海上风电基础过渡段生产工艺研究

郭奔奔

中交第三航务工程局有限公司厦门分公司 厦门 361006

摘要：本文以三峡新能源阳江沙扒三期海上风电项目为例，研究其基础过渡段及配套内平台的制作，在此过程中，对其生产工艺的选定及关键制作过程展开说明，望能为此类施工应用有所借鉴。

关键词：海上风电；基础过渡段；内平台

三峡新能源阳西沙扒三四五期海上风电项目总装机容量为1000兆瓦。其中，三期、四期、五期装机容量分别为400兆瓦、300兆瓦和300兆瓦。此次先期开工的四期项目共安装43台单机容量为7兆瓦的抗台风型海上风力发电机组。风机基础采用大直径四桩导管架基础，管桩直径3.5米～4.5米，是目前中国直径最大的四桩导管架基础；其中三五期项目基础过渡段需制作生产23套，过渡段直径7m，高度7.9m，管节板厚70mm，管节共分为3节，其施工总体流程为：放样下料-区域结构制作-镀锌防腐-整体结构制作-油漆防腐。

1.基础过渡段制作

1.1基础过渡段下料

1.1.1本工程所有钢材下料均采用火焰切割，过渡段筒体管节为厚度70mm的厚板，下料需考虑其在焊接过程中的焊缝收缩量以及板材在卷管过程中的伸长量，过渡段总高度偏差尺寸为0至10mm，管节端面不够平整会导致管节在组对过程中出现缝隙，为保证主体结构完工尺寸符合要求，故在板宽留有3mm的焊缝收缩量，板材长度按照计算尺寸为21771mm，为减少卷管过程中的伸长量实际下料尺寸为21767mm；

1.1.2基础抗剪环与桩底锚固环按照设计要求等分成弧度板，为保证下料尺寸减少热变形，必要时需在环板切割过程中预留有几处未切割部位，待板材温度冷却下来之后，再将预留部位进行割除；

1.3电缆板为板厚220mm钢板，无法直接通过数控火焰切割冲孔，数控切割之前先通过彩板在原材上放样尺寸，在原材排版完成之后确定割孔位置后使用磁力钻在原材上进行钻孔，便于数控从钻孔位置引线完成切割，因海缆板特殊要求，数控切割尺寸比实际尺寸小20mm，便于机加工镗孔。

1.2 基础过渡段拼装

1.2.1法兰拼接是要严格控制法兰的平面度和内倾度，为检验进厂法兰平面度是否符合工艺要求，应先将法兰吊至平台上边先进行测量，平台表面需平整，杂物清理干净。将法兰吊至管桩首节上按照项目要求的塔筒门方向角度进行拼装，对法兰与管桩外壁有错边量的用千斤顶微调，千斤顶支撑板应焊在管节上面，禁止对法兰母材造成伤害，拼接完成之后由专业人员激光测评仪测量。法兰拼接合格之后先对法兰与管节用气保焊打底，打底之后用同样方法再测一遍，以保证焊前法兰平面度和内倾度在要求范围内。打底之后测量合格之后的法兰管节吊至法兰焊接工装。法兰焊接前仍需要预热，焊接过程中为保证法兰内倾度，需要对法兰边焊接边测量，首先在法兰内壁焊接焊接2至3道之后将伸臂焊接平台移至最上方对外壁焊缝焊接，焊接过程中用靠尺检测法兰内倾度。

1.2.2基础环过渡段管节为直径为7m的超大管节，因板材卷制等其他不可抗拒因素都会引起板材尺寸存在误差，为避免管节组对局部误差量过大，在管节组对前先对管节外周长进行测量，计算出两相邻管节的错边量，在管节拼装过程中按照计算的错边量组对拼接，使尺寸误差均匀分散达到设计要求。

1.2.3基础锚固环为板厚150mm钢材，因板材过厚应严格控制焊接完成后的变形量，拼装之前先在施工平台上将锚固环外形尺寸根据图纸进行放样，然后将部件置于拼装平台上。板材在切割过程中的热变形会产生尺寸误差，应将其尺寸误差分散在多点位置，不可将误差累积在同一位置；拼接完成的锚固环焊接前先进行预热，正面焊接几层焊缝之后，将锚固环方面气刨后再进行焊接，反面焊接几层寒风之后再进行反面，重复此操作，直至焊接完成；锚固环焊接完成之后采用保温棉对焊缝位置包裹使其保温12小时，再锚固环与过渡段筒体组对之前，用卷板机对锚固环的平面度进行矫正，待其平面度符合要求时方可与筒体管节组对。

1.2.4基础抗剪环安装要求板件与筒体垂直度不超过±1mm，还需保证上下两道抗剪环的孔位在同一轴线上。在确定抗剪环在管节上的拼装位置之后，先测量管节外壁周长，然后将外周长八等分，并将等分先标记出来，抗剪环拼装时，将编号分别为ABCDEF的环板相应的孔位对应其等分线，未在等分线上的孔位则按照等分线与孔位的距离来进行定位。第二圈环板在整桩完成后采用相同方式拼装，确保上下抗剪环各孔位在同一轴线上。

1.2.5基础环筒节组队施焊完成之后环向焊缝余高不允许超过3mm，各附属构件根据塔筒门方向定位电缆支架，牛腿等附属构件拼装，内环板拼装过程中，对接焊缝应与筒节纵缝错开，避免出现焊接应力导致焊缝撕裂；构件与塔筒焊接后，内环板及牛腿上表面应在各自同一平面上，保证其高度安装误差不超过±2mm；电缆板的安装需在管节整桩完成后，在管壁人工开孔及开坡口；电缆板拼装位置以两个孔中心为基准。

1.2.6基础环翻身也是本项目施工的难点，基础环翻身采用桩顶法兰及桩身抗剪环两点吊装翻身，桩顶法兰与抗剪环均有孔位，因此吊耳板螺栓孔与桩顶法兰和抗剪环相配合，为防止法兰和抗剪环因吊耳拉力导致变形，因此均布置两个吊耳进行吊装，吊装过程中，桩顶吊点向上牵引为主要受力点，抗剪环吊点应保持钢丝绳紧绷，在基础过渡段起吊至平衡点时，抗剪环吊点配合加力，防止在翻身过程中基础过渡段出现剧烈抖动，待基础过渡段度过平衡点时将其缓慢放下。

2内平台制作与安装

内平台与基础过渡段连接方式为螺栓连接，孔位数量多，施工难点为各构件螺栓孔配合钻孔连接，减少焊接变形及提高镀锌件焊接质量。

2.1内平台内板件厚度低于16mm的钢材采用等离子数控切割，等离子数控切割过程中易产生飞溅物，板件在镀锌前需将飞溅物清理干净，避免影响外观质量；较小构件在数控切割过程中预留几点使各小构件之间保持连接，方便镀锌，镀锌完成之后再将预留点割除或采用小构件预先拼焊完成再去镀锌加工。

2.2内平台制作前需先在工装上对内平台各主要构件外型尺寸进行放样，保证整体尺寸无误差；构件拼装先拼装主要构件，主梁焊接完成之后焊接次梁等附属构件，减少焊接变形。

2.3各构件孔位通过划线放样钻孔，首先按照图纸要求九等分，对盖板下料，然后对盖板划线放样确定孔的位置，盖板外侧螺栓孔待内平台安装在基础环后与基础环内环板以此盖板为模板，对其它盖板进行钻孔，即所有构件孔位使用同一个模板，保证制作完成后孔位拼装尺寸无误；

2.4各构件焊接前，需对镀锌层进行处理，将构件焊接部位的锌层处理干净，保证焊接质量，减少焊接过程中产生的有毒气体

2.5内平台正式安装之前将内平台吊至过渡段基础环内，首先把内平台盖板内侧螺栓孔与内平台对锁，通过过渡段基础环内环板螺栓孔确定内平台盖板外侧螺栓孔，把所有螺栓孔位标记完成之后再将内平台盖板拆除，内平台及盖板吊出过渡段基础环后，对内平台进行油漆防腐。因基础环过渡段直径过大，因此在制作过程中，管节会存在椭圆变形量，内平台盖板与基础过渡段内壁余量较小，必要时可将盖板外侧重新修边来完成安装。

小结：采用此工艺制作生产的构件已经通过监造的认定，表明该生产技术在该领域能够起到学习和借鉴作用，本研究工艺适用于大型管桩构件的生产制作。