海上风电整体式嵌岩平台施工技术

海上风电整体式嵌岩平台施工技术

邱政 杜思玉

中交路建海上工程有限公司 上海 100027

摘要:海上风电基础嵌岩桩施工，往往需要辅助平台进行配套施工作业，目前嵌岩平台在风电高桩基础领域应用较广。整体式嵌岩平台，适用于海上高桩基础嵌岩施工，平台采用后场分块加工、拼装成整体，驳船运输至施工现场，利用浮吊进行整体吊装。施工准备阶段可提前进行整体式施工平台加工制造，与主线施工任务同步进行，在封底施工完成后，即可安装整体式嵌岩施工平台，进行嵌岩桩施工，工序转化衔接较快。相比传统的现场搭设钢管桩平台，在外海域恶劣环境施工窗口期较少的条件下，整体式高桩嵌岩平台更为高效实用。本文主要从整体式嵌岩平台的加工制造及运输安装等方面对整体式嵌岩平台的施工应用进行介绍。

关键词:整体式平台；模块化加工；平台防腐；海上吊装；平台运输

1工程概况

平潭长江澳海上风电场工程风机基础施工、塔筒制造及风电机组安装工程场址位于福建平潭县北部的长江澳以东0～8km海域，总面积约13km²，水深20～25m，场址内有白冰岛及部分水下暗礁存在，海底地形较为复杂。本项目工程高桩承台基础上部混凝土承台为现浇强度等级为C45高性能海工混凝土，承台直径均为16.4m。桩基采用6根直径Φ2.1m、壁厚26～32mm的钢管桩，桩长为47.0～77.5m（含1～1.5m预留长度）。6根钢管桩在桩顶平面沿直径Φ11.8m的圆周均匀分布，基桩空间倾斜率为5:1，桩顶埋入混凝土承台长度约2.0m，桩顶通过钢梁系统与基础环之间采用刚性连接成整体，用于承受并传递上部风机荷载。

2平台加工制造

嵌岩平台采用整体钢结构形式，分为上下两层桁架结构，高度为2.0m，上层桁架平台为30m×30m，下层桁架平台为26m×26m，平台主体桁架尺寸一致，支撑钢管为φ=500mm，δ=12mm，加强钢管为φ=300mm，δ=6mm，整体式嵌岩平台结构重为306t，整个平台支撑在封底砼上。平台四周设钢护栏，立柱焊接在面板及支撑上，高1.2m，立柱间距1.1m；顶部水平杆与立杆焊接，在立柱下部设置踢脚板。

图1整体式嵌岩平台俯视图

图2整体式嵌岩平台立面图

2.1工艺流程

钢管原材准备→现场放样→数控下料→管口切割打磨→桁架模块加工→嵌岩平台整体组拼→平台整体焊接加固→焊缝检测→打磨→整体防腐涂装→加工完成。

2.2平台放样、下料

整体式嵌岩平台在加工车间进行放样下料作业，主体桁架采用φ500钢管，顶层加强部位采用φ300钢管，平台相贯连接的钢管杆件为空间组合形式。为保证钢管下料的准确性，施工采用数控相贯线切割机下料作业，根据施工图纸要求输入参数进行数控下料切割作业，并对切割完成的钢管口进行打磨处理。钢平台为规则对称结构设计，同类型杆件较多可同步进行下料，以提高下料施工工效。

图3数控切割机下料图

2.3钢管组拼、焊接

钢管采用模块化加工，胎架上进行整体组拼方式，焊接采用二氧化碳气体保护焊，汽车吊进行配合作业。

1）模块划分

嵌岩平台组拼阶段，根据平台结构形式及主体杆件组成，将平台划分为模块A、模块B、模块C、顶层水平杆、底层水平杆以及斜向联系杆等六个部分。

图4嵌岩平台模块划分图

图5单个模块加工图

2）胎架架设

加工场地内，根据嵌岩平台主体模块A、B、C位置放样，焊接平台拼装胎架，胎架由垫层工钢和侧向限位组成。

图6嵌岩平台胎架图

3）平台拼接

各模块杆件及胎架架设完成后，开始进行嵌岩平台组拼。首先将平台整体模块A、B、C根据设计角度分别放置于胎架之上，并进行临时焊接固定，然后依次进行底层水平杆、斜向联系杆以及顶层水平杆连接。各杆件钢管连接时吊车吊装进行粗调，手拉葫芦及千斤顶辅助进行角度精调，钢管调整到位后方可进行焊接施工，焊缝检测完成合格后方可进行下一道工序。

图7嵌岩平台拼接图

2.4平台附属施工

1）护栏及踢脚板

平台四周设置钢护栏，护栏立杆采用工10，底部焊接在嵌岩平台上，横杆采用φ42×3.5钢管，设置上下两层，均与立杆相连，底部设200mm高踢脚板，沿护栏底部布置，焊接固定在护栏立杆处。

图8平台栏杆结构图

2）吊耳构件

嵌岩平台桁架共设置4个吊耳，吊耳构件均采用Q345钢材，吊耳角焊缝高度为12mm，支撑板角焊缝高度为8mm，吊耳构件周边与桁架相连均需要连续焊接，不得间断。

图9吊耳构件结构图

2.5防腐施工

嵌岩平台施工所处海洋环境，平台在潮差和波浪作用下干湿交替的区间，是海洋环境中腐蚀最严重的部位。本项目嵌岩平台采用涂层保护的方式进行防腐，防腐采用环氧树脂漆300μm和聚氨酯面漆50μm。

为保证嵌岩平台的正常工作，应严格做好平台防腐施工。

1）钢管表面处理

防腐施工前，需对钢管表面进行处理，将钢管表面已发生锈蚀铁锈及翘起、龟裂的部位进行清理，清洁度不低于St3级标准。清理完成用砂轮将钢管表面打磨粗糙，以增强油漆的附着力，并进行清洗。

2）涂料调配

嵌岩平台防腐所用涂料材料开桶后应首先检查其是否有失效或结壳，对于不合格材料应及时更换，以保证涂料的质量。调料时应根据实际环境情况加入相应的稀释剂，将涂料调至适宜一般浓度30-35秒为宜，并充分搅拌均匀。底漆其主要是增加涂料与钢管表面的浸润能力和粘结力，调配时应适当的调稀一些，浓度以25-35秒为宜，面漆则调制35-40秒为宜。

3）涂装

嵌岩平台表面清理干净后，及时涂刷调配好的环氧树脂漆，底漆涂刷时要求均匀涂刷，涂装面无流淌、漏涂、针孔、气泡等现象，底漆表面漆膜光滑，涂装厚度为300μm。

图10平台防腐材料喷涂图

待底漆自然固化后，经验收合格方可进行面漆涂装，面漆采用聚氨酯面漆。涂刷面漆时，需保证涂刷面丰满、颜色均一、光滑平整、光泽且外观美观一致。待面漆风干检验合格后，方可投入使用。

3平台吊装、运输

嵌岩平台在厂家加工或码头加工完成后，由起重船起吊，通过运输驳水路运至施工现场，嵌岩施工平台重约306t。嵌岩平台在起吊时，考虑起重船距码头前沿2m的安全距离，嵌岩平台距码头边1m的距离，嵌岩平台中心距边15m，可得出吊距为18m方可满足。起重船把嵌岩平台吊起时，要先试吊等稳定后再吊起，缓慢增大吊装角度，增强稳定性。

图11平台码头吊装图

3.1起重吊具性能

1）起重船性能

起重船为固定臂杆式起重船，其尺寸为66.5m×20m×4m，主钩大臂长36m，满载吃水2.5m，起重性能见下图：

表1船舶起重性能表

2）钢丝绳及卸扣性能参数

钢丝绳设计采用4根φ78mm，每根φ78mm钢丝绳结构为6×36WS+IWR，最小破断拉力3820.5KN，安全载重系数为6，安全工作荷载636.75KN。卸扣采用4个120t高强度卸扣。

3.2嵌岩平台运输

嵌岩平台运输采用运输驳，运输至施工现场需要2小时。由于海上风浪较大，嵌岩平台水平吊放到运输驳上，有左右移动的风险，需对嵌岩平台进行加固处理。

加固方案一：

当临时（两天内）放置于运输驳上时，在嵌岩平台两侧各布置两道葫芦进行固定，固定点分别选择在上层嵌岩平台承重钢管和运输驳船上，固定采用10t手拉葫芦进行加固，如图12所示；

图12平台临时加固图

加固方案二：

运输至施工现场，起吊条件不满足，需长时间（大于两天）放置于运输驳上时，应在左右两侧采用工20三角支撑加固，支撑在嵌岩平台左右两侧焊接2组，共焊接4组，固定支撑下口与驳船满焊，内侧与嵌岩平台下层承重钢管紧贴，间隙采用方木进行填充，如图13所示。

图13平台长期加固图

图14三角加固支撑图

3.3嵌岩平台安装

运输驳驶向施工水域，水深条件无法满足起重船进场施工要求时，起重船舶需在距施工机位50m处深水区域进行抛锚，起重船完成进场和抛锚共需2.5h，当天需完成起重船进场抛锚。

待第二日达到吊装水位时，起重船此时满足施工要求，将运输驳绞船至吊装施工范围，起重船开始嵌岩平台吊装作业。平台吊装采用四根钢丝绳加卸扣相配合，挂钩完成后平台固定装置进行割除，检查到位后方可进行试吊，平台试吊提升1m，静止5分钟后，再次对钢丝绳卸扣检查合格后方可继续提升。提升到+8m高度后，将起重船绞锚至施工机位处，起重船距嵌岩平台边距离3.0m的时候，距封底10m，此时吊距为18m，待到达指定位置后方可进行平台下放，嵌岩桩平台吊装共需2h。

图15嵌岩平台安装图

3.4嵌岩平台加固

封底浇筑阶段，在封底顶面埋设12道嵌岩平台连接预埋件，每个基座长为2000mm，宽700mm。嵌岩平台安装时，需将平台调整至指定位置，保证嵌岩平台基座与预埋板对齐，支座锚板与平台预埋件连续满焊，嵌岩平台加固完成后方可进行嵌岩桩基施工。

图16嵌岩平台基座图

4结语

嵌岩平台为海上风电基础嵌岩施工的主要辅助设施，本项目整体式嵌岩施工平台采用后场模块化加工，整体组拼，浮吊整体吊装，驳船运输至施工现场，有效减少了海上现场作业量、加快现场施工进度，模块连接将仰焊和立焊作业转换为平焊，极大提高了焊接质量。整体式嵌岩平台吊装加固便捷，且能够多次周转使用，降低施工成本。

图17整体式嵌岩平台安装到位图

参考文献：

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