海上風(fēng)電場(chǎng)基礎(chǔ)形式及配套施工技術(shù)

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1、海上風(fēng)電場(chǎng)基礎(chǔ)形式及配套施工技術(shù)秦順全，張瑞霞，李軍堂（中鐵大橋局集團(tuán)有限公司，武漢４３００５０）［摘要］　根據(jù)不同的水深及地質(zhì)條件，結(jié)合已建成的海上風(fēng)電場(chǎng)基礎(chǔ)形式及施工方法，介紹和研究了重力式、單樁、群樁、設(shè)置沉箱、沉井及吸力式筒形基礎(chǔ)等幾種形式。對(duì)不同的基礎(chǔ)形式，分別提出了自升式平臺(tái)、淺吃水半潛駁、打樁船及整體浮運(yùn)吊裝等相應(yīng)的基礎(chǔ)施工方法。根據(jù)風(fēng)機(jī)機(jī)組類型，對(duì)塔筒和風(fēng)機(jī)的安裝也做了介紹。［關(guān)鍵詞］　海上風(fēng)電場(chǎng)；基礎(chǔ)形式；樁基礎(chǔ)；導(dǎo)管架基礎(chǔ)；吸力式筒形基礎(chǔ)；設(shè)置沉箱；風(fēng)機(jī)安裝［中圖分類號(hào)］　ＴＵ４７６；ＴＵ７４５．７　［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］?。痢。畚恼戮?/p>

2、號(hào)］?。保埃埃梗保罚矗玻ǎ玻埃保埃保保埃埃常担埃当仨毑捎锰刂圃O(shè)備。1前言４）安裝方式：受海浪、強(qiáng)風(fēng)影響，結(jié)構(gòu)的運(yùn)輸與利用清潔的風(fēng)能資源是全球能源開(kāi)發(fā)的戰(zhàn)略方安裝需投入大型水上設(shè)備，設(shè)備調(diào)遣使用費(fèi)高。［１］針。２０１０年，歐洲海上風(fēng)電場(chǎng)的開(kāi)發(fā)已步入快速就受力而言，海上風(fēng)電場(chǎng)的基礎(chǔ)與橋梁基礎(chǔ)是發(fā)展期，丹麥、英國(guó)、瑞典、德國(guó)等主要的海上風(fēng)電場(chǎng)大同小異的，因而可以借鑒橋梁基礎(chǔ)的形式，同時(shí)海國(guó)家都制定了相應(yīng)的海上風(fēng)能發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，世界上石油平臺(tái)的設(shè)計(jì)施工理念也值得借鑒。海上風(fēng)電裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到了１００萬(wàn)ｋＷ，其中大海上風(fēng)電場(chǎng)基礎(chǔ)除滿足自身結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、

3、剛度約４０％在丹麥。我國(guó)首個(gè)１００ＭＷ東海海上風(fēng)電及穩(wěn)定性外，還要進(jìn)行動(dòng)力模態(tài)及疲勞分析，以滿足基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在海洋環(huán)境中安全可靠的要求。根據(jù)海上場(chǎng)也已在７月份建成并正式并網(wǎng)發(fā)電。由于海上風(fēng)風(fēng)機(jī)的布局特點(diǎn)和海上施工的具體條件，設(shè)計(jì)出針能具有風(fēng)速高、風(fēng)速穩(wěn)定、不占用土地等優(yōu)點(diǎn)，已成對(duì)海上風(fēng)電場(chǎng)的基礎(chǔ)形式，主要有重力式基礎(chǔ)、單樁為目前風(fēng)能發(fā)展的趨勢(shì)和重點(diǎn)，而在海上建立風(fēng)電基礎(chǔ)、群樁基礎(chǔ)、導(dǎo)管架基礎(chǔ)、設(shè)置沉箱基礎(chǔ)、沉井基場(chǎng)除了其明顯的優(yōu)勢(shì)外也帶來(lái)一些不可避免的問(wèn)礎(chǔ)及吸力式筒形基礎(chǔ)。題，其中之一就是其基礎(chǔ)工程的建設(shè)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于１）單樁基礎(chǔ)：又分鋼樁和鋼筋混凝土管

4、樁兩種陸地風(fēng)機(jī)。因此，尋找各個(gè)途徑來(lái)降低海上風(fēng)電場(chǎng)基礎(chǔ)形式。鋼樁為矱３～矱７ｍ的鋼管，板厚３０～建設(shè)的成本是海上風(fēng)機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵所在。６０ｍｍ，打入深度在１５～５０ｍ，單樁承載力達(dá)５００～2海上風(fēng)電場(chǎng)的特點(diǎn)及基礎(chǔ)形式２６００ｔ，適應(yīng)于覆蓋層地質(zhì)及水深在３０ｍ以下區(qū)域。其優(yōu)點(diǎn)：不要求對(duì)海床做預(yù)先的準(zhǔn)備，制造簡(jiǎn)海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)與陸地風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)相比有以下特單，施工快速，但相對(duì)海水較深時(shí)柔性大，如圖１所點(diǎn)：示。鋼筋混凝土管樁直徑５～６ｍ，壁厚５０～１）荷載：有強(qiáng)風(fēng)、海浪、冰載和腐蝕的作用。１００ｃｍ，鉆孔深度２０～５０ｍ，單樁承載力達(dá)１５００～２）地質(zhì)條件：覆蓋層

5、多為淤泥質(zhì)土、沙土或無(wú)３０００ｔ，優(yōu)點(diǎn)：不需要海床的預(yù)處理，工廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)覆蓋層的裸巖，差異性大，施工條件差。安裝，缺點(diǎn)：需大直徑鉆孔設(shè)備，大噸位浮吊吊裝，如３）運(yùn)輸條件：只能水運(yùn)，在灘涂或潮間帶運(yùn)輸［收稿日期］　２０１０－０７－２８［作者簡(jiǎn)介］　秦順全（１９６３—），男，四川綿竹市人，中國(guó)工程院院士，長(zhǎng)期從事大型橋梁的設(shè)計(jì)、施工工作；Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｓｑ＠ｚｔｍｂｅｃ．ｃｏｍ２０１０年第１２卷第１１期35圖２所示。２）群樁基礎(chǔ)：采用小直徑斜鋼管，單鋼管直徑１．５～１．６ｍ，承臺(tái)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，具有承載力大，抗水平載荷強(qiáng)的特點(diǎn)，適合有厚覆蓋層、水

6、域較深的區(qū)域，水深不大于３０ｍ，缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)，工作量大。如圖３所示。圖3群樁基礎(chǔ)Fig．3Grouppilefoundation于硬質(zhì)地層，水深不大于１０ｍ，其優(yōu)點(diǎn)是承載力大，穩(wěn)定性好，如圖４所示，缺點(diǎn)：對(duì)海浪的沖刷較敏感，圖1鋼管樁基礎(chǔ)適用于水深較淺、地質(zhì)條件好的區(qū)域，運(yùn)輸安裝困Fig．1Steeltubepilefoundation難。圖4重力式基礎(chǔ)Fig．4Gravityfoundation４）導(dǎo)管架基礎(chǔ)：采用小直徑鋼管打入，端部填塞或成型連接，適合較深的水域，且覆蓋層承載力高，如圖５所示，其優(yōu)點(diǎn)：對(duì)打樁設(shè)備要求較低，導(dǎo)管架采用工廠

7、加工，整體運(yùn)輸安裝，缺點(diǎn)：現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。５）吸力式筒形基礎(chǔ)：鋼箱或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)浮式運(yùn)輸，注水下沉，筒內(nèi)抽水，利用筒內(nèi)外水圖2鋼筋混凝土管樁基礎(chǔ)Fig．2RCtubepilefoundation頭差產(chǎn)生壓力將基礎(chǔ)下壓入土至設(shè)計(jì)位置，如圖６所示，適用于水深、砂質(zhì)性土層，其原理圖式見(jiàn)圖７。３）重力式基礎(chǔ)：可采用混凝土空心結(jié)構(gòu)，依靠已成功應(yīng)用于海上石油平臺(tái)，尚未應(yīng)用于海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的重力抵抗傾覆力矩，中間填充沙或碎石，適用基礎(chǔ)。６）設(shè)置沉箱基礎(chǔ)：鋼箱或混凝土結(jié)構(gòu)，陸上預(yù)36中國(guó)工程科學(xué)圖5導(dǎo)管架基礎(chǔ)Fig．5Jacketbase圖7吸力式基礎(chǔ)

8、原理圖式Fig．7Schematicofsuctionbaseprinciple圖6吸力式桶形基礎(chǔ)圖8設(shè)置沉箱基礎(chǔ)Fig．