海上风电施工简介(经典)

海上风电施工简介二○一三年十月目录1 海上风电场主要单项工程施工方案 (1)1.1 风机基础施工方案 (1)1.2 风机安装施工方案 (13)1.3 海底电缆施工方案 (19)1.4海上升压站施工方案 (23)2 国内主要海上施工企业以及施工能力调研 (35)2.1 中铁大桥局 (35)2.2 中交系统下企业 (41)2.3 中石（海）油工程公司 (46)2.4 龙源振华工程公司 (48)3 国内海洋开发建设领域施工业绩 (52)3.1 跨海大桥工程 (52)3.2 港口设施工程 (55)3.3 海洋石油工程 (55)3.4 海上风电场工程 (58)4 结语 (59)1 海上风电场主要单项工程施工方案1.1 风机基础施工方案国外海上风电起步较早，上世纪九十年代起就开始研究和建设海上试验风电场，2000年以后，随着风力发电机组技术的发展，单机容量逐步加大，机组可靠性进一步提高，大型海上风电场开始逐步出现。

国外海上风机基础一般有单桩、重力式、导管架、吸力式、漂浮式等基础型式，其中单桩、重力式和导管架基础这三种基础型式已经有了较成熟的应用经验，而吸力式和漂浮式基础尚处于试验阶段。

舟山风电发展迅速。

目前国内海上风机基础尚处于探索阶段，已建成的四个海上风电项目，除渤海绥中一台机利用了原石油平台外，上海东海大桥海上风电场和响水近海试验风电场均采用混凝土高桩承台基础，江苏如东潮间带风电场则采用了混凝土低桩承台、导管架及单桩三种基础型式。

图1.1-1 重力式基础型式图1.1-2 多桩导管架基础型式图1.1-3 四桩桁架式导管架基础型式图1.1-4单桩基础型式图1.1-5 高桩混凝土承台基础型式图1.1-6低桩承台基础型式基于国内外海上、滩涂区域风电场的建设经验，结合普陀6号海上风电场2区工程的特点及国内海洋工程、港口工程施工设备、施工能力，可研阶段重点考察桩式基础，并针对5.0MW风电机组拟定五桩导管架基础、高桩混凝土承台基础和四桩桁架式导管架基础作为代表方案进行设计、分析比较。

1.1.1 多桩导管架基础施工图1.1-7 五桩导管架基础型式图1.1-8 四桩桁架式基础型式对于五桩导管架基础施工程序为：钢管桩、导管架的制作→钢结构运输→钢管桩沉桩施工→导管架安放→钢管桩、导管架连接调平与灌浆。

对于四桩桁架式导管架基础施工程序为：钢管桩、导管架的制作→钢结构运输→导管架沉放→钢管桩沉桩施工→钢管桩、导管架连接调平与灌浆。

施工工艺流程如下导管架基础施工流程图（1）导管架制作导管架主要由大直径钢管桩构成，应采用适应其特性的适当的加工设备和程序制作。

制作时，需选择合适的制作程序，特别是对节点处的处理尤应注意，制作过程中应尽可能避免高空作业，确保安全和质量。

套管制作程序一般应遵循如下程序进行：①分段部件制作②平面组装③立体组装此外，套管结构的制作，应编制制作要领文件，原则上记载以下关键项目：①材料和部件（钢材、焊接材料、涂料）②制作工序（大样图、部件加工、组装、焊接、出厂）图1.1-9 导管架结构制作示意图（2）钢管桩的制作钢管桩制造的主要工艺流程如下图所示：钢管桩一般采用非等厚度（为节省钢材用量，上下两部分厚度一般不同）的钢板螺旋法卷制，自动埋弧焊焊接而成。

钢管桩卷制完成后，对于焊缝应进行100％超声波探伤，对超声波检测发现有缺陷的焊缝应进行X射线检测或用碳弧气刨刨开焊缝观察检查。

钢管桩制作完成后的储存、转运过程中，应注意对其表面防腐涂层的保护，一般不允许直接接触硬质索具，存放过程中底层地垫物应尽量采用柔性地垫物，防止因硬质垫层导致涂层受损。

钢管桩制作流程图(3) 钢管桩沉桩方式针对整根管桩沉桩施工，国内常用的沉桩方式有两种，一种是采用带桩架的专业打桩船沉桩，另一种为起重船吊打沉桩。

图1.1-10 “海力801”沉桩图图1.1-11 起重船吊打沉桩示意图经初步调查，国内现有专业打桩船的桩架最大吊重为200t（双钩联吊），吊钩能力为主勾吊重120t，副勾80t，桩架总高95m，植桩能力81m+水深。

针对普陀6号海上风电场2区工程基础设计作为比选方案的五桩导管架基础，桩径2.6m，桩长超出90m，且桩重达到225t，已经远远超出专业打桩船的植桩能力，所以可采用起重船吊打的方式进行沉桩施工。

四桩桁架式导管架基础方案钢管桩桩径2.5m，桩长约132m。

目前国内打桩船施工有一定难度，该方案设置了导管架平台，施工可考虑在导管架平台上进行水上接桩。

同时，需对打桩船的桩架及吊桩系统等进行整体改造。

(4) 钢管桩沉桩桩锤选型目前大型的海上锤击沉桩机械主要有筒式柴油打桩锤、液压打桩锤、液压振动锤三种型式，其中以柴油打桩锤应用最为广泛，经过对工程管桩沉桩施工要求的分析，选择S500型液压打桩锤作为首选锤型，D250型柴油打桩锤作为备选。

图1.1-12 IHC液压锤(5) 导管架沉放根据普陀6号海上风电场2区工程基础设计的导管架吊重、吊装尺寸的要求，可选择1000t级起吊能力的浮吊进行安装工作。

图1.1-13 如东潮间带导管架安装图图1.1-14 四桩桁架式导管架下水图(4) 调平与灌浆钢管桩与导管架结构安装完成后，进行导管架结构的细致调平工作和灌浆连接工作。

导管架结构体的细致调平工作通过调节螺栓系统进行。

钢管桩与导管架桩套筒之间的环形空间内通过高强灌浆材料连接。

灌浆施工由驳船上所载的灌浆泵高压泵送灌注专用的灌浆材料。

图1.1-14 现场的灌浆工作平台图1.1-15 单桩灌浆现场及连接段的溢浆图1.2.1 高桩混凝土承台基础施工图1.1-16 高桩承台基础型式高桩混凝土承台基础主要的施工工艺流程为：沉桩→截桩→安装钢套箱→封底混凝土施工→桩芯施工→绑扎承台钢筋、安装预埋件→承台混凝土施工→钢套箱拆除。

(1) 沉桩方式以普陀6号海上风电场2区工程推荐的高桩混凝土承台基础型式为例，采用8根直径为2.3m的钢管桩作为基桩，平均桩长90.0m，桩重达到183t。

经初步调查，国内现有专业打桩船无法满足本工程桩基施工要求，但承台基础的钢管桩为5:1的斜钢管桩，在海上进行吊打施工的难度很大，须采用带桩架的专业打桩船进行施工，以保证施工精度要求。

因此需要考虑对现有打桩船进行整体改造。

(2) 桩锤选择经过对普陀6号海上风电场2区工程管桩沉桩施工要求的初步分析，根据本工程管桩各项参数及可选桩锤各项指标，控制打桩能量达到70%~90%，最终贯入度为5mm左右时，选用S500型液压打桩锤，D250型柴油打桩锤作为备选。

(3) 混凝土承台施工钢套箱事先在陆上整体拼装完毕，由2000t驳船运输到位，起重设备整体吊装钢套箱，并在钢套箱与钢管桩之间加固固定，对桩孔周边拼接封闭；钢套桩安装后，先浇筑封底混凝土，待底层混凝土达到设计规定强度后，清理工作面，抽去套箱内积水。

承台混凝土采用分层浇筑，且连续进行。

混凝土浇筑采用大型混凝土搅拌船，配备2000t甲板驳船携带一个墩台浇筑需要的混凝土骨料，浇筑强度约100m3/h。

在承台混凝土达到一定强度后，拆除钢套箱侧模板。

图1.1-17 钢管桩沉桩施工图图1.1-18 钢套箱安装示意图图1.1-19 桩芯施工示意图图1.1-20 混凝土浇筑示意图图1.1-21 混凝土搅拌船图1.2 风机安装施工方案风机设备海上安装是风机安装工作中最为重要的内容，经过对国内外风电场建设的调查了解，根据风机零散设备的预拼装程度与起吊模式，可将风机吊装方案分为整体组装与吊装模式、分体组装与吊装模式。

1.2.1 分体吊装方案欧洲已建海上风电场中绝大部分采用分体吊装方式，为缩短海上作业时间，分体安装一般也预先组装不同的组合体，通过对欧洲大部分风电场的统计分析，分体吊装主要有两种方式：1、下部塔筒、上部塔筒、风机机舱+轮毂+2个叶片（“兔耳式”）、第3个叶片；2、下部塔筒、上部塔筒、风机机舱、叶轮；分体吊装两种方式中上部塔筒、下部塔筒也是根据实际长度将1~4节塔筒预先组装，且采用前者的分体吊装方案占大多数，而近年瑞典的Utgrunden、Yttre Stengrund、丹麦的Nysted风电场则采用第2种分体吊装方案，具体安装情况视船体的吊装控制能力的不同而有所差异。

(1) Horns Rev海上风电场Horns Rev海上风电场位于北海日德兰半岛（Jutland）外侧海域，该电场离岸14-20km （至Blåvands Huk的距离将近14km），水深6.5-13.5m，单机容量2MW，风机吊装方式采用分吊装第一种方式进行。

图1.2-1Horns Rev风电场塔筒安装图1.2-2 Horns Rev风电场机舱吊装图图1.2-3 Horns Rev风电场第三片叶片吊装图(2) Nysted风电场Nysted风电场共安装72台2.3MW的Bonus82.4型风力发电机，装机总容量165.6MW。

该风电场距海岸9km，位于波罗的海南部，水深6～9.5m，风机安装采用分吊装第二种方式进行。

图1.2-4Nysted风电场塔筒吊装示意图图1.2-5 Nysted风电场机舱吊装示意图图1.2-6 Nysted风电场叶轮吊装示意图1.2.2 整体吊装方案整体吊装方式即为风机设备在陆上或近岸平台完成塔筒、机舱、轮毂、叶片的组装，整体运输到风电场场址后，通过大型的起重设备吊装到风机基础平台上方式。

风电机组整体运输、吊装因质量大，重心高，且叶片、机舱等受风面积大的构件主要位于机组上部，整体运输、吊装过程中的稳定性、安全性控制要求很高。

海上风机整体吊装在英国的Beatrice风电场、国内的绥中36-1风电站、东海大桥示范风电场采用过，在陆上将基础以上的塔筒、机舱、轮毂、叶片等各部件组装成一个大型吊装体，运输至现场后一次性吊装完成。

(1) Beatrice风电场Beatrice风电场位于英国的马里弗斯，距离海岸线23km，水深45m，安装有2台5MW 的风机，风机整体总重约410t。

图1.2-7 Beatrice风电场风机整体吊装图1图1.2-8 Beatrice风电场风机整体吊装图2(2) 东海大桥示范风电场风电机组采用经改造后的4000t级半潜驳专门运输，大型起重船“四航奋进”作为起重安装船进行风机的整体吊装作业。

图1.2-9 东海大桥示范风电场风机设备运输图图1.2-10 东海大桥示范风电场风机吊装图1.3 海底电缆施工方案主海缆敷设工艺流程：装缆运输→ 施工准备（牵引钢缆布放、扫海等）→ 始端登陆施工→ 海中段电缆敷埋施工→ 终端登升压平台施工→ 海缆冲埋、固定→ 终端电气安装→ 测试验收。

(1) 装缆装缆地点为海缆生产厂家码头。

装缆时，施工船靠泊固定，可以采用电缆栈桥输送电缆至施工船，并盘放在缆舱内。

如海缆选用进口产品，则考虑海缆直接在海上过驳。