重对这两种工艺进行介绍。
一是设备选型。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆按照国内最大的风机施工情况，选用自升式风电安装平台，平台配备 1000 吨绕桩吊，左右各配置 10 吨克令吊，主吊机应配置锁具钩，其稳货钩应并列设置（用于叶片揽风）。甲板载荷能力不低于 15 吨（便于 400 吨履带吊行走），船舶左右舷不应有障碍物。辅助吊机选用 380吨履带吊，履带吊臂架长度约 60 米，履带吊行走区域应配置走道板。配备一艘大型定位驳，定位驳应具备大抓力锚（大于 8 吨），其作用相当于海上的移动码头，供运输船靠泊使用。
二是塔筒吊装。完成船舶定位后，运输船与靠泊船绑拖，通过靠泊船绞锚靠近自升式起重平台，运输船与平台间保持 5 米的安全距离。塔筒上法兰面应朝主吊机一侧，下法兰面朝履带吊一侧。较重的塔筒应靠近自升式起重平台。主吊机吊塔筒顶，辅吊机吊塔筒底。在起重指挥的统一指挥下，两吊机抬吊塔筒离开地面，之后主吊机缓慢抬升，辅吊机在下放的同时逐渐向主吊机方向靠拢，并确保底部不与地面发生剐蹭，最终使塔筒呈自由竖直状态。辅吊机不受力后，解除其吊索具约束，并在底端法兰上系上缆风绳，用以调整塔筒空间姿态并减少吊装时的晃动。
三是叶片运输船定位方式与塔筒运输船定位方式相似（此定位方式参照施工模型中的船舶情况，若船舶吊机位置不同，方案按情况调整）。单叶片吊至甲板面。若海域情况不稳定，则需将叶片先抬吊至平台后，进行单叶片工装的夹取工作。抬吊作业使用履带吊吊小头，主吊机吊大头，履带吊边吊边往后退，将叶片至于甲板面。若风浪较小，可直接在运输船上夹取叶片。
四是叶轮式吊装。叶轮式吊装相对于单叶片式吊装难度更大，对起重平台的吊机能力以及甲板面积提出了更高的要求。叶轮组装需提前在平台甲板面安装象腿工装。象腿工装与甲板面使用卡板焊接。需注意其中两个叶片叶尖朝主吊机方向，一个叶片叶尖朝履带吊方向，且叶尖朝履带吊方向的叶片距离平台最远。此种装船布置考虑了叶轮组装、叶片的抬吊步骤。
五是吊机能力的核算。此处应考虑动载系数与不均匀荷载系数，叶轮受力核算与塔筒受力核算相同吊高核算。风机吊装作业在以上四处需核算吊高，在单叶片起吊时，吊高不仅要满足叶片的安装，还需满足单叶片工作退出叶片的操作。此外，在核算吊高的基础上还需核算叶片与吊机、主吊机与辅吊机之间是否存在冲突。
三、吊装工艺的改进
1.钢管桩遛尾优化
目前钢管桩遛尾普遍采用在钢管桩尾部焊接吊耳，使用卸扣吊索具连接的方式。此项遛尾方式存在以下缺点：钢管桩需额外制作遛尾吊耳，耗费材料与人力；需人工配合吊机将钢丝绳挂在卸扣（约300吨）上，单次挂钩耗时达 30 分钟；遛尾卸扣拆除时，需人工将销轴拔出，需耗时20分钟，且销轴较重，拔出时若控制不好，人员有坠落危险。
2.改进后方式
取消遛尾吊耳，使用C 型钩进行遛尾。C 型钩内设置保护锁，确保钩子在钢管桩起吊过程中不会脱落。此种遛尾方式规避了使用遛尾吊耳方式存在的问题。C 型钩挂钩较为方便，且钢管桩翻身接近竖直时，C 型钩可自动脱落。但 C 型钩翻身工艺也对吊机提出了更高的要求，其偏摆角度大于传统的遛尾工艺。
3.吊索具的选择
为控制成本，施工单位更多倾向于钢丝绳。但由于钢丝绳较为笨重，部分工序会占用较多时间。在稳桩平台、打桩锤的吊装作业中可以选择吊带代替钢丝绳。
由于稳桩平台一般选用四个吊点，且稳桩平台定位后还需解钩更换吊索具继续进行定位桩起吊作业。此处吊索具宜选用吊带，在稳桩平台上设置一个临时挂钩点，吊带可以使用人力进行脱钩，然后至于临时挂钩点上，待定位桩完成插桩后，又可使用人力迅速完成4个吊点的挂钩，可节省1小时以上。
打桩锤吊索具挂钩也占用较多时间，此次若将钢丝绳换成吊带，将会大大提高挂钩效率，加快工程进度。
参考文献：
[1]刘新军.海上风电起吊作业方案探究[J].城市建设理论研究(电子版),2018(3).
[2]陈树祥.浅议海上风电起吊作业方案及安全控制[J].江西建材,2018(21):251.
[3]曹楠.关于海上风电起吊作业方案研究[J].佳木斯职业学院学报,2018(4).
论文作者:王锋
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/25
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