海上风电群桩嵌岩施工平台制作工艺及质量控制

陈小夏

（中交第三航务工程局有限公司厦门分公司，福建 厦门 361000）

1 工程概况

福清兴化湾海上风电场项目位于福建省福清市江阴镇，地处福清兴化湾北部，由三块区域组成，总面积约48.6km2。A 区与B 区合计规划装机容量350MW，C 区规划装机容量100MW。A、B 区的项目分为两期开发，本次承接二期部分的制作加工，二期规划装机容量280MW，二期风机主要涉及A 区一期风机南侧以及整个B 区区域。A 区中心离岸距离约5.0km，面积约20.4km；B 区中心离岸距离约4.7km，面积约18.5km。

2 平台制作

嵌岩平台整体长33m、宽31m、高3m，分为三个部分，甲板面为整个平台可提供嵌岩桩机等陆地设备施工的操作面，整面平铺花纹板，使用I14#工字钢加筋；中间矩形桁架主体结构由φ500mm 和φ300mm 的螺旋管对接组成；平台下表面平铺钢格板，使用[10#槽钢加筋，为施工人员的操作面（见图1、图2）。沿4 个斜桩沉桩纵向分别在甲板面底部和下平台布置共计32 个千斤顶推杆，辅助千斤顶在沉桩时起到导向和定位的作用，甲板面和下平台加设1.2m 高的围栏，保障人员安全。

图1 嵌岩平台俯视图

图2 嵌岩平台主体结构立面图

2.1 平台制作工艺流程

放样→胎架制作→下料→下料验收→零部件喷砂→喷涂第一道防腐底漆→零部件拼装→焊接→构件矫正→构件拼装→整体防腐涂装→验收→存放等待运输至工地安装。

2.2 放样、号料工作

甲板面的花纹板、底面的钢格板和制作套笼的钢板，在加工车间内下料，为了保证下料尺寸的精确度和材料的利用率，设计部门用电脑进行预排版后将数据导入数控机床进行切割。

螺旋管桁架结构的号料难点在于每个相接点处相贯线的把控，要求误差控制在±3mm 偏差范围内，设计人员在电脑上建立对应的三维模型，然后对每个螺旋管进行细化出图，给出每根螺旋管的最长下料长度和两端头段的相贯线展开图，号料班组根据出图在砂纸或者0.3mm 厚的薄镀锌板上按1∶1 的比例进行精准放样。螺旋管采用手动气割开V 型坡口，切割处不得有分层，断面上不得有裂纹，应清除切口处的飞边、熔渣和飞溅物，允许偏差控制在规定范围内。

2.3 零部件拼装、焊接

制作胎架，调整胎架平整度；平台的4 个套笼及延伸平台先进行局部拼装，下料好的钢板手工清除毛刺和铁屑熔渣，用卷板机卷圆后焊接喇叭口。制作上弦杆和下弦杆的φ500mm 的螺旋管对接处为了提高焊接质量，内壁加贴钢衬板（保证焊透），待焊缝冷却检验合格后，接头处外壁均匀焊接6 块贴板，增加对接接头的强度。上弦杆和下弦杆对接接头位置错开。斜杆与竖杆和上弦杆相贯处，个别隐蔽位子采用开口焊，隐蔽处焊接检验合格后，再在外部覆盖圆弧板焊接。

2.4 构件拼装、焊接

在胎架上弹线放样，并延线边在每个节点和端头处焊上一个限位块，拐角和顶点加设限位块。采用半自动二氧化碳气体保护电弧焊，按照整体由下至上的顺序，利用吊机辅助进行拼装焊接，焊材选用药芯焊丝，焊接时尽量采用平焊和立焊。

每道焊缝多层焊接，第一层打底，第二层中间层，第三层盖面，平焊时第一层电流控制在160～200A、第二层电流控制在200～320A、第三层电流控制在220～320A，焊缝高度差控制在1mm 范围内。平台四周角焊缝熔深至少80%，φ500mm 螺旋管焊脚高度≥10mm；φ300mm 的螺旋管角焊脚高度≥8mm。甲板面与I14#工字钢连接处满焊，下平台与[10#槽钢连接处也全满焊。

2.5 平台防腐

数控机床和人工下料后，人工去除零部件表面毛刺、锯齿和突起等缺陷，所有粗糙切割边缘打磨到r≥2mm的圆角。进喷砂房进行喷砂后喷涂第一道防锈底漆，喷砂时，控制喷砂密度不能低于85%的被清理表面，喷砂除锈清洁度等级要求达到SA2.5 级，平均粗糙度要达到50～100μm。

平台整体拼装焊接完成后，先对焊缝进行打磨及预涂，之后对平台进行整体第二道防腐漆及面漆涂刷。三道漆按第一层环氧富锌底漆40μm、第二层环氧中间漆80μm、第三层聚氨酯面漆80μm 的顺序涂刷，总干膜厚度达到200μm。

3 平台制作质量控制

3.1 下料质量控制

为了提高零部件下料尺寸的精确度，严格控制误差，减少返工，钢板均采用数控机床进行下料，有效地将钢板尺寸偏差控制在≤1mm。螺旋管端头复杂的相贯线，通过三维建模放样，快速有效的控制了尺寸误差，大幅降低了制作难度。

3.2 焊缝质量控制

焊接时，应保证作业环境清洁，焊接作业区最大风速不应超过2m/s，雨天停止焊接作业。螺旋管对接接头全熔透，角焊缝链接部件应密贴，根部间隙不易超过2mm。拼装焊接后焊缝处不应有工具碰撞或击打的痕迹及不平坦的收尾，焊接保证焊缝饱满，不得有夹渣、气孔、焊渣、焊瘤、未熔透等缺陷现象。对接焊缝处进行平整度修饰，使用角磨机打磨，使接头部分与母材金属处于平滑状态。

3.3 构件变形控制

构件拼装焊接时，采用从外往内的方式，以4 个套笼平台为定点向内拼装焊，来控制平台的整体尺寸。下弦杆与周围4 个套笼平台对接后，在下弦杆节点处加设支撑杆，防止下沉变形。焊接过程中，保持焊接处型材受热均匀，根据之前制作经验，在焊件反方向预留变形收缩量。各部件拼装前，再进行一次垂直度、弯曲度和挠度检查。

3.4 防腐涂装质量控制

构件涂装时的环境温度和相对湿度应符合涂料产品的说明书要求，当产品说明书无要求时，环境温度应选在5～38℃，理想为15～30℃，环境温度低于5℃或者高于38℃时停止油漆施工；涂装环境的相对湿度应小于85%，涂装时构件表面不应有结露。

零部件喷砂后喷涂第一道防腐漆，避免材料二次锈蚀，并且在两个零件相接处各预留10cm 宽的位置，用贴纸替代，这样既能在拼装前将预留位置与空气隔离，防止二次锈蚀，又能在拼装焊接时不被油漆影响，避免行成气孔，构件拼装完成后，再补涂防腐漆。

构件整体涂装时，应保证干膜厚度均匀，确保不出现流挂、刷痕和涂痕，也不应出现起皱、厚边、干裂纹、气泡、肉眼可见针孔、干喷等现象。涂刷时，严格按照产品混合比调配，雨天环境停止涂装施工。每层油漆涂装后应保证充足的固化时间，确保上一道完全干燥后，再进行下一道的涂刷，在固化过程中做好保护措施，保证漆膜不受雨水或其他不利因素影响。

4 建立质量管理体系，保证产品质量可控

为了保证海上风电产品的质量，形成了一套较为完整的质量管理体系，“生产自检+质检部专检+成品会同验收”相结合的体系。

4.1 生产工位自检

进行下料、零部件拼装、构件拼装、整体拼装四个阶段时，各工位均要对各节点进行挠度进行自测。焊缝尺寸偏差、外观质量依据《钢结构焊接规范》（GB 50661-2011）和《钢结构工程施工质量验收规范》（GB 50205-2001）相关规定进行自检。防腐班组每道漆膜涂覆后进行涂层厚度自检。

4.2 质检部现场巡检和工序专检

对下料、零部件拼装、防腐等工序，则通过抽取一定比例工件进行核验与自检表格中的数据进行对比，检查班组自检资料的真实性和准确性。质检部门对焊缝采用超声波探伤检测仪器对焊接缝按规范要求进行无损专检。完成对焊接质量的控制，做到产品检验过程的可追溯。

4.3 部门会同验收

嵌岩施工平台制作完成后，组织生产部门和质检部门对平台进行整体验收，使用水平仪测量平台平整度，对表面防腐涂层厚度、观感等项目进行验收，做到产品的“零缺陷”，保证在业主和监理出厂验收前“百分百”合格。

5 结束语

随着国家新能源结构的调整和新能源开发产业的逐步推进与成熟，福建省海上风电项目规划布局的全面展开，海上风电制作安装工程越来越多，技术要求也越来越高，本次海上施工平台的制作工艺和质量管控的成功实现，有效地降低了施工成本，提高了产品质量，成功解决了群桩里单根桩在垂直度控制上的要求，对应对今后类似海上风电风机基础施工作业平台的制作项目具有良好的借鉴意义。