CN107938699A - 一种升压站基础的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种升压站基础的施工方法,包括如下步骤：制造钢管桩以及导管架，吊装所述导管架至设计位置；依次逐个起吊所述钢管桩并插入所述导管架的套管内，并吊打所述钢管桩，使所述钢管桩沉设到位；将所述导管架调平，并临时固定所述导管架；从所述导管架与所述钢管桩形成的环形空间的底部灌浆，使所述导管架与所述钢管桩固结。本发明不但施工难度小，而且安全高效。

Description

一种升压站基础的施工方法

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其是指一种升压站基础的施工方法。

背景技术

我国海域面积辽阔，海上风能资源丰富，利用海风风力发电的潜能极大， 近年来随着风电新技术、新材料和新工艺的开发应用，具有功率密度大和能力稳定等特点的海上风电正进入大规模建设高潮。

海上风电作为一种新型能源，在我国已经逐步发展成了海上风力发电产业，虽然属于起步阶段，但是已建成的海上风力发电场可将风力风电机所发的电能送至陆地，由陆上升压站升压后送入电网。随着我国海上风力发电技术的发展，海上风电场离岸距离越来越远，风电场规模越来越大，传统的在陆地上设置陆上升压站的方式因为低压输电线损耗大、电缆的铜材消耗量大、费用高等因素，已不能满足现代化建设的要求。为了将海上风电场产生的电能安全可靠且经济地送到内陆，就必须在海上设置海上升压站。海上升压站就是将风力发电机所发的电能升压至110kv、220kv或更高，然后通过高压海底电缆送至陆地，再经高压架空线送入内陆电网。

海上升压站设置在海域，无法像陆上升压站那样逐层建设、逐个设备安装，因此海上升压站一般需采用大型浮式起重船安装，海上升压站在码头建造完成后，通过大型起重船整体起吊装上驳船，再由驳船运至安装现场后，由大型起重船从驳船上起吊，安装于基础上。由于海上升压站整体结构尺寸大、重量大，因此需要采用大型起重船。而国内的大型浮式起重船数量有限，且费用高，由于施工海域离岸远，且海域风浪条件复杂，因此这种施工方式导致施工工序复杂、施工条件局限和施工周期长等问题。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中升压站基础的施工难度大，导致施工效率低的问题从而提供一种施工难度小，安全高效的升压站基础的施工方法。

为解决上述技术问题，本发明的一种升压站基础的施工方法，包括如下步骤：步骤S1：制造钢管桩以及导管架，吊装所述导管架至设计位置；步骤S2：依次逐个起吊所述钢管桩并插入所述导管架的套管内，并吊打所述钢管桩，使所述钢管桩沉设到位；步骤S3：将所述导管架调平，并临时固定所述导管架；步骤S4：从所述导管架与所述钢管桩形成的环形空间的底部灌浆，使所述导管架与所述钢管桩固结。

在本发明的一个实施例中，所述步骤S1中，制造所述导管架的方法包括：设置固定底座以及制造杆件；将所述杆件与所述固定底座拼接组装成型；安装靠船构件以及防沉板等附属设施。

在本发明的一个实施例中，所述导管架制造完成后，在所述导管架上安装阳极块。

在本发明的一个实施例中，所述导管架制造完成后，在所述导管架套管顶部和底部各安装导向保护装置。

在本发明的一个实施例中，所述步骤S1中，吊装所述导管架至设计位置的方法为：定位船提前进场定位准确后抛锚待命，利用GPS-RTK初步定位所述导管架的位置，以定位船作为所述导管架入海参照物，同时在多台所述PS-RTK监控下将所述导管架安装就位。

在本发明的一个实施例中，所述步骤S2中，吊打所述钢管桩的方法为：利用振动锤将所述钢管桩逐根先打入合适的深度，以确保在打桩过程中及时调整导管架水平度，然后再次打桩至设计标高。

在本发明的一个实施例中，对所述钢管桩进行沉桩作业时，监控所述导管架的水平度。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的升压站基础的施工方法，将所述钢管桩插入所述导管架的套管内，并吊打所述钢管桩，使所述钢管桩沉设到位，不但施工方便，而且可以初步将所述钢管桩固定在所述导管架的套管内；再从所述导管架与所述钢管桩形成的环形空间的底部灌浆，使所述导管架与所述钢管桩固结，不但施工难度小，而且安全高效。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明升压站基础的施工方法流程图；

图2是本发明升压站基础的示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实施例提供一种升压站基础的施工方法，包括如下步骤：步骤S1：制造钢管桩10以及导管架20，吊装所述导管架至设计位置；步骤S2：依次逐个起吊所述钢管桩10并插入所述导管架20的套管内，并吊打所述钢管桩10，使所述钢管桩10沉设到位；步骤S3：将所述导管架20调平，并临时固定所述导管架20；步骤S4：从所述导管架20与所述钢管桩10形成的环形空间的底部灌浆，使所述导管架20与所述钢管桩10固结。

本实施例所述升压站基础的施工方法，所述步骤S1中，制造钢管桩10以及导管架20，由于在陆地上制造加工，方便单独运输，吊装所述导管架至设计位置；所述步骤S2中，依次逐个起吊所述钢管桩10并插入所述导管架20的套管内，并吊打所述钢管桩10，使所述钢管桩10沉设到位，不但施工方便，而且可以初步将所述钢管桩10固定在所述导管架20的套管内；所述步骤S3中，将所述导管架20调平，有利于保证所述导管架的定位精度，并临时固定所述导管架20，避免所述导管架的倾斜；所述步骤S4中，从所述导管架20与所述钢管桩10形成的环形空间的底部灌浆，使所述导管架20与所述钢管桩10固结，本发明不但施工难度小，而且安全高效。

所述钢管桩的制造方法包括：钢管桩管节制作、整桩组拼、焊接、试验、附件安装以及防腐层的处理，其中所述防腐层的处理包括涂层表面处理，防腐涂层喷涂等。具体地，所述步骤S1中，制造钢管桩的管节，并对制造成型后的管节进行检查；所述步骤S2中，依此对所述管节进行对接，完成单根整桩的组拼，从而形成钢管桩；所述步骤S3中，制造附属件并将其焊接在所述钢管桩上，从而有利于组装、运输以及安装；所述步骤S4中，对所述钢管桩的表面进行防腐处理，确保所述钢管桩的防腐层性能，避免受到海水的腐蚀，使所述钢管桩长期位于海上。

本发明中，所述工程钢管桩用钢管为直缝钢管，对钢材进行抽样检验，其中检验项目应包括：表面检查、化学成份、力学性能，超声波探伤（UT）检查，UT探伤验收等级为Ⅰ级。为组装、运输和安装需要，在所述管节上加焊和拆除卡具、吊耳等附属件时，应注避免伤及母材，焊接位置应保证起吊时不损伤钢管和产生过大的局部应力，其中，钢板由于运输、存储及轧制、冷却等环节而发生波浪、整体弯曲、局部凸起、边缘折弯等变形，影响切割、卷筒质量时，在切割前进行矫正；数控火焰切割机双定尺下料（长、宽），根据工艺要求预留切割、磨削刨边和焊接收缩等的加工余量；钢板切割和刨边采用机械加工或自动、半自动气割方法；钢管桩的钢板焊接采用双面坡口焊，焊接时必须保证完全焊透；将合格的板料送进卷板机，进料角度保证直缝边与卷板机辊轴平行，确保直缝对接错边量满足设计和规范，在卷板机上调整错边和端面平整度。另外，纵焊缝焊接采用自动埋弧焊；上卷板机矫圆；对接焊及修补；检验直缝管节。

对于异壁厚管节对接时，清除干净所有拟焊面及坡口两侧范围内的氧化皮、铁锈、油污及其它杂物，每一焊道焊完后及时清理，检查合格后再焊；调整滚轮架的测线和母线，使对接两管节的中心线重合；通过平口工序确保相对接的两根管节的管端平整度符合要求，以降低钢管的弯曲度；由于板厚不同，按工艺制作焊接坡口和厚管节的过渡坡口，这样既保证了弯曲度，又能保证焊接质量。对接环缝焊接时，采用直流单（双）丝自动埋弧焊，包括如下步骤：气保焊预焊接完成；内焊分为打底和盖面连续两周焊接；管外气刨清根；外焊分为打底和盖面连续两周焊接完成；最后对所有焊缝进行打磨。

附属件焊接后用焊接检验尺测量焊缝高度及焊脚宽度，焊接过程中，为了使焊接应力分散，采取分点装配，分段多次焊接的操作方法，以确保钢管在经过大量焊接工序后管体弯曲度、椭圆度等物理尺寸能符合要求。为组装、运输和安装需要，在钢管管节上加焊和拆除卡具、吊耳等附加物时，注意不伤及母材，选择的焊接位置保证起吊时不损伤钢管和产生过大的局部应力。

另外，焊接时，应将焊条放置在专用的保温筒内，随用随取。多层焊的层间接头应错开。每条焊缝必须一次连续焊完，当因故中断焊接时，应采取防裂措施。在重新焊接前，将表面清理干净，确认无裂纹后，按原工艺继续施焊。桩体所有焊缝均为全熔透焊缝，焊缝与母材圆滑过渡。防腐施工处理之前，对所有焊缝进行打磨，打磨半径不小于构件壁厚；每条焊缝施焊完毕，清除熔渣及飞溅物。对要求全焊透的焊接接头，清根后再进行反面焊接。预热及后热要求：钢板施焊前，焊缝区域根据材料类型和部件厚度充分预热，预热温度为150～250℃。埋弧焊应连续进行，不得已断弧时，需采取相应措施接焊。为尽可能消除焊接残余应力，在现有的条件下，加强焊接工艺及质量监督，通过控制预热、层间温度、后热保温措施及焊接线能量等措施，防止出现焊接质量问题。焊接工作不能伤害桩体，不在桩体任何部位进行引弧。除图纸要求外，不在桩体的任意部位焊接把手或者接地线部件等。

焊缝质量检测包括：焊波应均匀，焊缝边缘应平顺过渡到母材，对接焊缝余高除图纸特别说明外，均不应超过3mm，焊缝表面不得有裂纹、夹渣、未熔合以及不允许存在的气孔、焊瘤、弧坑和咬边。对焊缝缺陷进行处理包括：根据检验确定的焊缝缺陷，提出缺陷返修的部位和返修措施，经监理人同意后进行返修。

对所述钢管桩进行防腐处理时，首先选择涂层材料，其中涂层材料具有国家资质检测机构提供的第三方检测报告，包括耐老化、抗冲击性、耐磨性、附着力、耐碱、抗氯离子渗透性、延伸率（断裂）等试验。防腐涂装工艺流程如下：将所述钢管桩的桩体放在滚轮架上进行喷砂，待完成后先喷涂底漆，再喷涂中间漆，最后涂装面漆。具体地，先将所述钢管桩送进喷砂房，将所述桩体放在滚轮架上，进行喷砂作业，然后检验表面粗糙度，并清理表面压缩空气，将所述钢管桩移出喷砂房送进油漆房，对所述桩身进行底漆喷涂，检验底漆表面及涂层厚度，然后喷涂中间漆，检验中间漆表面及涂层厚度，最后涂装面漆，检验面漆表面及涂层厚度后，将所述桩身送出油漆间。

对涂层表面处理包括：第一步：钢材表面涂装前，必须进行表面预处理。在预处理前，去飞边毛刺、锐边尖角进行倒角等清除残留物工作应首先完成，锐边和切割边缘打磨到半径大于等于2mm，并清除所有的焊接飞溅物和焊渣，咬边要进行打磨。第二步：采用油漆厂家的清洁剂清除表面的油、水、油脂、盐分、切削液等化学试剂。小面积的污染表面用蘸有溶剂的抹布擦拭干净；大面积的污染表面喷淋清洁剂溶液，浸几分钟，然后刷洗待表面油、脂得到充分反应后，再用淡水冲净，盐分用高压淡水冲净。第三步：喷砂施工在相对封闭的喷砂房内进行，并保证足够的通风和照明，采用高速抛头将钢丸及钢砂按比例均匀抛出，打击钢管表面，将钢管表面锈层除去，并达到一定的锚纹深度；油漆涂装过程必须在厂房内进行，钢材表面在涂装前须进行喷砂除锈处理。第四步：表面处理经质量自检，并取得监理工程师认可，合格后在喷涂，其间隔时间越短越好。若遇下雨或其它造成钢材基体表面潮湿时，要待环境达到施工条件后，用干燥压缩空气吹干表面水分和除去灰尘，并重新喷砂处理至设计要求的等级。

防腐涂层喷涂后，钢管桩及附属结构的涂层在施工完成并验收后，一定时间内不可进行打桩（安装）工作。即涂层经固化养护后才能应用。涂层在未完全固化的情况下，禁止承受拉力作用；涂层固化过程中，应保持良好的通风，在固化前，应避免接触水气。钢构件涂装过程中需采用工装等辅件，使钢管桩移动、翻转过程中不得损伤前道油漆。确保边缘、焊缝、角落处达到规定的膜厚，在每道涂层施工前，需对这些部位进行预涂。对涂层质量进行检验，对于不合格产品的涂层进行修补。

本实施例中，所述钢管桩制造完成后，通过龙门档码头出运，采用龙门吊落驳。落驳时，专职质量员负责对桩基的现场验收，并严格按落驳图落驳；桩驳甲板上设置多条专用搁置台座，台座与钢桩搁置处均设置移动式“马鞍座”。

所述导管架的制造采用“分片预制，立式组装”的方法，为保护所述钢管桩在所述导管架套管中发生碰撞刮擦而破坏防腐层，在套管顶部和底部各安装有导向保护装置。制造所述导管架的方法包括：设置固定底座以及制造杆件；将所述杆件在所述固定底座上拼接组装成型；安装靠船构件以及防沉板。具体地，在制作场地上根据所述导管架底部的几何尺寸先设置4个固定底座，所述固定底座应通过水准仪进行找平；所述导管架的杆件主要为钢管，其制造方式与所述钢管桩的制造方式基本相同。所述杆件运输时，主导管、桩管及水平撑采用两台吊车联合吊装装车，利用平板车负责拉运至拼接固定底座附近，并利用吊车配合卸车，所述杆件的下部垫上方木并采取防止滚动的措施。其中所述导管架分二片进行制作，单片吊装采用两台履带吊配合作业，将单片吊立（单片吊立前，在其上部焊接临时吊耳悬挂拖拉绳），用钢丝绳、起重机、地锚配合调整好单片角度后，将套管底部与固定底座之间利用加强板焊接固定，利用斜支撑对单片杆件进行支撑加固。二片立完后，开始搭设脚手架，脚手架采用钢管搭设，人员工作处满铺钢跳板，外挂安全网。脚手架的搭设既要保证安全、牢固，又要不妨碍构件的吊装。然后安装各立面之间的横撑，安装横撑时采用两台吊车配合，立面横撑施工完后，按照由下向上的顺序进行安装，先安装防沉板，再安装斜撑杆件。所述导管架的附件包括靠船构件、防沉板、靠船平台的斜梯、栏杆、阳极块、吊耳、灌浆管线等，安装时用汽车吊配合，附件的安装在主体预制的过程中穿插进行，尽量减少高空作业并降低安装成本。

另外，导管架在焊接前应确定合理的装配顺序，合理的装配顺序可以减少装配过程中的应力集中及应变，导管架在单片组装完毕后，进行整体焊接。尽可能考虑让焊缝能自由收缩，减少焊接结构在施焊时的拘束度，最大限度的减少焊接应力。应先焊收缩量最大的焊缝和受力较大的焊缝。焊接平面交叉焊缝时，应先焊接横向焊缝。所述导管架主导管及各撑杆管壁较厚，管径较大，其刚度及拘束度较大，因此产生装配变形及焊接残余变形较小，但产生较大的应力集中及焊接残余应力。

所述导管架制造完成后，为了保证所述导管架不受海水的侵蚀，在所述导管架20上安装阳极块。由于所述导管架就位处没有任何可以参考和临时牵引稳泊的设施，因此所述导管架就位必须采用2艘船配合的方法，起重船做为吊装船，多功能驳作为所述导管架就位定位船。所述定位船和运输驳就位的方案为：所述定位船先就位，然后运输方驳装载导管架靠泊在定位船侧。所述起重船就位方案为：起重船在拖轮协助下到达施工海域后，横流就位。

吊装所述导管架20至设计位置的方法为：定位船提前进场定位准确后抛锚待命，利用GPS-RTK初步定位所述导管架的位置，以定位船作为所述导管架入海参照物，同时在多台所述GPS-RTK监控下将所述导管架安装就位。具体地，所述定位船提前进场定位准确后抛锚待命，当所述导管架利用GPS-RTK初步定位后，定位船做为导管架入海参照物，同时在四台GPS-RTK监控下将导管架安装就位，通过双重定位方法可有效保证导管架安装精度。利用GPS-RTK和水准仪精确控制导管架顶面高程和水平度。各船舶就位后，分别将吊索（吊索采用吊装上船所用的吊索）挂在起重船的主钩上，钩挂妥后，起重船起钩，缓缓加力，吊起所述导管架后，将运输驳撤出工区，运输驳撤出后，利用起重船的绞车及锚，调整所述导管架位置将导管架按照设计坐标和方位初步就位。为保证所述导管架的定位精度，所述导管架就位时必须在平流时方可就位，就位时采用GPS定位系统进行定位。

本实施例中，利用起重船和液压振动锤进行吊打钢管桩，完全能满足工程沉桩要求，所述导管架就位后，立即进行打桩作业。具体地，依次逐个起吊所述钢管桩并插入所述导管架的套管内，并吊打所述钢管桩，使所述钢管桩沉设到位。本发明不但施工方便，而且可以初步将所述钢管桩10固定在所述导管架20的套管内。其中吊打所述钢管桩的方法为：利用振动锤将所述钢管桩逐根先打入合适的深度，以确保在打桩过程中及时调整导管架水平度，然后再次打桩至设计标高。一旦开始打桩，应努力一气完成不得延迟，必须保证打桩设备处于良好的运行状态。由于导管架尺寸较大，受吊高及旋转半径的影响，起重船就位一次无法完成导管架所有钢桩的打桩作业，需多次调整船位方能完成全部打桩作业。

本实施例中，所述导管架的倾斜度不能超过设计要求，否则就可能影响上部组块的安装水平度。导管架重量尺寸大及桩管入泥较深，海上施工时间长，若不能及时打桩或打入深度过小，导管架放置时间过长，海流对导管架底部进行冲刷后易造成导管架倾斜。针对此种情况，所述导管架出海就位，宜选择有连续的好天气，方可进行出海作业。打桩时，随时监控导管架的水平度，一旦发现倾斜超出要求的范围，立即停止打桩，利用起重船调平后再打桩。若因气象原因出现二次打桩的现象，必须将桩管与导管架锁定后方可撤离，再次打桩前必须测量所述导管架的水平度。

从所述导管架20与所述钢管桩10形成的环形空间的底部灌浆时，通过灌浆导管从所述环形空间的底部注入灌浆料。灌浆完成后，由于所述导管架与所述钢管桩已经固结，然后拆除临时固定装置。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种升压站基础的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：制造钢管桩以及导管架，吊装所述导管架至设计位置；

步骤S2：依次逐个起吊所述钢管桩并插入所述导管架的套管内，并吊打所述钢管桩，使所述钢管桩沉设到位；

步骤S3：将所述导管架调平，并临时固定所述导管架；

步骤S4：从所述导管架与所述钢管桩形成的环形空间的底部灌浆，使所述导管架与所述钢管桩固结。

2.根据权利要求1所述升压站基础的施工方法，其特征在于：所述步骤S1中，制造所述导管架的方法包括：设置固定底座以及制造杆件；将所述杆件在所述固定底座上拼接组装成型；安装靠船构件以及防沉板等附属设施。

3.根据权利要求2所述升压站基础的施工方法，其特征在于：所述导管架制造完成后，在所述导管架上安装阳极块。

4.根据权利要求2所述升压站基础的施工方法，其特征在于：所述导管架制造完成后，在所述导管架套管顶部和底部各安装导向保护装置。

5.根据权利要求1所述升压站基础的施工方法，其特征在于：所述步骤S1中，吊装所述导管架至设计位置的方法为：定位船提前进场定位准确后抛锚待命，利用GPS-RTK初步定位所述导管架的位置，以定位船作为所述导管架入海参照物，同时在多台所述GPS-RTK监控下将所述导管架安装就位。

6.根据权利要求1所述升压站基础的施工方法，其特征在于：所述步骤S2中，吊打所述钢管桩的方法为：利用振动锤将所述钢管桩逐根先打入合适的深度，以确保在打桩过程中及时调整导管架水平度，然后再次打桩至设计标高。

7.根据权利要求1或6所述升压站基础的施工方法，其特征在于：对所述钢管桩进行沉桩作业时，监控所述导管架的水平度。

8.根据权利要求1所述升压站基础的施工方法，其特征在于：所述步骤S3中，利用起重船对所述导管架进行调平。