1、风电基础学习总结风电基础学习总结1、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11845.1-11851.3，北纬3855.2-393.9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68.2km。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
2、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
3、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0.324-0.3861.016-1.0772.589-2.877三、钢管桩制作和运输1、钢管桩概况本工程每个风电机组基础由8根5:1斜桩组成，单根钢管桩厚度分别为30mm （桩顶标高+4-45m)、25mm(-45m-55m）和22mm（-55m桩尖标高），分节制作，运至出运码头进行焊接后运至沉桩现场。
4、钢管桩长度+4-85m，单桩总长约为91米，直径为2米。单桩重量116t。 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，800m 改性环氧树脂漆（-3.4m(-25.0m-29.0m),800m 玻璃鳞片漆（-0.5m-3.4m），牺牲阳极采用铝合金阳极。2、钢管桩制作2.1钢管桩概况 主要工作是制作运输钢管桩，包含吊点、加强环等。工程要求钢管桩质量全部达到合格标准。钢管桩的制作采用幅面宽2.0m或2.5m、材质为Q345E的钢板，经过下料、打坡口、压边、卷制、对口、纵缝焊接、短节拼对、环缝焊接、防腐、运输、单
5、管组对、成品桩环缝焊接、检验、防腐、编号、现场堆放等工序制造完成。钢管桩在厂内完成单管制作及防腐，陆运到码头钢管桩拼接现场拼制成整桩，交验后按顺序存放待用。 2.2钢管桩制作工艺流程 施工准备材料进场下料切割打坡口压边卷圆焊纵缝组装成段短节环缝无损探伤修复防腐单管运输整桩拼焊整桩探伤涂层修补编号验收 2.3工艺说明 材料进场后，应对材料的品种、规格、型号进行查验，并对其板面质量和尺寸进行复验。复验合格后方可使用。所有板材的切割下料均采用半自动切割机进行。钢板的坡口应由机械加工或火焰切割完成。钢管桩的坡口完成后，应清理其表面熔渣、氧化层等异物，使其露出金属光泽。钢板预弯应在液压机上进行,压弯胎具
6、应为整体式,胎具宽度应大于所用卷板机下轴中心距的一半,卷板应在工作范围22mm的卷板机上进行，单节长度一般为2.02.5m，卷圆后找正，保证开口间隙为01.5mm ，然后点焊。每节一般应点焊46点，每点长度4060mm 。 单管拼对应在专用的拼接台上进行，拼接台应平整、坚固、稳定。管节拼接后应保持在同一轴线上；相邻两段短节的纵焊缝应错开90以上；要保证两对接管端的坡口间隙：间隙为02.5mm；若不能满足应用砂轮对其修整。另短节拼对时，若两管端椭圆度较大应采用辅助工具进行校正，相邻管节对口的板边（外侧）高差0.1倍板厚（如图2-1），其轴线弯曲矢高应0.1桩长，并不大于30。 图2-1 短节拼对
7、检查合格以后，应进行定位点焊，点焊的高度一般应为5mm6mm、长度为40mm60mm，点焊所用的焊接材料应与正式施焊材料相适应，点焊处如有缺陷应及时清除，不得残留在正式焊缝中。3、钢管桩运输 3.1出运码头概况拟采用秦皇岛三公司8#、9#码头，目前码头空闲区域长度60m，前沿水深11.5m-12m，现场需移除2-3台装船机满足100m施工要求，现场无起重设备，钢管桩的管节拼接吊运需配备80t履带吊进行，装船则需要通过起重船进行。 3.2钢管桩的现场拼接钢管桩的整个焊接采用以埋弧自动焊为主，CO2气体保护焊为辅的焊接工艺。钢管桩厂内焊接，纵、环缝全部采用双面埋弧焊；整桩拼装现场施焊：内环缝采用C
8、O2气体保护焊，然后外环缝进行炭弧气刨清根，再采用埋弧焊对外环缝进行焊接。整桩拼对在拼对现场进行，施工工艺与方法均与短节拼对相同，但要求拼接整桩的专用胎具加长、牢固稳定，胎具上各组托架的中心轴线偏差应小于2mm，以保证整桩最大弯曲矢高0.1桩长，且不大于30mm。规定每两周用水平仪检查一次托架的中心偏差并及时调整。 3.3钢管桩的涂装防腐 钢管桩涂装表面采用抛丸除锈，除锈质量应达到GB/T 8923.1-2011标准中Sa2.5级，表面粗糙度60-100m。钢管涂装前，表面应无焊渣、飞溅等，钢板及焊道的缺陷应修补并打磨干净。 经除锈处理并清理干净的合格涂装表面，采用适合于涂料的涂覆方式，分层进
9、行涂覆施工，严格按涂料说明书要求控制层间时间间隔，涂层表面应均匀、平整、光滑，涂层厚度应满足设计要求。采用涂层测厚仪测涂层厚度，涂层干膜厚度小于设计厚度时，应用适当方式进行补涂。3.4钢管桩的运输（1）钢管桩单管在厂内制作、检验后，用汽车运至拼接现场存放，存放场要求承载能力满足并且基本平整。单管堆放形式及层数应视场地承载能力而定，但不论怎样，堆放后的钢桩一定要安全可靠，避免发生滚动和钢桩的纵向变形。整桩拼接现场，整桩焊完检验合格后按打桩顺序存放。（2）由于钢管桩较长，采用80t履带吊进行吊装和堆存。钢管桩在吊装运输和堆放过程中，应避免由于碰撞造成的防腐层破损和管端变形等损伤.如吊索正好在防腐面
10、上，其绳索外表面上应套装柔性物质，以保证不损伤防腐层。（3）钢管桩出运 钢管桩验收合格后，吊装至2000t方驳上运至施工现场。吊装所用的起重设备为200t起重船，吃水2.84m。方驳通过1227kw的拖轮拖运至施工现场进行施工。钢桩吊装采用两点吊的方式进行，并在两侧吊点增加两根晃绳与钩头连接，避免吊装过程中发生晃动。在桩两侧拴另外两根晃绳由人拉动，调节吊装过程中的钢桩姿态，避免发生危险。吊装示意图如图2-2。图3-1 钢桩装船吊装示意图钢管桩装船时，桩身两侧使用楔形限位器进行限位，桩外侧焊接槽钢作为支撑，再用钢丝绳及紧张器将桩固定在运桩驳甲板上，如图6-4所示。运桩驳将钢桩运至现场后按要求下锚
11、驻位。图3-2 钢管桩装船示意图（4） 受力计算为保证施工安全，需要对钢桩吊装过程以及运输过程进行验算。经核算，吊装用钢丝绳直径为不小于78mm，强度为1870Mpa，结构形式为6*39+IWR。钢桩运输过程中船舶浮游稳定性满足相关规范要求。四、沉桩施工工艺流程4.1施工部署本工程拟投入1条打桩船，即中建桩7，桩架子高度100米，最大起重量280t，允许桩重170t。投入MHU800S液压冲击锤1套或BSP CG370型液压打桩锤，通过现场具体沉桩情况进行比选。初打和复打间隔为14天。根据设计沉桩顺序施工沉桩。4.2水上沉桩工艺流程 4.3 主要施工工序及方法 4.3.1桩锤选择MHU800S
12、液压冲击锤技术资料NET IMPACT DATA:打击参数Minimum energy最小打击能量75kJMaximum energy above water 最大水上打击能量820kJMaximum energy at 1000m water depth水下1000米最大打击能量750kJMaximum energy at 2000m water depth水下2000米最大打击能量670kJHydraulic Data：液压参数Average operating pressure平均工作压力250 barRecommended oil flow 推荐液压油流量1600升/分钟Blow ra
13、te at 800kJ with recommended oil rate 推荐流量下，800KJ 锤击率38 次/分钟Maximum blow rate最大锤击率100次/分钟Weights / Dimensions： 重量/尺寸Ram weigh 锤芯重量45.4 tHammer weight 锤重（含配件）139 tHammer length 锤长（含锤套）17.1 mBSP CG370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)BSP CG
14、37037020015008.375321100346506930250650 4.3.2打桩船锚缆布设 打桩的船机设备主要包括打桩船、运桩驳、拖轮、交通艇等，由于是海上作业，所有船舶必须具备在本工程区域的作业和适航条件。施工前对所有船舶的锚车、锚缆进行检验以满足要求。打桩船抛全方位锚，桩船顺着潮流方向停泊。 4.3.3吊桩 钢管桩起吊采用三点吊，吊点位置如下图4-1：图4-1 钢管桩吊点布置及结构详图按单根重量最重桩130t计算，根据吊桩工艺，钢桩最不利受力情况为两个吊点受力，每个吊点承受能力不应小于65t重量，又考虑到戴替打时需要调整钢桩竖直姿态，受水流影响可能导致某一吊点受力变大，因此考
15、虑吊点受力时取为不小于80t。因吊耳板尺寸已由设计单位在图纸中给出，经复核可以满足受力要求。依据业主提供的控制点，进行交桩复测。完成后进行加密并架设GPS基站。吊桩前对桩身仔细检查，确认桩身无损坏方可吊桩。索桩时，优先对4#吊点安装索具，完成后平移打桩船至1#、2#吊点位置进行索具安装。完成后先起吊桩顶位置，起吊高度至2m左右。静置一段时间，检查各锁具均无异常且钢桩不发生明显晃动时，人员至桩下进行5#吊点索具安装，完成后迅速离开钢桩下面。沉桩吊立过程中，控制吊立速度，保证平稳吊立。由于本工程使用的打桩船单钩最大起重能力为120t，小于单桩最大重量130t，因此立桩过程中必须借助外力才能将L2索
16、具完全松弛。通常采用的方法有两种，一种是将桩底用较薄的钢板封住，钢板上开十字缝，借助部分浮力以减少打桩船的起重压力；另一种方法为直接将桩尖置于泥面上。第一种方法因开孔大小、进水时间以及起重速度的关系难以准确掌握，存在桩未立直桩芯内水已灌满的可能，若浮力较大时，钢桩随水流摆动，危险性高，另外，在打桩过程中，钢板脱落覆于泥面上，对后续桩芯吸泥带来严重影响。因此，本工程将采用将桩尖置于泥面上的方法进行辅助立桩。立桩过程见图4-2。图4-2 钢桩吊立过程示意图4.3.4夹桩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
17、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。临时夹桩平台由2000t平板驳配合80t履带吊进行搭设和拆除。5、钻孔平台搭设及灌注桩施工 5.1钻孔平台及灌注桩施工部署钢抱箍、钢筋、沙石料通过汽车运到现场出运码头，码头选在京唐港附近的码头。码头前沿水深在4m以上。码头配备2台80t履带吊进行岸上吊运施工，通过皮带机或挖掘机进行沙石料装船。钢筋笼在现场进行加工，钢抱箍、钢筋笼通过2000t方驳（方驳上配80t履带吊一台进行吊装作业）运至施工现场进行作业。混凝土船组（港工砼2号）运至现场施工（1000m 砼/船，100m/
18、h)。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。5.2钻孔平台施工工艺流程5.3钻孔平台施工方法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。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
19、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出运码头，码头选在京唐港附近的码头。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
20、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。5.4灌注桩施工5.4.1施工工艺流程钻机就位钻孔清孔安放钢筋笼二次清空灌注混凝土桩身检测5.4.2钻机选择和机械配备（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ZJD28002最大钻孔直径m2.83最大钻孔深度m1504主机功率kW1655最大提升能力T11O6 机架导向架倾斜度257动力头倾斜度458动力头转速及扭矩转/分0-8吨.米18转/分0-28吨.米69整机尺寸米4.0X3.81X7.0010单机重量吨285.4.3灌注桩
21、成孔施工（1）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320mm法兰式钻杆，法兰连接处采用O型密封圈密封。（2）清孔成孔达到设计深度后，先进行检测，满足要求后方进行清孔。采用二次清孔，清孔采用气举反循环工艺清孔。现场准备空压机，一根管道连接空压机送至孔底，通过空压机使孔底沉渣上翻，再注清水使沉渣溢出。清孔时以一清为主，二清为辅，尽量确保一清达到效果，如一清沉渣仍大于设计要求，则进行二次清孔，清孔后孔底沉渣严禁大于3cm。5.4.4泥浆排放根据工程环保的要求，泥浆由船舶运出现场，根
22、据当地环保部门的要求投放至抛泥区，严禁倾倒大海里5.4.5钢筋笼制作及安装钢筋笼的制作场地设置在岸边，由于桩基的钢筋笼长度不大，约40m，因此在陆地加工时，拼装成完整的钢筋笼，钢筋笼制作完成后由自航式2000t方驳运输船运至现场，由80t履带吊配合200t起重船安装钢筋笼。5.4.6砼浇筑砼采用施工能力1000m的混凝土拌合船（港工砼2号，100m/h）进行供给。六、承台施工 6.1、施工流程施工工艺流程见图:6.2、钢吊箱、模板制作与安装钢吊箱结构由侧壁、钢底板和桁架梁三个部分组成，承台钢吊箱侧壁分8个单片拼装而成，每个单片均为整体平面(无拼缝)，钢吊箱高度5.3（承台4.5+封底0.8）m
23、，总重量在90t左右。钢吊箱侧壁主要采用228a槽钢、28a槽钢、10a槽钢与8mm厚钢板以及12mm加强肋板、等组成。钢吊箱支撑结构采用两层挑梁，上挑梁与侧壁连接，下挑梁放置于钢管桩桩顶。钢吊箱底板主要由框架梁“工25a”、主梁工25a、次梁“角铁75”组成，承台钢吊箱底板上预留钢管桩孔洞，钢吊箱底板与桩拼接处采用夹设橡胶条作为止水措施。钢吊箱制作委托专业钢结构加工单位加工制作。先按单片在台架上制作完成，在基地内拼装成型。按图纸要求下料，加工精度满足设计要求，拼装缝平整度误差控制小于3mm。侧壁各单片、侧壁与钢底板均采用螺栓连接，桁架梁牛腿与侧壁采用焊接。采用定制橡胶条拼缝止水，确保结构不漏
24、水、不渗水。根据实测桩位，各边适当放大1525cm进行钢底板桩位割孔。钢吊箱制作时，为增加钢吊箱的周转次数，套箱外侧与海水接触面均采取防锈防腐处理，钢吊箱内侧模板涂脱模剂，保护钢板防腐。钢吊箱出运前，套箱上标明安装方位。钢吊箱吊装采用八点吊(吊点设置在钢吊箱壁体上)。吊装所用钢丝绳规格、角度、吊高等均要满足安全、强度要求。钢吊箱在京唐港附近码头组装完毕后，利用2000T方驳运抵施工现场，采用200t起重船整体吊装。浇筑模板由出运码头通过80t履带吊装船至2000t方驳进行运输，现场通过80t履带吊进行模板安设。承台钢筋运输、绑扎同模板运输安装方式。6.3 、封底混凝土施工 封底混凝土设计为C3
25、0混凝土，厚度为80cm，3.14*7.52*0.8=141.3lm，承台方量3.14*7.5*7.5*4.5=794.8m。立方米。封底混凝土内钢筋根据施工现场情况确定，一次浇筑完成。由于承台混凝土在设计低潮位以下，施工时应乘低潮位进行施工，浇筑过程中保证浇筑速度大于潮水上涨速度，并保持混凝土在水位以上进行振捣，底层混凝土初凝前不宜受水淹没。6.4 、承台钢筋混凝土施工承台混凝土采用现场混凝土拌合船港工砼2号（生产能力1000m，100m/h）进行拌合，泵送进行浇筑施工。混凝土振捣采用70mm插入式振动棒进行。控制分层浇筑的砼厚度在30cm以内。6.5、承台混凝土的养护1、 冷却水管布置方案
26、水管的布置型式需要综合考虑实际施工过程中的多种因素来确定。在确定冷却水管布置型式前，必须提前对该类型水管冷却效果进行严格仿真计算分析，根据仿真计算结果得出合理的冷却水管布置方案。根据大体积混凝土温度应力及防裂技术措施要求，冷却水管的平面布置形式应满足水管间距0.5-1.5m，单根水管长度不超200m。压浆封堵用不低于混凝土强度等级的微膨胀砂浆或净浆。冷却水管材料采用DN32导热性能良好的PE-RT聚乙烯地采暖专用管。冷却水管平面布置间距为0.9 m，立面布置间距为1.06m共4层，按平面螺旋线形式布设，每层冷却水管长度约为180mm，水管之间采用热熔焊接连接，且每层为一组各设置进水口和出水口，
27、各自组成一个独立的冷却水管循环系统，进水口均布置在承台中间，出水口均布置在承台外围。2、硅烷浸渍（1）钢吊箱拆除后对承台表面混凝土进行清理，清除表面浮皮、油污等杂物，修补好破损部位，不得存在空鼓、疏松现象，喷涂硅烷防护剂的修补混凝土不少于16d，施工可采用辊涂、密封喷枪等方式。施工工具可采用密封喷枪、滚筒和刷子。如使用刷子或滚筒施工，应当重复涂抹，直到表面润湿。大面积施工建议使用低压喷涂方式，这样可以减少材料的损耗。如采用连续循环的泵送系统，应注意喷枪的压力不能超6070kpa， 并防止水进入设备的任何部位。（2）对于垂直面，应采用连续喷涂技术、自最低处向上进行，达到饱和浸渍，经处理区域应至少
28、有5秒钟的“光面”效果；对于水平面或接近水平的表面，应采用连续喷涂技术达到饱和浸渍，使表面饱和浸渍，经处理区域应至少有5秒钟的“光面”效果；对底面喷涂，应采用连续喷涂技术喷涂，经处理区域应至少有5秒钟的“光面”效果。（3）潮差区应在落潮过程中潮位低于海平面时，拆除模板时开始喷涂硅烷。喷涂硅烷应在下一次高潮之前，掌握好潮讯期，尽量提供混凝土表层表干时间，同时又要保证硅烷浸渍后能够固化的时间，防止硅烷还未能反应固化就被潮水冲走。如允许采用喷灯、烤灯等烘干方式，可采用该方式加速混凝土干燥及硅烷固化过程。 七、主要工程设备使用计划主要施工船机表机械名称额定功率（kw）或容量（m3）或吨位（t）数量用途
29、船型(m)打桩船中建桩71艘打钢管桩平板驳船2826t甲板驳3艘钢管桩运输船长92.2、船宽17型深4满载吃水2.9非自航起重船200t1艘钢管桩装运、钢筋笼、钢吊箱安装起重14（航五）吃水2.84非自航拖轮2944kw1艘拖运打桩船拖轮1227kw1艘拖运方驳、起重船目前交237吃水3.58航五有176.4KN锚艇764kw1艘船舶起锚、下锚自航开底泥驳1000m1艘泥浆抛运交通船2艘运送工作人员反循环钻机ZJD-28004台成孔施工履带吊80t2台陆上吊装钢管管节、模板吊装方驳吊机组2000t1钢筋笼、模板运输自航(含80t履带吊）混凝土船组1000m1混凝土运输拌合100m/h注：具体配
30、备需根据实际施工进度情况考虑主要设备使用表序号机械名称型号规格数量来源1电焊机8台自备2钢筋切断机GQ-402台自备3钢筋弯曲机2台自备4钢筋套丝机2台自备5空压机3L-10/84台自备6发电机300KW2台自备7GPSS7502台自备8经纬仪T22台自备9水准仪NA282台自备10插入式振捣棒7010个自备8、结束语风电基础项目为海上沉桩施工项目，鉴于我公司从未涉及过同类项目，我们从项目前期入手研究整个施工方案和流程，该项目涉及大直径钢管桩的制作、海上沉桩施工、钢结构防腐、大体积混凝土施工等多类施工难题。学习过程中，我们从出运码头选用到施工设备选型，再到沉桩等各类施工工艺逐步进行了学习分析，形成了本学习总结，希望
