尹成虎
中国电建市政建设集团有限公司 253000
1.背景介绍
中国水利水电第十三工程局有限公司承接的中水电江苏如东海上风电场（潮间带）100MW示范项目工程是我国乃至全球首个潮间带大型风电场项目，总装机容量为100MW，配套建设一座220kV升压站，首批风机机组安装容量为20MW，共10台2.0MW的风机。其中沿塘梗最外侧8台，塘内2台。风机的位置布置在离海堤2km以内的潮间带区域，每日两次的潮水伴着大风经常把机位淹没，机位附近都是淤泥，形成了潮间带淤泥湿地。
潮间带淤泥湿地土质表层土结构松散、承载力低；底质土结构主要以粘土质粉砂、粉砂、砂质粉砂、粉砂质砂、细砂和中砂组成。用于安装施工的启吊设备自重达几十吨，吊装机组部件时总计重量超过100吨，因此启吊及运输设备直接驶入便陷入其中不能自拔，吊装安装施工便成天方夜谭；在淤泥湿地上直接放入防陷板或路基板仍不能满足要求。同时潮间带风电场是全球新兴的海上风电场之一，尚无经验可借鉴。
本功法经研究形成了合理的潮间带淤泥湿地区域风电机组安装平台施工工艺，技术指标先进，实用性强，降低了工程成本，提高经济和社会效益；节能环保，减少了水土流失，促进了生态发展，为潮间带风电场的施工积累了经验。
2.工法特点
2.0.1采用围堰+基台+边坡防护+路基板的组合集成，形成潮间带风电机组专用施工装备，最大载荷大于220kN/㎡防止了涨落潮潮水的侵蚀，满足起吊设备承载和各种运输车辆的顺利通行及风电机组部件的有序摆放，又满足了操作人员吊装的各种要求；为空中吊装作业提供安全保障，方便施工。
2.0.2 改进渗水方式，促进环境保护。采用“扰动法”+沉井方式， 提高了液化土的渗水性能，加速基台硬化，避免了陆地取土工作，保护了生态环境。
3.工艺原理
3.1潮间带淤泥湿地风电机组安装专用施工工装设计原理
3.1.1该施工工装一端借助于临时道路，其他主要由围堰、土工编织布、经扰动压制处理过的硬质基台、可随意拼装的路基板单元。平台为一直角梯形，上平面矩形长80m，宽40m，一直角长端靠临时道路，高度与道路平齐；在距离平台100m处，设置槽型围堰；平台周边由土工编织布包围；平台上平面由多个路基板单元连接，随起吊设备位置循环移动。
3.1.2平台设计尺寸：80m×40 m×2.5m，上平面平均高度与临时道路平齐。预先采用挖掘机对湿地淤泥进行“扰动”，快速降水，形成硬质土层，靠近围堰梯形表面铺设土工编织布。
3.1.3路基板设计参数：外框架由[18a槽钢构成，壳板为6mm钢板，内部由隔舱板分隔成500×500mm的密封小隔舱，在每个隔舱内的甲板下设置纵横肋骨加强，形成250×250mm的正交异性板。板厚度方向焊接铰链，用轴连接。可任意组合合适尺寸解决了路面压实度问题；最大载荷大于220kN/㎡。
3.1.4工装效果：充分利用淤泥湿地原料，对其进行扰动加工，形成硬质基台，降低成本，提高效率；平台分别与土工编织布和路基板结合应用，达到了防潮水侵蚀和大型起吊设备便于施工的目的。
4.工序流程及操作要点
4.1工艺流程
施工准备→方案分析→吊装设备选用→潮间带专用施工平台装备设计→分析每日两次涨潮时间，确定避潮施工方案→平台施工→载荷试验→吊装作业
4.2 操作要点
4.2.1 潮间带专用施工平台装备设计
综合分析设备吊装空间，研究确定单个平台尺寸：长度为50米，宽度为40米，平均高度约为2.5米，平台建成后平均高度须与临时道路平齐，总土方量约为50000m3。
4.2.2分析每日两次涨潮时间，确定避潮施工方案
该区域沿海潮汐24小时涨落两次，一般早潮称潮，晚潮称汐。每日两个潮次时间，主要受月球引力而出现周期性涨落现象，故通常以农历编排汐表。但是同一潮次，洋口闸比东安闸早30分钟左右到达。北风和东北风起，来潮时间常有提前；秋潮常跟暴风起，有风即有潮。如东沿海每12小时发生1次潮汐涨落周期。根据资料确定潮汐性质，分析出现的周期性潮水涨落，确定高潮低潮，了解风电场海域极端高水位和设计高水位、极端低水位的数值和关系，掌握每日两个潮次时间，避潮施工是关键。
通过分析现场潮汐起落时间，查阅当地气象水文部门资料，联合气象水文部门，采取“敌进我退，敌退我进”的施工方法，选择无潮期间施工作业，成功避开了大潮的侵袭时间段。根据观测资料本海域的潮汐属于非正规半日浅海潮性质，从实测潮位曲线可以看出，一个太阴日中出现两次高潮和两次低潮，日不等现象较为显著，高潮不等和低潮不等较为明显。本风电场海域极端高水位6.14m，设计高水位3.93m，极端低水位-4.12m，设计低水位-3.06m。
4.2.3平台施工
1.筑围堰，防潮侵
在机位外侧海的方向100m修筑临时围堰，保证潮水不能侵入；并在整个施工过程中，用多台水泵昼夜不停的抽水降水。
2.设置临时路基板，解决挖掘机在淤泥中施工
因淤泥太软且含水量太大，挖机仍会陷入淤泥，当地的淤泥特性，如果挖掘机陷入淤泥，挖掘机越动越难出来，后果不堪设想，根据实验使用长8m，宽2m，厚12mm的钢板四块，利用挖掘机的铲斗进行转移钢板，来回倒替使用，履带下面始终保持有钢板存在，增大挖机下的路基板与淤泥之间的接触面积面积，每次需要行走前，先垫好路基板，挖机在垫好的路基板上施工；这样就安全的解决了挖掘机在淤泥中施工的难题。
3.根据土质成分，创新“扰动法”，提高渗水速度
1)施工场地表层土结构松散、承载力低，海区底质主要以粘土质粉砂、粉砂、砂质粉砂、粉砂质砂、细砂和中砂组成。其中：细砂分布最广，占现场区域总面积的45.6%，广泛分布于岸滩、沙洲及上段深槽内；其次为砂质粉砂和粉砂质砂，分别占24.2%和20.4%，这两种砂主要分布于黄沙洋和烂沙洋深槽内，另外在岸滩上也有该种泥沙存在；粉砂占6.8%，零星分布于黄沙洋、烂沙洋深槽及岸滩上；粘土质粉砂占2.5%，主要集中分布在烂沙洋南水道深槽内。
2)场地地基各土层物理力学参数及地基承载力
场区范围内地层均为第四系松散堆积物广泛分布，厚度大，土层结构松散，渗透性不均一，多为良好的储水介质，地表以下50m均为第四系沉积物，上部①～②层为第四系全新统(Q4)冲海相粉土、粉砂，滨海相沉积物。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆③层为粉质粘土，局部为粘土，④层粉细砂，⑤层粉质粘土，⑥层为粉砂。基岩面埋深一般大于300m。据区域地质资料，场区内基底地质构造简单，断层不发育，无区域性断层通过。各层平均含水量23.2%～30.8%不等；各层平均湿密度1.84g/cm3～1.99g/cm3不等；各层平均干密度1.46g/cm3～1.59g/cm3不等；各层平均比重2.69～2.72不等。
3)经对土质成分进行分析，研究创新了对液化土进行晃动，俗称“扰动法”，提高了液化土的渗水性能，加速吊装平台硬化。用淤泥修筑好后的平台因含水量太大，影响施工。根据淤泥的特性，每2天要用挖掘机铲斗来回扰动含水丰富可液化砂土平台，平台经过晃动，水会慢慢的渗出，开槽流走；扰动后的平台还要用井底降水的措施：在吊装平台上合理布点每个平台均布6口沉井，昼夜不停的抽水，大约十天左右。如此采用“扰动法”+沉井方式，提高了液化土的渗水性能，加速基台硬化，保护了生态环境。
4.设计专用路基板，压实平台
降水后的平台是淤泥累积，不能层层碾压，压实度达不到吊装要求；采取先用施工机械碾压，然后在吊装区域铺设为本工程特制的路基板。本工程特制的宽2.5m，长 6.5m，模块厚度0.2m路基板。解决了路面压实度问题，平台完成后满足安装施工吊装要求，最大载荷约220KN/m2。
路基板分单元制作，由[18a槽钢构成外框架，壳板为6mm钢板，内部由隔舱板分隔成500×500mm的密封小隔舱，在每个隔舱内的甲板下设置纵横肋骨加强，形成250×250mm的正交异性板，厚度放向焊接铰链，用轴连接。各单元可任意组合所需尺寸。
5.土工编织布维护防潮汐
为防止潮水冲刷平台，边坡自然成坡，拍实；迎水面铺水工编织布或5-8mm的混凝土压护，形成“远处修围堰，近处用土工编织布或水泥围护”双重保险的办法。
5.2.4载荷试验
为验证承载能力，平台施工完成后，对其进行试验验证。采用加重测试法进行，验证结果符合要求。
6.质量控制
6.1工程质量控制标准
6.1.1我单位已获得GB/T19001-ISO9001:2000质量体系认证，本质量体系将作为本标段的质量管理和保证基础，本标段将按照我公司的质量管理体系文件进行管理、控制。
6.1.2 按照《电力建设工程质量监督检查典型大纲》(风力发电部分)、相应技术规范及风电机组供货商中船重工（重庆）海装风电设备有限公司《2.0MW风力发电机组安装手册》执行。
6.2 质量保证措施
5.2.1牢固树立“百年大计，质量第一”的思想，建立健全质量管理体系和制度，以及质量专题监督检查机构和质量监督检查人员；严格质量奖惩制度，对质量事故一查到底，处罚到人；主动接受质量监督部门、监理及甲方的质量监督检查。
6.2.2认真贯彻ISO9001：2000质量管理标准，建立完善质量体系。为确保质量体系持续有效运行，实现工程质量创优目标，成立以项目经理为组长，总工程师为副组长，有关职能部门领导参加的质量管理、质量体系运行、课题研究、QC攻关领导小组，质量保证体系详见下图所示。
6.2.3建立合理的质量管理组织机构，整个体系采用：项目经理→总工程师、副经理→职能管理部门→施工班组长→施工班组成员的垂直领导体系。
6.2.4在项目质量管理中，我们将以满足业主要求为关注焦点，以实现设计质量目标为目的，采用先进的质量控制理念，制定科学的质量管理规章，严格执行国家/行业/业主的规范标准，积极吸收先进技术和质量管理经验，从组织措施、管理措施、经济措施、技术措施等方面强化管理，
细化施工工艺，完善质量通病预防技术措施，规范质量记录填写，保证工程质量始终处于受控状态，确保工程质量达到设计要求。
7.安全措施
7.0.1认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，根据国家有关规定、条例，结合施工单位实际情况和工程的具体特点，组成专职安全员和班组兼职安全员以及工地安全用电负责人参加的安全生产管理网络，执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产。
7.0.2施工现场按符合防火、防风、防雷、防洪、防触电等安全规定及安全施工要求进行布置，并完善布置各种安全标识。
7.0.3按规定使用安全“三宝”（安全帽、安全带、安全网）；
7.0.4机械设备防护装置一定要齐全有效；
7.0.5施工现场的临时用电严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》的有关规范规定执行。
7.0.6起重设备不准“带病”运转，不准超负荷作业，不准在运转中维修保养；
7.0.7室内外配电柜、配电箱前要有绝缘垫，并安装漏电保护装置。
7.0.8建立完善的施工安全保证体系，加强施工作业中的安全检查，确保作业标准化、规范化。
7.0.9 严禁赤脚或穿拖鞋进入施工现场，高空作业不准穿硬底和带钉易滑的鞋靴；
7.0.10施工现场的危险区域应设警戒标志。
8.环保措施
8.0.1成立对应的施工环境卫生管理机构，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工燃油、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理，遵守有防火及废弃物处理的规章制度，随时接受相关单位的监督检查。
8.0.2将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布置、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。
8.0.3对施工中可能影响到的各种公共设施制定可靠的防止损坏和移位的实施措施，加强实施中的监测、应对和验证。同时，将相关方案和要求向全体施工人员详细交底。
8.0.4设立专用排浆沟、集浆坑，对废浆、污水进行集中，认真做好无害化处理，从根本上防止施工废浆乱流。
8.0.5定期清运弃渣及其它工程材料运输过程中的防散落与沿途污染措施，废水除按环境卫生指标进行处理达标外，并按当地环保要求的指定地点排放。弃渣及其它工程废弃物按工程建设指定的地点和方案进行合理堆放和处治。
8.0.6优先选用先进的环保机械。
9.效益分析
9.0.1 本工法降低了施工成本，提高了工作效率。同时防止了水土流失，保护了原生态，促进了环境和谐发展，具有可观的经济和社会效益。
9.0.2 本工法与同类的工法相比，由于投入少、施工快速、有利于文明施工、各种资源能较好地利用，大大缩短了施工工期，相比在陆地上的同类机组吊装施工时间还要短。形成了较好的经济效益。
10. 工程监测与结果评价
采用该工法防护后，为保证施工过程的安全稳定，平台施工完成后，由实验室对其进行试验验证，采用加重测试法进行。
检测结果显示，平台平均承载力为226KN/m2 ，满足运输及吊装需求。
施工全过程处于安全、稳定、快速、优质的可控状态，相比在陆地上的同类机组吊装施工时间缩短40天，提高了工作效率，节约了成本，同时防止了水土流失，保护了原生态，促进了环境和谐发展，具有可观的经济和社会效益，工程质量优良率达98%以上，无安全生产事故发生，得到了各方的好评。
论文作者:尹成虎
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/6
标签：淤泥论文; 路基论文; 平台论文; 沙洋论文; 隔舱论文; 围堰论文; 机组论文; 《建筑学研究前沿》2018年第23期论文;