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，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)電項目施工前正確的場地選擇尤為重要。目前，海上風(fēng)力發(fā)電場一般會建設(shè)在沿岸海域。相關(guān)風(fēng)電項目施工單位需要事先對場地進行勘察定位，根據(jù)海上風(fēng)電場的水文地質(zhì)等因素選擇相應(yīng)的施工船機，并制訂施工組織方案，以保證后續(xù)施工的有序進行。具體管控措施即首先要求相關(guān)施工單位搜集、記錄施工場地的自然條件資料，不僅局限于目前場地設(shè)置必要的觀測儀器勘察自然環(huán)境，也要對場地近年來風(fēng)量、海浪、水流、溫度、潮汐等進行資料搜集，整合所有資料，必要時可建立測風(fēng)塔以收集更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。相關(guān)單位通過分析影響施工的一切因素，制訂有效應(yīng)對方案，以避免自然環(huán)境對施工項目造成不必要的損失，并對項目建設(shè)成本做出更準(zhǔn)確的預(yù)算。

1 海上風(fēng)電項目施工的質(zhì)量管控

1.1 海上測量定位管控

由于海洋環(huán)境地質(zhì)復(fù)雜，測量定位成為海上風(fēng)電場建設(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量放線工作，定位精度已經(jīng)過多個項目驗證，誤差≤20 mm，能夠滿足當(dāng)前的設(shè)計及規(guī)程規(guī)范要求。在首個海上風(fēng)機或升壓站基礎(chǔ)施工前，施工單位可利用星站差分方法對施工船舶位置進行定位，保證基礎(chǔ)位置滿足設(shè)計要求。待首個基礎(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態(tài)差分的方法進行船舶動態(tài)定位和沉樁質(zhì)量控制。

1.2 海上風(fēng)電項目中鋼管樁的施工管控

在海上風(fēng)電項目施工中，風(fēng)機基礎(chǔ)是風(fēng)機的主要承載構(gòu)件，是風(fēng)機的重要支撐構(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)前國內(nèi)應(yīng)用最廣的海上風(fēng)電風(fēng)機基礎(chǔ)形式。用于風(fēng)機基礎(chǔ)的鋼管樁管徑較大，所用材料為低合金高強鋼，其鋼材的軋制和焊接難度大，制作難度高，主要從人、機、料、法、環(huán)等多個環(huán)節(jié)對其進行過程控制。具體可分解為以下幾點：（1）施工人員、質(zhì)量管理人員、無損檢測人員應(yīng)具備相應(yīng)資質(zhì)，持證上崗。（2）施工機械及計量工器具應(yīng)經(jīng)過計量檢定合格，焊機、噴涂裝備等應(yīng)經(jīng)過廠內(nèi)自檢合格。（3）施工材料采購前應(yīng)編制相應(yīng)的采購計劃，滿足設(shè)計要求，法蘭、鋼板、焊材、油漆等原材料進廠應(yīng)經(jīng)過檢測，保證滿足設(shè)計及規(guī)程規(guī)范要求。（4）制作前，應(yīng)編制相應(yīng)的施工方案、檢驗及試驗計劃，并經(jīng)討論、研究，符合當(dāng)前項目的實際情況，滿足設(shè)計要求；制作過程中應(yīng)組織有關(guān)專家，聯(lián)合有關(guān)單位開展各項檢查，對鋼管樁生產(chǎn)企業(yè)嚴格要求，確保生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量。（5）施工過程中應(yīng)對施工環(huán)境進行監(jiān)控，尤其是環(huán)境溫度、濕度等，對焊接、防腐涂裝有較高的影響，施工過程中應(yīng)做好監(jiān)控。

1.3 海上風(fēng)電風(fēng)機基礎(chǔ)沉樁和試樁的施工過程管控

風(fēng)機單樁基礎(chǔ)型式通常具有直徑大、重量大、荷載大等特點，并對垂直度有極高的要求，因此打樁船施工難度較大；高樁承臺風(fēng)機基礎(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)量問題，在施工前需要進行地質(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)計圖紙及規(guī)范對鋼管沉樁施工全過程旁站和見證，重點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)及時進行標(biāo)高和水平度的復(fù)測。

1.4 海上風(fēng)電項目中風(fēng)機安裝的施工管控

海上風(fēng)力發(fā)電機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行，風(fēng)機塔筒、機艙、葉片等在碼頭進行預(yù)組裝，組裝完成后由專用運輸船運至風(fēng)場安裝。這對起重設(shè)備及運輸船舶提出了較高的要求。分體式安裝一般是風(fēng)機設(shè)備運輸?shù)綑C位后，在機位進行逐級安裝，對起重設(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)運碼頭、運輸船、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)項目海域水文條件，風(fēng)機設(shè)備噸位及吊高，并結(jié)合船機設(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審。在施工過程中，應(yīng)嚴格安裝方案要求執(zhí)行相關(guān)安全措施。對于起重作業(yè)、高空作業(yè)等危險性較大的施工，應(yīng)由安全員旁站監(jiān)督。高強螺栓等材料進場后應(yīng)按規(guī)范要求及時進行復(fù)檢試驗。風(fēng)機安裝完成后，承包商應(yīng)及時邀請監(jiān)理及設(shè)備廠商聯(lián)合驗收，重點檢查螺栓力矩值、防雷接地等是否按要求施工。風(fēng)機安裝船舶撤離機位時應(yīng)按設(shè)備廠家要求將風(fēng)輪設(shè)置到正確狀態(tài)，應(yīng)特別注意吊機大臂與葉片的相對位置關(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)機安裝作業(yè)現(xiàn)場如圖1所示。

圖1 華電1001風(fēng)機安裝作業(yè)現(xiàn)場圖

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，在施工過程中，海洋工程船機設(shè)備應(yīng)通過船級社或其他主管部門檢驗發(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)，危大工程施工時應(yīng)有專門警戒船警戒。同時，可采用電子圍欄的方式，即在風(fēng)場四周設(shè)置電子圍欄，無關(guān)船只進入風(fēng)場后，海事部門會發(fā)生報警，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)項目工程內(nèi)施工船舶數(shù)量達到一定程度時，難免會對前期施工的鋼管樁造成損害。在項目施工過程中，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。船機設(shè)備檢定合格，船機配員齊全，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)。船舶進場后，承包商應(yīng)組織監(jiān)理單位對船況、配員進行檢查，對船舶證書和船員證書進行核對，根據(jù)檢查意見及時整改不符合要求項。施工時，船舶應(yīng)根據(jù)施工計劃開展施工作業(yè)，聽從承包商管理和調(diào)遣。

2.3 臺風(fēng)期間安全管制

臺風(fēng)天氣具有極強的破壞性，需要制訂多種應(yīng)對臺風(fēng)的應(yīng)急方案，避免出現(xiàn)意外情況。臺風(fēng)預(yù)防具體管控方法是，在整個風(fēng)電項目施工中，施工單位應(yīng)利用科技手段監(jiān)測臺風(fēng)情況，并監(jiān)督各項措施有效運行，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)等級以及臺風(fēng)的強度，提前規(guī)劃施工船舶的避風(fēng)位置。另外，臺風(fēng)來臨前需及時將起重、運輸設(shè)備轉(zhuǎn)運到安全位置，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)險高、安全隱患多等特點。例如，在打樁或吊裝時，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)時需嚴格遵從管理。首先，應(yīng)嚴格審查承包商的沉樁施工、風(fēng)機吊裝和安全技術(shù)措施，并要求現(xiàn)場施工人員正確使用安全防護裝備，嚴格執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。另外，在對采購的安全裝備需嚴格檢查其是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)，以及確認其有效期，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)電項目的施工不同于地面風(fēng)電項目，其工程建設(shè)過程非常復(fù)雜，在施工中需要相關(guān)施工單位嚴格控制各個環(huán)節(jié)，以質(zhì)量嚴格管控為核心，與勘測和預(yù)防相結(jié)合，嚴格把控工程各環(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)電項目施工的難度相對較大，還需要各相關(guān)單位和科研人員對其不斷優(yōu)化、改進，以確保海上風(fēng)電項目的施工質(zhì)量和使用壽命。