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海上測(cè)風(fēng)塔 
我國(guó)海上風(fēng)電開發(fā)剛剛起步，在風(fēng)資源評(píng)估、海上風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)理論和方法、海上風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)與運(yùn)行等方面均屬空白。開發(fā)海上風(fēng)電首先要對(duì)風(fēng)資源進(jìn)行評(píng)估，獲取海上風(fēng)資源數(shù)據(jù)的最直接方法就是在海上建立測(cè)風(fēng)塔。目前我國(guó)已建成的海上測(cè)風(fēng)塔較少，海上測(cè)風(fēng)塔建設(shè)可供借鑒參考的資料很少，海上氣象條件惡劣，施工周期長(zhǎng)、難度大。
風(fēng)電是可再生的無(wú)污染的能源。海上風(fēng)能資源豐富而且穩(wěn)定，風(fēng)況優(yōu)于陸地，且受土地利用、噪聲污染、鳥類保護(hù)、電磁波干擾較少，不涉及土地征用等問題。初步資料表明，我國(guó)陸上風(fēng)電可開發(fā)量為2.5億千瓦，在海水深2m至15m之間的海域風(fēng)電可開發(fā)量為7.5億千瓦，我國(guó)風(fēng)電的大規(guī)模開發(fā)潛力在海上，特別是水深小于15m的近海，更是今后幾十年風(fēng)電發(fā)展的方向。德國(guó)、丹麥等國(guó)己經(jīng)建成多個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)，在海上風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行和維護(hù)方面已形成了一定的理論和經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)目前在海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)方面才剛剛起步。
開發(fā)海上風(fēng)能首先需要弄清近海區(qū)域風(fēng)的變化規(guī)律及特征。近岸陸地氣象站所測(cè)風(fēng)速由于受到地面粗糙度及大氣穩(wěn)定度等因素的影響，與海上風(fēng)速有一定差異，不能直接用來代表海上風(fēng)況。獲得海上風(fēng)資源數(shù)據(jù)的最直接方法就是在海上建立測(cè)風(fēng)塔。
一、測(cè)風(fēng)塔結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)
常見的測(cè)風(fēng)塔結(jié)構(gòu)形式有自立式和拉線式兩種。自立式測(cè)風(fēng)塔塔體下部較寬，塔架材料用量相對(duì)較大，對(duì)基礎(chǔ)要求也較高；拉線式測(cè)風(fēng)塔受力較為合理，可靠性高，塔體截面小，塔架材料用量小，但拉線基礎(chǔ)數(shù)量多，施工工藝復(fù)雜。
測(cè)風(fēng)塔塔架可采用單根鋼管、三角形桁架及四邊形桁架等結(jié)構(gòu)形式。單根鋼管結(jié)構(gòu)形式所需鋼管直徑大，迎風(fēng)面積亦大，材料量大；三角形桁架結(jié)構(gòu)形式較為穩(wěn)定，塔架受風(fēng)荷載作用較小，最為經(jīng)濟(jì)；四邊形桁架結(jié)構(gòu)形式較為穩(wěn)定，一般情況下當(dāng)三角形桁架不能滿足受力及變形要求或不經(jīng)濟(jì)時(shí)，塔架可選用四邊形桁架結(jié)構(gòu)形式。
測(cè)風(fēng)塔為高聳結(jié)構(gòu)建筑物，一般采用樁基礎(chǔ)或重力式基礎(chǔ)等。適用于測(cè)風(fēng)塔的樁基礎(chǔ)有鉆孔灌注樁、預(yù)制混凝土樁、鋼管樁等。采用鉆孔灌注樁時(shí)，需水下澆注混凝土，且施工周期長(zhǎng)；采用預(yù)制混凝土樁時(shí)，需考慮接樁，打入較難，且承臺(tái)不宜采用鋼結(jié)構(gòu)，施工周期長(zhǎng)；采用鋼管樁時(shí)，樁長(zhǎng)小于50m時(shí)無(wú)需接樁，施工方便，但費(fèi)用略高。鋼管樁基礎(chǔ)受力情況明確，抵抗極端工況的能力較強(qiáng)，尤其是海底洋流對(duì)鋼管樁基礎(chǔ)的影響較小，但其施工工藝較為復(fù)雜和海上防腐要求較高。重力式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便且較為經(jīng)濟(jì)，但其體型較大，在海洋中受到的各種作用力復(fù)雜，受力情況不明確，且存在海浪、洋流等淘刷作用，容易失穩(wěn)或產(chǎn)生傾斜。綜合考慮，測(cè)風(fēng)塔采用鋼管樁基礎(chǔ)。
二、鋼結(jié)構(gòu)整體防腐設(shè)計(jì)
海洋環(huán)境對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕很大，為確保測(cè)風(fēng)塔在正常測(cè)風(fēng)期內(nèi)不發(fā)生嚴(yán)重銹蝕，保證結(jié)構(gòu)安全使用，需對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防腐設(shè)計(jì)。
海上測(cè)風(fēng)塔根據(jù)其暴露條件可分為大氣區(qū)、浪濺區(qū)、潮差區(qū)、海水全浸區(qū)和海泥區(qū)等腐蝕區(qū)帶，其中浪濺區(qū)和潮差區(qū)腐蝕最嚴(yán)重，其次是海泥交界處下方區(qū)域。不同的環(huán)境條件和暴露條件有不同的腐蝕規(guī)律，一般情況下應(yīng)采取相應(yīng)的防腐、保護(hù)技術(shù)措施。常用的防腐方法有熱浸鋅法、 熱噴鋁（鋅）復(fù)合涂層法、涂層法和陰極保護(hù)法。
防腐按塔架、承臺(tái)、樁等等部分進(jìn)行要求，具體措施為：（a）鋼管樁、鋼承臺(tái)、其他基礎(chǔ)部分受力構(gòu)件及下部5.5m的鋼塔架按0.5mm/a的腐蝕速度預(yù)留腐蝕余量；（b）泥面下7m以上部分鋼管樁：無(wú)機(jī)富鋅環(huán)氧底漆兩層厚75μm，環(huán)氧中間漆兩層厚75μm，聚氨酯面漆兩層厚50μm，漆膜干膜總厚度不小于20μm；（c）承臺(tái)、上部塔架及其他鋼結(jié)構(gòu)采用熱鍍鋅防腐，其鍍鋅量不小于275g/m2。
三、測(cè)風(fēng)塔施工
3.1 基礎(chǔ)施工
（1）樁基施工
樁基施工所需的船舶主要有打樁船、運(yùn)樁船、拋錨船等。鑒于海上施工的特點(diǎn)，打樁船必須配備合適的樁錘，選用合適的施工工藝，盡可能提高沉樁效率，且應(yīng)具有良好的可靠性。經(jīng)調(diào)研分析，打樁船采用“三航樁2#”，樁錘選用D128開口柴油錘，并配900HP拖輪負(fù)責(zé)移船就位作業(yè)；運(yùn)樁船選用自航駁；拋錨船選用當(dāng)?shù)爻Ｒ姷臐O船。
打樁船沉樁的施工順序?yàn)椋浩饦丁�立樁→插樁→錘擊沉樁→停錘、移位→下一根樁起樁→…搭設(shè)圍囹。根據(jù)打樁船特點(diǎn)和施工環(huán)境，計(jì)劃測(cè)風(fēng)塔基礎(chǔ)施工工期為：準(zhǔn)備工作及拋錨1.0d，沉樁施工1.5d，樁支撐結(jié)構(gòu)及托板焊接3.0d，鋼平臺(tái)安裝及焊接2.0d，安裝爬梯、護(hù)舷、護(hù)欄1d，臨時(shí)設(shè)施拆除1d，參考相關(guān)海上施工經(jīng)驗(yàn)取氣候影響系數(shù)2.5，則1個(gè)測(cè)風(fēng)塔基礎(chǔ)的實(shí)際作業(yè)工期定為24d。
打樁船錘擊沉樁約需20min/根，收錘階段實(shí)測(cè)貫入度約為1.0cm。打樁過程貫入度變化規(guī)律與勘探地質(zhì)分層較為吻合�；�礎(chǔ)施工表明，所選的施工設(shè)備和施工工藝較為合理，勘探資料準(zhǔn)確。
（2）施工船舶配合及安全控制措施
海上施工受風(fēng)、浪、流影響較大，施工期間自航駁要運(yùn)樁給打樁船，且要預(yù)防船舶與打好的樁發(fā)生碰撞。因此，各種船舶施工期間的配合需制定詳細(xì)的作業(yè)計(jì)劃和安全控制措施。
打樁船由拖輪運(yùn)至施工點(diǎn)附近，采用八字形式拋錨，每個(gè)錨上設(shè)立浮漂。自航駁停泊在打樁船附近，由于外海作業(yè)受風(fēng)浪影響較大，打樁船和自航駁間距保持在500m左右，自航駁亦設(shè)4根錨纜。
施打第一根樁時(shí)，打樁船拋錨至預(yù)定樁位，自航駁起錨，行至打樁船打樁架一側(cè)，將打樁船上的2根纜繩固定在自航駁上，通過收緊纜繩，令兩船緊緊相靠且使其中心線保持互相垂直；打樁船下放吊鉤，開始起樁；鋼管樁水平脫離運(yùn)樁駁船并至一定高度后，松開系在自航駁上的纜繩，讓自航駁回至原位，打樁船準(zhǔn)備打樁。施打其余樁時(shí)，打樁船通過調(diào)節(jié)其4根錨繩遠(yuǎn)離已打好的鋼管樁，同時(shí)起錨自航駁，按照前述方法起樁；自航駁離開后，打樁船再通過調(diào)節(jié)其4根錨繩靠近已打好的樁，重新測(cè)量定位，開始打樁。
施工實(shí)踐表明，所選用的船舶配合方法統(tǒng)籌安排較為合理。
（3） 打樁檢測(cè)
測(cè)風(fēng)塔采用鋼管樁基礎(chǔ)，且樁較少（4根），施打過程不僅需監(jiān)測(cè)樁身完整性，更要對(duì)樁基承載力進(jìn)行分析判斷。因此，加強(qiáng)基樁施工過程中的質(zhì)量控制和施工后的質(zhì)量檢測(cè)，對(duì)確保整個(gè)工程的質(zhì)量與安全具有重要意義。由于海上施工受到特殊的場(chǎng)地條件限制，無(wú)法也不可能像陸地的基樁那樣進(jìn)行各種靜力載荷試驗(yàn)，只能通過基樁檢測(cè)獲得設(shè)計(jì)所需各項(xiàng)參數(shù)，控制施工質(zhì)量。高應(yīng)變法是在樁頂沿軸向施加沖擊力，使樁產(chǎn)生足夠的貫入度，實(shí)測(cè)由此產(chǎn)生的樁身質(zhì)點(diǎn)應(yīng)力和加速度的響應(yīng)，通過波動(dòng)理論分析，判定單樁豎向抗壓承載力及樁身完整性。高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)不僅能夠有效地確定樁身結(jié)構(gòu)完整性，而且能快速判定樁的承載力，省工、省時(shí)，節(jié)約費(fèi)用。樁基檢測(cè)采用PAK高應(yīng)變樁基檢測(cè)儀檢測(cè)。
檢測(cè)要求參照《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2003），考慮到被檢樁并非豎直樁，有一定的斜度，同時(shí)參考了美國(guó)的ASTM高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)（ASTMD4945），實(shí)際提供各樁的軸向抗壓承載力。檢測(cè)前的鋼樁樁頂?shù)母叨茸运�面起約為8m，檢測(cè)用的力傳感器和加速度傳感器距樁頂約1m，打樁錘重128KN。
3.2 承臺(tái)吊裝及塔架安裝
待樁打完后，在樁間搭設(shè)加固平臺(tái)進(jìn)行圍囹加固�，F(xiàn)場(chǎng)焊接樁間斜支撐、平臺(tái)托板及加勁板，并嚴(yán)格控制托板標(biāo)高。焊接工作結(jié)束后起重船就位，先將鋼承臺(tái)吊至安裝位置上方50cm～60cm左右，緩緩下降，人工輔助控制承臺(tái)位置，承臺(tái)套管對(duì)準(zhǔn)樁后下放使其就位，檢查調(diào)整承臺(tái)水平度，滿足要求后焊接承臺(tái)套管與托板，安裝護(hù)舷與爬梯。
塔架結(jié)構(gòu)在工廠預(yù)制，采用自升式方法安裝。