朱建國(guó)

江蘇道達(dá)風(fēng)電設(shè)備科技有限公司，中國(guó)·江蘇 南通 226000

1 引言

目前，測(cè)風(fēng)塔是一種用于測(cè)量風(fēng)能參數(shù)的高聳塔架結(jié)構(gòu)，即一種用于對(duì)近地（海）面氣流運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行觀測(cè)、記錄的塔形構(gòu)筑物，多由風(fēng)力發(fā)電企業(yè)、氣象、環(huán)保部門建造，用于氣象觀測(cè)和大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)，大多建在陸地，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保的重視、對(duì)綠色能源的迫切需求及海上豐富的風(fēng)力資源，海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)爆發(fā)式發(fā)展，并不斷向深水區(qū)發(fā)展，海上測(cè)風(fēng)塔需求量越來(lái)越大。由于上海施工環(huán)境特別惡劣，傳統(tǒng)的陸上測(cè)風(fēng)塔已經(jīng)不能滿足海上需求，另外一種海上導(dǎo)管架基礎(chǔ)，海上裝配式塔架的測(cè)風(fēng)塔普遍制造成本偏高，海上打樁施工受天氣，潮汐等環(huán)境影響較大，而且海上拼裝高聳塔架施工周期長(zhǎng)，危險(xiǎn)性較大，同時(shí)同樣受天氣、潮汐的影響，可用于施工的窗口期很短。因此，負(fù)壓筒型基礎(chǔ)海上測(cè)風(fēng)塔結(jié)構(gòu)及整體運(yùn)輸安裝方法更能夠滿足海上快捷安裝需求，充分利用好不多的海上施工窗口期。

2 測(cè)風(fēng)塔主要部件及結(jié)構(gòu)形式

2.1 測(cè)風(fēng)塔主要部件

測(cè)風(fēng)塔主要部件有筒型基礎(chǔ)、箱型連接、桁架過(guò)渡段、上部塔架（焊接桁架結(jié)構(gòu)）、法蘭連接機(jī)構(gòu)、附屬構(gòu)件（維護(hù)平臺(tái)、靠船柱、測(cè)風(fēng)儀懸臂桿）等相關(guān)主要部件組成。具體如圖1所示。

圖1 測(cè)風(fēng)塔主要部件

2.2 各部件結(jié)構(gòu)形式

筒型基礎(chǔ)為多筒結(jié)構(gòu)，每個(gè)筒體分上下兩層結(jié)構(gòu)，下層筒體為中空密封結(jié)構(gòu)用于負(fù)壓下沉調(diào)平，四周筒壁布置加強(qiáng)筋板，投放至目標(biāo)海域后下層筒體將通過(guò)安裝在浮吊船上負(fù)壓下沉調(diào)平系統(tǒng)輔助插入海底土層并調(diào)平測(cè)風(fēng)塔，上層為隔艙型筒結(jié)構(gòu)，使用T 型結(jié)構(gòu)加強(qiáng)并將內(nèi)外兩個(gè)筒體之間的空間分隔成多個(gè)艙室及內(nèi)筒體艙室，在所有筒體艙室內(nèi)可以灌裝設(shè)計(jì)需求的配重混凝土，在筒體與筒體之間使用箱型梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，使多筒基礎(chǔ)連接成為一個(gè)整體，提升整體承載力，箱型梁內(nèi)部設(shè)置出氣口便于測(cè)風(fēng)塔下沉，桁架結(jié)構(gòu)的過(guò)渡段與基礎(chǔ)焊接，上部塔架采用塔型焊接管桁架結(jié)構(gòu)，法蘭連接機(jī)構(gòu)為上部塔架結(jié)構(gòu)法蘭與過(guò)渡段法蘭連接，便于制作及組裝，整個(gè)過(guò)渡段與上部塔架采用桁架形式設(shè)計(jì)，使測(cè)風(fēng)塔整體結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性及強(qiáng)度，更能適應(yīng)惡劣的海上環(huán)境。

3 施工過(guò)程

負(fù)壓筒型基礎(chǔ)海上測(cè)風(fēng)塔施工過(guò)程分為陸上基地制造、海上運(yùn)輸、海上吊裝、負(fù)壓入泥調(diào)平、拋沙袋壓載五個(gè)主要過(guò)程。

3.1 陸上基地制造

陸上基地制造過(guò)程中將基礎(chǔ)筒體及連接段可以在工廠制作多個(gè)組件后運(yùn)至基地生產(chǎn)線進(jìn)行組裝，過(guò)渡段及上部塔架在生產(chǎn)線進(jìn)行分片制造后組裝，并安裝工廠制作完成的靠船柱、爬梯、平臺(tái)、測(cè)風(fēng)儀懸臂桿等附屬構(gòu)件，使用碼頭前沿門式吊機(jī)吊起在運(yùn)輸駁船上將基礎(chǔ)筒體、過(guò)渡段及上部塔基的合攏吊裝，吊裝完成后在基礎(chǔ)筒體各艙室內(nèi)灌裝設(shè)計(jì)配重混凝土，完成整個(gè)測(cè)風(fēng)塔的整個(gè)基地建造過(guò)程[1]。

3.2 海上整體運(yùn)輸過(guò)程

海上整體運(yùn)輸過(guò)程，由于測(cè)風(fēng)塔基礎(chǔ)部分灌裝了配重混凝土，上部結(jié)構(gòu)均為管桁架的形式結(jié)構(gòu)重量較輕。因此重心很低，更加適合海上整體運(yùn)輸，綁扎要求僅需使用限位將底部筒體焊接在固定駁船甲板上就可以滿足要求，在整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程中比較安全，并且可根據(jù)實(shí)際需要運(yùn)輸?shù)臏y(cè)風(fēng)塔數(shù)量，采用不同噸位的運(yùn)輸駁船進(jìn)行運(yùn)輸，多臺(tái)測(cè)風(fēng)塔見圖2，大大節(jié)省運(yùn)輸成本及運(yùn)輸周期。

圖2 多臺(tái)測(cè)風(fēng)塔

3.3 海上吊裝安裝過(guò)程

海上吊裝安裝過(guò)程，待運(yùn)輸船舶到達(dá)目標(biāo)海域之后，采用海上雙趴桿浮吊船雙吊鉤吊裝過(guò)渡段與上部塔架法蘭連接處下方設(shè)置的吊耳吊起脫離運(yùn)輸駁船，具體見圖3，待運(yùn)輸駁船撤離后，將測(cè)風(fēng)塔整體緩慢下沉至海底，通過(guò)測(cè)風(fēng)塔的自重將底部筒體的下層筒體插入海底土層一定深度，浮吊船在原位不動(dòng)做好保護(hù)工作[2]。

圖3 海上吊裝安裝過(guò)程

3.4 負(fù)壓入泥調(diào)平

通過(guò)浮吊船吊著測(cè)風(fēng)塔向下沉至海底后，測(cè)風(fēng)塔的自重使基礎(chǔ)下部筒體部分入泥后，負(fù)壓調(diào)平系統(tǒng)開始工作，如圖4所示通過(guò)安裝在浮吊船負(fù)壓下沉調(diào)平控制系統(tǒng)（見圖4中電氣原理圖），控制預(yù)先安裝在測(cè)風(fēng)塔基礎(chǔ)各個(gè)筒體里面的管路體系統(tǒng)（見圖4中管路系統(tǒng)原理圖）開始抽取負(fù)壓，使測(cè)風(fēng)塔整體下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后通過(guò)安裝在測(cè)風(fēng)塔法蘭面的傾角儀讀取測(cè)風(fēng)塔的傾斜角度，利用負(fù)壓調(diào)平系統(tǒng)分別調(diào)節(jié)各個(gè)筒體內(nèi)的壓力值，使測(cè)風(fēng)塔角度修正至設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)，完成整個(gè)測(cè)風(fēng)塔的負(fù)壓下沉調(diào)平工作。

圖4 負(fù)壓調(diào)平系統(tǒng)

3.5 拋沙袋壓載

待測(cè)風(fēng)塔下沉并調(diào)平就位后進(jìn)行拋沙袋作業(yè)壓載作業(yè)，防止海底暗流對(duì)測(cè)風(fēng)塔基礎(chǔ)的沖刷并且提高基礎(chǔ)的承載力，待測(cè)風(fēng)儀進(jìn)行調(diào)試后，完成重力式多筒基礎(chǔ)測(cè)風(fēng)塔結(jié)構(gòu)制造及整體運(yùn)輸安裝的整個(gè)流程[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)測(cè)風(fēng)塔的整個(gè)制造、運(yùn)輸、安裝、壓載調(diào)平過(guò)程能夠看出本設(shè)計(jì)方案及運(yùn)輸安裝方法是一種完全優(yōu)于傳統(tǒng)的測(cè)風(fēng)塔一套完整的施工解決方案，為施工企業(yè)節(jié)省了原材料、人工成本，為運(yùn)輸公司降低了海上運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)，增加了運(yùn)輸效率，當(dāng)然對(duì)于海上測(cè)風(fēng)塔的風(fēng)電企業(yè)的業(yè)主單位最為有利，能夠使用更短的周期、更少的成本、更低海上作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)搶占有限的海域資源，為完成海上風(fēng)電場(chǎng)的前期規(guī)劃方案，提供第一手風(fēng)力及風(fēng)向資料。