海上风电施工测量技术

孙焕锋

摘 要：施工测量是将设计图纸上的建（构）筑物的平面位置、形状和高程准确标定在建设场地，是施工的重要组成部分，贯穿于整个施工过程，其精度决定工程建设的成败。海上风电场工程因其离岸距离远、场区面积大、开阔海域缺少固定点，施工测量方法具有其特殊性。本文根据典型海上风电场建设施工测量实践，对海上施工测量技术进行了探讨，并提出了针对性地解决措施，以望能推动行业发展和进步。

关键词：海上风力发电场;工程建设;测量控制;解决措施

风力发电作为可持续发展的清洁型能源，是我国未来能源发展的重要方向，一直以来都是社会各界技术人员关注的热点话题。与陆上风电场相比，海上风电场具有可利用海域面积广、对生态环境影响小、风能资源丰富、有较高的年利用小时数、单机容量大、更有利于大规模开发等优点，近年来得到迅猛发展，海上风电场建设已从近岸逐步走向近海。海上风电场工程因其离岸距离远、场区面积大、开阔海域缺少固定点，无法按传统的陆上工程测量规范要求建立施工测量控制网而具有施工测量解决方案的特殊性。为实现海上风电场工程设计精度要求，本文根据某海上风电场建设施工测量实践，对其施工测量技术进行了探讨，提出了针对性地解决的措施，以望能推动行业发展和进步。

1 工程概况

江苏某海上风电场项目位于江苏近海海域，其风场规划海域面积127km2左右，风场中心离岸距离约为55km，在该风电场区内海床面地形复杂多变，水深在为3～13m，工程设计92台风力发电机组，总装机容量400MW，分两期核准建设。项目配套建设一座220kV海上升压站和一座陆上集控中心。风机所发电能由16回路35kV海缆集电线路汇集至海上升压站，通过两回220kV海缆链接至陆上集控中心就近并入电网系统。项目一期安装68台风力发电机组，容量为300MW，二期扩建有23台风机，容量为100MW。

本工程在仪器配置的过程中考虑施工设计的现场情况，综合了相关标准规定以及工程进度，科学配置了多种设備仪器，RTK、水准仪、水平仪、垂测仪、经纬仪、中海达测深仪等等，所以本文接下来针对在该工程建设过程中所出现的一些问题进行了探讨，并提出了一些看法。

2 测量控制的实施

2.1 铺设控制网

只有做好施工测量准备工作，才能有效保障工程项目的数据准确，从而实现项目的安全开展，首先要对施工所涉及的海域进行全面的数据搜集，包括地形图、平面布局图、水文、地质、气候条件等信息进行整合，然后基于此制定设计方案，参考招投标文件的要求，按照测量规范不断完善设计方案，然后对监理单位移交的控制点数据资料进行对比和二次审查、对照计划值进行复核验算，为风电场工程测量工作的开展打下坚实的数据基础[1]。在控制点对比复测时应特别注意施工图的机位坐标与控制点必须采用同一坐标系，以避免造成施工测量的系统偏差。在准备工作进行结束之后，再开始对控制网进行铺设，在这个部分主要是针对四个要点，首先，在铺设控制网络过程中，一定要严格遵循相关的标准和规定之中的数据要求，对精度等严格控制，以避免所测量得到的数据值不够准确，从而无法为建设工程提供数据支撑，导致出现工程质量问题。其次，在建设施工平面的控制网时，对于网点的选择也十分重要，不仅要保证其地基的稳定性，同时对网点附近的建筑和地形等也要进行严格的筛查，以确保风电场的交通便利、通视良好，避免这部分地形要求对控制网的铺设带来的负面影响。第三是在加密铺设时，技术人员也要综合考虑各方面的施工因素，根据施工现场的具体情况提出针对性地测量技术方案，并且按照国家标准控制网的测量作业[2]。最后，由于本工程项目建设地点是海上作业，且距离陆地相隔较远，所以在敷设控制网时因为地理位置受限会有很大的难度，所以在进行试桩平台的测量时，要按照相关标准要求至少要保证控制点在两个以上，除此之外也要注意测量限差，要使高程限差和平面限差保持在一定范围之内，二者分别为40mm和30mm。本风电工程项目在建设过程中采取了新的供电技术，为基准站供电形式提出了新的思路，在以往的施工测量过程中，大部分的基站架设所选取的供电形式一般为12V、180Ah电源，并且使用并联电瓶进行供电，这样的供电方式有着很大的弊端，首先是因为平台有着一定的高度使得人员在爬高更换和安装电瓶时有很大的难度，也存在安全隐患，所以本工程的在供电形式选择了利用小型风力发电技术和架设太阳能板为蓄电池充电，实现基站设备供电，并采用了远程可控的开关设计，一来便于操作，二来在设备闲置时便于关闭电源以节约电量，延长电瓶的使用寿命，这也是今后在开展海上风力发电建设的重要方向。

2.2 定位放样

在本工程的沉桩定位放样工作开始之前，施工方应该仔细研究施工图纸，以全面掌握施工现场的技术安排，在设定船舶驻位方向时要避开工程桩吊耳，并按照提供的技术数据来进行抛锚工作。在这一部分工作开展时，为了更好地保证施工定位的精确度，在稳桩平台的定位过程中可以采用GPS，将GPS与抱桩器中心连接，然后借此指挥吊机不断调整，完成定位。接下来再采集中心点的坐标，与原来施工计划中的设计值进行两项对照，以确保误差可以控制在单桩机施工的要求之内，控制平面误差不可以超过50cm，高程误差不可以超过5cm。同时在测量的控制过程中，对测量对象的剖面以及平面图、施工坐标、测图坐标等有着严格的控制，对比设计值，控制误差。

2.3 沉桩测量

在压桩测量以及沉桩施工过程中，工作人员也应该要注意算好稳桩平台高度，并且按照桩柱身刻度的数值来进行计算，并标记出桩的零度（正北）方向，同样的计算方法标记出稳桩的正北方向，二者相互对照，借此来调整稳桩桩身的方位角度，并使得两个正北方向保持一致，以完成调桩。接下来，在进行沉桩施工的压桩时，工作人员也要调整角度，掌握工作要领，避免出现压锤溜桩的状况。压桩时首先注意轻轻下压锤身，不能过重，如果力度过大往往会因为惯性而出现溜桩。在下压高度达到2m后再进行垂直度的观测，一般每下沉4m观察一次桩身垂直度，这种操作一直重复至整个压桩完成。在这部分垂直度的观测工作中，一般可以采用两台从经纬仪相互垂直的两个方向来检测并调整桩身，稳桩完成后再次调正桩身，为下部起锤沉桩做好准备。然而如果一旦发生溜桩现象，那么需再次观测桩身的垂直度，发现桩身垂直度超差要重新调整纠偏，在此过程中，工作人员一定要做好调试结果的数据记录，并且重复沉桩施工以及垂直度的测量工作，保持每下沉4m观察一次垂直度。接下来，是利用稳桩平台高度和桩身刻度来推算，以确保可以有效地控制沉降距离，并且，在桩身要达到施工图纸设计的标准高度时，进行二次复测和推算，终锤后对桩顶法兰的高程进行精确测量。打桩结束之后，一般可以用水准仪复测桩顶法兰的整体水平度，然后利用GPS流动站完成套筒安装测量，保证塔筒的有效拼接，也确保数据的准确性[3]。