海上风电机组导管架基础水下灌浆技术应用分析
浅谈海上风电机组基础灌浆技术应用与展望
浅谈海上风电机组基础灌浆技术应用与展望作者：孙永明来源：《中国科技博览》2019年第06期[摘要]海上风电机组基础灌浆是影响海上风力发电的一项重要的技术，由于风电机组设备长期载荷的作用，使得海上风电设备的灌浆在灌浆材料和连接类型，以及受力点等方面与普通的的常规海洋工程是不一样的。
海上风电机的基础灌浆技术具有抗疲劳、抗离析、高早强的优良特点，本文就是对于海上风电机组的灌浆材料进行论述，对其要求进行了详细的介绍，并对单桩基础和导管基础在海上发电的工程应用和发展进行了介绍，最后简单叙述了对灌浆的危害并进行检测和修复，也对海上风电的灌浆技术的未来进行展望。
[关键词]海上风电机组；基础灌浆技术；应用与展望中图分类号：J62 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）06-0225-01一、对于海上风电机组基础灌浆技术的概述海上风电机组最早开始于欧洲，并在瑞典安装了世界上第一台单机容量的海上风电机组。
紧接着，在丹麦建立了世界上第一座商业海上风电场。
自从海上风电技术开始迅速发展，也是在对海上风电组的电机容量的不断提高，其基础类型也在不断改进，并涌现出一些新型的基础型和混合型。
海上风电机组的基础型是根据结构型进行安装的，它的类型有桩柱型，重力型，吸力型和悬浮型。
其中，桩柱型是最为基础和常用的，分别为：基础型，单桩型，多桩型，高桩型。
目前来说，欧洲的海上风电场的风电机组基础是与桩柱灌浆进行连接的，一方面是减少焊接带来劳作中的疲劳，另一方面就是可以起到调节平衡的作用。
对于海上灌浆连接来说，最早是应用于连接石油的平台和桩柱，其工艺有将近40多年的历史。
与现在的海洋石油灌浆平台进行对比，无论在材料上，还是受力机理上，海上风电机组都有着自身的特点，这也是因为基础的风机设备导致的[1]。
二、对于灌浆材料的总结灌浆材料是根据灌浆连接和设计要求进行分析，其中，可以选择普通的水泥浆和高强度的水泥浆材料。
普通的水泥浆材料价格较为低廉，材料也容易得到，在海洋石油工程中也可以得到较为广泛的应用，但是普通的水泥浆的收缩性，抗压能力，粘结强度就会较差。
海上风电场工程基础结构灌浆连接技术规程_概述及解释说明
海上风电场工程基础结构灌浆连接技术规程概述及解释说明1. 引言1.1 概述本文旨在对海上风电场工程基础结构灌浆连接技术规程进行概述和解释说明。
随着可再生能源的迅速发展，海上风电场工程作为清洁能源的重要组成部分，得到了广泛关注。
而在海上风电场的建设中，基础结构的稳固连接是确保风机安全运行和延长寿命的关键环节。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分。
首先在引言部分对文章内容进行简要介绍。
第二部分概述海上风电场基础结构，并对灌浆连接技术进行简单介绍。
接下来第三部分对海上风电场工程基础结构灌浆连接技术规程进行详细解释说明，包括灌浆材料选择与性能要求、连接方式和工艺流程以及施工质量控制与检验要求。
第四部分是总结和展望，总结文章的主要内容并展望未来该领域的发展趋势。
最后一个部分是参考文献，列出本文所引用的相关资料。
1.3 目的本文旨在提供一份清晰明确且全面的海上风电场工程基础结构灌浆连接技术规程概述，帮助读者更加深入了解这一重要领域的相关知识。
通过对灌浆连接技术规程进行详细解释说明，读者可以了解到灌浆材料选择与性能要求、连接方式和工艺流程以及施工质量控制与检验要求等方面的具体内容。
同时，通过总结和展望部分，读者可以对未来海上风电场工程基础结构灌浆连接技术的发展趋势有一定的了解。
通过本文的阅读，读者将能够更好地理解和应用海上风电场工程基础结构灌浆连接技术规程，并为相关领域的研究和实践提供参考。
2. 海上风电场工程基础结构灌浆连接技术规程概述2.1 海上风电场基础结构概述海上风电场是指将风力发电机组安装在海洋中的固定或浮动式平台上，利用海洋中的风能来发电。
为了确保海上风电场的稳定性和可靠性，需要建立合适的基础结构。
海上风电场的基础结构通常包括桩基和桩帽两个主要部分。
桩基是通过钢管桩或混凝土滨海墙将发电机组固定在海床上，而桩帽则与桩基相连，支撑起发电机组。
2.2 灌浆连接技术简介灌浆连接技术是在海上风电场工程中用于固定和加固桩帽与桩基之间连接的一种关键技术。
海上风机桩基础与导管架的灌浆连接
术要求 ，但 将导管架腿柱 与桩 基础的灌浆连接应用 在海上 风电场建设 中，需要充分考虑海上风机承受 较大 的水平 荷载 ，连接段 承受弯矩较大 ，对灌浆连 接 的质 量和 作用效果提 出了采 用剪切键的灌浆连接 方式 。 与采用普通管连接方式在力学计算 中相 比较 ， 设置剪切键 的模 型其承载能力得到了 ２倍 以上 的提
抗 压 能 力 、收 缩 性 能 都 极 其 良好 ，但 价 格 昂贵 ， 不
递给桩基 。另外 由于钢 管 内管壁并不平整 ，也会 造 成 部 分 竖 向 摩擦 力 产 生 于 结 石 体 与 管 壁 接 触 面 上 ，
且 随着 钢 管 直径 增 加 ， 摩 擦 力 会 相 对 降低 。 实 际 运 用 中 ，所 使 用 的 钢 管 桩 其 直 径 大 ，并 不 考 虑 这 部 分
城市 建筑 Ｉ 地基・ 基础 ｌ Ｕ Ｒ Ｂ Ａ Ｎ Ｉ Ｓ Ｍ Ａ Ｎ Ｄ ＡＲ Ｃ Ｈ Ｉ Ｔ Ｅ Ｃ Ｔ Ｕ Ｒ Ｅ Ｉ Ｓ Ｕ Ｂ Ｇ Ｒ Ａ Ｄ Ｅ ・ Ｆ Ｏ Ｕ Ｎ Ｄ Ａ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ
海上风机桩基础与导管架的灌浆连接
■ 林 晓 强
【 摘 要】随着环 保意识 的提 高，且考虑到经济 效益 问题 ，
以上 ；有早强 、高强的特点 ，无 收缩现象 ；考虑经 济 问题 ，其 价 格 适 中 ， 加 工 简 单 方 便 。 而 普 通 水 泥 灌浆 的原材料虽然 容易得到 ，价格 较高强灌浆料相 对便 宜 ，但其容 易收缩，粘结能 力与抗压能力相对 较低 也不适合作 为连接材料 。环 氧胶 泥粘结能力 、
矩 和 剪 力 形 式通 过 连 接 段 处 表 现 的压 力 、摩 擦 力 传
一
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
、
风电机组基础灌浆技术分析
风电机组基础灌浆技术分析摘要：经济的发展伴随而来的是水利工程建设的快速发展，作为基础设施及民生大计建设工程的重要组成部分，灌浆技术的施工质量对于水电站风电机组的基础工程建设的整体质量发挥着越来越重要作用。
但由于海水水文环境比较复杂，可操作性不强，因此水下灌浆作业难度高，需要引起足够的重视，才能确保工程质量。
因此，本文对先打桩导管架基础风电机组基础灌浆技术分析，以期为同类工程提供参考。
关键词：水电站；土石坝；混凝土防渗墙；施工技术1引言风电机组基础混凝土灌浆施工是一项相对庞大的工程，施工质量受多种因素、多个环节的共同影响，由于水利工程施工单位数量的不断增加，竞争压力和质量要求也越来越高，因此在施工过程中，相关施工人员和监理人员应熟练掌握地下基础灌浆的施工技术，严格控制工序和质量，更多地运用新工艺、新方法、新技术，避免渗漏或裂缝、坍塌问题，对于提高水电站风电机组的施工质量，确保水利工程的稳定与安全具有重要的意义。
2风电机组导管架概述导管架是一种重量轻、灵活性好，对海床地质条件适应能力较强且满足较深海域的水上风电基础，在我国（如江苏如东潮间带风电场）及发达国家海上风电场已经得到了较多应用。
水深较深的海域，通常选择水下灌浆的方法。
除风作用之外，海水的波浪等推动力借助导管架结构经砼传输至钢管桩，然后，钢管桩将载荷传输至海床。
发电机组平台中，导管架（腿柱）既要承受整个平台的重量，又要承受各种外界因素造成的交变应力，因此是一个关键性的部位。
在导管架结构中，连接多向管件的接头称为管节点。
导管架基础构造以及钢管桩相互之间的连接通常依靠灌浆施工，由于波浪、海流等水文环境较为复杂，因此导管架的安全性与稳定性与灌浆质量息息相关，需要合理设施，仔细谋划，从而避免引起风电场建设项目的滞后。
3风电机组导管架基础构造导管架基础主体为空间钢结构，材料均为钢制，且框架为对称结构。
主体结构包括过渡段、导管架两部分组成。
主简体、主斜撑、平台甲板等结构构成了过渡段的主要结构。
海上风电导管架用水泥基灌浆料及其应用
专利名称：海上风电导管架用水泥基灌浆料及其应用专利类型：发明专利
发明人：夏中升,刘建忠,沙建芳,郭飞,徐海源,吴洲
申请号：CN202010710498.6
申请日：20200722
公开号：CN113968698A
公开日：
20220125
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于水泥基材料技术领域，尤其涉及一种海上风电导管架用水泥基灌浆料，其包括按特定配比混合的水泥、填充性超细粉、分散性超细粉、纳米材料、砂、复合膨胀组分、消泡剂、超塑化剂和分散剂多种组分；其中砂选自低密骨料、中密骨料和高密骨料中的至少两种，且在不超过1.18mm、1.18mm～2.36mm和2.36mm～4.75mm三级粒径范围内连续级配。
本发明通过骨架设计、胶凝材料匹配以及界面改善的协同作用，制备出容重及弹性模量均可调的水泥基灌浆料，该水泥基灌浆料具有大流态及超高的力学性能，真正实现了水泥基灌浆料的容重及弹性模量可控可调的目的。
该水泥基灌浆料的应用方法简单，仅需与水按0.085:1～0.095:1的水料比拌合即可，无需二次搅拌，搅拌时间短。
申请人：江苏苏博特新材料股份有限公司,镇江苏博特新材料有限公司,新疆苏博特新材料有限公司地址：211100 江苏省南京市江宁区醴泉路118号
国籍：CN
代理机构：南京材智汇知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：吕颖
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海上风电导管架结构与桩基灌浆连接施工探讨
产业科技创新 Industrial Technology Innovation 56Vol.1 No.24产业科技创新 2019，1（24）：56~57Industrial Technology Innovation 海上风电导管架结构与桩基灌浆连接施工探讨黎富浩（中国能源建设集团广东火电工程有限公司，广东 广州 510000）摘要：灌浆技术属于导管架安装的重要技术之一，其主要作用为连接海床-钢管桩-导管架，灌浆质量会直接影响到风电机组的运行安全及发电效率。
在开展海上风电工程施工中，必须注重导管架灌浆操作。
灌浆施工质量，对风机基础结构服役寿命、环境载荷抵抗力的影响非常大。
此次研究主要是探讨分析导管架结构灌浆工艺，联合某工程项目，讨论导管架灌浆工艺与施工过程难点，希望能够对相关人员起到参考性价值。
关键词：海上风电；后桩法导管架结构；桩基灌浆连接施工中图分类号：U69 文献标识码：A 文章编号：2096-6164（2019）24-0056-02在我国风力发电行业发展过程中，海上风电发电发展速度快，出现了较多海上风电场项目。
目前海上风电导管架基础采用的多为先桩法导管架基础，即先进行沉桩后，再安装导管架，最后进行灌浆作业。
1 海上风电导管架灌浆程序灌浆设备准备注入润滑材料搅拌灌浆材料开始灌浆灌浆用量和灌浆时间控制压力“屏浆”灌浆结束，停泵连续灌浆管线管线压力测试检查管线受损位置，并进行修复或更换灌浆材料密度重新配置灌浆材料关闭阀门、拆除管线灌浆口溢浆重新配置灌浆材料不合格不合格不合格合格合格合格图1 海上风电导管架灌浆程序在灌浆施工前，应对灌浆管线进行水密性试验，同时在陆上对进行原型1∶1灌浆试验，以确保海上实施的顺利进行。
2 海上风电导管架灌浆施工难点在风电基础结构施工中，导管架灌浆比较重要，当灌浆操作成功时，将会加强风机结构对于环境载荷的抵抗力，布设灌浆管线、灌浆量、封浆结构与性能，均会影响灌浆擦做的成功性。
海上风电机组基础灌浆技术应用与发展
海上风电机组基础灌浆技术应用与发展摘要：随着科技的不断发展，人们对于能源的需求也是越来越大。
在使用水力、燃煤和核能发电的同时，风力发电也相对应用而生。
我国的辽阔海域上风力资源充足，建立起海上发电机组，可以为沿海城市提供电能。
海上风力发电机组建立在海上，基础形式大多为桩式基础，桩式基础又可以分为单桩基础，多桩导管架基础等形式。
关键词：海上风电机组；基础灌浆技术；应用与发展1灌浆连接段类型1.1圆柱形灌浆连接段圆柱形单桩灌浆连接段是目前工艺最成熟的连接形式之一，是对海上石油平台导管架灌浆连接段的一种沿用，研究者对于圆柱形灌浆连接段的研究最早可以追溯到上世纪70年代，对该连接类型有着比较丰富的经验。
但是由于主要受力形式的改变，使得单桩基础圆柱形灌浆连接段受力性能的研究仍有许多方面值得发展。
圆柱形灌浆连接段可分为带剪力键型和无剪力键型，典型的带剪力键圆柱形单桩基础灌浆连接段。
剪力键能明显增加灌浆连接段的轴向承载能力，但由于剪力键附近明显的应力集中现象，对灌浆连接段的疲劳性能有不利影响。
在2009年以前，业界普遍认为轴向承载力可以由钢管与浆体间界面的摩擦作用承担，但是，由于单桩基础灌浆连接段受到反复弯矩荷载作用，荷载循环次数高达107～108次，反复弯矩作用下可能出现钢管与浆体界面失效的情况。
在2009年之前的一系列设计规范都未明确规定是否需要使用剪力键，可由设计人员自行决定，但此举为2009年以来大量出现的已建成海上风机基础无剪力键灌浆连接段滑移沉降的病害埋下了隐患。
1.2先桩法导管架基础灌浆连接段先桩法导管架基础的灌浆连接段是钢管桩在外，导管架腿柱在内，一般在导管架腿柱上设置灌浆管线及灌浆孔，往内外管形成的环向空间中灌注灌浆料，对于导管架基础灌浆连接段设计，重要的是要避免往复循环荷载引起的开裂。
荷载只在一个方向，或轴向荷载主要沿着某一方向时，裂缝仍可以传递荷载。
在先桩法导管架基础的灌浆连接段中，从灌浆连接段最底部往上至一半弹性长度范围内，受弯矩影响不大，而从灌浆连接段最顶部往下至一半弹性长度范围内，受弯矩影响很大，为了避免由于剪力键在这部分区域引起初始裂纹，最好不要在此范围内布置剪力键。
海上风电项目中导管架基础施工技术易万剑
海上风电项目中导管架基础施工技术易万剑发布时间：2021-11-02T02:00:46.957Z 来源：基层建设2021年第23期作者：易万剑[导读] 近年来，我国对电能的需求不断增加，海上风电项目建设越来越多中国电建四川工程有限公司四川成都 610058摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，海上风电项目建设越来越多。
已建和在建海上风电项目中，单桩基础和高桩承台基础是主要基础结构形式，最近几年开始使用导管架基础。
随着海上风电建设向深水化、大型化方向发展，导管架基础将越来越多地被采用。
文中分析海上风电项目深水导管架基础施工关键技术进行分析。
关键词：海上风电；导管架；调平；沉桩；水下灌浆引言随着全球对能源类型的要求不断升级，风电作为新型清洁无污染的可再生能源，已先后成为世界各国能源开发的重点领域。
目前，世界上已有超过100个国家先后发展了风电能源。
风电能源包括陆上风电和海上风电，陆上风电发展早于海上风电。
虽然海上风电发展较晚，但其发展迅速。
从1990年第1台风力发电机在瑞典建成并投入运营开始，经过30年的发展，海上风电建设已初具规模，成为了风电建设领域的重要板块之一。
海上风电基础是海上风电发展的关键，在开发不同海域风场中，为了适应不同的地基条件，使风机安全稳定地运行，发展了不同基础形式，主要包括导管架基础、单桩基础、吸力桶基础和高桩承台基础。
1导管架的起吊安装及调平1）导管架运输船自航至机位附近。
2）测量人员在导管架运输船上测量导管架中心位置，根据实际机位中心坐标指导运输船就位，使导管架中心与实际机位中心基本重合；在导管架平台上设置2个GPS测点，法兰面布置1台测倾仪。
3）待运输船精确就位后，起重船进行挂钩，保持吊带处于即将受力的状态。
施工人员拆除工装，同时布置的2根缆风绳将导管架与起重船锚机连接。
4）在导管架起吊后，GPS实时测量导管架位置，实时反馈导管架3个支腿的平面位置及标高。
5）根据导管架与钢管桩的相对位置数据，缓慢调整导管架位置，直至导管架最长支腿插尖对准钢管桩，落钩使最长支腿缓缓插入钢管桩，继续调整使其余2根支腿插入钢管桩，安装结束并及时测量导管架的法兰水平度。
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海上风电机组导管架基础水下灌浆技术应用分析
作者：冯勇
来源：《山东工业技术》2017年第17期
摘要：我国是一个资源消耗大国，对于电力资源需求极为庞大。
在资源需求和环境保护的压力下，寻找电力资源的目光瞄向了风力发电。
我国的海上风力资源充足，建立起了海上风电机组，进行风力发电已是一种必然趋势。
在海上建立发电机组需要用到导管架基础水下灌浆技术，导管架基础需要能够承受风电机组设备的长期动力荷载，这就要求导管架基础灌浆具备高强度、高抗疲劳、高抗离析等性能。
面对不同的海域情况，又要进行区别对待，我们因此对海上风电机组导管架基础水下灌浆技术进行研究分析。
关键词：海上风电机组；导管架基础；水下灌浆技术
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.17.152
0 引言
随着科技的不断发展，人们对于能源的需求也是越来越大。
在使用水力、燃煤和核能发电的同时，风力发电也相对应用而生。
我国的辽阔海域上风力资源充足，建立起海上发电机组，可以为沿海城市提供电能。
海上风力发电机组建立在海上，基础形式大多为桩式基础，桩式基础又可以分为单桩基础，多桩导管架基础等形式。
这些基础都建立在海水中，我们使用的是先进的水下灌浆技术，然而不同的海域条件还会对技术有不同的要求。
一些复杂的海域条件，会导致水下灌浆难度提升，对海上风电机组基础的支撑结构安装起到不良影响。
在这里我们对导管架基础水下灌浆技术进行研究。
1 导管架基础结构
导管架基础是一种应用较为广泛的海上风电机组，具有重量轻、地理条件适应性好和稳定性极佳等优点，在较深海域也可以广泛应用。
导管架结构是一种钢制框架结构，主要分为过渡段和导管架基础。
导管架基础一般分为先打桩导管架和后打桩导管架两种结构形式。
先打桩导管架是在海底先做出固定模架，然后打入四根呈正方形分布的钢管桩，然后再进行整体吊装，之后进行水下灌浆，连接并固定钢管桩和导管架基础。
另外的后打桩导管架则是在导管架的支腿底部安置桩靴，在导管架吊装结束后，钢管桩通过桩靴打入海底，在进行水下灌浆连接起来。
2 导管架基础水下灌浆材料
灌浆使用的灌浆材料可以是普通混凝土浆，也可以是高强灌浆料。
但是为了追求更高的质量，海上风电机组导管架基础水下灌浆使用的高强灌浆料。
高强灌浆料是一种具有收缩补偿性的水泥类灌浆，可以通过与水混合，从而形成质地均匀、可流动和容易泵送的灌浆料。
高强灌浆料具有流动性大、抗离析性强、稳定性高、高最终强度、高抗疲劳和低水化热等优点，这些优点可以保证泵送时不会出现堵塞，浆体不会被冲散，可以进行长距离合和大强度的泵送。
灌浆料的性能对于海上风电机组基础的使用寿命具有很大的影响。
针对不同的使用条件，性能会出现对应的变化，使用时还需要进行相应的调整。
3 导管架基础及连接段水下灌浆技术
3.1 导管架基础灌浆
导管架基础因其分为先桩法导管架和后桩法导管架，灌浆方式也略有不同，在不同的连接段要采用不同的方法。
导管架基础灌浆是为了将导管架基础与钢管桩更好的连接在一起，是导管架基础与钢管桩之间力传导的重要连接方式。
导管架基础灌浆的灌浆连接的地方都在海底，不能做到短周期性的检查，这就要求施工质量更为高效，不过这个问题可以采取有效的防护措施来提高施工质量，相应的减少了检查的次数。
3.2 先桩法导管架连接段灌浆
先桩法导管架基础的灌浆管线和灌浆孔一般在导管架腿柱上，在外部的钢管桩和内部的导管架腿柱之间的环形空间中灌注灌浆料。
导管架基础连接段灌浆还要尽量避免往复循环荷载造成开裂，在连接段的最底部往上到一半的弹性长度范围，弯矩影响不大，连接处最顶端往下到一半弹性长度范围，弯矩影响较大，剪力键最好不要布置在这个区域。
3.3 后桩法导管架连接段灌浆
后桩法导管架连接段里需要注意的是，最底部往上到一半的弹性长度范围，弯矩影响较大，连接处最顶端往下到一半弹性长度范围，弯矩影响较小。
为了避免引起初始裂纹，剪力键最好不要布置在弯矩影响较大的区域。
4 结语
我国是一个人口众多的国家，资源消耗也是极为严重，在资源和环境的双重压力下，新型节能能源的使用已经越来越为人们所重视。
风力发电作为一种环保的能源使用方式，在很多风力资源充足的国家已经有所建设，我国也建立起了风力发电机组，新疆的戈壁上可以看到发电机组的身影，在海上，也可以看到有发电机组的存在。
海上发电机组需要从海底建立起基础，对发电机组起到支撑的作用。
在海底建立起的发电机组基础多为导管组基础，导管组基础通过水下灌浆技术，将导管架基础和钢管桩连接起来，为发电机组提供了稳固的支撑作用。
导管架水下灌浆的质量直接影响着导管架的整体性能，对于施工技术要求非常严格。
导管架水下灌浆
技术具有灌浆质量较好，施工较为快捷等优点，在海域较深的区域中的基础建设具有较为广泛的应用。
参考文献：
[1]黄立维，杨锋，张金接.海上风机桩基础与导管架的灌浆连接[J]，水利水电技术，2009（09）：54-57.
[2]仲伟秋，麻晔，杨礼东等.海上风电桩基础与导管架灌浆连接段的 ANSYS 分析[J].沈阳建筑大学学报：自然科学版，2012，28（04）：663-669.
[3]KEIDORF C，SCHAUMANN P.Sandwichtürme für winden-ergieanlagen mit herfesten stahl-und verbundw erkstoffen[J].Stahlbau，2010，79（09）：648-659.
作者简介：冯勇（1978-），男，江苏南通人，大专，工程师，研究方向：建筑工程。