分片式锚栓组合件在海上风机承台基础中安装关键技术应用

方晶 张竹

一、工程概况

福建兴化湾二期项目为亚太单机容量最大风场，单机容量达6.7MW，通过地勘和海况勘测，由于本项目海床淤泥较浅，不宜采用单桩基础，因此采用承台基础的形式，如图1、图2所示，本项目承台基础中间采用分片式锚栓组合件结构，安装后用混凝土浇筑，锚栓结构上锚板与风机塔架对接，通过张拉法安装工艺紧固。

海上分片式锚栓组合件安装主要工艺为：码头分片锚板拼装、锚板吊装、锚栓组合件安装、加固装船运输、机位吊装、工装拆除、调平和混凝土浇筑验收等环节。因此，此安装工艺关键技术在于分片式锚栓组合件拼装后吊装不变形的控制，可拆卸式加固方案的应用，掌握此工艺，并应用于实践，让原先在海上机位拼装作业转为码头作业，可大幅节省海上作业船舶资源，降低人员海上作业风险，提高海上施工作业安装效率，极大降低成本。

二、锚栓组合件安装技术要求

1、准备工作

分片式锚栓组合件由不同厂家供应，项目用的6MW基础和8MW基础设计尺寸有区别，同时采用两片锚板和四片锚板的结构，到货现场需求根据合同规定的清单做详细检查，包括材质、长度、直径和是否锚板有坏牙等细节，现场存放地点需要提前明确，需要考虑防风、下雨和腐蚀等因素。海上锚栓组件相对陆上锚栓，结构更大，同时防腐等级也要求更高。分片式锚栓组合件与吊具安装如图3所示。

2、上、下分片锚板拼装工艺

上锚板和下锚板为4片（不同厂家为2片或者4片），通过专用吊带或者夹具起吊锚板，与锚板接触位置需要做防腐保护，两吊点位置距离分片锚板两端约为0.5m左右，吊带与锚板接触位置用胶皮隔开，防止摩擦割坏吊带或者损坏锚板，起吊过程中保持锚板水平，两侧吊点高度差控制在2cm以内，防止锚板跌落。根据常规分片式锚栓基础图要求，核对安装下锚板的预埋件数量、尺寸和位置是否正确。

选用满足要求的吊车，下锚板吊起后缓慢移动到码头临时拼装支撑平台上方300mm处停住，下锚板拼装方式为：2片或者4片锚板对接，根据图纸设计要求，中间采用上下连接板结构形式固定，连接板材质为Q235，同时连接螺栓等级比锚栓等级低，主要用于连接分片锚板作用，后期安装后上锚板连接板需要拆除，下锚板连接板浇筑预埋在混凝土中。上下锚板连接板安装位置图，如图4所示。

3、锚栓组合件准备工作

锚板的强度设计需要通过计算，由于6MW和8MW基础载荷不一样，因此后者直径更大，锚栓个数更多，根据地勘和风速，海况信息，两者基础标高设计一样，为保证现场上锚板调平结构，调节部分采用可调节高度的螺母形式，以保证螺母露出锚板的长度，如图5所示，在塔筒安装阶段，此部分锚栓和塔架下法兰对接安装。

三、锚栓组合件安装和加固

1、锚栓组合件安装

锚栓组件的安装用到安装支撑架部分，其作用在于支撑上下锚板之间的高度，以方便锚栓的穿入，在项目现场实践过程中，总结一种新的安装方案，即通过八点法穿入锚栓：在锚板上均匀的找出8个点，先穿入8根锚栓，用于支撑和定位，其次调整锚板之间的间距和高度位置，用可调节螺母固定，施加力矩紧固。由于是预拼装，现场通过活动扳手即可完成，有效地提高施工效率。

分片式锚栓的另一个优点就是单片锚板结构轻，吊装锚板对现场使用的吊索具要求低，满足码头，海上机位吊装对吊索具种类缺乏，以及吊索具通用性的需求，根据上述八点法拼装后，可迅速完成锚栓的穿入工作，并以之作为参考，其他锚栓露出部分长度可直观对比，通过初步调平、力矩紧固和刷冷喷锌等方式做防腐，完成锚栓组件的安装工作。

2、锚栓组合件加固

锚栓组件在加固前，必须使平面度，同轴度等达到图样技术要求，现场通过专用测量设备对称均布测量，用激光仪测量水平度，以保证后期塔架对接安装过程螺母紧固的安装余量，如圖6所示。通过力矩扳手检验锚栓组件安装调整后的张紧程度，不同基础形式的锚栓组件力矩值不同，紧固后，需要做防腐处理。

调整结束后，通过设计专有的可拆卸式U型卡板工装加固，主要方案为：内侧通过6根斜向槽钢（均布）加强固定，槽钢中间通过双螺母形式支撑调节张紧程度，外侧用4根带U型卡板接头的竖向槽钢与锚板固定，通过花兰螺丝形式拉紧，加固工装安装完成后，对上下锚板水平度和相关参数进行重新复测，使锚板上下水平度达到设计值，栓接支撑加固方式安装流程如图7所示。

本方案的关键技术在于利用锚栓组合件吊具吊耳内可侧栓接特性，与斜撑槽钢的螺栓孔连接固定，不仅对锚栓组合件起到加固作用，也节省了组合件在机位重新安装锚栓组合件吊具的时间。

分片式锚栓组合件加固示意图如图8所示，通过上U型卡板和上锚板固定，下U型卡板与下锚板固定，上下锚板外侧通过花兰螺丝上下张紧，内侧通过斜支撑槽钢上下锚板固定，中间通过螺杆调节间隙。保证加固工装的易安装和可拆卸性。

四、锚栓组合件整体吊装

吊具结构形式充分利用加固工装接口，采用斜支撑加固工装上锚板连接吊耳，直接安装中间平面支撑结构，不仅不会破坏组合件防腐涂层，也大大提高吊具的安装时间。

吊具结构设计为均布6吊点起吊，锚栓组合件结构受力均衡，中间支撑杆与吊耳部位螺栓连接，可伸长缩短，满足不同规格锚栓组合件吊装接口的通用性，锚栓组合件吊具设整体连接示意图如图9所示。

为了进一步保证连接板连接处的安全性，吊具安装与锚板的接触位置需要避开连接板接口处。在锚栓组合件整体吊装前，需将上下锚板之间螺栓副全部紧固，保证整体结构受力均匀完整，如图10所示，锚板和连接板强度计算应力图。

五、锚栓组合件海运绑扎

为避免锚栓组合件下部锚栓与船体接触磕碰，下锚板下侧设置有缓冲装置块，规格为200mm×100mm，为保证下锚板受力均匀，采用不少于20个均布布局，运输船根据单次装载锚栓组件的套数决定吨位，同时，根据运输船甲板上空间以及下锚板尺寸周边均匀布置挡块支座，为方便后续批量运输，提前在甲板上焊接支座，通过螺栓形式与甲板支座连接固定，锚栓组合件在甲板放置稳固后，周边均布用钢丝绳张紧，待锚栓组合件运输至指定机位时，将吊具重新安装在锚栓上端，并完成力矩紧固，将锚栓组合件吊装至机位预埋件相应的位置，按照图纸要求调整支撑螺栓尺寸。

海运有单独加速度要求，广东、福建、江苏以及山东海域海况均不同，需要对绑扎方案和绑扎索具进行加速度计算和校核，以确保安全，如图11所示。

六、机位吊装和工装拆卸

组合件运输到达机位后，安装专用吊具吊装到机位，先拆卸上部吊具，再拆卸内部斜支撑和外部竖向支撑加固工装，通过下锚板调平结构，使下锚板上平面到预埋件的距离根据基础图纸设计要求。下锚板的中心对应基础中心，将下锚板支撑螺栓与对应的预埋件焊接牢固，锚栓组合件上下锚板内外侧纵向槽钢拆除，锚栓组合件安装完成后，重新调整上下錨板水平度，使锚板上下水平度达到设计值，如图12所示，考虑到海上工况、环境气候特殊，锚栓组合件需采取有效防腐措施。

七、结论

本安装技术方案已经应用于项目现场，并取得良好效果，目前该吊装和加固方案已经完成总量80%的承台基础锚栓组件安装。本文通过分片式锚栓组合件分体特性，设计出有针对性的专用吊具和加固工装结构，探索出一套新的安装加固技术，可大大提高现场安装效率。分片式锚栓组合件现场安装过程如图13所示。