海上风电项目风机基础施工方案一（三桩导管架方案）

海上风电项目风机基础施工方案一（三桩导管架方案）风机基础采用三桩导管架组合式基础结构型式，导管架基础为导管架结合桩基的结构。每台风机基础为三根钢管桩，钢管桩直径为2.2m，桩长68.5m，单桩重约105t；导管架采用钢桁架结构，其上部为基础段，下部的导管桁架为正三角形的钢桁架结构，各杆段采用焊接钢管，每个导管架及附属设施重约372t。钢管桩、导管架制作企业选择管桩与导管架均属于大型钢构件，如在工程现场进行加工，其加工质量难以满足要求，因此可考虑：1）钢管桩与导管架均选择响水县及周边区域内的大型钢结构工厂进行卷制、焊接，2）钢管桩与导管架均属特殊型号与尺寸的大型钢构件，陆路运输受公路运输条件限制，选择位于陈家港附近并具备大型钢结构装船的能力。江苏宏铭船舶有限公司位于江苏省盐城市响水县陈家港沿海经济区，总面积约2450亩，岸线长约2000米，地处陈家港镇以北3公里的灌河东岸，以船舶制造为龙头、船舶修理作辅助、钢结构加工是核心。具备本工程的需要的钢结构制造及装船基地。江苏海丰造船有限公司是在浙江海丰和浙江方圆造船有限公司的基础上建立的一家新兴的股份制船舶修造企业，公司座落于江苏响水陈家港港区，占地总面积1200亩，建筑面积达400亩，岸线长度1100

米。具备本工程的需要的钢结构制造及装船基地。具备本工程的需要的钢结构制造及装船基地。我方拟选用这两家船厂作为本项目导管架和钢管桩的成品供货商。设备配置表表4.1导管架基础施工设备配置表序号设备名称单位数量用途备注11000t起重船艘1吊放导管架租赁2打桩船艘1钢管桩沉桩自有35000t平板驳艘2钢管桩、基础导管架运输自有41000t平板驳艘1抛填袋装碎石自有5混凝土搅拌船艘1灌浆自有6辅助作业船1艘2混凝土物料运输自有7辅助作业船2艘1配合基础导管架安装和灌浆自有83000HP拖轮艘1拖运施工船租赁92000HP拖轮艘2拖运施工船自有10抛锚艇艘2施工船抛锚自有11交通艇艘5接送施工人员租赁施工流程为保证基础施工的可行性，根据基础的型式，采用先安放导管架后施打钢管桩方案。三桩导管架基础施工流程如下：导管架制作导管架制作导管架运输铺水下辅助平台安装导管架钢管桩沉桩高强度注浆安装上部附件、基础防冲刷处理钢管桩制作钢管桩运输海上沉辅助桩钢管桩、导管架连接调平图4.1导管架基础施工流程导管架与钢管桩的运输导管架采用定型钢板螺旋法卷制，自动埋弧焊焊接而成，基础底部的导管采用定型钢管加工而成。导管架各部分组件在陆地上进行防腐处理后，利用船厂的出运码头，采用船厂现有的200t起重机吊装到5000t甲板驳上进行组装成成品，并进行临时加固措施，而后用2000HP拖轮拖运至施工现场。在导管架装船运输前，要对所有灌浆管线进行压力试验。灌浆管线段先在地面上进行预试压。当所有灌浆管线焊接到导管架上之后，对整个系统进行试压。钢管桩采用定型钢板螺旋法卷制，自动埋弧焊焊接而成。钢管桩在陆地上进行防腐处理后，利用船厂的出运码头，采用船厂现有的200t起重机吊装到5000t甲板驳上，用2000HP拖轮拖运至施工现场。钢管桩运输过程中，支点必须满足两点法的位置（支点距离桩端0.207L）处，并垫以楔形木，防止滚动，保证层与层间垫木与桩端的距离相等。甲板驳甲板设置垫枕，并保持同一平面。海上沉辅助桩由于海床底部为淤泥，为保证导管架安放水平，首先打辅助桩，然后在辅助桩上面安放辅助平台，再安放导管架。每个导管架需要施打辅助桩（钢管桩）4根，桩位布置在导管架位置下部，桩顶控制在泥面附近并尽量保持在同一个高程。辅助桩采用葛洲坝打桩船施打，沉桩施工流程如下：压压锤定位、收紧缆绳调整龙口垂直度（或斜度）移船就位吊、立桩入龙口取桩复核桩偏位、调整船机龙口调整偏位沉桩移船取桩起锤和替打沉桩记录锤击沉桩图4.2海上沉辅助桩施工施工流程沉桩船的锚缆布置根据施工现场的地形、水深、风向、土质、障碍物和船舶性能等具体情况，进行锚缆的布置，在船的两侧分别抛八字锚，前后设中心锚缆，水上锚缆的长度大于150m，其与船身的纵横轴线的夹角应分别控制在20度内，同时布设的锚缆与已沉的桩保持一定的距离，防止碰桩。在沉桩前进行锚位的试拉，以便确保锚缆力满足施工要求。吊桩、运桩钢管桩用甲板驳运输，采用捆桩、二点吊桩工艺。桩尖吊桩扣φ44mm桩顶吊桩扣φ44mm大配扣捆桩扣稳桩扣0.207L0.586L0.207L图4.3钢管桩吊桩工艺图桩定位在岸上设置RTK基准站，在打桩船配备的三台RTK移动站，与船体和桩架倾角检测组件、锤击检测组件、激光测距仪、桩顶标高检测组件、单片机数据采集、A/D转换、接口扩充、系统供电电源、微机及测控软件等部分一起组成打桩定位系统，进行海上沉桩精确定位。沉桩控制及技术要求沉桩以贯入度控制为主，桩顶标高为作校核。当出现贯入度达到规范要求但桩顶标高高出设计标高1m以上时应通知设计人员解决。正式沉桩前，会同设计、业主、监理商定选择有代表性的桩位进行试打桩，通过试桩校验打入桩设备的技术性能、工艺参数及其技术措施的适宜性，为正式沉桩提供确切终锤依据。钢管桩沉桩技术要求如下：（1）开始沉桩时用自重小沉，待桩身有足够的稳定性后，再采用正常锤击沉桩，要求“重锤慢打”。（2）锤、替打和桩在沉桩的时候，其轴线应保持在一条直线，以免偏击和蹩劲沉桩。（3）在自沉或压上锤和替打后，为纠正偏位，只能“微”调船位和龙口，以免过大的调整而造成桩的断、裂。（4）水位变化时时，应随水位的涨、落适时松、紧锚缆，以保持船位不变和防止个别锚缆受力过大。（5）沉桩记录要准确反映停锤时前几阵的贯入度和锤击的反跳高度。（6）沉桩应连续，不要中途停锤，以免土体恢复而增加其对沉桩的阻力。（7）根据起吊锤和替打前、后测量的桩的偏位值，减去定位时偏差和因桩身（斜桩）自重产生的下垂挠度值，估验是否蹩劲沉桩，给后续沉桩提出警惕。（8）如风力大于6级、波高大于0.5m或水流流速大于1.25m/s，应停止沉桩作业。（9）定期更换锤垫和桩垫，以免因过于击实，使桩承受过大的锤击力。沉桩过程（1）沉桩作业前检查管桩的质量，检查合格证，核对桩长、桩型，防止拿错桩。沉桩船吊桩就位入龙口时，应掌握水深情况，防止桩尖触及泥面，使桩身折裂。在直桩下桩过程中，桩架应保持垂直；斜桩下桩过程中，桩架应与桩的设计倾斜度一致。（2）在锤击沉桩时，桩锤、替打和桩宜保持在同一轴线上，替打应保持平整，避免产生偏心锤击；当船行波浪影响沉桩船稳定时，宜暂停锤击；施工中应防止背板蹩桩，防止走锚。加强对沉桩施工过程的观测，对施工中出现的异常现象，作好记录，并查明异常现象的原因，采取相应的有效措施。根据设计要求进行沉桩贯入度与桩顶标高的控制，沉桩完成时应及时进行夹桩，以便桩基形成一个整体，并进行沉桩偏位的测量。（3）沉桩过程中严格按规范要求进行，控制好沉桩的施工质量，并与监理商定作动力检测的桩位及数量，及时进行检测。图4.4葛洲坝集团第工程公司钢管桩施工设备辅助平台施工辅助桩打好后，开始安装辅助平台。辅助平台为35m×35m的钢板，平台下部为型钢支架，满足钢构架安故的要求，平台留出3个空位方便今后打2.2m直径钢管桩。平台下部设置凸块定位键。辅助平台用甲板驳运输，采用潜水班组配合1000t起重船铺放。辅助平台安放在辅助桩桩顶上部，由潜水班组指挥、配合起重船将凸块定位键对准辅助桩上部开口部安放，保证平台不能随便移动。安装导管架基础导管架由1000t起重船进行安装。起重船驻位于待安装位置上，装运导管架的驳船由拖轮拖至现场，停泊在起重船的一侧，起重船起吊导管架进行安装作业。导管架采用三点起吊（如下图所示）。图4.5导管架三点吊装示意图导管架由起重船直接起吊安放，导管架下部设置防沉板与所铺辅助平台接触，防止导管架箍工期间受水流过大影响而偏斜，安放时注意准确定位，保证导管架的水平安放。导管架安装后抛重物压重，一方面防止导管架受水流作业漂移，另一方面对导管翘起部位压重可以进行调平，并立即在导管架四周采取临时加固措施。钢管桩沉桩导管架安装后尽早施打钢管桩，以确保导管架在波浪和水流作用下的安全。钢管桩沉桩采用葛洲坝打桩船，该船架高93.5m，可施打最大桩径为3m、桩重120t、桩长80m+水深的超大管桩，可以满足本工程沉桩需要。沉桩选用D180型柴油打桩锤施打。（1）施工船舶驻位沉桩前，打桩船由拖轮拖至桩位附近，8根锚缆按设计位置由起锚艇配合进行全方位抛锚，打桩船就位后，5000t运桩甲板驳停靠在打桩船的一侧。（2）立桩及沉桩钢管桩共设6个吊点，立桩后采用4点吊，根据起吊受力计算结果进行吊索具的配置。打桩船的主钩头在自身船上吊机的协助下起吊钢管桩，在潜水班组的配合下，根据设置在导管架钢套管内的临时导向标志将钢管桩沉入导管架钢套管内。而后沿导桩架滑动柴油打桩锤，将其套在钢管桩顶部，然后进行锤击沉桩，在钢管桩顶部接近水面时，在钢管桩顶部安装替打钢管再锤击，直至完成该桩的施打过程。如此，再进行下一根桩的沉桩施工。沉桩采用双控标准，以贯入度作控制，标高作为校核。当出现贯入度达到规范要求但桩顶标高高出设计标高1m以上时应通知设计人员解决。正式沉桩前，会同设计、业主、监理商定选择有代表性的桩位进行试打桩，通过试桩校验打入桩设备的技术性能、工艺参数及其技术措施的适宜性，为正式沉桩提供确切终锤依据。钢管桩中轴线和打桩锤中轴线应当保持一致，防止施打时钢管桩在钢套管内发生水平位移引起导管架变形和桩无法下沉的情况。其他沉桩工艺与辅助桩沉桩工艺相同，在此不再累述。注浆施工导管架灌浆系统包括封隔器组合件、灌浆管线和封隔器气胀控制管线等部件。导管架每个桩腿套管外侧设置有灌浆管，套管底部设置灌浆封隔器件。灌浆要通过在桩与套管之间的环向空间灌注水泥浆，为保证灌浆的均匀性和可靠性，每个桩导管上均有主、副2套灌浆孔，主灌浆孔在正常状态下使用，副灌浆孔为应急备用灌浆孔。上部结构水平度初步调整到位后，潜水员在水下将注浆管与套管下部的注浆孔进行连接，通过灌浆管对套管和桩之间的环型空间进行灌浆填充，灌浆作业采取由下至上的方向进行灌浆，待灌浆强度满足设计要求后在桩顶和套管顶部进行焊接连接。钢套筒与钢管桩相连接部位之间的水泥灌浆采用混凝土搅拌船拌制，由高压泵泵送。压力灌浆采用灌浆泵进行施工，潜水员在水下配合作业。灌浆施工前应进原材料检验和配合比设计，并进行抗剪试验和典型施工，保证注浆质量和连接部位间距满足设计要求。整个基础固定牢固以后，将基础顶部圆筒顶面刨平，使基础顶面水平度满足设备安装要求，然后将基础底法兰焊接到圆筒顶面。安装上部附件、基础防冲刷处理安装上部连接件之前对导管架竖向钢管顶部进行修平处理，保证上部连接件及法兰的安装