海上风电项目施工管控分析

周升明，田利勇，杜卫智

华电重工股份有限公司，北京 100160

0 引言

海上风电作为可再生清洁能源，具有分布广泛、用之不竭的特点，海上风更因其风速高、能量大、资源丰富受到广泛关注。作为风电行业发展的重要方向，海上风电在风电领域的占比日益提高[1-2]。

海上风电项目施工前正确的场地选择尤为重要。目前，海上风力发电场一般会建设在沿岸海域。相关风电项目施工单位需要事先对场地进行勘察定位，根据海上风电场的水文地质等因素选择相应的施工船机，并制订施工组织方案，以保证后续施工的有序进行。具体管控措施即首先要求相关施工单位搜集、记录施工场地的自然条件资料，不仅局限于目前场地设置必要的观测仪器勘察自然环境，也要对场地近年来风量、海浪、水流、温度、潮汐等进行资料搜集，整合所有资料，必要时可建立测风塔以收集更准确的数据。相关单位通过分析影响施工的一切因素，制订有效应对方案，以避免自然环境对施工项目造成不必要的损失，并对项目建设成本做出更准确的预算。

1 海上风电项目施工的质量管控

1.1 海上测量定位管控

由于海洋环境地质复杂，测量定位成为海上风电场建设的首要环节。受海洋环境以及离岸距离所限制，传统的光学定位方式已不适合用于海上风电的测量定位[3]。目前海上风电已广泛采用卫星定位的方式完成测量放线工作，定位精度已经过多个项目验证，误差≤20 mm，能够满足当前的设计及规程规范要求。在首个海上风机或升压站基础施工前，施工单位可利用星站差分方法对施工船舶位置进行定位，保证基础位置满足设计要求。待首个基础施工完成后，在该基础上设置固定基站并校核后，可利用该固定基站以及动态差分的方法进行船舶动态定位和沉桩质量控制。

1.2 海上风电项目中钢管桩的施工管控

在海上风电项目施工中，风机基础是风机的主要承载构件，是风机的重要支撑构件。目前海上风电应用较多的为重力式基础、单桩基础、多桩式基础、导管架式基础、吸力桶式基础、漂浮式基础等。其中，单桩基础是当前国内应用最广的海上风电风机基础形式。用于风机基础的钢管桩管径较大，所用材料为低合金高强钢，其钢材的轧制和焊接难度大，制作难度高，主要从人、机、料、法、环等多个环节对其进行过程控制。具体可分解为以下几点：（1）施工人员、质量管理人员、无损检测人员应具备相应资质，持证上岗。（2）施工机械及计量工器具应经过计量检定合格，焊机、喷涂装备等应经过厂内自检合格。（3）施工材料采购前应编制相应的采购计划，满足设计要求，法兰、钢板、焊材、油漆等原材料进厂应经过检测，保证满足设计及规程规范要求。（4）制作前，应编制相应的施工方案、检验及试验计划，并经讨论、研究，符合当前项目的实际情况，满足设计要求；制作过程中应组织有关专家，联合有关单位开展各项检查，对钢管桩生产企业严格要求，确保生产的产品质量。（5）施工过程中应对施工环境进行监控，尤其是环境温度、湿度等，对焊接、防腐涂装有较高的影响，施工过程中应做好监控。

1.3 海上风电风机基础沉桩和试桩的施工过程管控

风机单桩基础型式通常具有直径大、重量大、荷载大等特点，并对垂直度有极高的要求，因此打桩船施工难度较大；高桩承台风机基础分为直桩和斜桩两种类型，钢管桩沉桩采用贯入度和标高双控原则。

为了保证桩基承载力，避免发生卷边等质量问题，在施工前需要进行地质勘察以及桩锤的选型论证分析。施工单位必须制订完善的施工质量保证措施，由专人进行监督；工程监理单位监理工程师依据施工方案、设计图纸及规范对钢管沉桩施工全过程旁站和见证，重点检查钢管桩表面防腐涂层是否破坏、吊索具是否满足要求、桩位偏差停锤标准等；待沉桩结束后，监理工程师应及时进行标高和水平度的复测。

1.4 海上风电项目中风机安装的施工管控

海上风力发电机组安装分为整体式安装和分体式安装，其中分体式安装又分为单叶片吊装和叶轮吊装。整体式安装一般在码头进行，风机塔筒、机舱、叶片等在码头进行预组装，组装完成后由专用运输船运至风场安装。这对起重设备及运输船舶提出了较高的要求。分体式安装一般是风机设备运输到机位后，在机位进行逐级安装，对起重设备能力要求较低，但受海上施工环境影响较大。目前，受发运码头、运输船、起重船等多方面条件影响，大多采用分体式安装方式。

承包商需根据项目海域水文条件，风机设备吨位及吊高，并结合船机设备性能，制订完善的施工方案。根据工程规模和内容，按照相关要求组织开展专家评审。在施工过程中，应严格安装方案要求执行相关安全措施。对于起重作业、高空作业等危险性较大的施工，应由安全员旁站监督。高强螺栓等材料进场后应按规范要求及时进行复检试验。风机安装完成后，承包商应及时邀请监理及设备厂商联合验收，重点检查螺栓力矩值、防雷接地等是否按要求施工。风机安装船舶撤离机位时应按设备厂家要求将风轮设置到正确状态，应特别注意吊机大臂与叶片的相对位置关系，必要情况下需采取偏航、盘车等方法保证叶片不被刮伤。华电1001风机安装作业现场如图1所示。

图1 华电1001风机安装作业现场图

2 海上风电施工的安全控制

2.1 海上作业的安全控制

海上风电项目施工大部分工作均在环境复杂的海上完成，而海上作业存在很大的安全隐患，因此，在施工过程中，海洋工程船机设备应通过船级社或其他主管部门检验发证。施工前，承包商应完成水上水下施工许可证、通航安全评估等手续办理，并安装相关部门要求设置施工期航标，危大工程施工时应有专门警戒船警戒。同时，可采用电子围栏的方式，即在风场四周设置电子围栏，无关船只进入风场后，海事部门会发生报警，并向海上施工船舶通知，避免船舶碰撞。

2.2 施工船舶的安全控制

当项目工程内施工船舶数量达到一定程度时，难免会对前期施工的钢管桩造成损害。在项目施工过程中，为了避免事故发生，主作业船舶选型、辅助船舶数量应满足施工要求。船机设备检定合格，船机配员齐全，逃救生设备完善。施工前，施工船舶应制定人员落水、火灾逃生、船舶碰撞搁浅等应急预案，并按要求定期开展演习。船舶进场后，承包商应组织监理单位对船况、配员进行检查，对船舶证书和船员证书进行核对，根据检查意见及时整改不符合要求项。施工时，船舶应根据施工计划开展施工作业，听从承包商管理和调遣。

2.3 台风期间安全管制

台风天气具有极强的破坏性，需要制订多种应对台风的应急方案，避免出现意外情况。台风预防具体管控方法是，在整个风电项目施工中，施工单位应利用科技手段监测台风情况，并监督各项措施有效运行，如防风、防雨、安全防撞设施、电源应急措施等；根据施工船舶的抗风等级以及台风的强度，提前规划施工船舶的避风位置。另外，台风来临前需及时将起重、运输设备转运到安全位置，起重吊臂应扒杆，吊钩应固定。

2.4 高空作业安全管控

海上风电项目施工中，高空作业的占比率较大，并且高空作业存在风险高、安全隐患多等特点。例如，在打桩或吊装时，稍有不慎将可能造成不可逆的损失，甚至是人员伤亡。因此，工作人员在高空作业时需严格遵从管理。首先，应严格审查承包商的沉桩施工、风机吊装和安全技术措施，并要求现场施工人员正确使用安全防护装备，严格执行相关标准。另外，在对采购的安全装备需严格检查其是否符合国家标准，以及确认其有效期，并安排专人检查高空作业人员是否具备相关要求技能证和施工中安全装备是否穿戴规范。

3 结论

综上所述，海上风电项目的施工不同于地面风电项目，其工程建设过程非常复杂，在施工中需要相关施工单位严格控制各个环节，以质量严格管控为核心，与勘测和预防相结合，严格把控工程各环节、设备程序和关键部位的监督工作。目前，海上风电项目施工的难度相对较大，还需要各相关单位和科研人员对其不断优化、改进，以确保海上风电项目的施工质量和使用寿命。