二○一三年十月
國外海上風電起步較早，上世紀九十年代起就開始研究和建設海上試驗風電場，2023年以後，隨著風力發電機組技術的發展，單機容量逐步加大，機組可靠性進一步提高，大型海上風電場開始逐步出現。國外海上風機基礎一般有單樁、重力式、導管架、吸力式、漂浮式等基礎型式，其中單樁、重力式和導管架基礎這三種基礎型式已經有了較成熟的應用經驗，而吸力式和漂浮式基礎尚處於試驗階段。舟山風電發展迅速。
目前國內海上風機基礎尚處於探索階段，已建成的四個海上風電專案，除渤海綏中一台機利用了原石油平台外，上海東海大橋海上風電場和響水近海試驗風電場均採用混凝土高樁承臺基礎，江蘇如東潮間帶風電場則採用了混凝土低樁承臺、導管架及單樁三種基礎型式。
圖1.1-1 重力式基礎型式
圖1.1-2 多樁導管架基礎型式
圖1.1-3 四樁桁架式導管架基礎型式圖1.1-4 單樁基礎型式
圖1.1-5 高樁混凝土承臺基礎型式圖1.1-6 低樁承臺基礎型式
基於國內外海上、灘塗區域風電場的建設經驗，結合普陀6號海上風電場2區工程的特點及國內海洋工程、港口工程施工裝置、施工能力，可研階段重點考察樁式基礎，並針對5.0mw風電機組擬定五樁導管架基礎、高樁混凝土承臺基礎和四樁桁架式導管架基礎作為代表方案進行設計、分析比較。
圖1.1-7 五樁導管架基礎型式圖1.1-8 四樁桁架式基礎型式
對於五樁導管架基礎施工程式為：鋼管樁、導管架的製作→鋼結構運輸→ 鋼管樁沉樁施工→導管架安放→鋼管樁、導管架連線調平與灌漿。
對於四樁桁架式導管架基礎施工程式為：鋼管樁、導管架的製作→鋼結構運輸→導管架沉放→鋼管樁沉樁施工→鋼管樁、導管架連線調平與灌漿。
施工工藝流程如下
導管架基礎施工流程圖
（1）導管架製作
導管架主要由大直徑鋼管樁構成，應採用適應其特性的適當的加工裝置和程式製作。製作時，需選擇合適的製作程式，特別是對節點處的處理尤應注意，製作過程中應盡可能避免高空作業，確保安全和質量。
套管製作程式一般應遵循如下程式進行：
①分段部件製作
平面組裝
立體組裝
此外，套管結構的製作，應編制製作要領檔案，原則上記載以下關鍵專案：
材料和部件（鋼材、焊接材料、塗料）
製作工序（大樣圖、部件加工、組裝、焊接、出廠）
圖1.1-9 導管架結構製作示意圖
（2）鋼管樁的製作
鋼管樁製造的主要工藝流程如下圖所示：
鋼管樁一般採用非等厚度（為節省鋼材用量，上下兩部分厚度一般不同）的鋼板螺旋法卷制，自動埋弧焊焊接而成。鋼管樁捲製完成後，對於焊縫應進行100％超聲波探傷，對超聲波檢測發現有缺陷的焊縫應進行x射線檢測或用碳弧氣刨刨開焊縫觀察檢查。
鋼管樁製作完成後的儲存、轉運過程中，應注意對其表面防腐塗層的保護，一般不允許直接接觸硬質索具，存放過程中底層地墊物應盡量採用柔性地墊物，防止因硬質墊層導致塗層受損。
鋼管樁製作流程圖
(3) 鋼管樁沉樁方式
針對整根管樁沉樁施工，國內常用的沉樁方式有兩種，一種是採用帶樁架的專業打樁船沉樁，另一種為起重船吊打沉樁。
圖1.1-10 「海力801」沉樁圖
圖1.1-11 起重船吊打沉樁示意圖
經初步調查，國內現有專業打樁船的樁架最大吊重為200t（雙鉤聯吊），吊鉤能力為主勾吊重120t，副勾80t，樁架總高95m，植樁能力81m+水深。
針對普陀6號海上風電場2區工程基礎設計作為比選方案的五樁導管架基礎，樁徑2.6m，樁長超出90m，且樁重達到225t，已經遠遠超出專業打樁船的植樁能力，所以可採用起重船吊打的方式進行沉樁施工。
四樁桁架式導管架基礎方案鋼管樁樁徑2.5m，樁長約132m。目前國內打樁船施工有一定難度，該方案設定了導管架平台，施工可考慮在導管架平台上進行水上接樁。
同時，需對打樁船的樁架及吊樁系統等進行整體改造。
(4) 鋼管樁沉樁樁錘選型
目前大型的海上錘擊沉樁機械主要有筒式柴油打樁錘、液壓打樁錘、液壓振動錘三種型式，其中以柴油打樁錘應用最為廣泛，經過對工程管樁沉樁施工要求的分析，選擇s500型液壓打樁錘作為首選錘型，d250型柴油打樁錘作為備選。
圖1.1-12 ihc液壓錘
(5) 導管架沉放
根據普陀6號海上風電場2區工程基礎設計的導管架吊重、吊裝尺寸的要求，可選擇1000t級起吊能力的浮吊進行安裝工作。
圖1.1-13 如東潮間帶導管架安裝圖
圖1.1-14 四樁桁架式導管架下水圖
(4) 調平與灌漿
鋼管樁與導管架結構安裝完成後，進行導管架結構的細緻調平工作和灌漿連線工作。導管架結構體的細緻調平工作通過調節螺栓系統進行。
鋼管樁與導管架樁套筒之間的環形空間內通過高強灌漿材料連線。灌漿施工由駁船上所載的灌漿幫浦高壓幫浦送灌注專用的灌漿材料。
圖1.1-14 現場的灌漿工作平台
圖1.1-15 單樁灌漿現場及連線段的溢漿圖
圖1.1-16 高樁承臺基礎型式
高樁混凝土承臺基礎主要的施工工藝流程為：沉樁→截樁→安裝鋼套箱→封底混凝土施工→樁芯施工→綁紮承臺鋼筋、安裝預埋件→承臺混凝土施工→鋼套箱拆除。
(1) 沉樁方式
以普陀6號海上風電場2區工程推薦的高樁混凝土承臺基礎型式為例，採用8根直徑為2.3m的鋼管樁作為基樁，平均樁長90.0m，樁重達到183t。
經初步調查，國內現有專業打樁船無法滿足本工程樁基施工要求，但承臺基礎的鋼管樁為5:1的斜鋼管樁，在海上進行吊打施工的難度很大，須採用帶樁架的專業打樁船進行施工，以保證施工精度要求。因此需要考慮對現有打樁船進行整體改造。
(2) 樁錘選擇
經過對普陀6號海上風電場2區工程管樁沉樁施工要求的初步分析，根據本工程管樁各項引數及可選樁錘各項指標，控制打樁能量達到70%~90%，最終貫入度為5mm左右時，選用s500型液壓打樁錘，d250型柴油打樁錘作為備選。
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