海上风电导管架安装专项方案.docx
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海上风电导管架安装专项方案
珠海桂山海上风电场一期
导管架安装专项方案
编制：
复核：
审批：
中铁大桥局股份有限公司
2014年9月
1、工程概况
1.1工程位置及项目规模
珠海桂山海上风电场场址位于珠江河口的伶仃洋水域，处于珠海市万山区青洲、三角岛、大碌岛、细碌岛、大头洲岛与赤滩岛之间的海域。
场区内海底地貌形态简单，水下地形较平坦，海底泥面标高一般为-6.0m～12.0m，属于近海风电场。
在三角岛上设置110kV升压站，风机电能通过8条35kV集电海缆汇集到三角岛升压站，再通过2回110kV送出海缆，接入220kV吉大站，实现与珠海电网的联网，并在珠海陆域设一集控中心。
同时兴建三角岛-桂山岛、三角岛-东澳岛-大万山岛的35kV海底电缆，实现三个海岛的微网与珠海电网联网。
本工程风电场共安装17个风电机组，主要施工内容为：
钢管桩沉桩、导管架安装、防腐、灌浆、钢管桩嵌岩、风机整体运输安装、零星工程。
图1-1风机总体布置图
1.2导管架设计概况
导管架下部与4根钢桩对接后，通过灌浆进行连接，顶面通过法兰与风机连接，总高度27.5m（不包括灌浆连接段高度）。
灌浆连接段长度为1#灌浆连接段总长5.2m，2#、3#灌浆连接段总长4.5m，4#灌浆连接段总长5.9m。
导管架总重约400T。
图1-2导管架设计图
2、自然环境
2.1地质及地貌
⑴地形地貌
本工程规划的风电场属于近海风电场，位于珠江河口的伶仃洋水域，伶仃洋是珠江喇叭口形的河口湾，湾顶在虎门一带，宽3km，中部宽27km，在澳门－香港之间宽约58km。
风电场近场区分布有大大小小的8个岛屿，以低丘为主。
场区内海底地貌形态简单，水下地形较平坦，海底泥面标高一般为-7m～-11m。
⑵岩土体工程地质分层
根据区域地质资料及邻近工程勘察资料，场区内地层上部主要为全新统～更新统海相、陆相、河流相、海陆交互相沉积层、残积层，其厚度受基岩面标高及海平面侵蚀深度控制，基岩为燕山三期花岗岩。
第四系地层可划分为5大层组，层号为①～⑤。
具体分层见表2-1。
表2-1岩土体工程地质分层表
地层编号
时代、成因
主要岩性
①
全新统海相沉积（Q、Q）
流塑状淤泥、流塑~软塑状淤泥质粘土，夹有透镜体状砾砂
②
晚更新统晚期陆相沉积物（Q）
可塑~硬塑状粘土、松散~中密状粉细砂、中密状粗砾砂
③
晚更新统中期海陆过渡相沉积物（Q）
软塑~可塑状淤泥质土、粘土、粉质粘土夹砂、可塑~硬塑状粉质粘土和粘土，夹有稍密~中密状粉砂、中砂透镜体
④
晚更新统早期河流冲积相沉积物（Q）
可塑~硬塑状粉质粘土、中密~密实状砂土，总体自上而下颗粒由细变粗（粉细砂、中砂、粗砾砂），夹有透镜体状的密实圆砾土
⑤
残积成因（Q）
硬塑~坚硬状砂质粘性土
⑥
燕山第三期（γ）
全、强、中、微风化花岗岩
⑶环境水
根据邻近海域地下水和海水试验资料，海域地下水化学成分与海水相似，为氯镁钙型水（Cl-Mg·Ca）或氯钙镁型水（Cl-Ca·Mg）。
海水和地下水对混凝土结构具强腐蚀性；在干湿交替条件下对钢筋混凝土结构中的钢筋具强腐蚀性，在长期浸水条件下对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性。
⑷地震
拟建风电场场区位于珠海、澳门和香港之间的海域，根据《中国地震动峰值加速度区划图》（GB18306-2001），珠海、澳门地区地震动峰值加速度为0.10g，香港地区地震动峰值加速度为0.15g，推测风电场场区地震动峰值加速度在0.10g～0.15g之间，对应的地震基本烈度为Ⅶ度。
2.2气象条件
桂山场址位于珠江口地区，濒临南海，后汛期常受热带风暴的影响则以台风雨为主，暴雨强度大。
夏秋季的4～9月为热带风暴活动季节，尤以7～9月最为活跃，每年受台风影响平均3.1次，其中影响较大的，风力达八级以上即达到热带风暴等级的每年1.6次。
2.3特征气象参数
根据珠海气象站1961年至2005年历年气象资料进行统计,得各气象要素的年、月特征值如下表（仅显示与本项目相关联的月份）。
表2-2珠海气象站多年统计各气象要素特征值表
月份
项目
3
4
5
6
7
8
全年
平均气温（℃）
18.3
22.2
25.6
27.6
28.6
28.3
22.5
极端最高气温（℃）
29.5
33.2
35.4
36.5
38.7
36.9
38.7
极端最低气温（℃）
2.9
9.7
15.2
19.0
20.9
21.0
2.5
平均气压（hPa）
1012.0
1008.8
1005.0
1001.9
1001.3
1001.1
1008.9
平均绝对湿度（hPa）
18.2
23.5
28.4
31.3
32.1
31.8
23.0
平均相对湿度（%）
85
86
85
85
82
83
79
平均水量（mm）
72.6
180.7
301.7
361.0
301.3
338.5
2028.5
平均日照时数（h）
87.2
101.0
155.5
171.3
236.4
208.1
1934.2
蒸发量（mm）
87.4
105.2
144.2
157.1
188.7
168.9
1637.5
平均风速（m/s）
2.8
3.2
3.4
3.3
3.4
3.1
3.1
2.4潮汐
桂山风电场位于珠江口万山群岛和高栏岛附近，所在海区的潮汐现象主要是太平洋潮波经巴士海峡和巴林塘海峡进入南海后形成的。
本海域潮性系数K=1.50，风电场海区潮汐属于不正规半日混合潮型，其特征是一太阴日有两次高潮和两次低潮，一次全潮的周期约为24小时50分钟，随着月球赤纬的增大，半日周期相邻两潮期的高潮或低潮高度和潮历时不相等的现象逐渐显著，至月球赤纬到北或南最大，日不等最大，随后，随着月球赤纬的变小，日不等也变小。
现阶段桂山风电场处潮汐特征选取磨刀门水道出海口西侧的三灶岛下角咀三灶潮水位站作为参证站。
该站的潮位特征值如下：
表2-3潮汐表
序号
项目
数据信息
1
高潮最高潮位
3.17m（1989年7月18日，2003年7月）
2
高潮最低潮位
-0.16m（1972年3月9日）
3
高潮平均潮水位
0.96m
4
低潮最高潮位
1.37m（1980年7月22日）
5
低潮最低潮位
-1.36m（1968年12月22日）
6
低潮平均潮水位
-0.14m
7
多年平均潮水位
0.49m
8
涨潮最大潮差
3.26m（1993年9月17日）
9
涨潮最小潮差
0.01m（1989年1月31日）
10
涨潮平均潮差
1.10m
11
落潮最大潮差
3.18m（1968年12月21日）
12
落潮最小潮差
0.01m（共发生10天）
13
落潮平均潮差
1.09m
14
涨潮最大历时
18h30min（1986年11月26日及1991年2月8日）
15
涨潮最小历时
0h40min（1998年1月23日）
16
涨潮平均历时
6h13min
17
落潮最大历时
18h30min（1993年1月1日）
18
落潮最小历时
0h10min（2001年10月10日及2002年4月5日）
19
落潮平均历时
6h23min
2.5波浪
珠海桂山风电工程海域位于珠江口门外，为隘州列岛、大万山岛、白沥岛、东澳岛桂山岛等众多岛屿包围。
本阶段桂山场址无测波资料，暂用工程海域南向20km左右的大万山测波资料作为参证资料，分析风电场海域波浪概况。
根据大万山海洋站1991年10月至1992年9月一周年完整的波浪观测资料和桂山岛海洋站1992年4～6月三个月的短期波浪观测资料的统计分析结果，桂山场址所在海域海浪以涌浪为主。
常浪向为SE，出现频率为40.4%，次常浪向为ESE，频率为31.0%，全年出现在ESE～S向范围内的频率之和为88.1%。
强浪向为SE。
本海区波高（H1/10）大于等于0.5m，小于1.5m的浪为常见浪，出现频率占各级总频为75.8%。
波高小于0.5m及大于3.0m的波浪出现频率较小。
2.6海流
根据《海港水文规范》的潮流可能最大流速计算公式，本海区的表层潮流可能最大流速为1.01m/s，流向为2°；中层潮流可能最大流速为0.95m/s，流向为359°；底层潮流可能最大流速为0.58m/s，流向为350°；垂向平均潮流可能最大流速为0.86m/s，流向为358°。
50年一遇风速条件下，表层海流可能最大流速为1.82m/s，中层和底层海流最大流速基本等同于潮流可能最大流速，分别为0.95m/s和0.58m/s，垂向平均海流可能最大流速为1.10m/s，流向为179°。
3、导管架安装方案
3.1总体安装方案
导管架安装主要由700T自航式起重船进行。
起重船航行至风机位置后，根据前期插打的3根φ630mm临时定位桩（露出水面）进行初定位及抛锚固定，运输船将导管架运送至起重船正前方抛锚定位（运输船每次运送3个导管架），700T起重船起吊对应机位导管架后，运输船退出施工区域，700T起重船完成导管架的安装，潜水员下潜至水下安装牺牲阳极接地电缆。
3.2施工步骤
导管架安装具体施工步骤详见“附图1、2：
导管架安装施工步骤图一、二”。
3.3构件进场检查
导管架运至现场后，根据设计文件及相关标准对出厂提供的技术资料和实物进行检查验收，对构件的基本尺寸、偏差、杆件扭曲、焊缝开裂以及由于运输和装卸不当造成的损伤，油漆、喷铝面的缺损等进行详细检查，对验收过程中存在的问题登记造册，经监理工程师及厂家驻地代表签认后，按规定进行处理。
重点检查如下项目：
⑴各灌浆连接段平面尺寸及长度；
⑵灌浆管及牺牲阳极块是否按设计要求连接牢固；
⑶各部件的焊接质量，尤其是起吊点位处的焊缝质量检查；
⑷灌浆段密封圈是否按设计要求安装，是否满足现场施工要求；
⑸灌浆段内剪力键钢筋是否按设计要求安装。
3.4导管架安装
导管架运至现场海域后，通过700T起重船进行起吊，并由起重船上的两台5T卷扬机配合拉缆风，保证导管架起吊后的稳定，并在安装过程中控制导管架的方向。
700T起重船绞船至风机位置后，由缆风绳调整导管架方向，使4#灌浆连接段大致对正相应钢桩位置，通过水下声纳成像监控系统进行精确定位，起重船绞锚及缆风绳配合，使4#灌浆连接段插入对应孔位后，依次将1#、2#、3#灌浆连接段插入对应孔位，下放到位，完成导管架的安装。
3.5牺牲阳极接地电缆安装
导管架安装到位后，由潜水员下水进行牺牲阳极接地电缆的安装。
3.6施工重难点及控制措施
⑴大型海上吊装作业
导管架吊装重量大，总重约400T，吊装安全及对位难度大。
控制措施：
使用两台5T卷扬机拉缆风绳，保证导管架起吊时的稳定，并调整导管架的方向以满足安装要求。
⑵水下对位难度大
基础钢桩桩顶标高-7m，位于水面以下，导管架安装对位均在水下进行。
控制措施：
①使用先进的水下声纳成像探测系统对导管架灌浆段对位情况进行水下精确监控，保证对位准确，减少对位施工时间；②安排潜水员对水下对位情况进行复核。
4、施工设备及劳动力组织
4.1施工设备
需投入的施工设备如下表：
序号
名称
型号规格
单位
数量
备注
1
起重船
700T自航式
台
1
2
起重船
200T全回转
台
1
3
卷扬机
5T
台
3
4
抛锚艇
750HP、15t
艘
2
7
交通船
升级会员 