楊澤

中國三峽新能源（集團）股份有限公司江浙公司 江蘇 鹽城 224000

引言

在我國大力推廣新能源的前提之下，海上風電的開發(fā)和應用越加廣泛，具有良好的市場前景。在我國國家能源局發(fā)布的《風電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中明確提出，要支持海上風電項目的發(fā)展，爭取到2020年將海上風電施工建設規(guī)模擴大到1000萬千瓦。海上風電單樁基礎風機的安裝施工是海上風電工程項目的重要組成部分，采用整機安裝的方式可以有效縮短安裝周期，降低大型工程船舶的使用成本，且受海上環(huán)境影響較小，是一種高效率、低成本的安裝施工方式。但是由于海上風電單樁基礎風機的整機安裝在我國尚屬起步階段，施工案例較少，在實際的安裝施工中必須要嚴格管控施工安全，提高安裝管理力度，保障安裝施工的有序開展。

1 海上風電單樁基礎風機整機安裝施工的工藝介紹

海上風電單樁基礎風機安裝屬于海上風險工程項目的重要組成部分，以往的單樁基礎風機安裝施工主要采用分體式的安裝方式，但是這種安裝方式成本較高，施工的周期較長，需要使用大型工程船舶，且在海上安裝施工的部分受海上環(huán)境的影響較大。近年來，我國大力推廣海上風電項目，使得海上風電單樁基礎風機的安裝工藝不斷發(fā)展，整機安裝的工藝水平不斷提高，在部分項目中得到了應用。海上風電單樁基礎風機整機安裝施工的安裝工藝主要包括了陸地整體預拼裝施工、專用運輸駁海上整機運輸施工、專用風機安裝船海上整機吊裝施工、FIS體系緩沖著陸定位安裝施工這幾大組成部分[1]。其中FIS緩沖系統(tǒng)中由包括了平衡梁及索具系統(tǒng)、上部吊架系統(tǒng)、下部就位系統(tǒng)、緩沖系統(tǒng)及中央控制系統(tǒng)等組成部分。海上風電安裝基礎風機整機安裝施工的成功代表了海上風電領域的全新技術成果，也代表了我國在全球海上風電建設事業(yè)中的強大實力。

2 海上風電單樁基礎風機整機安裝施工的安全風險分析

與分體式安裝施工相比，海上風電單樁基礎風機整機安裝施工減少了海上大規(guī)模施工的工程量，縮短了施工周期，提高了安裝施工的效率。但是海上風電單樁基礎風機整機安裝施工也同樣面臨著較大的施工風險，具體表現(xiàn)為以下方面。

第一，一般而言，海上風電單樁基礎風機的分體安裝需要兩次船舶進撤點，而采用整機安裝的方式則大約需要船舶進撤點5次；此外，在單樁基礎風機整機吊裝及整機安裝輔助工裝拆除的施工環(huán)節(jié)，還需要對起重船進行多次移位，這也就相應地增加了整機安裝施工的安全風險。

第二，由于海上風電單樁基礎風機安裝的特殊性質，其本身就屬于高風險的施工項目；并且采用整機安裝施工在輔助工裝的上部吊架系統(tǒng)和下部就位系統(tǒng)的設計制造上不可避免地存在著一些缺陷，這就使得整機安裝中的輔助工裝平衡梁施工、下部就位系統(tǒng)拆除施工以及上部套籠安裝施工等施工工序都屬于高危施工作業(yè)，其本身就存在著較大的安全風險。

第三，如果在海上風電安裝基礎風機安裝施工中采用分體式安裝方式，主要的高風險施工項目就是風機各部件的分體吊裝施工，但是采用整機吊裝的方式進行安裝施工，其高風險的施工項目則至少包括了風機分體組裝、風機整體海上運輸、風機整體吊裝等八個存在高風險的施工工序，這必然會增加整機安裝施工項目的安全風險。

第四，在海上風電單樁基礎風機安裝施工當中，如果采用分體式安裝方式，在整體套籠結構的設計中為施工人員預留了施工站位的平臺，而整機安裝當中上下套籠和輔助工裝的施工當中由于設計形式存在著一定缺陷，且施工工序更為復雜，因此對于施工人員而言整體的施工安全風險也相對更大。

3 海上風電單樁基礎風機整機安裝施工安全管理措施

3.1 整機運輸環(huán)節(jié)的安全管理

3.1.1 整機運輸施工前的安全準備。

第一，在開展整機運輸施工前，需要首先由船舶設計院對船舶運輸?shù)臄?shù)據(jù)進行測算，既要保障整機運輸?shù)姆€(wěn)定性，還需要保證壓載水的裕度和空船重量的裕度可以滿足實際的整機運輸要求。

第二，提前制定好整機運輸?shù)穆肪€，制定完整清晰的航行計劃方案，提前與海事局等有關部門進行溝通報批，以便于整機運輸可以按照既定路線順利完成運輸。

第三，在開展整機運輸前還需要制作拖航前的檢查清單，在按照清單內容逐一完成檢查并無缺漏后才可以開始整機運輸。

第四，對運輸駁進行加固處理，確保整個運輸過程的安全牢固。

第五，按照整機運輸日期提前辦理拖航保險，在保險生效后再進行拖航運輸。

3.1.2 整機運輸過程的安全管理。

第一，在整機運輸前的安全準備工作完畢后才可以進入正式的整機運輸環(huán)節(jié)，在運輸前需要密切的關注海上天氣的變化情況，檢查海上通訊的質量，確保各方通訊暢通，與氣象部門取得聯(lián)系，在確保天氣預報連續(xù)三天以上風力不足6級，波高不足1m的良好海況下才可以進行整機運輸。

第二，在拖航環(huán)節(jié)需要將平衡梁電源線與風機運輸駁的電箱進行連接，保持持續(xù)性的供電，并由專人負責看守，以免發(fā)生連接松動、斷電的問題。

第三，由于在整機運輸中葉片的設計要超出運輸駁船左右舷的位置，因此需要對這個部位做好安全警示工作，尤其是在光線較弱的夜間，需要對來往的船只進行照明警示，還需要在運輸駁的左右舷兩側設置拖輪和錨艇進行安全防護的工作。

第四，在整機運輸過程中需要加強安全防守，嚴格遵循整機運輸?shù)木€路及操作要求，規(guī)避漁船、淺灘等，提高安全意識，規(guī)避安全風險。

3.2 整機安裝施工的安全管理

3.2.1 船舶錨位固定的要求。

第一，船舶錨位固定需要考慮整機安裝施工位置的潮水漲落及水流方向，減少潮水漲落及橫流對船舶造成的不利影響。

第二，船舶錨位固定需要考慮到整機安裝施工中船舶的固定和位移的要求，對固錨方式、錨纜的長度、錨位的數(shù)量和位置等進行提前的測量和設計。

第三，根據(jù)整體安裝施工的具體要求確定起重船、運輸船、機位之間的相對位置和距離，最大限度地為整機安裝施工提供便利。

第四，在錨位固定示意圖中明確的標注好各個固定錨位的坐標。

3.2.2 整機安裝施工的安全管理。

第一，按照錨位固定示意圖的位置進行錨位固定，在各個錨位布置點設置明顯的警戒標識，并由專門的安全警戒船負責現(xiàn)場巡邏。

第二，在高空作業(yè)中嚴格檢查施工人員的相關證件，按照要求佩戴高空作業(yè)的安全防護措施。

第三，在整機吊起前需要對整機吊裝系統(tǒng)進行全面的檢查，及時清除雜物，確保固定牢靠，現(xiàn)場無關人員撤離到安全位置，在開啟起重船前需要進行統(tǒng)一的指揮，在排除安全風險下達明確指令后才可以啟動起重船。

第四，當起重船將風機吊裝至要求高度時由指揮人員統(tǒng)一下達位移命令，才可以進行整機的移動。

第五，在整機就位施工環(huán)節(jié)需要撤離下部就位系統(tǒng)上層的全部施工人員，僅留下指定機位上的觀測人員進行位移觀測，并且要按照站位要求做好配合。

第六，為了減少潮流潮落和流速對整機作業(yè)施工造成的影響，應當做好監(jiān)測，在潮水落潮的時間開展吊裝作業(yè)[2]。

第七，在起重船、運輸駁、機位的位置上安排交通船，選擇操作技術過硬的人員進行交通船的操控，以盡量減少安全風險。

3.3 整機安裝輔助工裝施工的安全管理

3.3.1 整機安裝輔助工裝拆除施工的安全管理。

第一，在進行輔助工程的拆除施工前，需要將葉輪盤車調整至Y字形，在葉輪盤車周圍放置輔助全回轉起重船和自航運輸駁，按照由上到下的順序進行拆除。

第二，在鋼絲繩的拆除環(huán)節(jié)需要先拆除平衡梁與上部吊架系統(tǒng)相連接的鋼絲繩，在拆除前固定卸扣與鋼絲繩的位置，以免拆除過程中由于鋼絲繩固定不牢造成彈動，對現(xiàn)場施工人員造成傷害。

第三，在平衡梁的拆除環(huán)節(jié)先掛扣后加固，確保平衡梁與上部就位系統(tǒng)緊密焊接，先拆除平衡梁法蘭面的螺栓，螺栓拆除后需要撤出現(xiàn)場施工人員，再將起重船提升進行第二段平衡梁的拆除。

第四，在上部就位系統(tǒng)的拆除中需要先掛扣再拆除。

第五，在下部就位系統(tǒng)的拆除中需要首先固定臨時掛板，先拆除下部就位系統(tǒng)的螺栓，再進行下部就位系統(tǒng)的拆除。

3.3.2 整機安裝輔助工裝施工的安全建議。

第一，將套籠與下部就位系統(tǒng)采用一體化的設計方式，可以減少下部就位系統(tǒng)在吊裝、拆除和套籠安裝這三個工序當中的安全風險；將結構優(yōu)化后可以將整機吊裝施工的高危施工工序由原本的八個減少到風機分體安裝、風機整體運輸、風機整體吊裝三個環(huán)節(jié)，將船舶進撤點減少2次。

第二，在海上風電單樁基礎風機整機安裝的上部就位系統(tǒng)當中一般包括了兩片對稱、四個吊耳，這個設計是為了便于整機安裝，但是在拆除環(huán)節(jié)會由于每片上部的兩個吊耳產(chǎn)生平衡方面的問題，并且在施工人員的站臺位置、安全通道的設置和安全帶掛設方面存在一些設計缺陷，增加了拆除環(huán)節(jié)的安全風險。為了解決這一問題，可以在上部就位系統(tǒng)的每片結構上設置三個吊耳，利用掛耳位置的鋼絲繩設置站臺和安全通道，最大限度的保障拆除環(huán)節(jié)的施工安全[3]。

第三，海上風電單樁基礎風機的整體安裝中包含了上部就位系統(tǒng)和下不就位系統(tǒng)兩大結構，其中又分為了八個區(qū)域，在設計上由于采用懸空掛設的設計方案，沒有為施工人員設置安全通道，因此在施工中存在著一定的高空墜落風險?？梢酝ㄟ^優(yōu)化上部就位系統(tǒng)和下部就位系統(tǒng)的設計改善這一問題。具體而言，可以在上部就位系統(tǒng)的油缸系統(tǒng)位置進行優(yōu)化設計，設置一條貫穿式的安全通道，并利用安全護欄實現(xiàn)上下攀爬；此外，由于在現(xiàn)有設計中只有上層結構的法蘭盤下留有一個站位平臺，在安全帶的掛設上存在較大的問題，可以在上部就位系統(tǒng)的上層增加法蘭盤，便于施工人員站位，提高拆除環(huán)節(jié)的安全性。

第四，現(xiàn)有的下部就位系統(tǒng)設計中沒有充分考慮上部就位系統(tǒng)拆除的安全風險，容易在拆除環(huán)節(jié)造成上下部就位系統(tǒng)卡死，因此存在較大的安全隱患?？梢栽谙虏烤臀幌到y(tǒng)中采油油缸控制的活動式結構設計，便于上部就位系統(tǒng)的拆除。

4 結束語

海上風電單樁基礎風機整機安裝施工代表了我國海上風電事業(yè)的重大突破，在全球的海上風電領域都具有十分重要的地位。為了盡可能減少海上風電單樁基礎風機整機安裝施工的安全風險，需要在施工前做好充分的準備工作，制定完善的施工流程和規(guī)劃，加強對整個安裝施工過程的安全監(jiān)督與控制，加強安全巡查力度，從而有效減少整個安裝施工中的安全風險。