CN101538845B - 水深小于2米的大型海上风电场建设的施工方法 - Google Patents

水深小于2米的大型海上风电场建设的施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种水深小于2米的大型海上风电场建设的施工方法,主要是将组合式作业平台拆分成主吊作业平台、设备堆放平台和打桩作业平台等几个部分,又将400吨履带式吊车拆分成几个部分,使用大型履带平板运输车直接在水深小于2米的潮间带上分别将施工设备和风电设备运送到施工地点,再依安装组合式作业平台、风机桩基施工、风机吊装、工作平台转场等几大步骤施工,即可在水深小于2米的潮间带上建设大型海上风电场。明显具有施工完全不受潮汐影响,不需进行围堰,可持续作业,施工简便,速度快,成本低,操作简便等优点。填补了国际上在水深小于2米的潮间带区域进行大型海上风电场建设施工的空白。

Description

水深小于2米的大型海上风电场建设的施工方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种大型海上风力发电场建设的施工方法,特别是一种在水深小于2 米的潮间带区域大型风力发电场建设的施工方法。
背景技术
[0002] 风能是一种洁净的可再生能源,风力发电已越来越受重视,建立大型风力发电场也是解决我国能源短缺的重要途径,海上风能还具有不占用土地资源、远离人群、给社会生活干扰小等优势,对于风力资源丰富的沿海地区,都计划要建立大型海上风电场。目前世界上海上风电基础主要分为以下三种:
[0003] 单桩或多桩基础:是浅海区域采用最多的一种型式,此种桩基主要适合土质松软的潮间带和浅海区域。造价低,施工简便、快速。
[0004] 重力式基础:主要适用于浅海岩基海床或承载力较高的砂型土质条件。重力式基础为钢筋混凝土结构,重量达1000吨以上,在陆地预制后由驳船转运到风机基础施工现场,依靠专用夹放船或大型起重船放入海底。
[0005] 导管架群桩基础:主要用于水深较大的海域,它需要在陆地上的车间加工好后,运送到风机基础安装处,由大型打桩船打进海床。该基础桩型施工方法复杂,施工周期长,在海上风电场中运用较少。
[0006] 由于我国沿海特殊的工程地质和海底地形,导致了我国海上风电的发展受到了很大的限制。以江苏如东南黄海沿海滩涂为例,该区域不同于其他风电安装场所,其特点是海水深度浅且变化大,淤泥层海床,土质松软,水深不足2米的滩涂面积很大,风力资源丰富, 可以建设大规模风电场,但常规起重船及各类国内外海上风电安装船均无法在此区域内作业,中小型起重船无法满足吊高吊重要求。
[0007] 对于要在水深不足2米的滩涂建设大型海上风电场,有人提出围堰的施工方法, 如大围堰方案和小围堰方案,其中,大围堰方案主要是使用PHC群桩基础,在外围修建吹填土围堰,将整个项目场区全部包围,使风机施工可采用常规干地施工方法,工程结束后拆除大围堰。小围堰方案主要是使用PHC群桩基础,采用U型钢板桩或小范围土方进行围堰施工,将单台风机基础独立围堰进行施工。
[0008] 对于大围堰方案的优点有:1)采用编织袋装充填沙斜坡式围堰结构型式,该结构型式具有因地制宜、就地取材、适应地基变形能力强、施工简便等优点;幻大围堰施工完成后,所有风机施工交通运输、风机基础施工、风机安装等均可干地施工,混凝土浇筑设备、风机运输及吊装设备均可采用常规设备。
[0009] 但其缺点更多,如:1)围堰范围广、长度大,工程量极大,投资较高;幻堰基粉砂层地下水渗流量较大,堰基防渗难度较大;幻将风机布置区域围成了干地,施工期存在一定的环境影响因素。主要对围堰滩涂内现有的底栖生物与植被群落等生物资源影响较大,吹填土施工过程中可能对施工区域海水形成混浊污染及油类污染;4)工程结束后,在进行设备定期维护时,需要建设临时道路或再次进行围堰,将影响整个风电场的正常运营;5)整个风电场施工工期较长,大围堰会对外围水流产生一定影响,是否影响港口航道等问题值得进一步研究论证;6)施工结束将大围堰拆除后,该区域内海洋生物生态环境的恢复也是一个难以解决的问题。
[0010] 对于小围堰方案的优点有:1)基坑内施工受潮汐影响小;2)小围堰挡水后,承台基础土石方开挖量小;幻与大围堰相比,其工程量相对较省,对工程区域滩涂内现有的底栖生物与植被群落等生物资源影响相对较小。
[0011] 其缺点主要有:1)仅风机基础围成干地施工,风机施工交通运输、风机安装等需在退潮期间施工,受潮汐影响大,施工周期长,施工成本高;幻工程结束后,在进行设备定期维护时,需要建设临时道路或再次进行围堰,将影响整个风电场的正常运营。
[0012] 综上所述,目前,对于在水深不足2米的滩涂建设大型海上风电场,国内外尚无可行的施工方法,严重影响我国潮间带风电事业的发展。
发明内容
[0013] 本发明的目的为了解决在浅海滩涂建潮间带设大型海上风电场施工困难的问题, 提供一种不受潮汐影响,可持续作业,施工简便、速度快,效率高,施工费用低,使用钢管桩基础和陆上常用的风电场施工设备的在水深小于2米的大型海上风电场建设的施工方法。
[0014] 本发明的水深小于2米的大型海上风电场建设的施工方法,主要使用由主吊作业平台、设备堆放平台和打桩作业平台组合而成的组合式作业平台、大型履带平板运输车、80 吨履带式吊车和400吨履带式吊车,依下列步骤施工:
[0015] A、安装组合式作业平台
[0016] 在码头用吊车将主吊作业平台吊上大型履带平板运输车,80吨履带式吊车自行驶上大型履带平板运输车,然后将大型履带平板运输车驶向指定工作地点;
[0017] 到达指定地点后,80吨履带式吊车将主吊作业平台吊至指定位置,然后随大型履带平板运输车开回码头,按相同的方式,将设备堆放平台和打桩作业平台分别运至指定地点,三个平台组合安装成组合式作业平台后,80吨履带式吊车自己驶上组合式作业平台,大型履带平板运输车开回码头,将已拆除起重吊臂和配重的400吨履带式吊车的动力部分运至作业地点,400吨履带式吊车的动力部分开上组合式作业平台;大型履带平板运输车返回码头将400吨履带式吊车机的起重吊臂、配重等其他零部件运至作业地点,并通过80吨履带式吊车将400吨履带式吊车整体组装完成;
[0018] B、风机桩基施工
[0019] 大型履带平板运输车将打桩机、钢管桩及风机操作平台运至设备堆放平台,用400 吨履带式吊车吊起钢管桩一端,80吨履带式吊车吊住钢管桩另一端,将其慢慢竖直后吊进打桩机的支架内,缓慢竖直下放钢管桩至海床上;
[0020] 80吨履带式吊车吊住打桩机的振动式打桩锤,并利用振动式打桩锤底部夹具夹住钢管桩管壁,开启振动锤将钢管桩分别打入设计的入土深度;
[0021] 400吨履带式吊车将风机操作平台吊上钢管桩顶部,进行固定;
[0022] C、风机吊装
[0023] 大型履带平板运输车再将风机塔筒、风机机舱、轮毂、叶片等运送至设备堆放平台;400吨履带式吊车吊起作业平台上的风机下节塔筒的上端,80吨履带式吊车吊住下节塔筒下端,将其慢慢竖直,并使塔筒下端准确坐落在风机操作平台的安装基座法兰上,连接法兰达到设计要求,并按此方法安装上面几节塔筒;
[0024] 400吨履带式吊车将风机机舱吊至安装高度后,准确坐落在最上节塔筒的顶部法兰上,紧固并达到设计要求;
[0025] 轮毂在装上大型履带平板运输车时,两片叶片已装在轮毂上,安装时,400吨履带式吊车吊住轮毂侧面,80吨履带式吊车吊住其中一片叶片用于控制轮毂的方位,将叶轮准确吊往风机机舱连接处,连接轮毂与机舱达到设计要求;
[0026] 最后将剩余的一片叶片平吊至轮毂侧面,连接叶片与轮毂达到设计要求;
[0027] D.工作平台转场
[0028] 该机组施工完毕后,由80吨履带式吊车再次将400吨履带式吊车吊臂及配重部分拆分,用大型履带平板运输车将400吨履带式吊车的动力部分、吊臂及配重等运至已安装好的第二个组合式作业平台处;
[0029] 接着,80吨履带式吊车先将第一个组合式作业平台的主吊作业平台拆下装上大型履带平板运输车,转送至第三个作业地点,再依次将该作业平台的设备堆放平台及打桩作业平台陆续运送至第三个作业地点,并组装成新的组合式作业平台;
[0030] 与此同时,在第二个作业地点,利用该平台上的另一台80吨履带式吊车将已运至的400吨履带式吊车的动力部分、吊臂及配重组装完成,开始新一轮施工,至此,一个施工流程便结束,接下来的所有施工步骤均是重复上述步骤。
[0031] 上述组合式作业平台的主吊作业平台、设备堆放平台和打桩作业平台的底部分别设有固沙盘。
[0032] 本发明施工方法,将组合式作业平台拆分成主吊作业平台、设备堆放平台和打桩作业平台等几个部分,又将400吨履带式吊车拆分成几个部分,即可使用大型履带平板运输车直接在水深小于2米的潮间带上分别将施工设备和风电设备运送到施工地点再组装施工。明显具有以下优点:1)现有船舶及陆用机械无法直接在此区域施工作业,本方案很好的解决了该问题;2)施工完全不受潮汐影响,可持续作业,施工简便、速度快;3)不需进行大型或小范围围堰,也不需要进行承台混凝土浇灌,在提高施工速度的同时,大大地节约了成本;4)风机桩基施工和风机的吊装均使用同一套设备,操作简便,效率高力)与其他施工方法相比,该方案整体施工费用预算低,经济性好;6)对工程区域内底栖生物与植被群落等生物资源基本没有影响;7)工程完工后,成套施工设备还可以直接应用于风电场运营过程中的正常维护工作。填补了国际上在水深小于2米的潮间带区域进行大型海上风电场建设施工的空白。
[0033] 附图说明
[0034] 附图1是本发明中选用的组合式作业平台的一种结构示意图;
[0035] 附图2是附图1的一种A-A向结构示意图。
[0036] 图中的1是主吊作业平台,2是打桩作业平台,3是设备堆放平台,4是400吨履带式吊车,5是80吨履带式吊车,6是打桩机,7是固沙盘。
具体实施方式
[0037] 参见附图,本发明的水深小于2米的大型海上风电场建设的施工方法,主要使用由主吊作业平台1、设备堆放平台3和打桩作业平台2组合而成的组合式作业平台、大型履带平板运输车、80吨履带式吊车5和400吨履带式吊车4,依下列步骤施工:
[0038] A、安装组合式作业平台
[0039] 在码头用吊车将主吊作业平台1吊上大型履带平板运输车,80吨履带式吊车5自行驶上大型履带平板运输车,然后将大型履带平板运输车驶向指定工作地点;
[0040] 到达指定地点后,80吨履带式吊车5将主吊作业平台1吊至指定位置,然后随大型履带平板运输车开回码头,按相同的方式,将设备堆放平台3和打桩作业平台2分别运至指定地点,三个平台组合安装成组合式作业平台后,80吨履带式吊车5自己驶上组合式作业平台,大型履带平板运输车开回码头,将已拆除起重吊臂和配重的400吨履带式吊车4的动力部分运至作业地点,400吨履带式吊车4的动力部分开上组合式作业平台;大型履带平板运输车返回码头将400吨履带式吊车4的起重吊臂、配重等其他零部件运至作业地点,并通过80吨履带式吊车5将400吨履带式吊车4整体组装完成;
[0041] B、风机桩基施工
[0042] 大型履带平板运输车将打桩机6、钢管桩及风机操作平台运至设备堆放平台3,用 400吨履带式吊车4吊起钢管桩一端,80吨履带式吊车5吊住钢管桩另一端,将其慢慢竖直后吊进打桩机6的支架内,缓慢竖直下放钢管桩至海床上;
[0043] 80吨履带式吊车5吊住打桩机的振动式打桩锤,并利用振动式打桩锤底部夹具夹住钢管桩管壁,开启振动锤将钢管桩分别打入设计的入土深度;
[0044] 400吨履带式吊车4将风机操作平台吊上钢管桩顶部,进行固定;
[0045] C、风机吊装
[0046] 大型履带平板运输车再将风机塔筒、风机机舱、轮毂、叶片等运送至设备堆放平台 2 ;400吨履带式吊车4吊起作业平台上的风机下节塔筒的上端,80吨履带式吊车5吊住下节塔筒下端,将其慢慢竖直,并使塔筒下端准确坐落在风机操作平台的安装基座法兰上,连接法兰达到设计要求,并按此方法安装上面几节塔筒;
[0047] 400吨履带式吊车4将风机机舱吊至安装高度后,准确坐落在最上节塔筒的顶部法兰上,紧固并达到设计要求;
[0048] 轮毂在装上大型履带平板运输车时,两片叶片已装在轮毂上,安装时,400吨履带式吊车吊住轮毂侧面,80吨履带式吊车5吊住其中一片叶片用于控制轮毂的方位,将叶轮准确吊往风机机舱连接处,连接轮毂与机舱达到设计要求;
[0049] 最后将剩余的一片叶片平吊至轮毂侧面,连接叶片与轮毂达到设计要求;
[0050] D.工作平台转场
[0051] 该机组施工完毕后,由80吨履带式吊车5再次将400吨履带式吊车4的吊臂及配重部分拆分,用大型履带平板运输车将400吨履带式吊车4的动力部分、吊臂及配重等运至已安装好的第二个组合式作业平台处;
[0052] 接着,80吨履带式吊车先将第一个组合式作业平台的主吊作业平台拆下装上大型履带平板运输车,转送至第三个作业地点,再依次将该作业平台的设备堆放平台及打桩作业平台陆续运送至第三个作业地点,并组装成新的组合式作业平台;
[0053] 与此同时,在第二个作业地点,利用该平台上的另一台80吨履带式吊车将已运至的400吨履带式吊车动力部分、吊臂及配重组装完成,开始新一轮施工,至此,一个施工流程便结束,接下来的所有施工步骤均是重复上述步骤。
[0054] 上述组合式作业平台的主吊作业平台1、设备堆放平台3和打桩作业平台2的底部分别设有固沙盘7。

Claims (2)

1. 一种水深小于2米的大型海上风电场建设的施工方法,其特征在于使用由主吊作业平台、设备堆放平台和打桩作业平台组合而成的组合式作业平台、大型履带平板运输车、80 吨履带式吊车和400吨履带式吊车,依下列步骤施工:A、安装组合式作业平台在码头用吊车将主吊作业平台吊上大型履带平板运输车,80吨履带式吊车自行驶上大型履带平板运输车,然后将大型履带平板运输车驶向指定工作地点;到达指定地点后,80吨履带式吊车将主吊作业平台吊至指定位置,然后随大型履带平板运输车开回码头,按相同的方式,将设备堆放平台和打桩作业平台分别运至指定地点,三个平台组合安装成组合式作业平台后,80吨履带式吊车自己驶上组合式作业平台,大型履带平板运输车开回码头,将已拆除起重吊臂和配重的400吨履带式吊车动为部分运至作业地点,400吨履带式吊车动力部分开上组合式作业平台;大型履带平板运输车返回码头将 400吨履带式吊车机的起重吊臂、配重运至作业地点,并通过80吨履带式吊车将400吨履带式吊车整体组装完成;B、风机桩基施工大型履带平板运输车将打桩机、钢管桩及风机操作平台运至设备堆放平台,用400吨履带式吊车吊起钢管桩一端,80吨履带式吊车吊住钢管桩另一端,将其慢慢竖直后吊进打桩机的支架内,缓慢竖直下放钢管桩至海床上;80吨履带式吊车吊住打桩机的振动式打桩锤,并利用振动式打桩锤底部夹具夹住钢管桩管壁,开启振动锤将钢管桩打入设计的入土深度;400吨履带式吊车将风机操作平台吊上钢管桩顶部,进行固定;C、风机吊装大型履带平板运输车再将风机塔筒、风机机舱、轮毂、叶片运送至设备堆放平台;400 吨履带式吊车吊起作业平台上的风机下节塔筒的上端,80吨履带式吊车吊住下节塔筒下端,将其慢慢竖直,并使塔筒下端准确坐落在风机操作平台的安装基座法兰上,连接法兰达到设计要求,并按此方法安装上面几节塔筒;400吨履带式吊车将风机机舱吊至安装高度后,准确坐落在最上节塔筒的顶
2.如权利要求1所述的水深小于2米的大型海上风电场建设的施工方法,其征在于所述组合式作业平台的主吊作业平台、设备堆放平台和打桩作业平台的底部分别设有固沙ο
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