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1、龙源江苏蒋家沙300MW海上风电项目基础施工工程钢管桩沉桩专项施工方案南通市海洋水建工程有限公司 2016年12月第1章工程概况及特点1工程概况1.1工程简述龙源江苏蒋家沙300MW海上风电场位于江苏省海安县省管区海域，场区四周为东台、海安和如东海域，风电场中心离岸距离约17km。风电场初拟安装75台4.0MW风力发电机组，总装机容量300MW。本阶段代表性机型为4MW风力发电机组，为变桨变速机型，转轮直径136m，轮毂高度9096m。风电场配套建设一座220KV海上升压站，拟以一回220KV海底电缆就近接入陆上集控中心。本项目风机基础中46台风机采用单桩基础型式，29台风机采用三桩导管架基础
2、型式，本项目标段为29台风机基础采用三桩导管架基础型式，三桩导管架基础中有14台基础的平均高潮位时水深达8米以上(深水区)。风电场地理位置示意图见图1.1-1。蒋家沙300MW海上风场图1.1-1 风电场地理位置示意图1.2 工程地质1.2.1 地形地貌及环境条件本项目位于东沙南部，东沙垦区边缘，紧邻如东海域，风电场区域大部分水深在8m以内，部分在理论最低潮面以上，风电场场区呈不规则多边形，东西最长约为22km，南北宽约为7km，规划海域面积约100km。属滨海相沉积地貌单元。场区东南侧局部存在沟槽，沟槽深约 5m，宽约 100m。1.2.2 地基土的构成与特征本场区勘探深度范围内上部层为第四
3、系全新统（Q4）冲海相粉土、粉砂，下部为上更新统（Q3）陆相、滨海相沉积物。共分五个大层，根据土性及物理力学性质细分为9个亚层。1.3 工程重点1.3.1 进度控制的重点本工程项目风机基础在海上潮间带（布置15基）、深水区（布置14基）均有布置，海上施工情况复杂、不可遇见性的事比较多，海上潮间带海域滩面相对较高，对施工船舶的移船和运输船舶的靠泊影响较大；遇有大风大浪天气将会严重影响施工进度。所以在施工进度的控制方面将面临较大的挑战。比如海上天气情况、潮汐情况等都是进度控制的重点。1.3.2施工船舶及与之配套船舶多为了满足江苏蒋家沙300MW海上风电项目风机基础施工工程标段的施工需要，风机基础施
4、工船舶主要包括钢构运输、沉桩、导管架吊装、灌浆、拖轮锚艇等，本我司将在海上设立海上指挥中心并设现场船舶调度一名，及时有效的对各施工船舶进行合理的调配，确保各施工船舶有效施工。19第2章基础沉桩方案2.1 潮间带钢管桩沉桩2.1.1 沉桩船沉桩设备的配备我司投入苏连海起重8#作为本项目的沉桩工程船，苏连海起重8#上主要配备600T全回转海工吊、PVE-200M液压振动锤1套、IHCS600液压冲击锤1套、翻桩系统一套（用于半浮态沉桩，主要由1个翻桩台架、2个马鞍形台架、1台辅助卷扬机、桩端托桩工装件组成）。2.1.2 潮间带沉桩工艺流程本节是三桩导管架基础承台风机基础施工的关键，关系到上部导管架
5、钢结构承台的制作、安装及整体力学性能。下面就单台导管架基础承台钢管桩沉桩施工的工艺流程进行说明。各桩位点测量定位（采用2米18钢筋作定位桩）打桩船舶定位（根据沉桩船舶苏连海起重8#上600T全回转海工吊工作半径和工作荷载综合考虑定位）钢管桩运桩船靠泊将待沉钢管桩平吊至沉桩船上设置的马鞍形台架与翻桩台架上安装钢管桩桩端托桩工装件300T主钩（两个300T主钩头，吊重共计600T）与150T副钩平吊液压振动锤并夹紧钢管桩桩头安装竖向起桩扁担横梁300T主钩与翻桩系统配合起吊竖桩将振动锤连同钢管桩起吊至沉桩点位置并精确定位对桩液压振动锤施打钢管桩（定桩）桩位及垂直度进行校正液压振动锤至极限（根据地质
6、报告振动锤沉桩深度约为40m）后吊离S600液压冲击锤吊装二次进行桩位及垂直度观测校正沉桩至设计标高成桩后测量并绘制成图。苏连海起重8#打桩船潮间带沉桩工艺流程见图2.5-5。2.1.3 船舶定位由于本项目沉桩作业采用的是吊打的施工工艺，因此沉桩船舶定位无需特别精确到具体沉桩点位，船舶定位需根据船舶配备的600T全回转海工吊工作半径和工作负载综合考虑确定。进行船舶定位时，应遵循海水涨落潮规律，船舶应与涨落潮方向平行，以减少潮水对船舶冲击位移。在退潮时再进行相对精确的船舶定位，通过桩位点上的浮标及拉绳，确认桩位点，然后通过锚机收缩四角锚绳进行精确定位，定位后船舶位置满足吊机起吊工作半径要求即可，
7、确保船舶座滩后能进行沉桩施工，最后拉紧锚绳，即可开始钢管桩沉桩施工准备工作。吊打工艺中一次船舶定位可沉多根桩减少了船舶定位次数。根据我司以往在各海上风电项目的施工经验综合考虑，技术文件中沉桩方案桩长按65m，单根桩重124T进行叙述，PVE-200M液压振动锤36T（连同液压油管路），钢管桩与振动锤联合体最大重约160T，IHCS600液压冲击锤重约130T，因此苏连海起重8#打桩船定位时所配备的600T全回转海工吊工作半径和负荷能满足钢管桩与振动锤联合体（沉桩时所吊物件的最大重量）起吊至各桩位点位置即可。钢管桩运输船趁高潮位进场，停泊于苏连海起重8#船舷，并用缆绳拉锚好。图2.5-5潮间带沉
8、桩工艺流程图600T全回转海工吊起重能力工况数据表见图2.5-6。图2.5-6600T全回转海工吊起重能力工况数据表苏连海起重8#打桩船潮间带沉桩时平面布置图见投附-2.5-01潮间带钢管桩沉桩平面布置图。2.1.4 钢管桩与振动锤联合体起吊方案为提高工效，钢管桩运输船靠泊完成即可进行沉桩作业。钢管桩与振动锤联合体起吊操作步骤如下：（1）为提高功效，用600T海工吊上280T副钩（副钩起重速度相对较快，单根桩重约124T）将运输船上待沉钢管桩平吊至沉桩船上特设的马鞍形台架和翻桩台架上，目的一是将钢管桩整体垫高，以方便PVE200M液压振动锤横向夹桩，二是通过翻桩系统中的桩端托桩工装件能起对60
9、0T海工吊的保护作用，防止钢管桩在竖向起桩时当桩成一定斜度桩重心位置处于船外时，桩端瞬间下坠的作用力对吊机产生损伤。钢管桩平吊至沉桩船上马鞍形支架和翻桩台架上示意见图2.5-7。马鞍形台架翻桩台架马鞍形台架图2.5-7钢管桩平吊至沉桩船上马鞍形支架、翻桩台架示意图（2）600T海工吊上的300T主钩（共2个）与280T副钩配合起吊PVE200M液压振动锤，将振动锤从竖向状态转为平躺方向，两个钩头配合将振动锤准确夹住桩头，并启动液压振动锤夹紧待沉钢管桩桩头，安装桩端托桩工装件。PVE200M液压振动锤平吊夹桩示意图见图2.5-8。图2.5-8PVE200M液压振动锤平吊夹桩示意图（3）检查PVE
10、200M液压振动锤夹具，确认液压振动锤夹桩成功后，300T吊钩和280T吊钩松钩，将300T主钩头与竖桩横梁上部吊点的钢丝绳挂钩，与此同时竖桩横梁下部所设的两根钢丝绳与钢管桩桩头预留对称起吊孔用卸扣连接，PVE200M液压振动锤顶端吊点与横梁中心吊点用钢丝绳连接，以做保险增加安全系数，此吊点将作为沉桩结束吊离液压振动锤时的吊点使用。钢管桩、振动锤联合体竖向起吊工作准备完毕，600T海工吊300T主钩慢慢起钩，指挥人员指挥吊机在竖桩起吊时与辅助卷扬机同时操作，保持卷扬机钢丝绳受力，从而使桩端托桩工装件稳住桩端，防止当钢管桩起吊成一定角度，钢管桩重心位置处于船尾之外时瞬间下坠所起的作用力对600T
11、海工吊吊臂产生损伤和不安全因素。钢管桩、液压振动锤联合体竖向起吊示意图见图2.5-9。图2.5-9钢管桩、PVE200M液压振动锤联合体竖向起吊示意图辅助卷扬机和桩端托桩工装件共同作用示意图见2.5-10。桩端托桩工装件卷扬机钢丝绳辅助卷扬机图2.5-1045T卷扬机和桩端托桩工装件共同作用示意图钢管桩与振动锤联合体起吊图见投附-2.5-02钢管桩与振动锤联合体竖向起吊图。2.1.5 振动锤和钢管桩联合体起吊对桩并施打钢管桩钢管桩和液压振动锤联合体起吊至竖直状态时，600T吊机将钢管桩慢慢起吊回转至沉桩点处进行对桩，以桩中心点为圆心画所沉钢管桩直径的圆，并做好圆象限点标示，在钢管桩下放过程中，
12、指挥人员指挥吊机通过旋转调整位置，确保钢管桩圆心与桩位圆心尽量切合，保证桩位偏差在允许误差范围内。在钢管桩与桩位契合后，慢慢松钩，此时300T主钩头承受30-40T力即可，防止全部松钩导致桩体倾斜过大，钢管桩由于重力作用自由下沉，并校正钢管桩垂直度，在钢管桩垂直度满足设计要求后，启动PVE200M液压振动锤进行沉桩操作。PVE200M液压振动锤参数见表2.5-1。表2.5-1 PVE-200M液压振动锤参数表偏心力距（KGM）最高振频（VPM）最大振打力（KN）最大振幅（MM）允许拔力（KN）重量（KG）2001400440012360033000PVE200M液压振动动力站主要技术指标参数见
13、表2.5-2。表2.5-2 PVE-200M液压振动锤动力站主要技术指标参数表发动机功率（KW）转速（RPM）驱动油压（BAR）驱动流量（1/MIN）夹桩器油压（BAR）夹桩器夹紧力（KN）重量（KG）长度（CM）宽度（CM）高度（CM）VOIVO113021003501600300150016000582250253PVE200M液压振动锤吊打沉桩现场见图2.5-11。图2.5-11PVE-200M液压振动锤现场吊打沉桩图当液压振动锤沉桩至极限状态时，停止液压振动锤，解除扁担梁与钢管桩连接的卸扣，松开液压振动锤夹具并起吊振动锤至船舶甲板面，更换IHCS600液压冲击锤进行钢管桩的补打，并将桩
14、沉至设计标高。IHCS600液压冲击锤技术性能参数如表2.5-3。表2.5-3 IHCS600液压冲击锤主要技术指标参数表夯重（KG）总锤重（KG）最大额定能量（KNM）最小额定能量（KNM）最大行程处的打击率（BL/MIN）最大需油流量（L/MIN）300006400060060421800IHCS600液压冲击锤海上现场沉桩见图2.5-12。图2.5-12IHCS600液压冲击锤海上现场沉桩图2.1.6 钢管桩的桩身垂直度校正钢管桩的校正采用两台经纬仪在滩面成90夹角对桩体的垂直度进行校正测量，同时起重指挥人员根据测量人员提供的数据指挥吊机通过旋转、起趴吊臂来对钢管桩进行垂直度的校正，在沉
15、桩过程中需对垂直度进行持续的观测与校正，直到垂直度偏差在允许偏差范围内，并报监理工程师验收复核。沉桩结束后再次测量所沉桩的垂直度，并报监理工程师验收。2.1.7 钢管桩沉放过程控制事项钢管桩沉放先采用PVE-200M液压振动锤，当PVE-200M液压振动锤发挥至极限时，换用IHCS600液压冲击锤将桩沉至设计标高，并在钢管桩顶部设置高程控制线，采用水准仪对桩顶高程进行控制为了能有效控制标高，在钢管桩桩身上做好尺寸标记，便于能在达到设计标高前及时停止施打。为利于上部基础承台的吊装施工，钢管桩顶设计允许偏差：纵轴线倾斜度偏差1%；中心位置允许偏差50mm；高程允许偏差为50mm。在沉桩过程中碰到下列情况应暂停打桩，查明原因后报现场监理经监理同意后再按处理方案施工：沉桩过程中桩的贯入度发生突变；桩身突然倾斜、跑位；地面明显隆起、临桩上浮或桩位水平移动过大；桩身回弹曲线不规则。2.1.8 桩位成型定位测量沉桩结束后，采用
