江蘇響水220kV海上升壓站安裝

文 | 田拓，張偉，婁睿

江蘇響水220kV海上升壓站安裝

文 | 田拓，張偉，婁睿

工程概述

江蘇響水近海風(fēng)電場位于響水縣灌東鹽場外側(cè)海域，風(fēng)電場離岸距離約10km，沿海岸線方向長約13.4km，垂直于海岸線方向?qū)捈s2.6km，場區(qū)面積34.7km2，場區(qū)水深8－12m（平均海平面起算）。風(fēng)電場擬安裝55臺風(fēng)電機(jī)組，海上升壓站位于風(fēng)電場西側(cè)、第2－3排風(fēng)電機(jī)組之間。升壓站主體平面尺寸約為23m×28m，高24.8m，平臺頂高程31.0m，為一整體式鋼平臺，上部組塊總重約2050t。本項(xiàng)目的實(shí)施時間為10月中旬，海上氣象影響明顯，把握住有效時間窗口期，合理進(jìn)行船舶就位和吊裝安排，對于作業(yè)順利及安全與否至關(guān)重要。

海上安裝

一、海上預(yù)調(diào)查

（一）水深及海底地形預(yù)調(diào)查

1．預(yù)調(diào)查內(nèi)容

由于海上升壓站安裝現(xiàn)場水域水深較淺，而主作業(yè)船、運(yùn)輸駁船和拋錨拖輪的作業(yè)吃水都比較深，所以為保證施工期間作業(yè)船舶的安全，把握作業(yè)現(xiàn)場的水深及地形變化對于規(guī)劃進(jìn)出場路線尤為重要，所以在方案設(shè)計(jì)之初進(jìn)行現(xiàn)場水深和地形預(yù)調(diào)查十分必要。

根據(jù)施工船舶的拋錨就位范圍，預(yù)調(diào)查掃測范圍為以升壓站樁基礎(chǔ)為中心，按照主作業(yè)船的拋錨方向，取邊長2km的正方形區(qū)域。

另外要進(jìn)行船舶進(jìn)出場址路線的地形調(diào)查，船舶進(jìn)出場路線為兩條，各長1200m，測量范圍為以船舶進(jìn)出場路線為中心線，寬300m走廊帶。

調(diào)查內(nèi)容具體包括：

（1）查明船舶作業(yè)區(qū)域及進(jìn)出場路由水下地形情況；

（2） 查明區(qū)域障礙物及周邊建筑物情況；

（3） 查明區(qū)域附近是否存在電纜及電纜的位置、走向。

2．預(yù)調(diào)查結(jié)果

據(jù)業(yè)主資料，項(xiàng)目調(diào)查范圍內(nèi)共有4處風(fēng)電機(jī)組及1處海上升壓站，風(fēng)電機(jī)組編號分別為26號、27號、38號、39號，經(jīng)現(xiàn)場勘查，調(diào)查期間除38號風(fēng)電機(jī)組樁基礎(chǔ)未建外，海上升壓站與其余風(fēng)電機(jī)組樁區(qū)域基礎(chǔ)均已存在。

區(qū)域內(nèi)地形較為平緩，水深在7.0m－9.5m之間，總體呈自南向北逐漸變深的趨勢，海底面坡度為0.75‰，最淺處7.0m，位于測區(qū)西南角，最深處9.5m，位于26號風(fēng)電機(jī)組樁基礎(chǔ)附近。各等深線基本平行，走向?yàn)镹W-SE。

區(qū)域內(nèi)共發(fā)現(xiàn)1處升壓站樁基礎(chǔ)及3處風(fēng)電機(jī)組樁基礎(chǔ)，分布有大量溝痕，未見有裸露電纜，未發(fā)現(xiàn)具有明顯高度的障礙物。

（二）現(xiàn)場潮位預(yù)調(diào)查

1．預(yù)調(diào)查內(nèi)容

圖1 調(diào)查范圍示意圖

除把握水深和現(xiàn)場海底地形之外，掌握現(xiàn)場在施工期間的潮位變化情況對于施工船組規(guī)劃進(jìn)出場時間、拋錨就位時間和吊裝作業(yè)時間尤為重要，所以在方案設(shè)計(jì)之初需要進(jìn)行現(xiàn)場潮位預(yù)調(diào)查。對于潮汐情況，如果作業(yè)地點(diǎn)附近有驗(yàn)潮站，可以做參考，不過作業(yè)地點(diǎn)的潮位和漲落潮時間與驗(yàn)潮站位置可能會有一定差異；如果需要較為精確地了解作業(yè)地點(diǎn)的潮位變化情況，則需要進(jìn)行現(xiàn)場驗(yàn)潮，對于附近有驗(yàn)潮站的，可根據(jù)驗(yàn)潮站的潮位推算作業(yè)地點(diǎn)的潮位變化，然后到現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)潮，根據(jù)驗(yàn)潮結(jié)果對推算方式進(jìn)行修正，以此推算施工期間的潮位變化。立足于附近驗(yàn)潮站的驗(yàn)潮至少需要半個月以上的時間，而對于無驗(yàn)潮站基礎(chǔ)的現(xiàn)場驗(yàn)潮，驗(yàn)潮時間可能需要數(shù)月之久。

2．預(yù)調(diào)查結(jié)果

本項(xiàng)目中，由于現(xiàn)場施工前時間較緊，沒能進(jìn)行現(xiàn)場驗(yàn)潮以推算施工期間較為準(zhǔn)確的潮位變化。但作業(yè)地點(diǎn)距離灌河口燕尾港約10公里，從現(xiàn)場潮位變化來看，10月中旬的潮位變化與燕尾港相仿，即潮位變化時間能提前1個半小時左右。

二、施工條件確認(rèn)

（一）樁腿間距確認(rèn)

在進(jìn)行裝船作業(yè)前，首先需要確認(rèn)升壓站建造完成后各樁腿的間距以及海上樁基礎(chǔ)施工完成后各樁腿的間距是否在設(shè)計(jì)允許誤差范圍內(nèi)。

從復(fù)測結(jié)果來看，C軸的間距誤差最大，為41mm，滿足設(shè)計(jì)要求。

（二）220kV海纜實(shí)際敷設(shè)路由確認(rèn)

確認(rèn)海上升壓站安裝前已經(jīng)敷設(shè)的220kV海底電纜的實(shí)際路由，以免在主作業(yè)船拋錨就位過程中傷及海纜。

三、動態(tài)監(jiān)測設(shè)備布置

圖2 樁腿間距確認(rèn)

升壓站主要集成了電氣設(shè)備，這些設(shè)備對沖擊和傾斜有著嚴(yán)格的限制性要求，所以在升壓站起吊、裝船、運(yùn)輸和海上安裝過程中需要進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測。按照設(shè)計(jì)要求，監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)在升壓站1層甲板的四個角點(diǎn)緊靠樁腿的位置。由于升壓站在起吊、裝船和海上安裝過程中不能自主供電，所以監(jiān)測設(shè)備需要自備電瓶供電，電瓶供電能力須保證能夠滿足整個碼頭起吊裝船和海上起吊安裝過程的監(jiān)測需要。運(yùn)輸過程中監(jiān)測設(shè)備可以利用運(yùn)輸駁船的外接供電。此外，監(jiān)測采用無線傳輸?shù)姆绞?，可以?shí)時觀察監(jiān)測結(jié)果。

對于此次作業(yè)，雙臂架四主鉤起重能力3600t的浮吊船“德浮3600”發(fā)揮了十分關(guān)鍵的作用，一方面，四個主鉤吊裝升壓站可以在滿足載荷要求的情況下，保證升壓站平起平落而避開升壓站偏心影響；另一方面，浮吊船可以將升壓站的升降位移控制在4mm/s，從而降低振動沖擊影響，此次施工中加速度最大值出現(xiàn)在升壓站起吊的瞬間，測點(diǎn)X向?yàn)?.081g，遠(yuǎn)小于限值0.2g。傾角最大值出現(xiàn)在升壓站起吊的瞬間，測點(diǎn)X向?yàn)?.408°，遠(yuǎn)小于限值10°。

四、 施工作業(yè)

（一）主作業(yè)船就位

升壓站海上安裝區(qū)地處灌河口外南側(cè)，屬非正規(guī)半日潮海區(qū)。潮波運(yùn)動方向?yàn)镹W-SE，落潮為SE-NW。安裝作業(yè)船使用煙臺打撈局起重能力為3600t的雙臂架浮吊船“德浮3600”船進(jìn)行，主作業(yè)船就位采取順流方式，拋8口定位錨，艏部4口，艉部4口，呈外八字形。所有船舶錨位將由導(dǎo)航定位系統(tǒng)協(xié)助就位，并加裝錨浮漂監(jiān)視錨位。就位完成后，主作業(yè)船調(diào)整船位到達(dá)運(yùn)輸駁船設(shè)計(jì)靠泊位置。

（二）運(yùn)輸駁船就位

主作業(yè)船就位完成后，運(yùn)輸駁船乘高平潮自主作業(yè)船右前側(cè)靠近錨區(qū)，在接近4號定位錨纜位置時，主拖輪傍靠運(yùn)輸駁船右舷，輔助拖輪帶纜至運(yùn)輸駁船左舷艏部，協(xié)助運(yùn)輸駁船進(jìn)入主作業(yè)船2號和3號定位錨纜之間的錨區(qū)。

運(yùn)輸駁船在兩拖輪輔助下到設(shè)計(jì)位置依次拋下兩口航行錨，完成拋錨后，由兩拖輪輔助其艉靠主作業(yè)船，靠泊過程中，由兩拖輪控制運(yùn)輸駁船的左右動船，由運(yùn)輸駁船通過動車控制其進(jìn)、退。當(dāng)運(yùn)輸駁船距離主作業(yè)船艏約30m左右時，主作業(yè)船通過打撇纜的方式向運(yùn)輸駁船船艉送纜，主作業(yè)船與運(yùn)輸駁船依次帶2根交叉纜和2根直纜。

（三）升壓站安裝

由于解綁時間較長，在進(jìn)行吊架掛扣時即開始對升壓站進(jìn)行解綁。

圖3 動態(tài)監(jiān)測設(shè)備

圖4 主作業(yè)船拋錨就位圖

在水深完全滿足1m安全作業(yè)水深時，主作業(yè)船起升主鉤，當(dāng)起升主鉤至升壓站各樁腿離開墊墩頂面20cm－50cm時停止起升，靜止觀察10分鐘左右，確保沒有問題后繼續(xù)起升主鉤。待升壓站起升到預(yù)定高度以后，兩拖輪輔助運(yùn)輸駁船控制船位，解纜撤離。

運(yùn)輸駁船撤離后，主作業(yè)船吊著升壓站向升壓站樁基礎(chǔ)移船。到達(dá)預(yù)定位置后，主作業(yè)船通過絞船及調(diào)整扒桿變幅將升壓站各樁腿與基礎(chǔ)各樁腿對齊。主作業(yè)船同時派出小艇分別將輔助安裝人員送至A1、C1樁腿，協(xié)助對齊安裝。

（四）作業(yè)船組撤離

圖5 主作業(yè)船和運(yùn)輸駁船之間帶纜示意圖

圖6 升壓站安裝就位圖

圖7 響水升壓站安裝現(xiàn)場照片

安裝完畢經(jīng)質(zhì)檢檢查確認(rèn)后，將各索具依次從升壓站各吊點(diǎn)上摘除，同時動態(tài)監(jiān)測人員將監(jiān)測設(shè)備回收，然后主作業(yè)船撤離安裝區(qū)域并與升壓站保持大于100m的安全距離。運(yùn)輸駁船在拖輪輔助下再次艉靠主作業(yè)船，主作業(yè)船將升壓站吊裝框架連同索具放置到駁船甲板上，完成后運(yùn)輸駁船和主作業(yè)船船組依次撤離安裝現(xiàn)場并復(fù)員。

結(jié)語

此次升壓站安裝自重大，作業(yè)水深淺，周圍樁基礎(chǔ)眾多，作業(yè)水域面積小，所以在進(jìn)場施工前必須對現(xiàn)場的水深、地形、布局以及潮流情況有一個較為全面的了解，結(jié)合作業(yè)船舶性能，對作業(yè)程序進(jìn)行科學(xué)合理的安排。同時，升壓站上的電氣設(shè)備對吊裝和運(yùn)輸過程中的振動和傾斜有著十分嚴(yán)格的要求，所以對監(jiān)測設(shè)備的布置、供電、信號傳輸和監(jiān)測要綜合考慮，合理布局。此次海上安裝作業(yè)，主作業(yè)船僅利用了兩天時間，即順利完成了作業(yè)船進(jìn)場就位、升壓站安裝、作業(yè)船撤離等作業(yè)，安裝精度及安全符合作業(yè)要求，圓滿完成了安裝作業(yè)。

（作者單位：煙臺打撈局）