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1、超长距离的海上测风塔打桩施工随着世界环境日趋恶化,各国都在大力提倡和实现节能减排的低碳型经济发展模式,我国风能资源储量巨大,近年来,在国家相关政策的持续支持和各方的不懈努力下,我国风电建设快速发展 ,测风塔技术及其应用在风能开发利用过程中的作用更显得尤为重要，测风塔的施工也是最基本的前提。测风塔基础部分大多由桩基构成，为获得现场风场数据，一般建设在距离海岸 10km 以上的海域。目前码头桩基施工都采用 GPS 定位，打桩船 GPS 流动站距基站一般都小于 15km，在此范围内 GPS 接收信号比较好，而超过 15km 打桩船则无法接收到基站 GPS 信号，而 20km 以上的打桩施工更是困难，
2、我单位打桩 18 号成功的完成了距离基站 25km 的桩基施工。一、工程概况鲁北测风塔工程位于山东北部海域，具体坐标为：381906N ，1183429.4E，此位置距离最近陆地约 25km。共有 1200mm、长 68m 钢桩 3 根，成正三角形分布。测风塔位置图二、基站数据准备1、基站信号发射原理根据打桩船 GPS 基站电台的发射功率，TMK3 电台的发射功率为5w、10w、25w 三种，使用 25w 发射最远可发射距离为 15km，超过15km 就必须要重新安排施工方案，在此条件下，首先要考虑的就是如何在距离基站 25km 处能接收到基站信号。经过咨询专家及天宝厂家，同时根据信号发射原理
3、，只要把基站 GPS 发射天线架高，在远距离条件下应该也可以收到信号，但是天线架高高度并不能计算出来，因此不能解决目前所面临的问题；再者就是效仿高频电话的模式，增加基站电台的发射功率或者增加发射天线的发射功率，制作一个高增益天线来完成基站电台信号发射的强度。2、高增益天线的制作高增益天线其实就是把发射信号放大，增强信号的强度，使其传播距离更远，达到接收所需要的距离。此天线长 4m，发射频率为450470MHZ，和 TMK3 电台发射频点一致。尽管天宝厂家承诺高增益天线发射信号距离超过 25km，为避免现场施工中因接收信号原因导致无法正常施工，确保打桩的顺利进行，有必要在打桩船进场前进行信号发射
4、及接收测试，检验信号的强度。3、高增益天线的测试由于施工现场距离基站 25km，因此必须找到合适的测试地点，符合现场和基站的条件，首先我们选择了在石臼架设基站，在董家口用流动站做接收信号测试。两者之间的直线距离大约 28km，如下图：测风塔和架设基站之间的位置如下图：相互之间没有建筑物遮挡，基本符合测试条件。2011 年年 10 月 6 日中午 11 时开始 GPS 长距离发射与接收信号测试，基站架设在一个 20m 高的楼顶上，如图：高增益天线GPS 基站由于高增益天线与天线电缆对接口不吻合，在勉强使其连接上后启动基站，在董家口进行接收信号测试，在董家口观海台上信号接收相对正常，GPS 能在
5、1 分钟内固定，但是在其他位置都无法初始化并获得测量点数据，因此不能达到预期接收效果，由于高增益天线的中心频点为 460MHZ，在变换基站电台频点从450.05MHZ468.05MHZ 的情况下仍不能正常接收，需要联系厂商再一步进行调试。2011 年 10 月 11 日再次进行 GPS 信号发射及接收测试，此次到施工现场架设基站，即如图中的胜利油田 37 号计量站（38078.47N,118404.26E） 。测试点选在距离基站18.5km25.5km 之间，测试后的路线如图：基站架设在 37 号计量站平房的顶上，发射天线高度大约 10m，基站如下图：高增益天线在屋顶基站在平房内GPS 天线头
6、基站架好之后我们分别到 14 号点进行信号接收测试，通过RTK 测量获得的各点测量数据如下：基站点 WGS84 坐标：380708.47N，1184004.26E1 号 WGS84 坐标：380713.74N，1185237.54E2 号 WGS84 坐标：380646.47N，1185528.60E3 号 WGS84 坐标：380559.99N，1185645.09E4 号 WGS84 坐标：380536.17N，1185726.56E从 Google Earth 上可计算：测风塔距离基站 23.5km，基站距离 1 号点 18.5km，距离 2 号点 22.5km，距离 3 号点 24.5
7、km，距离4 号点 25.5km。经过以上测试在无建筑物遮挡的前提下，基站信号接收稳定，GPS 点可以很快的初始化并固定，从而测得地形点数据，由于测试距离大于现场施工时测风塔和基站间的距离，由此可表明在测风塔施工时亦可接收到基站信号，施工具备了最基本的条件。4、控制点及转换参数的获取由于前期只是做信号接收测试，基站点的选取比较随意，在屋顶任意找一个位置架设基站，只要位置合适即可进行测试，因此基站点数据不能应用在此测风塔的施工中。因此需要获取准确的基站点数据及相关的转换参数，打桩船才能施工。由于基线比较长，而业主及设计院并未提供任何控制点的数据，只是提供了一个测风塔单桩的经纬度，并要求使用 19
8、85 黄海高程系统。对于打桩船施工来说是极其困难的事情，因为无法计算 7 参数，即使接收到基站信号也无法定位施工，这是摆在我们面前的第二个难题。针对这个问题日照项目部直接联系到济南天宝供应商，他们可以想到办法获得测区范围内的各点数据，通过联系河口区城市规划局获得河口区区域内的转换 7 参数，然后通过测量获取基站点的北京 54 坐标，再通过测量仙河及河口区基站点的另外 2 个数据，即可算出施工用 7 参数，如下：中央子午线 11830 测风塔七参数：绕 X 轴旋转：-00001.915554绕 Y 轴旋转：00005.445381绕 Z 轴旋转：-00007.325570沿 x 轴转换：259.
9、923m沿 Y 轴转换：122.026m沿 Z 轴转换：23.192m比例因子(ppm)：17.387基站点坐标：X：4220788.559 Y：514755.868 Z：6.114 测风塔坐标：1、4242907.974， 506544.386，9.32、4242911.4255，506552.7090，9.33、4242916.9043，506545.5688，9.37 参数获取之后为保证参数的准确性，我们到仙河控制点做校核比对：比对结果如下：仙河控制点北京 54 坐标：X= 4201386.089,Y= 529464.310,Z= 3.285RYK 测量所得 WGS84 坐标：375637.72156N， 1185006.71468E，1.866通过 7 参数转换出北京 54 坐标：X= 4201386.084,Y=529464.299,Z= 3.207二者互差为：X= -0.005,Y= -0.011,Z= -0.078完全满足施工要求。三、测风塔施工根据桩位图，打桩船按照如下图驻位：2011 年 10 月 21 日下午 13:00 开始施工，到晚上 19:30 顺利的完成了 3 根桩的施工，打桩船信号接收比较稳定，由此可见此方法对于远距离施工测风塔可行，为以后海上长距离打桩施工总结了一定的经验。
