朱建國

江蘇道達(dá)風(fēng)電設(shè)備科技有限公司，中國·江蘇 南通 226000

1 引言

目前，測風(fēng)塔是一種用于測量風(fēng)能參數(shù)的高聳塔架結(jié)構(gòu)，即一種用于對近地（海）面氣流運動情況進行觀測、記錄的塔形構(gòu)筑物，多由風(fēng)力發(fā)電企業(yè)、氣象、環(huán)保部門建造，用于氣象觀測和大氣環(huán)境監(jiān)測，大多建在陸地，隨著國家對環(huán)保的重視、對綠色能源的迫切需求及海上豐富的風(fēng)力資源，海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)爆發(fā)式發(fā)展，并不斷向深水區(qū)發(fā)展，海上測風(fēng)塔需求量越來越大。由于上海施工環(huán)境特別惡劣，傳統(tǒng)的陸上測風(fēng)塔已經(jīng)不能滿足海上需求，另外一種海上導(dǎo)管架基礎(chǔ)，海上裝配式塔架的測風(fēng)塔普遍制造成本偏高，海上打樁施工受天氣，潮汐等環(huán)境影響較大，而且海上拼裝高聳塔架施工周期長，危險性較大，同時同樣受天氣、潮汐的影響，可用于施工的窗口期很短。因此，負(fù)壓筒型基礎(chǔ)海上測風(fēng)塔結(jié)構(gòu)及整體運輸安裝方法更能夠滿足海上快捷安裝需求，充分利用好不多的海上施工窗口期。

2 測風(fēng)塔主要部件及結(jié)構(gòu)形式

2.1 測風(fēng)塔主要部件

測風(fēng)塔主要部件有筒型基礎(chǔ)、箱型連接、桁架過渡段、上部塔架（焊接桁架結(jié)構(gòu)）、法蘭連接機構(gòu)、附屬構(gòu)件（維護平臺、靠船柱、測風(fēng)儀懸臂桿）等相關(guān)主要部件組成。具體如圖1所示。

圖1 測風(fēng)塔主要部件

2.2 各部件結(jié)構(gòu)形式

筒型基礎(chǔ)為多筒結(jié)構(gòu)，每個筒體分上下兩層結(jié)構(gòu)，下層筒體為中空密封結(jié)構(gòu)用于負(fù)壓下沉調(diào)平，四周筒壁布置加強筋板，投放至目標(biāo)海域后下層筒體將通過安裝在浮吊船上負(fù)壓下沉調(diào)平系統(tǒng)輔助插入海底土層并調(diào)平測風(fēng)塔，上層為隔艙型筒結(jié)構(gòu)，使用T 型結(jié)構(gòu)加強并將內(nèi)外兩個筒體之間的空間分隔成多個艙室及內(nèi)筒體艙室，在所有筒體艙室內(nèi)可以灌裝設(shè)計需求的配重混凝土，在筒體與筒體之間使用箱型梁結(jié)構(gòu)進行連接，使多筒基礎(chǔ)連接成為一個整體，提升整體承載力，箱型梁內(nèi)部設(shè)置出氣口便于測風(fēng)塔下沉，桁架結(jié)構(gòu)的過渡段與基礎(chǔ)焊接，上部塔架采用塔型焊接管桁架結(jié)構(gòu)，法蘭連接機構(gòu)為上部塔架結(jié)構(gòu)法蘭與過渡段法蘭連接，便于制作及組裝，整個過渡段與上部塔架采用桁架形式設(shè)計，使測風(fēng)塔整體結(jié)構(gòu)具有較強的穩(wěn)定性及強度，更能適應(yīng)惡劣的海上環(huán)境。

3 施工過程

負(fù)壓筒型基礎(chǔ)海上測風(fēng)塔施工過程分為陸上基地制造、海上運輸、海上吊裝、負(fù)壓入泥調(diào)平、拋沙袋壓載五個主要過程。

3.1 陸上基地制造

陸上基地制造過程中將基礎(chǔ)筒體及連接段可以在工廠制作多個組件后運至基地生產(chǎn)線進行組裝，過渡段及上部塔架在生產(chǎn)線進行分片制造后組裝，并安裝工廠制作完成的靠船柱、爬梯、平臺、測風(fēng)儀懸臂桿等附屬構(gòu)件，使用碼頭前沿門式吊機吊起在運輸駁船上將基礎(chǔ)筒體、過渡段及上部塔基的合攏吊裝，吊裝完成后在基礎(chǔ)筒體各艙室內(nèi)灌裝設(shè)計配重混凝土，完成整個測風(fēng)塔的整個基地建造過程[1]。

3.2 海上整體運輸過程

海上整體運輸過程，由于測風(fēng)塔基礎(chǔ)部分灌裝了配重混凝土，上部結(jié)構(gòu)均為管桁架的形式結(jié)構(gòu)重量較輕。因此重心很低，更加適合海上整體運輸，綁扎要求僅需使用限位將底部筒體焊接在固定駁船甲板上就可以滿足要求，在整個運輸過程中比較安全，并且可根據(jù)實際需要運輸?shù)臏y風(fēng)塔數(shù)量，采用不同噸位的運輸駁船進行運輸，多臺測風(fēng)塔見圖2，大大節(jié)省運輸成本及運輸周期。

圖2 多臺測風(fēng)塔

3.3 海上吊裝安裝過程

海上吊裝安裝過程，待運輸船舶到達(dá)目標(biāo)海域之后，采用海上雙趴桿浮吊船雙吊鉤吊裝過渡段與上部塔架法蘭連接處下方設(shè)置的吊耳吊起脫離運輸駁船，具體見圖3，待運輸駁船撤離后，將測風(fēng)塔整體緩慢下沉至海底，通過測風(fēng)塔的自重將底部筒體的下層筒體插入海底土層一定深度，浮吊船在原位不動做好保護工作[2]。

圖3 海上吊裝安裝過程

3.4 負(fù)壓入泥調(diào)平

通過浮吊船吊著測風(fēng)塔向下沉至海底后，測風(fēng)塔的自重使基礎(chǔ)下部筒體部分入泥后，負(fù)壓調(diào)平系統(tǒng)開始工作，如圖4所示通過安裝在浮吊船負(fù)壓下沉調(diào)平控制系統(tǒng)（見圖4中電氣原理圖），控制預(yù)先安裝在測風(fēng)塔基礎(chǔ)各個筒體里面的管路體系統(tǒng)（見圖4中管路系統(tǒng)原理圖）開始抽取負(fù)壓，使測風(fēng)塔整體下沉至設(shè)計標(biāo)高，然后通過安裝在測風(fēng)塔法蘭面的傾角儀讀取測風(fēng)塔的傾斜角度，利用負(fù)壓調(diào)平系統(tǒng)分別調(diào)節(jié)各個筒體內(nèi)的壓力值，使測風(fēng)塔角度修正至設(shè)計要求的范圍內(nèi)，完成整個測風(fēng)塔的負(fù)壓下沉調(diào)平工作。

圖4 負(fù)壓調(diào)平系統(tǒng)

3.5 拋沙袋壓載

待測風(fēng)塔下沉并調(diào)平就位后進行拋沙袋作業(yè)壓載作業(yè)，防止海底暗流對測風(fēng)塔基礎(chǔ)的沖刷并且提高基礎(chǔ)的承載力，待測風(fēng)儀進行調(diào)試后，完成重力式多筒基礎(chǔ)測風(fēng)塔結(jié)構(gòu)制造及整體運輸安裝的整個流程[3]。

4 結(jié)語

通過測風(fēng)塔的整個制造、運輸、安裝、壓載調(diào)平過程能夠看出本設(shè)計方案及運輸安裝方法是一種完全優(yōu)于傳統(tǒng)的測風(fēng)塔一套完整的施工解決方案，為施工企業(yè)節(jié)省了原材料、人工成本，為運輸公司降低了海上運輸風(fēng)險，增加了運輸效率，當(dāng)然對于海上測風(fēng)塔的風(fēng)電企業(yè)的業(yè)主單位最為有利，能夠使用更短的周期、更少的成本、更低海上作業(yè)風(fēng)險搶占有限的海域資源，為完成海上風(fēng)電場的前期規(guī)劃方案，提供第一手風(fēng)力及風(fēng)向資料。