风电基础施工方案完整版.docx
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风电基础施工方案完整版
风电基础施工方案
一、项目基本情况河北省唐山乐亭菩提岛海上风电场300MW工程示范项目位于《河北省海上风电场工程规划》中的一号场址，地处唐山市京唐港与曹妃甸港之间的乐亭县海域，东经118°45.1′-118°51.3′，北纬38°55.2′-39°3.9′之间。
风电场不规则形状，南北长在5.7-11.2km之间，东西宽约7.8km，场址范围面积约为68.2km2。
场址水深约7-28m，场址中心距离岸线约18km，西侧距离曹妃甸港区东侧锚地最近约4.8km，南侧距离京唐港至天津新港习惯航路中心线最近约3.6km，东侧距离海上油气田约4.5km，场址距离曹妃甸港约20km，距离京唐港约26km,交通运输方便。
海上试验风场的试桩工作已于2016年5月4日开工，随着项目的推进海上升压站、陆上220kv送出线路、220kv海缆/35kv海缆的敷设工程将依据工程建设进度陆续开工。
预计于2017年实现首回路共计6台风机并网发电，2018年底前实现整体项目建成投产。
二、水文、地质条件
1、地质情况本工程地质由上至下依次为：
海床面：
-17.5m～-21.9m，淤泥：
海床面～-27m，粉砂：
-27m～-28.1m，粘土：
-28.1m～-30.8m,
粉砂：
-30.8m～-35.5m，
粉质粘土：
-35.5m～-38.0m，
粉砂：
-38.0m～-46.3m，
粉质粘土：
-46.3m～-54.0m，
粉土：
-54.0m～-57.5m，
粉质粘土：
-57.5m～-60.0m，
粉砂：
-60.0m～-66.0m，
粉质粘土：
-66.0m～-68.0m,
粉土：
-68.0m～-74.0m,
粉砂：
-74.0m～桩尖标高
2、潮位
工程场区设计水位值
单位：
m
要素
平均高潮位
平均低潮位
设计高潮位
设计低潮位
50年一遇高潮位
50年一遇低潮位
1985国家高程基准
0.324
-0.386
1.016
-1.077
2.589
-2.877
三、施工准备
沉桩施工前根据设计图纸要求和现场条件，绘制沉桩平面顺序图，校核各桩在允许偏差范围内是否有相碰情况存在，合理布置沉桩顺序。
1、施工现场调查
为充分做好前期准备工作，首先开展施工现场的地形地貌、地质条
件、水文、气象等自然条件的调查研究，为制定合理的施工工艺、计算
施工效率、编制施工进度计划提供科学的依据。
2、办理各种施工手续
开工前，协助甲方单位办理水上、水下施工作业许可证及航行通告等有关手续和事宜。
3、技术准备
（1）熟悉设计文件内容和与本工程有关的各项技术标准和规范，同时根据施工需要，做出补充施工详图，做好图纸会审记录。
（2）根据调查的资料、设计文件及业主提出的要求，编制好实施性的施工组织设计。
（3）对业主提供的测量控制点，进行复测校核并建立本工程施工控制网和施工基线。
（4）施工前对各施工人员进行技术培训、安全培训。
（5）根据设计文件和施工组织设计，逐级作好技术交底工作。
4、作业队伍和管理人员的准备
（1）从从事类似工程施工人员中挑选有高度责任心、有丰富的类似施工经验的优秀项目管理人员、施工技术人员和各类施工人员进驻项目经理部。
（2）从长期和我单位有劳务合作关系的劳务队伍合作，抽调部分劳动力，作为从事施工的普通工人。
（3）根据施工进度需要，施工人员可从福建及天津等地调入施工现场。
（4）待合同协议书签订后，立即进行人员的调遣，先行人员3天内到达现场，建设生活和工程用房，接通通讯、电力和供水系统，确保施工设备、材料、生活用品的及时供应。
5、物资准备
（1）开工前落实委托钢管桩制作工作。
（2）落实工程所需的钢筋、水泥、型钢等各种材料的供应情况，在接到中标通知书后马上进料、制作。
（3）对当地钢筋、水泥、砂、石等材料的产地、产量、质量、运输方式及单价作进一步了解，尽早落实供应商，签订供销合同。
6、施工船机设备准备
（1）制定施工设备使用的最优方案，采用先进的施工设备投入施工。
根据工程量、结构特点、施工需要等具体情况选择施工设备并合理布置。
（2）待合同协议书签订后，根据工程进度的需要，各种船机设备在该分项工程施工前，分批调遣进场，确保船机性能处于良好状态，决不因设备的调遣而影响施工进度。
（3）施工船机设备调遣进场之前做好检查维修，建立船机设备技术性能和维修保养档案，使船机设备总能处于良好状态，保证施工顺利进行。
（4）备足设备易损件、配件，加强施工船机设备的日常维修和保养，充分利用施工间歇做好设备的日常保养，使船机设备经常处于良好状态，保证施工顺利进行。
四、钢管桩采购和运输
1、钢管桩采购
钢管桩制作委托曹妃甸某钢管公司生产，选择时应根据钢管桩的长度
重量等参数，钢管桩加工厂需要选择：
（1）有能够加工95m桩长的场地。
（2）有能够起吊150t重量的起重设备（3）有出运码头。
（4）有防腐施工能力。
成品钢管桩装船前施工单位应对钢管桩进行数量及质量进行严格的验收，并提交完整的产品出厂质量合格证书方可进行装驳作业。
（1）钢管桩制作技术要求:
由于钢管桩较长且厚度分别为30mm（桩顶标高～-45m）、25mm（-45m～-55m）和22mm（-55m～桩尖标高），单根钢管桩分三节制作，然后进行焊接。
①钢管桩分节制作
钢管桩采用卷制直焊缝型式，材料为Q345C。
采用双面埋弧自动焊，埋弧自动焊不能到达的部位采用手弧焊，必须按设计要求开设焊接坡口，确保焊透。
钢板放样下料时，根据工艺要求预放切割、磨削刨边和焊接收缩等的加工余量。
钢板卷制前，清除坡口处有碍焊接的毛刺和氧化物；钢板放样下料用自动火焰切割机进行，并按图纸要求开好相应坡口。
钢管节卷制在大型三辊卷板机卷制。
管节纵焊缝采用双面埋弧自动焊，先焊内纵缝，后焊外纵缝。
外纵缝焊接前对内焊缝的焊根进行清根处理，铲除焊根处的熔渣和未焊透等缺陷，露出焊接面金属光泽，再行施焊。
清根采用碳弧气刨工艺，辅以电动砂轮修磨。
②钢管桩拼装
钢管段坡口处理，组对前清除坡口内及其附近30mm范围内的铁锈、油污、水气、杂物。
并对钢管桩拼接段按规范要求开好过渡坡口。
在专
用台座架上进行。
管节组对时，在任一截面内只有一条轴向接缝（不包
括加强箍的轴向接缝）。
管节组对检查合格后，进行定位点焊。
环缝采用双面焊接，先焊内环缝，后焊外环缝。
外环缝焊接前对焊根进行清理，采用碳弧气刨工艺，辅以电动砂轮修磨。
（2）钢管桩防腐要求钢管桩防腐采用防腐涂料和牺牲阳极两种方式进行，其中防腐涂料在制桩时进行，牺牲阳极防腐在打桩后水下进行焊接。
防腐蚀涂料分两种材料，800μm改性环氧树脂漆（-3.4m～（-25.0m～-29.0m））,800μm玻璃鳞片漆（-0.5m～-3.4m），牺牲阳极采用铝合金阳极。
2、钢管桩运输
（1）装船前应对钢管桩进行数量及严格的质量验收，并由生产厂家提交完整的产品出厂质量合格证书方可进行装驳作业。
（2）钢管桩的运输采用2000t方驳，主要根据桩的长度选择运桩驳，需要选择长度不小于90m的驳船。
驳船采用自航驳还者由拖轮拖带均可。
驳船上配备符合要求的锚系设施。
严格按照装船通知单规定的顺序装驳，做到先用的后装船，后用的先装船。
（3）驳船装桩时，桩底下应布置通楞，并均匀放置，楞木顶面置在同一平面上；桩身两侧垫楔形木块，桩外侧焊接槽钢侧向限位，装完桩再用钢丝绳及紧张器将桩固定在运桩驳的甲板上，钢管桩之间及钢管桩受力处均垫上土工布，防止防腐涂层被破坏。
五、沉桩施工工艺流程
5.1施工部署
钢管桩试桩工序安排：
本工程共布置2根试验直桩，试验桩布置在风机中心位置，2根试验直桩布置在2台样机内。
试沉桩时，应先沉ZZ1号试桩，沉桩成功后可试沉第2根试桩。
然后根据设计沉桩顺序施工其他沉桩，沉桩完毕后进行平台搭设，截除桩头，清除桩芯内泥土至-35.0m，再浇筑桩芯C30微膨胀芯混凝土；桩芯混凝土灌注完成并满28天后，进行桩基检测试验。
5.2水上沉桩工艺流程施工准备→钢管桩施打→钻孔平台搭设→成孔→下放钢筋笼→下放导管
→浇筑水下混凝土→桩基检测
5.3主要施工工序及方法
1、施工船舶设备
我公司计划投入的主要大型船机设备有：
打桩船、砼搅拌船、拖轮、
方驳等。
主要施工船机设备表
机械名称
额定功率（kw）或容量（m3）或吨位（t）
数量
备注
打桩船
打桩最大能力108m（考虑水深）
1艘
打钢管桩
驳船
2000t甲板驳
1艘
钢管桩运输
搅拌船
150m3/h
1艘
混凝土拌合
拖轮
2944kw
1艘
拖运打桩船
锚艇
764kw
1艘
船舶起锚、下锚
交通船
1艘
运送工作人员
1）投入的打桩船
计划投入打桩船进行钢管桩沉桩施工，要求施工船动作灵活，满足承台类群桩施工；能够抵抗较大风浪，具有比常规的打桩船作业时间更长的优势。
（2）投入的打桩锤
考虑到本工程钢管桩桩长较长，为确保钢管桩能顺利打入预定的深度并满足施工效率要求，拟选用目前打击能量最大的D-200型德国制造筒式柴油打桩锤进行施打或者选用BSPCG370型液压打桩锤。
BSP液压锤作业清洁，无废气排放。
由英国生产的BSPCG370打桩锤与替打连接在一起，不需再另外加
工替打，锤垫也是英国配套生产的高分子材料
BSPCG370液压锤主要技术性能表
型号
最大能量（kNm）
冲程（mm）
总长度（m）
最大冲程时冲击次数（次/min）
冲击频率（次/min）
基本重量（kg）
基本长度（mm）
工作压力（bar）
工作流量（L/min）
BSPCG370
370
200~1500
8.375
32
1~100
34650
6930
250
650
D200柴油打桩锤主要技术性能表
型号
最大能量（Nm）
爆炸力
（KN）
最大冲程时冲击次数（次/min）
冲击频率（次/min）
柴油锤质量（kg）
D200
68200
0
5400
32
36-52
53680
（3）投入的砼拌和船
计划投入150m3/h的砼拌和船拌制砼，通过船用HG40型砼输送布料机泵送混凝土入模。
（4）投入的多功能驳船：
临时夹桩、钢平台的安装、拆除计划投入2000t方驳+200t起重船进行作业。
2、施打钢管桩
（1）沉桩施工工艺流程
打桩船驻位
装桩方驳驻位
桩面上划刻度
索桩扣
移船吊桩
移船就位
吊立桩入龙口
关闭下背板
戴替打
调整龙口斜度
测量定位
桩自沉
微调偏位
拆除吊索
压锤
锤击沉桩
打桩记录
停止锤击
起吊锤和替打
测桩偏位
（2）打桩船驻位及沉桩顺序本工程施工采用的打桩船具有全回旋的特点，施工过程中我单位将充分利用该船这一特点，尽量减少锚缆布设次数达到节约时间及节约征海面积。
沉桩顺序参照设计要求。
（3）沉桩定位
打桩船沉桩定位，采用“海上远距离GPS打桩定位系统”来实现。
该系统由两台GPS流动站及三台测斜装置以RTK方式实时控制船体的位置、方向和姿态，同时配合两台固定在船上的免棱镜测距仪测定桩身在一定标高上的相对于船体桩架的距离，由此可推算出桩身在设计标高上的实际位置，并显示在系统计算机屏幕上。
通过与设计坐标比较，进行移船就位，直至打桩船就位偏差满足要求后，下桩开打。
桩身的垂直度由调整起重船钩头位置和通过在船舷设置液压调平装置，调整钢桩的垂直度以满足设计要求。
操作要点：
1开机前，应切断GPS电源，等电脑启动正常后，再接通、开启GPS电源，这样能保证系统的正常运行
2注意操作界面上的“LRK”字母的大小写、间距差和指针的倾斜角，以识别GPS的锁定情况。
3选择“精确模式”时一定要注意测距仪是否正常工作，否则会产生桩位的较大偏差。
如果测距仪不能正常工作时只能选择“标准模式”。
4界面上的“均高”数据是指测距仪红点的高程，可作为标高控制的依据。
5采取二次开GPS（既第一次定位后关闭GPS，再重新开启GPS），如两次的桩位数据偏差情况一致，则可以下桩，或者事先在打桩船上测放两个点，并计算出船正位下桩状态下这两点的理论坐标值。
实际打第一根桩时，定位后，用GPS背包测出这两点的坐标，据以推算出桩位坐标，若桩位偏差满足要求，则可下桩。
6根据GPS天线高可推断桩船的其他高程。
（4）打桩船锚缆布设根据施工区域的潮流情况，各承台沉桩期间，打桩船横流抛八字锚及前后穿心锚，根据承台的桩位特点，沉桩以横流、顺流相结合的方式沉桩。
吊桩时装桩方驳和打桩船长边轴线与水流方向保持45夹角，桩吊起后方驳立即调整为顺流状态，以减少船体迎水面，避免走锚。
（5）沉桩施工
1、吊立桩就位
打桩船移至运桩方驳前，用大小钩去挂在桩上事先配好的钢丝扣，钢桩预制涂防腐层前据施工要求焊制吊耳环。
大小钩水平起吊钢桩离驳，移船就位，同时掂小钩起大钩，使桩竖直靠在龙口前，解掉小钩去挂稳桩配扣，使桩竖直进入龙口，扣牢下背板，桩顶带上替打，收紧锚缆，在测量定位的控制下，移船至桩位处于允许偏差的范围内，经校核桩位无误后，压锤沉桩，压锤后应仔细观测桩身变化，及时进行调整，确保下桩正位率
2、锤击沉桩
锤击时应确保桩锤、替打和桩处于同一直线，替打应保持平整，避免产生偏心锤击，锤击应连续，沉桩过程应加强观察，防止发生意外，桩尖进入持力层后，每下沉10cm记录一次锤击数和锤的落距，并严格按设计根据试桩确定的控制停锤标准。
3、沉桩施工操作技术要点:
○1打桩船打桩前要认真核对桩的规格型号，检查桩身的外观质量。
2根据对地质资料的分析，沉桩施工时有可能遇到溜桩土层，桩基
达到该土层时，应开低档减小锤击能量，避免产生溜桩。
3钢管桩沉桩后，在沉桩区两端设置警示标志，夜间设置警示灯。
4考虑到本工程所处海域潮流流速、风浪大，沉桩尽量选择流速、风浪较小的时候进行，原则上流速大于2m/s、风速大于6级、波高H>1.2m时停止沉桩。
5为适应远离岸线开敞海域条件下沉桩，应安排专人收听气象预报，以便及时转移避风，事先对所有船舶的锚缆、锚机、锚重进行检查，必要时进行局部改造和增加备用数量。
6开锤前应检查锤、替打与桩是否在同一轴线上，避免偏心锤击，造成桩顶变形。
7桩自沉、压锤、开锤过程中不得移船校正桩位避免造成桩变形。
8打桩时若发生抖动，应暂停锤击待桩身稳定后方能继续锤击。
9沉桩过程中随时注意检查桩锤、替打和桩架龙口，发现问题及时处理。
10严格执行沉桩停锤标准，沉桩施工中如出现贯入度反常、桩身突然下沉、过大倾斜、移位等现象，均应立即停止锤击，及时查明原因，采取有效措施。
1○1做好打桩记录。
（6）临时夹桩施工
为确保已施打完成的钢桩保持稳定，沉桩后及时对承台钢管桩进行夹桩加固处理，以抵抗风浪和便于桩头切割等后续工序施工。
考虑到工期因素，夹桩和钻孔平台相结合，沉桩完成后即进行平台主梁搭设，主梁搭设完成后，用型钢将抱箍两两相连，兼作测量标高和桩头切割等作业平台。
7）沉桩质量标准:
本工程沉桩停锤标准以标高控制为主，有关沉桩控制标准待通过试桩结果再行确定，施工过程中遇到异常情况及时同设计进行沟通
钢管桩沉桩实测项目
项次
项目
规定值或允许偏差
检验方法和频率
1
桩尖高程（mm）或最后贯入度（mm/击）
符合《规范》要求
查沉桩记录
2
设计标高处桩顶平面位置（mm）
直桩250mm，斜桩300mm
用GPS定位
3
倾斜度（斜桩）
<1%
吊线用钢尺量或用斜仪检查，抽查10%，且不小于10根
（8）沉桩施工船机配备
沉桩施工船机配备表
序号
船机设备名称
需用数量（艘）
用途
1
打桩船
1
打钢管桩
2
2000t方驳
1
钢管桩运输
3
多功能驳船
1
钢管桩夹桩加固
4
2944kw拖轮
1
拖运打桩船
5
1764kw拖轮
1
拖运方驳、多功能驳
6
764kw起锚艇
1
船舶起锚、下锚
7
交通船
2
运送工作人员
（9）沉桩施工效率分析
本工程共需沉工程桩36根，9根群桩为一组，共4组，根据类似工程的打桩经验，每个有效作业日可以沉桩？
根，则需？
个有效工作日才能完成。
综合考虑气象、海洋环境、地质条件等外界因素对工程施工的影响，完成全部桩基所需施工工期为？
天。
3、钻孔平台搭设
施工准备
铺设木方
钻机就位钻孔
施工平台采用钢抱箍支撑系统，抱箍两侧加焊牛腿，在中间直桩和8个工程斜桩各安装一个1米高的钢抱箍，拧紧螺栓后由抱箍和钢桩产生的摩擦力转化为对上部结构的支撑力。
平台顶面高程的确定依据《海港平面设计规范》规定E=H+h+η+Δ=4.8米（H为设计高水位，本设计为1.016，h为平台上部结构高度，暂取0.2米，Δ为波峰以上至平台上部结构底面的富裕高度，暂取1m，η为波峰面高度，本设计暂取2.589m）主梁是由双拼[40a构成，成扇形布置，直接搁置在钢抱箍的牛腿顶上，并在斜桩上设置三角支腿加强对主梁的支撑。
三角支腿是在距离斜抱箍下缘0.8m的位置架设另一个小抱箍，型钢一端焊接在抱箍顶面板上，另一端和主梁焊接，和主梁焊接时需加10mm厚钢垫板，三角支腿也采用双拼[40a。
（1）抱箍及主梁施工
钢抱箍在加工厂完成后运到现场。
为了增加摩擦力，提前用801胶将橡胶板粘在抱箍上。
施工时先在桩上放出抱箍顶标高线，方驳吊机吊起抱箍套进钢桩，基本到标高后用倒链将抱箍挂在桩顶，吊车摘钩，然后用倒链进行微调，抱箍到达预定标高后将抱箍拧紧锁死，9个大抱箍都上齐以后，开始吊装主梁。
（2）次梁施工
主梁安装完毕后，在其上测量放样定出次梁位置,相邻两片梁之间中心距离为0.8m，次梁采用[40a型钢。
次梁架设时对称进行施工，和主梁进行焊接固定。
（3）铺设木方
次梁架设完成后，进行铺方施工，木方用10#铁丝两端固定在次梁上，钻机移动到相应桩位时，临时拆除该处木方，钻孔完成后及时补齐。
（4）平台标高调整
根据设计相关要求，首先进行灌注桩施工，待桩基检测完成后进行承台施工。
要求平台标高和桩顶标高平齐为+4.0m，试桩检测时要求平台标高约为？
m，而承台底标高为-0.5m。
因此施工平台设计首先考虑承台底
面高程，然后根据相应标高用液压千斤顶对平台进行升降操作。
平台标高调整采用9台液压千斤顶进行升降操作。
千斤顶布置在封口
的钢圆筒上，通过扁担梁和抱箍相连，调整至相应标高后紧固抱箍：
1用5mm钢板对所有钢管桩进行封口，封口后根据实际情况架设两根[40a型钢，作为千斤顶的支撑系统。
2将位于最大行程的千斤顶架设在型钢上，并在千斤顶上铺设2.5m
长双拼I36a型钢，型钢间距5cm。
3将带有挡板的HPB400型材穿过双拼I36a型钢中心。
4调整HPB400型材至适当位置，下端和抱箍焊接固定。
5松开所有抱箍螺栓，千斤顶回油，缓慢进行下放操作，放至标高后，
紧固抱箍螺栓。
4、灌注桩施工
4.1钻机选择
根据本工程的具体情况，对试桩（直桩）采用冲击钻机冲孔，投粘土造浆，正循环清孔工艺成孔。
孔冲至设计桩底标高，清至泥浆比重等各种参数满足施工规范后，下钢筋笼及浇注水下混凝土。
直桩）钻机性能参数表
序号
项目名称
单位
备注
1
钻机型号
JK-8
2
最大钻孔直径
m
2.0
3
最大钻孔深度
m
70
4
主机功率
kW
55
5
最大提升能力
kN
160
6
绞车提升能力
kN
80
7
主机重量
T
10
8
钻头重量
T
6
Φ1.6m钻头
9
钻机尺寸
长×宽×高
7.6X2.2X8.5（施工状态）
对斜桩采用选用ZJD-2800反循环钻机，该类钻机具备以下优点：
1全液压无级变速，减少钻杆和钻具冲击损伤；
2钻压可依据工况调整并自动钻进，确保钻孔垂直度和孔径精度；
3可自动加压钻进，用于钻斜孔；
4可倾斜动力头，实行快速拆装钻杆；
5悬挂式动力头和可倾斜机架，可快速提放钻具及钻杆。
斜桩）全液压钻机性能参数表
序号
项目名称
单位
备注
1
钻机型号
ZJD2800
2
最大钻孔直径
m
2.8
3
最大钻孔深度
m
150
4
主机功率
kW
165
5
最大提升能力
T
11O
6
机架导向架倾斜
度
25
7
动力头倾斜
度
45
8
动力头转速及扭矩
转/分
0-8
吨.米
18
转/分
0-28
吨.米
6
9
整机尺寸
米
4.0X3.81X7.00
10
单机重量
吨
28
4.2灌注桩成孔施工
（1）冲击钻（直桩）成孔
1.1钻机就位：
在钢桩顶找出钢桩中心点，做到钻机塔架头部滑轮、钢丝绳和桩位三点在一条直线上,钻机机身必须牢固,保证施工过程中不位移、不倾斜。
1.2.开孔造浆：
调整钻头中心和钢桩中心点重合后方可开始施工，加入粘土、水进行造浆。
1.3.冲击成孔：
造浆完毕后，可进行正式钻进。
钻机用绞车、钢丝绳提放锤头冲击成孔，冲孔时应注意落锤高度，正常以1-1.5m为宜，开始冲程较小，随后逐步加大冲程。
由于本次施工难度大，质量要求高，为确保钻进顺利进行，应根据地层情况随时调节泥浆性能，遇有探头石时应特别注意，以免造成偏孔，若有偏差应及时调整。
1.4.沉渣处理、换浆：
在钻进至设计深度后，采用泥浆循环泵或捞渣筒来进行排渣处理，同时进行换浆，使泥浆比重达到1.1~1.2左右。
（2）液压钻（斜桩）成孔当钻机就位后调节钻机底座和钻架液压杆，使钻杆和机架的斜度与钢管桩斜度相同，对中后即可开钻。
钻进时采用清水气举反循环钻进，配用滚刀牙轮钻头和Φ320mm法兰式钻杆，法兰连接处采用O型密封圈密封，在钻杆中间加上扶正器，每根桩总共加3个扶正器，防止钻孔倾斜面下垂而影响钻进效率，保证钻孔斜
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