龍源江蘇蔣家沙(沉樁施工專項方案)

1、 龍源江蘇蔣家沙300MW海上風電工程根底施工工程鋼管樁沉樁專項施工方案南通市海洋水建工程有限公司 2023年12月第1章工程概況及特點1工程概況1.1工程簡述龍源江蘇蔣家沙300MW海上風電場位于江蘇省海安縣省管區(qū)海域，場區(qū)四周為東臺、海安和如東海域，風電場中心離岸距離約17km。風電場初擬安裝75臺4.0MW風力發(fā)電機組，總裝機容量300MW。本階段代表性機型為4MW風力發(fā)電機組，為變槳變速機型，轉(zhuǎn)輪直徑136m，輪轂高度9096m。風電場配套建設(shè)一座220KV海上升壓站，擬以一回220KV海底電纜就近接入陸上集控中心。本工程風機根底中46臺風機采用單樁根底型式，29臺風機采用三樁導管架根

2、底型式，本工程標段為29臺風機根底采用三樁導管架根底型式，三樁導管架根底中有14臺根底的平均高潮位時水深達8米以上(深水區(qū))。風電場地理位置示意圖見圖1.1-1。蔣家沙300MW海上風場圖1.1-1 風電場地理位置示意圖1.2 工程地質(zhì)1.2.1 地形地貌及環(huán)境條件本工程位于東沙南部，東沙墾區(qū)邊緣，緊鄰如東海域，風電場區(qū)域大局部水深在8m以內(nèi)，局部在理論最低潮面以上，風電場場區(qū)呈不規(guī)那么多邊形，東西最長約為22km，南北寬約為7km，規(guī)劃海域面積約100km。屬濱海相沉積地貌單元。場區(qū)東南側(cè)局部存在溝槽，溝槽深約 5m，寬約 100m。1.2.2 地基土的構(gòu)成與特征本場區(qū)勘探深度范圍內(nèi)上部層為

3、第四系全新統(tǒng)Q4沖海相粉土、粉砂，下部為上更新統(tǒng)Q3陸相、濱海相沉積物。共分五個大層，根據(jù)土性及物理力學性質(zhì)細分為9個亞層。1.3 工程重點1.3.1 進度控制的重點本工程工程風機根底在海上潮間帶布置15基、深水區(qū)布置14基均有布置，海上施工情況復雜、不可遇見性的事比擬多，海上潮間帶海域灘面相對較高，對施工船舶的移船和運輸船舶的靠泊影響較大；遇有大風大浪天氣將會嚴重影響施工進度。所以在施工進度的控制方面將面臨較大的挑戰(zhàn)。比方海上天氣情況、潮汐情況等都是進度控制的重點。1.3.2施工船舶及與之配套船舶多為了滿足江蘇蔣家沙300MW海上風電工程風機根底施工工程標段的施工需要，風機根底施工船舶主要包

4、括鋼構(gòu)運輸、沉樁、導管架吊裝、灌漿、拖輪錨艇等，本我司將在海上設(shè)立海上指揮中心并設(shè)現(xiàn)場船舶調(diào)度一名，及時有效的對各施工船舶進行合理的調(diào)配，確保各施工船舶有效施工?！臼┕そM織設(shè)計】 中水電江蘇如東海上風電場潮間帶100MW示范工程風電場期施工第2章根底沉樁方案2.1 潮間帶鋼管樁沉樁2.1.1 沉樁船沉樁設(shè)備的配備我司投入蘇連海起重8#作為本工程的沉樁工程船，蘇連海起重8#上主要配備600T全回轉(zhuǎn)海工吊、PVE-200M液壓振動錘1套、IHCS600液壓沖擊錘1套、翻樁系統(tǒng)一套用于半浮態(tài)沉樁，主要由1個翻樁臺架、2個馬鞍形臺架、1臺輔助卷揚機、樁端托樁工裝件組成。2.1.2 潮間帶沉樁工藝流程本

5、節(jié)是三樁導管架根底承臺風機根底施工的關(guān)鍵，關(guān)系到上部導管架鋼結(jié)構(gòu)承臺的制作、安裝及整體力學性能。下面就單臺導管架根底承臺鋼管樁沉樁施工的工藝流程進行說明。各樁位點測量定位采用2米18鋼筋作定位樁打樁船舶定位根據(jù)沉樁船舶蘇連海起重8#上600T全回轉(zhuǎn)海工吊工作半徑和工作荷載綜合考慮定位鋼管樁運樁船靠泊將待沉鋼管樁平吊至沉樁船上設(shè)置的馬鞍形臺架與翻樁臺架上安裝鋼管樁樁端托樁工裝件300T主鉤兩個300T主鉤頭，吊重共計600T與150T副鉤平吊液壓振動錘并夾緊鋼管樁樁頭安裝豎向起樁扁擔橫梁300T主鉤與翻樁系統(tǒng)配合起吊豎樁將振動錘連同鋼管樁起吊至沉樁點位置并精確定位對樁液壓振動錘施打鋼管樁定樁樁位

6、及垂直度進行校正液壓振動錘至極限根據(jù)地質(zhì)報告振動錘沉樁深度約為40m后吊離S600液壓沖擊錘吊裝二次進行樁位及垂直度觀測校正沉樁至設(shè)計標高成樁后測量并繪制成圖。蘇連海起重8#打樁船潮間帶沉樁工藝流程見圖2.5-5。2.1.3 船舶定位由于本工程沉樁作業(yè)采用的是吊打的施工工藝，因此沉樁船舶定位無需特別精確到具體沉樁點位，船舶定位需根據(jù)船舶配備的600T全回轉(zhuǎn)海工吊工作半徑和工作負載綜合考慮確定。進行船舶定位時，應(yīng)遵循海水漲落潮規(guī)律，船舶應(yīng)與漲落潮方向平行，以減少潮水對船舶沖擊位移。在退潮時再進行相對精確的船舶定位，通過樁位點上的浮標及拉繩，確認樁位點，然后通過錨機收縮四角錨繩進行精確定位，定位后

7、船舶位置滿足吊機起吊工作半徑要求即可，確保船舶座灘后能進行沉樁施工，最后拉緊錨繩，即可開始鋼管樁沉樁施工準備工作。吊打工藝中一次船舶定位可沉多根樁減少了船舶定位次數(shù)。根據(jù)我司以往在各海上風電工程的施工經(jīng)驗綜合考慮，技術(shù)文件中沉樁方案樁長按65m，單根樁重124T進行表達，PVE-200M液壓振動錘36T連同液壓油管路，鋼管樁與振動錘聯(lián)合體最大重約160T，IHCS600液壓沖擊錘重約130T，因此蘇連海起重8#打樁船定位時所配備的600T全回轉(zhuǎn)海工吊工作半徑和負荷能滿足鋼管樁與振動錘聯(lián)合體沉樁時所吊物件的最大重量起吊至各樁位點位置即可。鋼管樁運輸船趁高潮位進場，停泊于蘇連海起重8#船舷，并用纜

8、繩拉錨好。圖2.5-5潮間帶沉樁工藝流程圖600T全回轉(zhuǎn)海工吊起重能力工況數(shù)據(jù)表見圖2.5-6。圖2.5-6600T全回轉(zhuǎn)海工吊起重能力工況數(shù)據(jù)表蘇連海起重8#打樁船潮間帶沉樁時平面布置圖見投附-2.5-01潮間帶鋼管樁沉樁平面布置圖。2.1.4 鋼管樁與振動錘聯(lián)合體起吊方案為提高工效，鋼管樁運輸船靠泊完成即可進行沉樁作業(yè)。鋼管樁與振動錘聯(lián)合體起吊操作步驟如下：1為提高成效，用600T海工吊上280T副鉤副鉤起重速度相對較快，單根樁重約124T將運輸船上待沉鋼管樁平吊至沉樁船上特設(shè)的馬鞍形臺架和翻樁臺架上，目的一是將鋼管樁整體墊高，以方便PVE200M液壓振動錘橫向夾樁，二是通過翻樁系統(tǒng)中的樁

9、端托樁工裝件能起對600T海工吊的保護作用，防止鋼管樁在豎向起樁時當樁成一定斜度樁重心位置處于船外時，樁端瞬間下墜的作用力對吊機產(chǎn)生損傷。鋼管樁平吊至沉樁船上馬鞍形支架和翻樁臺架上示意見圖2.5-7。馬鞍形臺架翻樁臺架馬鞍形臺架圖2.5-7鋼管樁平吊至沉樁船上馬鞍形支架、翻樁臺架示意圖2600T海工吊上的300T主鉤共2個與280T副鉤配合起吊PVE200M液壓振動錘，將振動錘從豎向狀態(tài)轉(zhuǎn)為平躺方向，兩個鉤頭配合將振動錘準確夾住樁頭，并啟動液壓振動錘夾緊待沉鋼管樁樁頭，安裝樁端托樁工裝件。PVE200M液壓振動錘平吊夾樁示意圖見圖2.5-8。圖2.5-8PVE200M液壓振動錘平吊夾樁示意圖3

10、檢查PVE200M液壓振動錘夾具，確認液壓振動錘夾樁成功后，300T吊鉤和280T吊鉤松鉤，將300T主鉤頭與豎樁橫梁上部吊點的鋼絲繩掛鉤，與此同時豎樁橫梁下部所設(shè)的兩根鋼絲繩與鋼管樁樁頭預(yù)留對稱起吊孔用卸扣連接，PVE200M液壓振動錘頂端吊點與橫梁中心吊點用鋼絲繩連接，以做保險增加平安系數(shù)，此吊點將作為沉樁結(jié)束吊離液壓振動錘時的吊點使用。鋼管樁、振動錘聯(lián)合體豎向起吊工作準備完畢，600T海工吊300T主鉤慢慢起鉤，指揮人員指揮吊機在豎樁起吊時與輔助卷揚機同時操作，保持卷揚機鋼絲繩受力，從而使樁端托樁工裝件穩(wěn)住樁端，防止當鋼管樁起吊成一定角度，鋼管樁重心位置處于船尾之外時瞬間下墜所起的作用力

11、對600T海工吊吊臂產(chǎn)生損傷和不平安因素。鋼管樁、液壓振動錘聯(lián)合體豎向起吊示意圖見圖2.5-9。圖2.5-9鋼管樁、PVE200M液壓振動錘聯(lián)合體豎向起吊示意圖輔助卷揚機和樁端托樁工裝件共同作用示意圖見2.5-10。樁端托樁工裝件卷揚機鋼絲繩輔助卷揚機圖2.5-1045T卷揚機和樁端托樁工裝件共同作用示意圖鋼管樁與振動錘聯(lián)合體起吊圖見投附-2.5-02鋼管樁與振動錘聯(lián)合體豎向起吊圖。2.1.5 振動錘和鋼管樁聯(lián)合體起吊對樁并施打鋼管樁鋼管樁和液壓振動錘聯(lián)合體起吊至豎直狀態(tài)時，600T吊機將鋼管樁慢慢起吊回轉(zhuǎn)至沉樁點處進行對樁，以樁中心點為圓心畫所沉鋼管樁直徑的圓，并做好圓象限點標示，在鋼管樁下

12、放過程中，指揮人員指揮吊機通過旋轉(zhuǎn)調(diào)整位置，確保鋼管樁圓心與樁位圓心盡量切合，保證樁位偏差在允許誤差范圍內(nèi)。在鋼管樁與樁位契合后，慢慢松鉤，此時300T主鉤頭承受30-40T力即可，防止全部松鉤導致樁體傾斜過大，鋼管樁由于重力作用自由下沉，并校正鋼管樁垂直度，在鋼管樁垂直度滿足設(shè)計要求后，啟動PVE200M液壓振動錘進行沉樁操作。PVE200M液壓振動錘參數(shù)見表2.5-1。表2.5-1 PVE-200M液壓振動錘參數(shù)表偏心力距kgm最高振頻vpm最大振打力kN最大振幅mm允許拔力KN重量Kg2001400440012360033000PVE200M液壓振動動力站主要技術(shù)指標參數(shù)見表2.5-2。

13、表2.5-2 PVE-200M液壓振動錘動力站主要技術(shù)指標參數(shù)表發(fā)動機功率KW轉(zhuǎn)速rpm驅(qū)動油壓bar驅(qū)動流量1/min夾樁器油壓bar夾樁器夾緊力KN重量kg長度Cm寬度Cm高度CmVoIvo113021003501600300150016000582250253PVE200M液壓振動錘吊打沉樁現(xiàn)場見圖2.5-11。圖2.5-11PVE-200M液壓振動錘現(xiàn)場吊打沉樁圖當液壓振動錘沉樁至極限狀態(tài)時，停止液壓振動錘，解除扁擔梁與鋼管樁連接的卸扣，松開液壓振動錘夾具并起吊振動錘至船舶甲板面，更換IHCS600液壓沖擊錘進行鋼管樁的補打，并將樁沉至設(shè)計標高。IHCS600液壓沖擊錘技術(shù)性能參數(shù)如表

14、2.5-3。表2.5-3 IHCS600液壓沖擊錘主要技術(shù)指標參數(shù)表夯重kg總錘重kg最大額定能量kNm最小額定能量kNm最大行程處的打擊率bl/min最大需油流量l/min300006400060060421800IHCS600液壓沖擊錘海上現(xiàn)場沉樁見圖2.5-12。圖2.5-12IHCS600液壓沖擊錘海上現(xiàn)場沉樁圖2.1.6 鋼管樁的樁身垂直度校正鋼管樁的校正采用兩臺經(jīng)緯儀在灘面成90夾角對樁體的垂直度進行校正測量，同時起重指揮人員根據(jù)測量人員提供的數(shù)據(jù)指揮吊機通過旋轉(zhuǎn)、起趴吊臂來對鋼管樁進行垂直度的校正，在沉樁過程中需對垂直度進行持續(xù)的觀測與校正，直到垂直度偏差在允許偏差范圍內(nèi)，并報監(jiān)

15、理工程師驗收復核。沉樁結(jié)束后再次測量所沉樁的垂直度，并報監(jiān)理工程師驗收。2.1.7 鋼管樁沉放過程控制事項鋼管樁沉放先采用PVE-200M液壓振動錘，當PVE-200M液壓振動錘發(fā)揮至極限時，換用IHCS600液壓沖擊錘將樁沉至設(shè)計標高，并在鋼管樁頂部設(shè)置高程控制線，采用水準儀對樁頂高程進行控制為了能有效控制標高，在鋼管樁樁身上做好尺寸標記，便于能在到達設(shè)計標高前及時停止施打。為利于上部根底承臺的吊裝施工，鋼管樁頂設(shè)計允許偏差：縱軸線傾斜度偏差1%；中心位置允許偏差50mm；高程允許偏差為50mm。在沉樁過程中碰到以下情況應(yīng)暫停打樁，查明原因后報現(xiàn)場監(jiān)理經(jīng)監(jiān)理同意后再按處理方案施工：沉樁過程中

16、樁的貫入度發(fā)生突變；樁身突然傾斜、跑位；地面明顯隆起、臨樁上浮或樁位水平移動過大；樁身回彈曲線不規(guī)那么。2.1.8 樁位成型定位測量沉樁結(jié)束后，采用全站儀對各鋼管樁的中心平面位置、樁頂高程及樁體的垂直度進行精確測量，測量時堅持換手復核制度，使用不同的方法計算、施測。施工船舶撤離前需在樁頭焊接警示標志，并安裝夜間警示燈，以確保樁位平安和過往船舶平安。2.2 深水區(qū)鋼管樁沉樁根據(jù)相關(guān)文件資料顯示龍源江蘇蔣家沙300MW海上風電工程風機根底施工工程標段三樁導管架根底在潮間帶和深水區(qū)域均有分布，深水區(qū)域布置約14基三樁導管架根底，潮間帶和深水區(qū)沉樁的區(qū)別是潮間帶區(qū)域沉樁能夠?qū)⒋翗段稽c精確的標記在灘面

17、上，深水區(qū)域即使低平潮時水深也較深，施工船舶處于浮態(tài)狀態(tài)，加大了對沉樁點精確控制的難度。我司根據(jù)本工程深水區(qū)域特點，特此投入定位浮箱做為沉樁輔設(shè)備，且我司擁有在龍源如東200MW擴建工程近海深水區(qū)導管架根底成功施工的經(jīng)驗。投入的定位浮箱示意見圖2.5-13。圖2.5-13定位浮箱示意圖2.2.1 深水區(qū)沉樁船沉樁設(shè)備的配備我司在潮間帶和深水區(qū)均采用蘇連海起重8#作為沉樁船，除在潮間帶沉樁施工中主要配備600T全回轉(zhuǎn)海工吊、PVE-200M液壓振動錘1套、IHCS600液壓沖擊錘1套、翻樁系統(tǒng)一套由1個翻樁臺架、2個馬鞍形臺架、1臺輔助卷揚機、樁端托樁工裝件組成外，增加DZ60振動錘一套用于定位

18、浮箱定位樁沉樁、自制沉樁定位浮箱一套。2.2.2深水區(qū)沉樁工藝流程本節(jié)對單臺深水區(qū)導管架根底鋼管樁沉樁施工的工藝流程進行如下說明：打樁船舶定位根據(jù)沉樁船舶蘇連海起重8#上600T海工吊浮態(tài)下工作半徑和工作荷載綜合考慮定位定位浮箱就位定位浮箱定位樁沉樁運樁船靠泊于打樁船將待沉鋼管樁平吊至沉樁船上設(shè)置的馬鞍形臺架與翻樁臺架上安裝鋼管樁樁端托樁工裝件300T主鉤與150T副鉤平吊液壓振動錘并夾緊鋼管樁樁頭安裝豎向起樁扁擔橫梁300T主鉤與翻樁系統(tǒng)配合起吊豎樁將振動錘連同鋼管樁起吊至定位浮箱樁位孔進行樁就位液壓振動錘施打鋼管樁豎樁樁位及垂直度進行校正液壓振動錘至極限后根據(jù)地質(zhì)報告振動錘沉樁深度約為40

19、m吊離定位浮箱樁位液壓抱箍器翻開定位樁拔除定位浮箱撤離S600液壓沖擊錘吊裝二次進行樁位及垂直度觀測校正沉樁至設(shè)計標高成樁后測量并繪制成圖。單臺深水區(qū)導管架根底沉樁工藝流程見圖2.5-14。2.2.3 船舶定位打樁駁定位前先行派出自航船去沉樁機位中心點進行標記，技術(shù)人員攜帶GPS測量儀器一同前往，在沉樁機位中心點拋投帶浮標的重物進行機位中心點標記，打樁駁根據(jù)標記浮標進行拋錨定位。船舶定位時，應(yīng)遵循海水漲落潮規(guī)律，船舶應(yīng)與漲落潮方向平行，以減少潮水對船舶沖擊位移。測量人員攜帶GPS站在定位浮箱停泊側(cè)，指揮船員通過絞收錨繩大概將定位浮船停泊的位置預(yù)留出來，完成初步定位。打樁船船舶定位后吊機中心距離

20、機位中心位置滿足在浮態(tài)下600T海工吊工作半徑和負荷滿足PVE200M液壓振動錘和待打鋼管樁聯(lián)合體沉樁時所吊物件的最大重量能起吊至各樁位點位置即可。打樁船初步定位結(jié)束后，將定位浮箱拖至打樁船指定為定位浮箱預(yù)留停泊側(cè)，定位浮箱尾部拋尾錨，便于定位浮箱沉樁后撤離，通過鉸收錨繩即可離開機位。頭部通過纜繩與打樁船相連接。測量人員再次攜帶GPS上定位浮箱，在定位浮箱中心點出通過指揮打樁船絞收錨繩進行中心點精確定位。定位浮箱施工現(xiàn)場就位如圖2.5-15。圖2.5-14深水區(qū)導管架根底沉樁工藝流程圖圖2.5-15定位浮箱施工現(xiàn)場就位圖蘇連海起重8#打樁船深水區(qū)沉樁平面布置圖見投附-2.5-03深水區(qū)鋼管樁沉

21、樁平面布置圖。2.2.4定位浮箱定位樁施打定位浮箱精準定位后，便可進行定位浮箱定位樁的施打。定位浮箱中間定位樁起吊樁與錘聯(lián)合起吊、沉樁方式吊打工藝與潮間帶鋼管樁沉樁工藝一致，不同的是中間定位樁由于管徑較根底鋼管樁小，沉樁所采用的是DZ60振動錘。定位樁沉樁點位于定位浮箱中心預(yù)留孔洞，定位樁沉樁深度控制在10m左右，只需將定位浮箱穩(wěn)定，還需考慮便于后續(xù)定位樁的拔除。定位浮箱中心定位樁現(xiàn)場沉樁如圖2.5-16所示。2.2.5 導管架根底鋼管樁豎樁定位浮箱定位樁沉樁結(jié)束，便可進行根底鋼管樁豎樁，根底鋼管樁振動錘夾樁、振動錘鋼管樁聯(lián)合體豎向起吊方案見2.4.2.4鋼管樁與振動錘聯(lián)合體起吊方案，此節(jié)不再一一詳述。振動錘與鋼管樁整體在定位浮箱的預(yù)留樁位點液壓抱樁裝置處對樁，鋼管樁樁位點液壓抱樁器對樁現(xiàn)場見圖2.5-17所示。待PVE200M液壓振動錘沉樁至極限狀態(tài)，吊離液壓振動錘，重復上述步驟，連續(xù)在定位浮箱液壓抱樁裝置中豎樁，第1、2根鋼管樁現(xiàn)場豎樁如圖2.5-18所示。第3根鋼管樁現(xiàn)場插樁如圖2.5-19所示。圖2.5-16 定位浮箱中心定位樁現(xiàn)場沉樁圖圖2.5-17 鋼管樁樁位點液壓抱樁器對樁現(xiàn)場圖圖2.5-18 第1、2根鋼管樁樁現(xiàn)場豎樁圖圖2.5-19 第