沿海滩涂软地基大型风力发电机组施工综合技术

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1、沿海沿海滩滩涂涂软软地基大型地基大型风风力力发电发电机机组组施工施工 综综合技合技术术 研制研制报报告告 中国十七冶集中国十七冶集团团有限公司有限公司 目目 录录 第第 1 1 章章 研究宗旨研究宗旨1 1 第第 2 2 章章 项目概况项目概况3 3 第第 3 3 章章 沿海滩涂软地基大型风力发电机组施工综合技术沿海滩涂软地基大型风力发电机组施工综合技术7 7 第第 4 4 章章 关键技术和创新点关键技术和创新点2424 第第 5 5 章章 成果的主要用途和技术原理成果的主要用途和技术原理2626 第第 6 6 章章 与国内外同类技术对比分析与国内外同类技术对比分析2727 第第 7 7 章章

2、 成果转化和推广应用情况成果转化和推广应用情况3030 第第 8 8 章章 今后研发方向今后研发方向3232 1 沿海沿海滩滩涂涂软软地基大型地基大型风风力力发电发电机机组组施工施工综综合技合技术术 中国十七冶集团有限公司 丁效武 陈登明 黄大清 杨兵 关健 庞遵富 第第 1 章章 研究宗旨研究宗旨 1.1 概述概述 随着我国经济高速发展，能源紧张的矛盾日益突出，特别是在东部沿海、长 三角地区能源缺乏的地区，开发新型清洁能源风力发电是成必然的趋势。在兆 瓦级风力发电机组的商业化、大型机组的本地化、国家再生能法等鼓励政策，新 一轮风力发电投资热潮在沿海地区掀起。 东南沿海地区的广东、浙江、福建、

3、江苏属于风能资源丰富，售电市场良好， 上网电价较高，筹资能力较强。随着江苏东台、如东二个国家特许权风电项目的 建设开始，沿海风电场的开发与建设进入高潮，各大电力集团公司投资的沿海风 电场：启东、如东、东台、大丰、响水，滨海、射阳、东营、海兴、黄骅等，拟建规模 超过百万千瓦。东部沿海地区是用电负荷中心，电力系统主要是火电，每年需要 从外地大量运煤，增加运输困难，燃煤造成环境的污染。沿海属于风能资源丰富 区，风能密度大约 300w/m2，有效风时（3m/s）达 7760h 以上。“取之不尽，用之不 竭”的风资源，加之沿海大量的滩涂地，为风电场的开发提供条件。同时，搞好沿 海风电场的建设是对未来海上

4、风电场建设在技术上的准备与积累。 沿海滩涂软地基大型风力发电机组施工综合技术是中国十七冶集团有限 公司通过承建的江苏华电连云港中能联合风力发电有限公司 502MW 风电机组 项目、江苏华电滨海 121MW 风电场项目、中广核江苏射阳 200MW 风电项等工 程，经过不断地技术创新和总结提高，形成了技术创新、技术进步的成果。 2 该施工综合技术的研制：针对沿海滩涂软地基大型风力发电机组施工项目， 地质条件复杂、技术难度大、安装高度高，并位于沿海滩涂上施工，存在以下技 术难题。 （1）风机基础复杂、施工难度大； 江苏沿海滩涂修建风电场，海洋水文、气候条件和海底地质条件都非常复杂， 其风机基础同时具

5、有海洋结构工程、高耸结构基础、动力设备基础和复杂厚软土 地基基础的显著工程特性，给风电机组地基基础设计和建造带来了困难。 (2) 起重机械及风机设备转运、吊装困难 风力发电塔高，叶轮直径长和风机机舱重量重，风机部件在运输中大多需要 大型起重机才能起吊。 另外，江苏沿海滩涂风电场所在区域，种养殖业发达，河网鱼塘密布，防护 林多，架空线、地下管线密布，同时地质差、地耐力低、高潮位受淹、土源稀缺， 造成安装、拼装、主设备现场存放、运输、主吊转场困难。吊车无法连续作业，主 吊需反复拆装，效率低。 (3) 风电场内道路、围堰或平台建设难度大 江苏沿海滩涂原状土地耐力比较低，不能直接用作场内道路，需新建或

6、改建 场内道路，施工难度大、工期长、造价高。道路方案需考虑海水风浪冲刷、塘堤坍 塌、路基泡水下陷，以及海堤堤坡爬降、防护林用鱼塘避让、沿海闸桥加固绕道 等各种工况，方案选择直接影响工程造价及进度。 (4) 风机基础为大体积混凝土，且防腐要求高，施工难度大 每基风机基础钢筋混凝土量约为 500m3，直径 20m、厚度 2.7m 为大体积混 凝土，水化热控制以及风机基础具有海洋结构工程特性，结构遭受腐蚀，施工难 3 度大。 为此，我公司通过多方案比选，优选施工方案，进行技术攻关，通过自主创 新，并研制“叶片专用吊具”（专利号：ZL 2009 2 0172117.2）、 “一种简易活动式标 高测量装

7、置” （专利号：ZL 2012 2 0427119.3）、 “一种简易多用钢管平衡梁” （专利 号：ZL 2012 2 0427119.3）和一项国家级工法(2000KW 风力发电机安装工法： GJEJGF320-2010)，有效保证施工质量，降低工程成本。 1.2 研究目研究目标标 1.2.1解决沿海滩涂大型风力发电机施工技术难题，提高工效。 1.2.2 降低沿海滩涂大型风电项目施工成本，提高经济效益，减少项目投资。 1.2.3 保证沿海滩涂大型风电项目施工安全，规避安全风险。 1.4 研究的有利条件研究的有利条件 1.4.1 十七冶集团风力与太阳能发电工程技术公司有着多年陆地风电场施工的经

8、 验，为课题研究提供了宝贵的经验。 1.4.2 十七冶集团有限公司已将沿海滩涂软地基大型风电场建设研究列入公司发 展战略规划，成立了研发攻关小组，汇集了一批年富力强、具有创新能力的工程 技术人员。 1.4.3 十七冶集团有限公司和业主都高度重视该项工程的进度、安全、质量以及 对环境的保护，公司不仅组织开展技术攻关，还配备了较强的施工管理人员、训 练有素的作业人员和先进的施工设备。 4 第第 2 章章 项项目概况目概况 2.1 项项目来源目来源 江苏华电 502MW 风电场项目，是江苏省发展改革委设立了“江苏沿海滩涂 综合开发试验区开发利用战略研究”课题，合理开发利用沿海滩涂风力资源的基 础工作

9、。本项目是国家“十一五”科技攻关项目，根据十七冶集团有限公司发展战 略规划、2010 年科技攻关项目计划以及我公司签订的“江苏华电 502MW 风电 场项目”的施工合同，为沿海滩涂软地基大型风力发电机组施工综合技术提供 有利条件。 2.2 工程工程简简述：述： 2.2.1.工程工程简简介介 江苏华电连云港中能联合风力发电有限公司 502MW 风电机组项目发电设 备土建安装工程；工程分三个施工标段，包括 50 台风机承台基础工程、桩基、塔 筒主机安装、箱变土建安装、集电线路土建工程及杆塔架设，每台风机桩基暂定 根数 38 根，桩长 35 米，600PHC 管桩，集电线路桩长 35 米，吊装平台桩

10、长 25 米。 2.2.2沿沿线线地理位置、地形地貌、地地理位置、地形地貌、地质质、气候及水文情况、气候及水文情况 1）地理位置 连云港风电项目工程场址位于连云港市灌云县临港产业区海岸滩涂，六圩 港至二弯船闸的沿海区域，中心坐标为北纬 343049.6“，东经 119406.6， 面积约为 11 平方公里。风电场所在地标高在 0m4m 之间，本报告所采用高程 均为 1985 年国家高程基准。 5 2）地形地貌 建场址区位于连云港市灌云县临港产业区海岸滩涂，六圩港至二弯船闸的 沿海区域。灌云县属滨海平原，其间零星分布着大伊山、小伊山、亚芦山、伊芦山、 罘山、张宝山等低矮孤山，其中仅大伊山海拔在

11、200m 以上，其它均在百米以下。 拟建场区地处平原区，面积约为 11km2，现主要为人工围垦的滩涂，分布较多的 盐田、鱼塘等,属全新世洪冲击和海积平原地貌类型，成因较为简单，地形平坦， 微向海边倾斜，地面平均高程在 2.5m（黄海高程系）左右。 3）气候环境 连云港市处于暖温带与亚热带过渡地带，属暖温带湿润性季风海洋性气候， 兼有暖温带和北亚热带气候特征，受西风带和副热带天气系统的共同影响，形成 大风的天气系统很多，冬半年常有强冷空气影响，造成偏北大风；春季有高压后 6 部西南大风；夏半年有温带气旋、热带气旋（台风）及强对流天气（雷雨强风、冰雹、 龙卷）等，因此该地区各月都可出现大风。多年平

12、均气温为 14.2，多年极端最高 气温为 38.8，多年极端最低气温为13.9。从气候条件看，风能资源较为丰富。 4）主要实物工程量 A 标段工程量清单（含主材） 序号项目名称单位工程量 1 风机机组本体安装 台16 2 塔筒（基础环）安装 台16 厢式变压器安装台 16 机械挖土方 m3 11800 回填土方 m3 16600 混凝土 C40 m3 8654 混凝土 C15m3792 混凝土 C10m325 混凝土 C30m33620 集电线路钢管塔架 t242 集电线路水泥杆直径 400 m 2328 集电线路水泥杆横担钢材 t46 PHC 管桩 直径 600 m 29061 钢筋 t90

13、4 B 标段工程量清单（含主材） 序号项目名称单位工程量 1风机机组本体安装台20 7 2塔筒（基础环）安装台20 3厢式变压器安装台20 4机械挖土方m313000 5回填土方m319000 6混凝土 C40 m310075 7混凝土 C15m3990 8混凝土 C10m328 9混凝土 C30m33620 10集电线路钢管塔架t242 11集电线路水泥杆直径 400m 2328 12集电线路水泥杆横担钢材t46 13PHC 管桩 直径 600m 34381 14钢筋t1095. 2.3 技技术难术难点点 2.3.1 风机基础复杂、施工难度大 江苏沿海滩涂修建风电场，海洋水文、气候条件和海底

14、地质条件都非常复杂， 其风机基础同时具有海洋结构工程、高耸结构基础、动力设备基础和复杂厚软土 地基基础的显著工程特性，给风电机组地基基础设计和建造带来了困难。 2.3.2 起重机械及风机设备转运、吊装困难 风力发电塔高，叶轮直径长和风机机舱重量重，风机部件在运输中大多需要 大型起重机才能起吊。 另外，江苏沿海滩涂风电场所在区域，种养殖业发达，河网鱼塘密布，防护 8 林多，架空线、地下管线密布，同时地质差、地耐力低、高潮位受淹、土源稀缺， 造成安装、拼装、主设备现场存放、运输、主吊转场困难。吊车无法连续作业，主 吊需反复拆装，效率低。 2.3.3 风电场内道路、围堰或平台建设难度大 江苏沿海滩涂

15、原状土地耐力比较低，不能直接用作场内道路，需新建或改建 场内道路，施工难度大、工期长、造价高。道路方案需考虑海水风浪冲刷、塘堤坍 塌、路基泡水下陷，以及海堤堤坡爬降、防护林用鱼塘避让、沿海闸桥加固绕道 等各种工况，方案选择直接影响工程造价及进度。 2.3.4 风机基础为大体积混凝土，且防腐要求高，施工难度大 每基风机基础钢筋混凝土量约为 500m3，直径 20m、厚度 2.8m 属大体积混 凝土。水化热大以及具有海洋结构工程特性，结构遭受腐蚀，施工难度大。 2.4 国内外国内外应应用案例分析用案例分析 2.4.1 国外一些国家如：丹麦、英国、瑞典、德国、爱尔兰、荷兰等沿海滩涂软地基 大型风力发

16、电机风电场建设尚无成熟经验，安装成本高，投资增大。 2.4.2 目前，国内沿海滩涂软地基大型风力发电机安装，也多采用陆上吊装方法， 风险大，成本高。 2.4.3 机组整体重量重、体积庞大，从施工机械上考虑：大型起重吊资源匮乏，不 利于降低成本，技术风险太大。 2.5 综综合技合技术术路路线线 为了达到本工程研制技术项目的目的，十七冶集团公司成立课题研制小 组，进行技术攻关，大胆创新，借鉴我公司在多年在陆地风电场施工成熟经验， 制定详细施工技术方案，在江苏华电连云港中能联合风力发电有限公司 9 502MW 风电机组项目工程中，我公司通过多方案比选，优选施工方案，进行技 术攻关，通过自主创新，对下部 PHC 桩基施工，研发了“一种简易活动式标高测 量装置” （专利号：ZL 2012 2 0427119.3）专利技术，有效保证 PHC 桩高度控制； 上部塔架、风机安装，通过自主研制的分体与散装相结合技术，并研制“叶片专用 吊具”（专利号：ZL 2009 2 0172117.2）、 “一种简易多用钢管平衡梁” （专利号：ZL 2012 2 04