海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)風(fēng)機(jī)整機(jī)安裝施工安全管理

楊澤

中國(guó)三峽新能源（集團(tuán)）股份有限公司江浙公司 江蘇 鹽城 224000

引言

在我國(guó)大力推廣新能源的前提之下，海上風(fēng)電的開發(fā)和應(yīng)用越加廣泛，具有良好的市場(chǎng)前景。在我國(guó)國(guó)家能源局發(fā)布的《風(fēng)電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中明確提出，要支持海上風(fēng)電項(xiàng)目的發(fā)展，爭(zhēng)取到2020年將海上風(fēng)電施工建設(shè)規(guī)模擴(kuò)大到1000萬(wàn)千瓦。海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)風(fēng)機(jī)的安裝施工是海上風(fēng)電工程項(xiàng)目的重要組成部分，采用整機(jī)安裝的方式可以有效縮短安裝周期，降低大型工程船舶的使用成本，且受海上環(huán)境影響較小，是一種高效率、低成本的安裝施工方式。但是由于海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)風(fēng)機(jī)的整機(jī)安裝在我國(guó)尚屬起步階段，施工案例較少，在實(shí)際的安裝施工中必須要嚴(yán)格管控施工安全，提高安裝管理力度，保障安裝施工的有序開展。

1 海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)風(fēng)機(jī)整機(jī)安裝施工的工藝介紹

海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)風(fēng)機(jī)安裝屬于海上風(fēng)險(xiǎn)工程項(xiàng)目的重要組成部分，以往的單樁基礎(chǔ)風(fēng)機(jī)安裝施工主要采用分體式的安裝方式，但是這種安裝方式成本較高，施工的周期較長(zhǎng)，需要使用大型工程船舶，且在海上安裝施工的部分受海上環(huán)境的影響較大。近年來，我國(guó)大力推廣海上風(fēng)電項(xiàng)目，使得海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)風(fēng)機(jī)的安裝工藝不斷發(fā)展，整機(jī)安裝的工藝水平不斷提高，在部分項(xiàng)目中得到了應(yīng)用。海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)風(fēng)機(jī)整機(jī)安裝施工的安裝工藝主要包括了陸地整體預(yù)拼裝施工、專用運(yùn)輸駁海上整機(jī)運(yùn)輸施工、專用風(fēng)機(jī)安裝船海上整機(jī)吊裝施工、FIS體系緩沖著陸定位安裝施工這幾大組成部分[1]。其中FIS緩沖系統(tǒng)中由包括了平衡梁及索具系統(tǒng)、上部吊架系統(tǒng)、下部就位系統(tǒng)、緩沖系統(tǒng)及中央控制系統(tǒng)等組成部分。海上風(fēng)電安裝基礎(chǔ)風(fēng)機(jī)整機(jī)安裝施工的成功代表了海上風(fēng)電領(lǐng)域的全新技術(shù)成果，也代表了我國(guó)在全球海上風(fēng)電建設(shè)事業(yè)中的強(qiáng)大實(shí)力。

2 海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)風(fēng)機(jī)整機(jī)安裝施工的安全風(fēng)險(xiǎn)分析

與分體式安裝施工相比，海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)風(fēng)機(jī)整機(jī)安裝施工減少了海上大規(guī)模施工的工程量，縮短了施工周期，提高了安裝施工的效率。但是海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)風(fēng)機(jī)整機(jī)安裝施工也同樣面臨著較大的施工風(fēng)險(xiǎn)，具體表現(xiàn)為以下方面。

第一，一般而言，海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)風(fēng)機(jī)的分體安裝需要兩次船舶進(jìn)撤點(diǎn)，而采用整機(jī)安裝的方式則大約需要船舶進(jìn)撤點(diǎn)5次；此外，在單樁基礎(chǔ)風(fēng)機(jī)整機(jī)吊裝及整機(jī)安裝輔助工裝拆除的施工環(huán)節(jié)，還需要對(duì)起重船進(jìn)行多次移位，這也就相應(yīng)地增加了整機(jī)安裝施工的安全風(fēng)險(xiǎn)。

第二，由于海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)風(fēng)機(jī)安裝的特殊性質(zhì)，其本身就屬于高風(fēng)險(xiǎn)的施工項(xiàng)目；并且采用整機(jī)安裝施工在輔助工裝的上部吊架系統(tǒng)和下部就位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造上不可避免地存在著一些缺陷，這就使得整機(jī)安裝中的輔助工裝平衡梁施工、下部就位系統(tǒng)拆除施工以及上部套籠安裝施工等施工工序都屬于高危施工作業(yè)，其本身就存在著較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

第三，如果在海上風(fēng)電安裝基礎(chǔ)風(fēng)機(jī)安裝施工中采用分體式安裝方式，主要的高風(fēng)險(xiǎn)施工項(xiàng)目就是風(fēng)機(jī)各部件的分體吊裝施工，但是采用整機(jī)吊裝的方式進(jìn)行安裝施工，其高風(fēng)險(xiǎn)的施工項(xiàng)目則至少包括了風(fēng)機(jī)分體組裝、風(fēng)機(jī)整體海上運(yùn)輸、風(fēng)機(jī)整體吊裝等八個(gè)存在高風(fēng)險(xiǎn)的施工工序，這必然會(huì)增加整機(jī)安裝施工項(xiàng)目的安全風(fēng)險(xiǎn)。

第四，在海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)風(fēng)機(jī)安裝施工當(dāng)中，如果采用分體式安裝方式，在整體套籠結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中為施工人員預(yù)留了施工站位的平臺(tái)，而整機(jī)安裝當(dāng)中上下套籠和輔助工裝的施工當(dāng)中由于設(shè)計(jì)形式存在著一定缺陷，且施工工序更為復(fù)雜，因此對(duì)于施工人員而言整體的施工安全風(fēng)險(xiǎn)也相對(duì)更大。

3 海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)風(fēng)機(jī)整機(jī)安裝施工安全管理措施

3.1 整機(jī)運(yùn)輸環(huán)節(jié)的安全管理

3.1.1 整機(jī)運(yùn)輸施工前的安全準(zhǔn)備。

第一，在開展整機(jī)運(yùn)輸施工前，需要首先由船舶設(shè)計(jì)院對(duì)船舶運(yùn)輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)算，既要保障整機(jī)運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定性，還需要保證壓載水的裕度和空船重量的裕度可以滿足實(shí)際的整機(jī)運(yùn)輸要求。

第二，提前制定好整機(jī)運(yùn)輸?shù)穆肪€，制定完整清晰的航行計(jì)劃方案，提前與海事局等有關(guān)部門進(jìn)行溝通報(bào)批，以便于整機(jī)運(yùn)輸可以按照既定路線順利完成運(yùn)輸。

第三，在開展整機(jī)運(yùn)輸前還需要制作拖航前的檢查清單，在按照清單內(nèi)容逐一完成檢查并無缺漏后才可以開始整機(jī)運(yùn)輸。

第四，對(duì)運(yùn)輸駁進(jìn)行加固處理，確保整個(gè)運(yùn)輸過程的安全牢固。

第五，按照整機(jī)運(yùn)輸日期提前辦理拖航保險(xiǎn)，在保險(xiǎn)生效后再進(jìn)行拖航運(yùn)輸。

3.1.2 整機(jī)運(yùn)輸過程的安全管理。

第一，在整機(jī)運(yùn)輸前的安全準(zhǔn)備工作完畢后才可以進(jìn)入正式的整機(jī)運(yùn)輸環(huán)節(jié)，在運(yùn)輸前需要密切的關(guān)注海上天氣的變化情況，檢查海上通訊的質(zhì)量，確保各方通訊暢通，與氣象部門取得聯(lián)系，在確保天氣預(yù)報(bào)連續(xù)三天以上風(fēng)力不足6級(jí)，波高不足1m的良好海況下才可以進(jìn)行整機(jī)運(yùn)輸。

第二，在拖航環(huán)節(jié)需要將平衡梁電源線與風(fēng)機(jī)運(yùn)輸駁的電箱進(jìn)行連接，保持持續(xù)性的供電，并由專人負(fù)責(zé)看守，以免發(fā)生連接松動(dòng)、斷電的問題。

第三，由于在整機(jī)運(yùn)輸中葉片的設(shè)計(jì)要超出運(yùn)輸駁船左右舷的位置，因此需要對(duì)這個(gè)部位做好安全警示工作，尤其是在光線較弱的夜間，需要對(duì)來往的船只進(jìn)行照明警示，還需要在運(yùn)輸駁的左右舷兩側(cè)設(shè)置拖輪和錨艇進(jìn)行安全防護(hù)的工作。

第四，在整機(jī)運(yùn)輸過程中需要加強(qiáng)安全防守，嚴(yán)格遵循整機(jī)運(yùn)輸?shù)木€路及操作要求，規(guī)避漁船、淺灘等，提高安全意識(shí)，規(guī)避安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 整機(jī)安裝施工的安全管理

3.2.1 船舶錨位固定的要求。

第一，船舶錨位固定需要考慮整機(jī)安裝施工位置的潮水漲落及水流方向，減少潮水漲落及橫流對(duì)船舶造成的不利影響。

第二，船舶錨位固定需要考慮到整機(jī)安裝施工中船舶的固定和位移的要求，對(duì)固錨方式、錨纜的長(zhǎng)度、錨位的數(shù)量和位置等進(jìn)行提前的測(cè)量和設(shè)計(jì)。

第三，根據(jù)整體安裝施工的具體要求確定起重船、運(yùn)輸船、機(jī)位之間的相對(duì)位置和距離，最大限度地為整機(jī)安裝施工提供便利。

第四，在錨位固定示意圖中明確的標(biāo)注好各個(gè)固定錨位的坐標(biāo)。

3.2.2 整機(jī)安裝施工的安全管理。

第一，按照錨位固定示意圖的位置進(jìn)行錨位固定，在各個(gè)錨位布置點(diǎn)設(shè)置明顯的警戒標(biāo)識(shí)，并由專門的安全警戒船負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)巡邏。

第二，在高空作業(yè)中嚴(yán)格檢查施工人員的相關(guān)證件，按照要求佩戴高空作業(yè)的安全防護(hù)措施。

第三，在整機(jī)吊起前需要對(duì)整機(jī)吊裝系統(tǒng)進(jìn)行全面的檢查，及時(shí)清除雜物，確保固定牢靠，現(xiàn)場(chǎng)無關(guān)人員撤離到安全位置，在開啟起重船前需要進(jìn)行統(tǒng)一的指揮，在排除安全風(fēng)險(xiǎn)下達(dá)明確指令后才可以啟動(dòng)起重船。

第四，當(dāng)起重船將風(fēng)機(jī)吊裝至要求高度時(shí)由指揮人員統(tǒng)一下達(dá)位移命令，才可以進(jìn)行整機(jī)的移動(dòng)。

第五，在整機(jī)就位施工環(huán)節(jié)需要撤離下部就位系統(tǒng)上層的全部施工人員，僅留下指定機(jī)位上的觀測(cè)人員進(jìn)行位移觀測(cè)，并且要按照站位要求做好配合。

第六，為了減少潮流潮落和流速對(duì)整機(jī)作業(yè)施工造成的影響，應(yīng)當(dāng)做好監(jiān)測(cè)，在潮水落潮的時(shí)間開展吊裝作業(yè)[2]。

第七，在起重船、運(yùn)輸駁、機(jī)位的位置上安排交通船，選擇操作技術(shù)過硬的人員進(jìn)行交通船的操控，以盡量減少安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 整機(jī)安裝輔助工裝施工的安全管理

3.3.1 整機(jī)安裝輔助工裝拆除施工的安全管理。

第一，在進(jìn)行輔助工程的拆除施工前，需要將葉輪盤車調(diào)整至Y字形，在葉輪盤車周圍放置輔助全回轉(zhuǎn)起重船和自航運(yùn)輸駁，按照由上到下的順序進(jìn)行拆除。

第二，在鋼絲繩的拆除環(huán)節(jié)需要先拆除平衡梁與上部吊架系統(tǒng)相連接的鋼絲繩，在拆除前固定卸扣與鋼絲繩的位置，以免拆除過程中由于鋼絲繩固定不牢造成彈動(dòng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員造成傷害。

第三，在平衡梁的拆除環(huán)節(jié)先掛扣后加固，確保平衡梁與上部就位系統(tǒng)緊密焊接，先拆除平衡梁法蘭面的螺栓，螺栓拆除后需要撤出現(xiàn)場(chǎng)施工人員，再將起重船提升進(jìn)行第二段平衡梁的拆除。

第四，在上部就位系統(tǒng)的拆除中需要先掛扣再拆除。

第五，在下部就位系統(tǒng)的拆除中需要首先固定臨時(shí)掛板，先拆除下部就位系統(tǒng)的螺栓，再進(jìn)行下部就位系統(tǒng)的拆除。

3.3.2 整機(jī)安裝輔助工裝施工的安全建議。

第一，將套籠與下部就位系統(tǒng)采用一體化的設(shè)計(jì)方式，可以減少下部就位系統(tǒng)在吊裝、拆除和套籠安裝這三個(gè)工序當(dāng)中的安全風(fēng)險(xiǎn)；將結(jié)構(gòu)優(yōu)化后可以將整機(jī)吊裝施工的高危施工工序由原本的八個(gè)減少到風(fēng)機(jī)分體安裝、風(fēng)機(jī)整體運(yùn)輸、風(fēng)機(jī)整體吊裝三個(gè)環(huán)節(jié)，將船舶進(jìn)撤點(diǎn)減少2次。

第二，在海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)風(fēng)機(jī)整機(jī)安裝的上部就位系統(tǒng)當(dāng)中一般包括了兩片對(duì)稱、四個(gè)吊耳，這個(gè)設(shè)計(jì)是為了便于整機(jī)安裝，但是在拆除環(huán)節(jié)會(huì)由于每片上部的兩個(gè)吊耳產(chǎn)生平衡方面的問題，并且在施工人員的站臺(tái)位置、安全通道的設(shè)置和安全帶掛設(shè)方面存在一些設(shè)計(jì)缺陷，增加了拆除環(huán)節(jié)的安全風(fēng)險(xiǎn)。為了解決這一問題，可以在上部就位系統(tǒng)的每片結(jié)構(gòu)上設(shè)置三個(gè)吊耳，利用掛耳位置的鋼絲繩設(shè)置站臺(tái)和安全通道，最大限度的保障拆除環(huán)節(jié)的施工安全[3]。

第三，海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)風(fēng)機(jī)的整體安裝中包含了上部就位系統(tǒng)和下不就位系統(tǒng)兩大結(jié)構(gòu)，其中又分為了八個(gè)區(qū)域，在設(shè)計(jì)上由于采用懸空掛設(shè)的設(shè)計(jì)方案，沒有為施工人員設(shè)置安全通道，因此在施工中存在著一定的高空墜落風(fēng)險(xiǎn)?？梢酝ㄟ^優(yōu)化上部就位系統(tǒng)和下部就位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改善這一問題。具體而言，可以在上部就位系統(tǒng)的油缸系統(tǒng)位置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)置一條貫穿式的安全通道，并利用安全護(hù)欄實(shí)現(xiàn)上下攀爬；此外，由于在現(xiàn)有設(shè)計(jì)中只有上層結(jié)構(gòu)的法蘭盤下留有一個(gè)站位平臺(tái)，在安全帶的掛設(shè)上存在較大的問題，可以在上部就位系統(tǒng)的上層增加法蘭盤，便于施工人員站位，提高拆除環(huán)節(jié)的安全性。

第四，現(xiàn)有的下部就位系統(tǒng)設(shè)計(jì)中沒有充分考慮上部就位系統(tǒng)拆除的安全風(fēng)險(xiǎn)，容易在拆除環(huán)節(jié)造成上下部就位系統(tǒng)卡死，因此存在較大的安全隱患?？梢栽谙虏烤臀幌到y(tǒng)中采油油缸控制的活動(dòng)式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，便于上部就位系統(tǒng)的拆除。

4 結(jié)束語(yǔ)

海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)風(fēng)機(jī)整機(jī)安裝施工代表了我國(guó)海上風(fēng)電事業(yè)的重大突破，在全球的海上風(fēng)電領(lǐng)域都具有十分重要的地位。為了盡可能減少海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)風(fēng)機(jī)整機(jī)安裝施工的安全風(fēng)險(xiǎn)，需要在施工前做好充分的準(zhǔn)備工作，制定完善的施工流程和規(guī)劃，加強(qiáng)對(duì)整個(gè)安裝施工過程的安全監(jiān)督與控制，加強(qiáng)安全巡查力度，從而有效減少整個(gè)安裝施工中的安全風(fēng)險(xiǎn)。