三峡集团福建兴化湾样机项目建设介绍（PDF78页）

三峡集团福清兴化湾样机试验风场项目建设介绍三峡集团福建能源投资有限公司2017年12月8日工程概况一风机基础三建设条件二风机吊装五工程建设进展六项目投运及试运行七一、工程概况兴化湾场址样机试验风场位于福建兴化湾内。基岩海岸曲折破碎，岛礁众多。☞地理位置一、工程概况拟安装国内外8个厂家14台大功率风电机组。全球首创：样机试验风场机组全部为5MW以上，是全球首个国际化大功率海上风电试验风场。机型最多：涵盖国际国内品牌最多的海上风电试验风场。样机试验风场机组拟安装GE、金风科技、重庆海装、太原重工、明阳风电、东方风电、上海电气（西门子）、湘电风能8个设备厂家的8种机型，计划2018年6月底完成样机测试和综合性能评价。单机容量最大：安装目前国内单机最大容量的海上风电机组。样机试验风场机组最大单机容量6.7MW。一、工程概况☞项目特点（1）掌握福建海上风电建设关键技术；（2）为国内外大容量海上风电机组提供实验、检测、提升平台；（3）助推三峡集团福清海上风电产业园建设；（4）实现提升我国大容量海上风电机组商业化发展安全性、可靠性和经济性目标。☞项目建设意义二、建设条件☞气象与波浪（1）年平均风速风电场90m高度年平均风速为8.2m/s；（100m高度实测平均大于10m/s）（2）极端风速10min最大风速为45.2m/s，极大风速为63.3m/s；（3）台风兴化湾台风平均每年影响4.4次；（4）季风期每年的11月至第二年4月；（5）窗口期全年有效施工作业窗口期仅约150天；（6）波浪50年重现期H1%波高为4.28m。二、建设条件☞潮位与流向平均海平面1985国家高程理论深度基准面0.28m4.29m设计高水位设计低水位50年一遇极端高水位50年一遇极端低水位100年一遇高水位100年一遇低水位3.53-2.985.13-4.365.30-4.45表设计水位和极端水位（1985国家高程，m）（设计高低水位潮差达6.5m，涨落潮流速大。）二、建设条件☞工程地质1局部场区浅剖图从地质浅剖图中可以看出，局部场址的地质条件十分复杂，覆盖层深度差别较大，基岩顶面突变。二、建设条件☞工程地质2机位海床面高程(m)散体强风化岩顶高程(m)碎裂强风化岩顶高层(m)弱风化岩顶高程(m)弱风化岩花岗岩fc(Mpa)Y1-8.87-26.47-43.57-55.57115.7Y2-10.67-26.57-50.67-52.0795.2Y3-13.83-27.54-36.73-37.13126.4Y4-9.72-13.32-43.52-46.7298.6Y6-5.68-21.08-35.68--51.39133Y7-5.22-25.72-30.72-37.74103.5~126.4Y8-5.69-25.69无-29.89110Y9-5.75-32.75-47.05-47.75110.7Y10-13.85-34.85-50.15-62.7596Y11-12.62-38.12-48.02-59.4220~40Y12-13.20-39.70-70.70-72.9090Y13-13.35-30.75-72.25-74.2570Y14-16.14-34.84-49.49-49.9480二、建设条件☞工程地质3同一个机位，地质差异性大二、建设条件岩核普遍存在。67个地勘钻孔中，有7个钻孔遭遇孤石。二、建设条件☞风机类型序号项目金风科技太原重工GE上海电气重庆海装东方电气广东明阳湘电1机组型号GW150/6700TZ5000/153Haliade150-6MWSWT-6.0-154DDH128-5.0MWDEW-G5000MySE5.5-155XE128-50002机组类型直驱半直驱直驱直驱半直驱双馈半直驱直驱3额定功率（kW）670050006000600050005000550050004轮毂高度（m）1061051021058590100955叶轮直径（m）150.8153150154128140155128各类风机，荷载不同，且差异性很大。三、风机基础☞基础选型技术经济比选后，选择了特殊的直桩承台基础结构。承台与桩基连接结构三、风机基础（直桩）嵌岩桩基施工三、风机基础（直桩）沉桩施工关键控制点：1.标高控制及沉桩精度控制要求高（停锤标准贯入度5mm/击），如遇到中间有软弱夹层的时候，极易溜桩。2.遇到中间有孤石的时候，极易造成钢桩底部变形。三、风机基础主体工程管桩沉桩施工控制点：(1)钢管桩沉桩精度要求高由于风机安装精度要求较高，所以对基础钢管桩沉桩精度要求也非常高，钢管桩要求平面位置偏差±50mm，倾斜度≤3‰。为保证钢管桩的平面位置及垂直度，对钢管桩采用上、下双层导向装置进行精确定位。三、风机基础桩编号设计桩尖标高（m）第一次沉桩第二次沉桩锤击数（击）终锤贯入度（mm/击）终锤能量（KJ）终锤标高（m）锤击数（击）终锤贯入度（mm/击）终锤能量（KJ）终锤标高（m）Y1-桩1-37.057806.71020-33.1092266.7960-37.203Y1-桩2-37.057312.0960-32.9493402.5960-36.996Y1-桩3-37.059123.8960-33.0711714.8960-36.989Y1-桩4-37.0510852.0840-32.9803002.0960-37.054Y2-桩1-37.0510625.3720-37.080////Y2-桩2-37.056947.1720-37.293////Y2-桩3-40.07056.7720-40.261////Y2-桩4-40.09185.3720-40.070////主体工程管桩沉桩记录（Y1-Y2机位）三、风机基础(2)钢管桩沉桩标高要求高钢管桩沉桩设计要求进入散体状强风化岩10m左右或进入碎裂状强风化岩，沉桩以标高控制为主，一次沉桩至设计标高难度很大，需要采用二次沉桩施工工艺。三、风机基础当沉桩未达到设计标高时，通过将平台加高后，先使用冲击钻机进行钻孔施工，钻孔至钢管桩设计桩底标高以上0.5m后，再使用液压冲击锤进行二次沉桩，直至沉桩至钢管桩设计标高。案例1：Y5-1#钢桩变形，疑为在-28.2m位置，钢桩壁外侧有大漂石（孤石），漂石外岩恰贴近（或有小部分探头石）钢桩，在钢桩锤击下沉过程中逐渐挤压钢桩，导致钢桩变形。处理方案：切除变形部分，按钢桩原设计桩顶标高（+10m）位置处切割，并计算复核出具加固方案。（实际处理情况：变形部分割除后，桩外砂石涌入，需进行灌浆固砂处理，周期很长。）三、风机基础案例2：Y9机位四根桩中，对角两根遇软弱夹层，钢管桩打桩时发生10多米的溜桩。而另外两根对角桩则遭遇130Mpa3m厚度的孤石，必须截桩处理。三、风机基础兴化湾样机试验风场项目根据地质情况、孔深及钢桩打入情况，分别选择冲击钻机、回转钻机及旋挖钻机进行嵌岩钻孔施工。若钢桩超出平台过多，则需要加高平台先采用冲击钻掏孔后跟进。本项目桩基础设计均需要进行嵌岩施工，嵌岩深度最大达到7m，嵌石强度最大达到133Mpa，嵌岩钻孔桩长最大达到96m。3.5嵌岩钻机选型三、风机基础钻孔工艺优点缺点适应性功效分析（直径2.8m孔）旋挖钻机1、安装、移孔方便；2、对外部电源要求小；3、非岩体钻进速度极快。1、对岩层要求较高，硬岩钻进效率较低；2、作业时荷载大，对平台承载力要求较高；3、大直径嵌岩桩施工时，入岩段需分次钻进；4、对钻孔深度要求较高，超过80m深度钻岩较困难适应于覆盖层较深、岩石强度底、孔深不超过80m的钻孔施工。以兴化湾项目施工统计分析，嵌岩桩施工统计，平均每根桩正常钻进时间8-10天，维修保养时间1-3天。动力头钻机1、钻进速度较快，稳定；2、适应各种不同地质条件的钻孔；3、适应钻孔深度深1、对起重设备要求较高，安装不便；2、对电源要求较高，需配备大功率的空压机；3、钻机拆装及移孔工作量大。适应性强，可针对各种地质情况、孔深条件的钻孔。覆盖层：6m/天；强风化岩：3m/天；微风化及弱风化岩：1.5-2m每天冲击钻机1、安装、移孔方便；2、适应各种地层钻孔；3、资源较多，成本低1、钻孔效率较低，钻头需定期维护加焊；2、对电源要求较高；3、单孔施工周期长，风险高。适应各种地质情况的钻孔，孔深超过60m后，钻孔效率差。覆盖层：3m/天；强风化岩：1-1.5m/天；微风化及弱风化岩：0.4-0.6m每天（1）本项目三种嵌岩钻机施工工效分析三、风机基础(2）KTY4000型旋转钻机三、风机基础名称单位参数值最大钻孔直径mmφ3500最大钻孔深度m132最大钻孔扭矩KN.m528工作状态钻机尺寸（长*宽*高）mm12790×6000×33324运输状态钻机尺寸（长*宽*高）mm18040×4550×3800整机重量（标配钻杆）kg180000(2)徐工XR550D旋挖钻机尤其目前国内最大的徐工XR550D型旋挖钻机多次成孔工艺，成功用运用于本项目海上大直径、超高强度弱风化花岗岩的嵌岩桩钻孔施工。三、风机基础现场嵌岩桩钻孔岩样三、风机基础三、风机基础下放钢筋笼三、风机基础主体钢桩连接件(单重约20t)连接板预埋基础环(单重约140t)3.6基础预埋环及连接件安装工艺1）单个机位焊缝长度达到520m（其中现场焊接长度约200m)，要求均为一级焊缝标准；2）基础环顶面法兰水平度要求不大于2.6mm；3）焊材消耗：平均每台风机基础需要360盘，重量达5吨；4）控制焊接变形量，确保基础预埋环安装精度。三、风机基础模块化钢筋笼下放连接件工厂加工制作基础预埋环运至机位安装吊具基础预埋环翻身后准备吊装连接件对位主体钢管桩开槽连接件焊接三、风机基础预埋基础环吊装①L13先与基础环环形钢板及钢桩焊接，焊接时须遵循“同时同高度对称焊接”，并全程检测塔筒顶面水平度；后续焊接同样遵循“同时同高度对称焊接。②焊接过程中随时检查法兰顶面水平度，当不满足要求时立即停止作业，分析原因重新调整后再进行焊接加固。（1）如何控制焊接变形量，确保基础预埋环安装精度？关键控制点一:基础环焊接加固时需要预防塔架因焊接产生温度变形，具体技术措施如下：三、风机基础（2）日照温度变形①水平度测量数据，以早上及晚上测量的数据进行控制；②过程中分析日照对变形的影响数据，并进行修正。激光水平仪监测过渡段法兰顶面水平度关键控制点二：预防混凝土浇注对基础环影响，具体技术措施如下：基础环安装到位，水平度调整到满足设计要求并焊接加固后，即可进行承台结构混凝土浇注。预防结构混凝土浇注对塔架影响的主要技术措施：①结构混凝土应缓慢对称下料浇注，并在混凝土浇注过程中保持塔架内外顶面高度一致。②严格控制混凝土下料高度，下料高度控制在2.0m以内，并且安排至少4部插入式振捣器同时对。称振捣。三、风机基础三、风机基础两艘砼搅拌船同时灌注承台混凝土采用C45高性能海工混凝土，要求进行一次浇筑，浇筑方量约1200方。（1）混凝土温度控制标准参照《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009）相关规定，本工程设置浇筑温度、内表温差及降温速率三个主控标准，其它为参考标准。具体标准如下三、风机基础（2）混凝土温度控制原则1)控制混凝土浇筑温度；2)尽量降低混凝土的水化热温升，延缓最高温度出现时间；3)通过保温控制温峰过后混凝土的降温时间；4)降低混凝土中心和表面之间、新浇与先浇混凝土之间的温差以及控制混凝土表面和环境气温之间的差值。（3）现场温度控制措施在混凝土施工中，应从混凝土的原材料选择、配合比设计以及混凝土的拌合、运输、浇筑、振捣到通水、养护等全过程控制，以达到基控制混凝土质量、混凝土内部最高温度、混凝土内表温差及表面约束，从而控制温度裂缝的形成及发展的目的。三、风机基础（4）承台温控方案措施1）承台浇筑冷却水管布设高桩承台基础内部有钢管桩、预埋基础环、连接件、J型管、预埋件等钢管件，给预埋冷却水管的布置带来了一定的难度。承台高度5m，冷却水管分4层布置，分别布置在承台高度1m、2m、3m及4m高度处。预埋基础环外同一层按绕开钢管桩及预埋基础环等结构进行布置，采用“见