上海东海大桥海上风电工程施工方案

上海东海大桥海上风电工程
施工方案
目录
1、工程概况 (1)
1.1 基础工程 (1)
1.2 海上风机 (2)
2、基础施工方案 (2)
2.1 单桩方案 (2)
2.2 多桩方案 (7)
3、风机的安装方案 (9)
3.1 7000t浮船坞安装风机的施工方案 (9)
3.2 1800t起重船安装风机的施工方案 (12)
4、安装进度 (15)
4.1 单桩方案 (15)
4.2 多桩方案 (15)
1、工程概况
上海东海大桥海上风电工程位于上海南汇外侧的东海面上，在预可研报告中总共安装50台风机，风机型号暂按最大型号3600KW考虑，风机平行于东海大桥布置，大桥东侧布置4排，大桥西侧布置2排，南北向间距为600m，东西向排距为800m。

海上风电工程施工可分为基础施工和海上风机安装两大部分。

1.1 基础工程
1.1.1 单桩方案
1.1.1.1 钢管桩基础
风机基础为单根大直径钢管桩，钢管桩直径为4.8m，壁厚45mm，桩长50m，重量282.3t；钢管桩顶标高为+3.0m，底标高为-47m，泥面标高约-10.0m。

钢管桩穿越的土层自上而下分别为：4.6m厚①1灰色淤泥、7.9m 厚④灰色淤泥质粘土、4.6m厚⑤灰色粘土、9m厚⑦1-1黄砂质粉土、10.9m 厚⑦1-2黄色粉砂。

1.1.1.2 地基护面
为防止桩周泥面冲刷，在桩周半径为15m的范围内抛填1m厚块石护面，每台海上风机抛填块石护面的工程量约为：700 m3。

1.1.2 多桩方案
1.1.
2.1 钢管桩基础
多桩方案采用高桩承台结构，每台风机基础为9根直径为1.2m的钢管桩，中心处1根为直桩，周边8根为6∶1斜桩，长度46m，钢管桩顶标高为+2.5m。

钢管桩穿越的土层同单桩方案。

1.1.
2.2 护面
桩周泥面抛填2m厚高强土工网袋装碎石护面，每台海上风机护面的工程量约为：600 m3。

1.1.
2.2 承台
承台为现浇C40钢筋混凝土园柱形结构，底标高为+1.3m，直径为14m，高3.7m，顶表面为直径15m球体。

为形成承台混凝土干施工条件，钢套箱底部浇注80cm厚C30封底混凝土。

1.2 海上风机
海上风机在+8.0m标高处有一操作平台，操作平台以下部分为海上风机的底座连接件；塔架高度为80m，塔架顶标高+88m，可分节进行安装，采用内法兰连接；标高+88m以上安装风机，风机由机舱、轮毂和3片叶片组成。

海上风机组装部件的尺寸和重量见下表：
海上风机组装部件尺寸重量表
2、基础施工方案
2.1 单桩方案
2.1.1 施工顺序
定位驳抛锚就位→500t起重船抛锚驻位→运桩驳抛锚驻位→500t起重船吊桩顺导向定位架将桩插入泥面→500t起重船吊液压打桩锤和替打置于桩顶→锤击沉桩至设计标高→500t起重船安装连接件→安装风机后抛填块石护面。

2.1.2 施打钢管桩
2.1.2.1 施工工艺
施打钢管桩采用二条2000t方驳运桩、一条2000t方驳定位、500t
起重船吊S-1000型液压打桩锤锤击沉桩的施工工艺。

2.1.2.2 主要施工设备
⑴ 2000t运桩方驳
2000t运桩方驳每驳可装4根钢管桩和4个风机底座连接件，由2640HP拖轮拖至沉桩现场。

⑵ 2000t 定位方驳
在2000t定位方驳上设有定位导向架、 RTK-DGPS卫星定位仪、液压打桩锤和动力站等设备；
方驳技术性能表
⑶ 500t 起重船
500t 起重船为固定扒杆，舷外吊距30m，水上吊高60m时可吊重500t，可以满足施打钢管桩的技术要求。

500t起重船技术性能表
⑷液压打桩锤
S-1000型液压打桩锤由动力站和液压打桩锤体两大部分组成，动力站由柴油机、空压机和液压泵等组成，打桩锤的技术性能详见下表：
S-1000型液压打桩锤技术性能表
2.1.2.3 施工方法
⑴施工船舶驻位
沉桩前，2000t定位方驳、2000t运桩方驳和500t起重船分别由2640HP拖轮拖至桩位附近，起锚艇配合进行抛锚驻位，定位方驳由RTK-DGPS卫星定位仪精确定位后收紧锚缆。

⑵吊桩及立桩
钢管桩上端对称焊接二个吊耳板，下端焊接一个吊耳板。

吊桩时先由500t起重船的一个主钩和一个副钩将钢管桩从运桩方驳上水平吊起至一定高度（见立桩过程示意图步骤1），通过收放锚缆移动500t起重船至桩位附近，然后起主钩、落副钩，使钢管桩由水平状态变为倾斜状态（见立桩过程示意图步骤2），当钢管桩接近竖直状态时，完
全松开副钩（见立桩过程示意图步骤3），由钢管桩上端的二个主钩吊桩，并通过调整二个主钩，使钢管桩处于竖直状态（见立桩过程示意图步骤4）。

立桩过程示意图
1
立桩步骤1：一个主钩和一个副钩
将钢管桩水平吊起至一定高度。

立桩步骤2：起主钩、落副钩，使钢管桩由水平状态变为倾斜状态。

立桩步骤3：当钢管桩接近竖直状态时，完全松开副钩。

立桩步骤4：通过调整二个主钩，使钢管桩处于竖直状态。

⑶施打钢管桩
吊起钢管桩处于竖直状态后，通过收放锚缆移动500t起重船，钢管桩顺定位方驳上的导向架插入泥面，使其垂直下沉，钢管桩自沉稳定后，将钢管桩与导向架临时固定，500t起重船脱钩，通过俯扒杆从定位方驳上吊起液压打桩锤和替打，然后起扒杆，落钩头，将液压打桩锤和替打对准钢管桩桩顶，将替打套在桩顶，开启液压打桩锤，使钢管桩锤击下沉至设计标高。

锤击钢管桩结束后，500t起重船吊起液压打桩锤和替打放回定位方驳上。

⑷安装风机底座连接件
沉桩完毕后，由500t起重船从运桩方驳上吊起底座连接件安装在已沉桩完毕的桩顶上，安装时由辅助船上的人员在连接件与桩顶之间填塞专利胶泥材料，并调整连接件的垂直度。

风机底座连接件安装完毕后，定位方驳、运桩方驳和500t起重船等工作船由2640HP拖轮拖至下一台风机位置，重复上述过程，直至50台风机的桩和底座连接件全部安装完毕。

2.1.2.4 主要施工船机配置
主要施工船机配置表
2.1.2.5 工效分析
每台机位的施工周期为：施工船舶抛锚驻位1天，振沉钢管桩和安装底座连接件1天，风浪天影响3天，共计5天。

50台风机共需5×50=250天。

2.1.3 抛填块石护面
2.1.
3.1 施工工艺
抛填护面块石采用1000t方驳装运块石后，用1670HP拖轮拖运到现场，运输方驳靠在方驳钩机组一侧后，方驳钩机组上的钩机钩块石进行抛填。

抛填时方驳钩机组上设专人指挥移船、测量水深，控制抛石均匀和抛石面的标高。

2.1.
3.2 主要施工船机配置
主要施工船机配置表
2.1.6.3 工效分析
每台机位需要抛填护面块石约为700 m2，需要装2驳，按每天抛填一航次计，则需要的作业天数为2天。

每台机位的施工周期为：抛填护面块石2天，风浪天影响2天，共计4天。

50台风机共需4×50=200天。

2.2 多桩方案
2.2.1 施工顺序
水上打钢管桩→钢管桩夹桩→抛填高强土工网袋装碎石→吊装钢套箱→钢套箱底板封孔→浇注封底混凝土→浇注封底混凝土→拆除钢套箱
2.2.2 水上打钢管桩
2.2.2.1 施工工艺
采用常规的海上打桩工艺，由打桩船配S280液压打桩锤或D150柴油打桩锤施工，二条2000t方驳运桩，每驳可装18根钢管桩。

2.2.2.2 主要施工船机配置
主要施工船机配置表
2.2.2.3 工效分析
每台机位的施工周期为：施工船舶抛锚驻位1天，水上打钢管桩3天，风浪天影响3天，共计6天。

50台风机共需6×50=300天。

2.2.3 抛填高强土工网袋装碎石
袋装碎石在陆上装袋后装在600t自航驳上运输到现场，人工顺溜槽往下抛填，抛填时设专人指挥移船、测量水深，控制抛填均匀和抛填面的标高。

抛填袋装碎石可在承台施工期间进行施工，因此占用工期。

2.2.4 承台施工
2.2.4.1 施工工艺
承台混凝土采用钢套箱、封底混凝土工艺，每台机位沉桩后，先用型钢进行夹桩，在夹桩上搭设作业平台，用气焊切割桩头，并在桩顶焊接短柱，然后将拼装好的钢套箱整体吊安在桩顶上，并在钢套箱与钢管桩之间加固固定，钢套箱底板开孔与钢管桩之间用封孔板密封，然后浇注封底混凝土。

封底混凝土达到一定强度后，将钢套箱内的水抽干，形成干施工条件，在钢套箱内绑扎钢筋后，浇注承台混凝土。

2.2.4.2 主要施工船机配置
主要施工船机配置表
2.2.4.3 工效分析
每个承台的施工周期为30天，如同时开5个作业面，则平均6天可完成一个承台， 50台风机共需6×50=300天。

3、风机的安装方案
3.1 7000t浮船坞安装风机的施工方案
3.1.1 浮船坞安装风机的思路
国外通常采用带液压支腿的移动平台安装海上风机，原因主要就是
为了吊装时避开海浪对施工船舶的影响。

浮船坞可以座底作业，如将座底后的浮船坞作为吊装风机的作业平台，利用该作业平台上的750t履带吊机进行吊装风机，同样能达到避开海浪颠簸的目的。

3.1.2 7000t浮船坞的技术性能
7000t浮船坞技术性能表
3.1.3 7000t浮船坞的作业海况条件
⑴在6级风以下海况时可以座底作业；
⑵在8级风时可以拖航调遣；
⑶在风力12级、波高5m、潮流2m、地震强度8级情况下可安全可靠生存。

3.1.4 7000t浮船坞的加固改造方案
为满足7000t浮船坞座底后进行吊装风机作业的要求，需要对浮船坞进行以下项目的加固和改造：
⑴为满足750t履带吊在甲板面上作业的要求，对船舱内进行改造加固，使750t履带吊坐落在主龙骨上，估计用钢材108t，费用约108万元；
⑵将甲板面抬高至顶甲板高度，需要在甲板面上搭建一座钢平台，钢平台高度为17m，面积为32×63m，钢平台与坞墙可靠连接，估计用钢材470t，费用约470万元；
⑶将现有的4台25t锚机更换为50t锚机，费用约320万元；
⑷在浮船坞的中心位置，安放一台750t履带吊机，并将履带吊机与钢平台固定在一起。

3.1.5 7000t浮船坞座底的现场条件
为防止淤泥的吸附力使浮船坞座底后起浮困难和因坞墙挡流产生的沿岸流引起淤泥被冲刷，在浮船坞外侧10m范围内铺设砂肋软体排进行防冲刷保护，每个机位需要铺设砂肋软体排的面积为5000m2。

3.1.6 7000t浮船坞安装风机的施工方法
利用浮船坞上的750t履带吊机安装风机的作业半径应大于30m（吊机中心至坞边20m，坞边至风机中心10m），吊机的起吊高度应大于85m （泥面标高为-10m时，顶甲板面标高为+11m，轮毂中心高程为+88m）。

750t履带吊机作业半径为30m、起吊高度为85m时的吊重为249t，可以满足分体吊装的要求（最重件机舱的单件重为220t）。

安装风机前，先由铺排船在浮船坞座底位置铺设砂肋软体排，然后由4000HP拖轮拖运浮船坞至机位附近，起锚艇配合进行抛锚，浮船坞就位后，开启水泵向浮箱内充水，使浮坞整体均匀下沉，最后平稳地坐落在砂肋软体排上。

安装风机的部件由运输船运至现场，停靠在浮船坞外侧，由浮船坞上的750t履带吊机逐件吊放在浮船坞顶甲板上。

安装风机时，先安装塔架，再依次安装机舱、轮毂和三片叶片。

安装塔架时，先由750t履带吊机吊起放在顶甲板上的塔架，将塔架下端对准底座连接件的导向架，使塔架平稳地座落在底座连接件上，施工人员从人孔进入塔架内，穿入内法兰的螺栓，并将螺栓拧紧。

塔架安装好后，750t履带吊机依次吊起机舱、轮毂和三片叶片进行安装。

由于浮坞是座底的，在6级风时仍能保证安装时的稳定，因而能确保分体安装的精度要求。

风机安装完成后，浮坞起锚，移动至下一机位，重复上述过程，直
至50台风机全部安装完毕。

3.1.7 主要施工船机配置
主要施工船机配置表
3.1.8 工效分析
每台机位的施工周期为：铺排船驻位和铺设软体排2天（可提前施工，不计入施工周期），浮船坞抛锚驻位1天，风机组件吊至浮船坞上1天，安装塔架和风机1天，风浪天影响3天，共计6天。

50台风机共需6×50=300天。

3.2 1800t起重船安装风机的施工方案
3.2.1安装风机的施工工艺
安装风机可分为风机组装、安装塔架和安装风机三个阶段。

采用起重船安装风机时，由于海上恶劣的天气和海浪的颠簸会影响到风机的安装精度，为提高安装精度，先进行风机组装。

风机组装就是在掩护条件好、风浪小的港池内，由2000t方驳和500t履带吊机组成的方驳吊机组在3000t运输方驳上将风机的30m长一段塔架、机舱、轮毂和三片叶片组装在一起，并对转子部分固定，如下图所示：
风机组装时3000t 运输方驳和方驳吊机组并靠在一起，由于2000t 方驳的型宽为18.6m ，3000t 方驳的型宽为19.05m ，最重组件机舱重为220t ，因此组装用吊机的旋转半径不小于20m ，吊重不小于230t ，吊高不小于40m 。

500t 履带吊机旋转半径为20m 、吊高为45m 时，吊重为236t ，可以满足。

每艘3000t 运输方驳上一次可组装二台风机及装运二套50m 长的塔架。

风机及塔架经加固固定后，由2640HP 拖轮拖运到现场抛锚驻位，由1800t 起重船进行安装。

由于组装后的风机重约310t ，安装高度为88m （水面以上），要求起重船的吊装能力为：舷外吊距为10 m 时，水上吊高不小于100m ，吊重不小于320t 。

1800t 起重船采用悬挂式伸臂时，当舷外吊距为23.92m ，水上吊高为103.5m ，吊重为320t ，可以满足。

1800t 起重船的技术性能见下表：
1800t 起重船技术性能表
45m
45m 52m
26m
4m 82m
90m
风机组装示意图
1800t起重船先安装塔架，塔架安装的方法与吊立钢管桩类似，先由1800t起重船的二个主钩将塔架从运输方驳上水平吊起至一定高度，通过收放锚缆移动1800t起重船至机位附近，然后起主钩、落副钩，使塔架由水平状态变为倾斜状态，当塔架接近竖直状态时，完全松开塔架下端的主钩，由塔架上端的二个主钩吊塔架，并通过调整二个主钩，使塔架处于竖直状态，将塔架下端对准底座连接件的导向架，使塔架平稳地座落在底座连接件上，施工人员从人孔进入塔架内，穿入内法兰的螺栓，并将螺栓拧紧。

塔架安装好后，1800t起重船吊起风机，将风机下已连接好的一段塔架的下端对准已安装好塔架上的导向架，使塔架平稳地座落在已安装好的塔架上，施工人员从人孔进入塔架内，穿入内法兰的螺栓，并将螺栓拧紧。

风机安装完成后，移船至下一机位，重复上述过程，直至50台风机全部安装完毕。

3.2.2 主要施工船机配置
主要施工船机配置表
3.2.3 工效分析
每台机位的施工周期为：施工船舶抛锚驻位1天，安装塔架和风机1天，风浪天影响3天，共计5天。

50台风机共需5×50=250天。

4、安装进度
详见海上风机安装进度计划表。

4.1 单桩方案
采用1800t起重船安装方案，安装50台风机的总工期约为10个月，采用7000t浮船坞安装方案，总工期约为11.5个月。

4.2 多桩方案
采用1800t起重船安装方案，安装50台风机的总工期约为12个月，采用7000t浮船坞安装方案，总工期约为12个月。