海上风电场单桩基础施工技术方案研究
海上风电场单桩基础施工技术方案研究
发表时间：2019-09-05T09:58:08.447Z 来源：《中国电业》2019年第08期 作者： 夏艳慧
[导读] 随着国内海上风电的开发，风电场建设各方面技术均日益成熟。风机机组逐步大型化，风机基础随之呈现多样化趋势。
（中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 311122）
摘要：随着国内海上风电的开发，风电场建设各方面技术均日益成熟。风机机组逐步大型化，风机基础随之呈现多样化趋势。单桩基础为
主流基础型式之一，国内针对大体型单桩基础的施工方案随着江苏、福建等海域的海上风电场工程的建设，进行了深入细致的研究，各种
施工方案代表了目前国内近海海域单桩基础施工的先进施工思路与水平，船机设备的选择也符合目前国内现有大型工程船只的资源条件。
关键词：海上风电；单桩基础；浮式起重船
近年来，国内海上风电建设飞速发展，风机基础型式多样化，目前已经应用的海上风电基础施工方案有单桩基础、多桩基础、重力式基础等，其中单桩基础因其结构简单、施工方便快捷、造价相对较低等优点，受到施工单位和建设单位的青睐，是目前海上风电基础的主
要类型。
单桩基础由大直径钢管桩与附属构件组成，根据目前国内海上风电项目的最新数据获悉，单桩基础的钢管桩直径已达到8m以上，桩重则突破1500t。钢管桩由液压冲击锤沉入海床，海上沉桩系统主要包括打桩船、运桩船、抛锚艇、拖轮与交通艇等船舶组合，其中以打桩船
为主要施工设备。施工前，需根据钢管管桩设计参数与海洋环境的特点对沉桩的各环节进行分析，选择合适的设备配置。根据目前各海上
风电场工程的实施，单桩基础包括非嵌岩桩和嵌岩桩两种情况，本文主要介绍非嵌岩单桩基础常规采用的浮式起重船施工方案。
1.船只设备的选择
单桩基础常采用起重船配置打桩锤进行吊打施工。大型浮式起重船在单桩基础施工中，主要承担单桩结构的起吊、立桩、进龙口、稳桩、定位等作业，吊打沉桩之前全部的准备工作将由其完成，因此对浮式起重船的性能要求很高。如采用无法单独完成钢管桩空中翻身工
作的全回转式起重船，则需配置辅助起重船，采用双船抬吊的方式完成管桩的空中起吊、翻身的工作。
辅助起重船可利用全回转起重船配合完成，主臂架操作灵活，便于与主起重船的协调配合进行空中操作。
2.锤击沉桩系统
目前大型的海上打桩机械主要有筒式柴油打桩锤、液压打桩锤、液压振动锤三种型式，其中以柴油打桩锤应用最为广泛，但考虑到海上风电单桩基础钢管桩属于超长大直径钢管桩，承载力要求高，对锤击能力要求较高，同时采用吊打的沉桩施工方式，使用柴油锤需增加
一定的临时设施才可以进行沉桩施工，降低了其使用优越性。根据国内已施工的风机单桩基础相关施工经验，通常选择大型液压冲击锤进
行锤击沉桩。
液压冲击锤属于大当量打击能力的打桩锤，根据地质条件、钢管桩的特性选择合适的打桩锤，并可采用GRLWEAP等软件进行沉桩可打性分析。
在国内龙源振华、中交三航局、中铁大桥局、中海油等多家海上施工单位具有S1200、S1800、S2000、S3000等级别大型液压打桩锤可供选择。
3.辅助定位稳桩平台
辅助定位稳桩平台设施是保证单管桩沉桩施工精度控制的主要配套设施，也是整个施工方案的关键工艺。稳桩平台上需设置扶正、导向装置，以调整大直径钢管桩的垂直度，稳桩平台的安装位置决定了钢桩沉桩的桩位，故必须严格控制稳桩平台的测量放样定位的准确
度，特别要控制下桩龙口的定位精度。
定位稳桩平台一般由4根工艺桩、平台主体及平台与桩的连接系统组成。可根据工程地质条件进行计算确定钢管桩直径和桩长等参数。平台主体采用整体制作，现场整体安装，根据工期要求可投入多套周转使用，结构示意图如图1所示。
定位平台上下层分别均匀布置数个千斤顶作为单桩沉桩扶正、导向装置，以调整大直径钢管桩的垂直度，导向滚轮为高分子材料，能够有效保护钢管桩防腐涂层。稳桩平台沉桩工艺已经成功应用在江苏如东、响水、东台等多个海上风电场工程中，有效地保证桩身垂直度
在3‰以内，并取得了较好工程效果。
4.单桩沉桩
4.1 船位布置
定位稳桩平台搭设完成后，由现场船舶调度指挥船舶进点就位。主起重船顺潮流方向就位，使定位稳桩平台位于主起重船的左舷或右舷，且船头方向与稳桩平台龙口方向一致。辅起重船同样顺潮流方向就位，船头方向与稳桩平台龙口方向相对。起重船就位完成后，运桩
驳停靠辅起重船且桩顶方向尽量向主起重船船头方向靠拢，使吊耳位于主起重船主吊钩下方。
4.2 抬 吊
待现场人员检查确认无误后，主起重船与辅起重船开始同步起吊，当桩完全离开运桩驳甲板大约0.5m时，暂停起吊，再次检查钢丝绳受力情况，无异常后继续起吊，当桩距离运桩驳甲板6～7m时运桩驳退出施工区域。
4.3 立 桩
运桩驳退出后，两条起重船相互配合完成竖桩。竖桩完成后辅起重船继续下放吊钩，使钢丝绳不受力，同时主起重船继续上升吊钩，使单桩翻身吊耳处在水面上2～3m位置时安排交通船将单桩翻身卸扣抽出。
4.4单桩入龙口
解扣完成后，主起重船继续起吊单桩，当桩底提升到适当高度时，旋转起重机，完成入龙口操作。桩处于稳桩平台龙口中间区域时开始下放单桩，当单桩翻身吊耳距离平台顶面大约1m时，停止下放单桩。安排翻身吊耳割除施工，同时完成稳桩平台上层平台外龙口梁安
装，测量桩身姿态，调整各千斤顶完成预抱紧操作。
4.5自沉入土
单桩在自重作用下，下沉至泥面下一定深度后停滞下沉，单桩在自沉过程中，不断测量监控桩身垂直度，通过吊机和液压千斤顶调整纠正，直至钢管桩自沉入泥稳定，即稳桩完成。单桩确认稳定后，主吊船继续下放吊钩，使钢丝绳处于不受力且不脱钩状态。观察15分钟
时间桩身无变化后，再进行下一道工序施工。
4.6压 锤
单桩确认稳定后，解除主吊耳处钢丝绳，起重船吊机吊液压冲击锤套入钢管桩，开始压锤。套锤过程中，必须保证锤、桩的中轴线相吻合，当桩与锤接触后，逐步下放吊钩，使压桩重量逐步增加，此过程需全过程跟踪观测。
4.7 液压沉桩
主起重船吊液压锤套入桩顶后，分析自沉完成后土层的性能，采用最小能量点动沉桩，测量控制桩身垂直度不断调整。桩身入泥基本稳定后，才能稳定能量及合理频率锤击沉桩，测量全过程控制桩身垂直度，施工如图5所示。
辅助平台拆除
在单桩沉桩完毕后，开始拆除辅助平台。起重船下钩，工人在平台的吊耳处安装吊索具，上拉钢丝绳，使得钢丝绳受力，气割工人开始割除辅助平台与辅助桩之间的连接钢板。割除完毕后，起重船起钩，将辅助平台吊至运输船上，辅助桩采用起重船吊振动锤拔除。
6.防冲刷砂被施工
单桩基础由于桩径较大，且对冲刷敏感性较高，冲刷深度较大，采用铺设防护材料的防冲刷处理措施能有效防止单桩基础冲刷坑的形成。基础保护所需砂被及砂袋通过驳船运输至风机基础区域，利用起重船辅以人工进行铺设施工。
7附属设施安装
单桩基础常采用集成式附属构件，即将外平台、栏杆、爬梯、电缆护管、靠船构件等附属构件在陆上加工厂整体组装为一个集成式套笼结构，通过驳船运输至风电场拟安装机位，采用起重船整体吊装至钢管桩上，施工时需注意套笼的方向满足设计要求。
8.单桩沉桩要点 (1) 沉桩施工前充分做好起重船、拖轮、锚艇以及施工人员的技术和安全交底工作。
(2) 对天气预报跟踪分析，做好天气预测，选择合适的施工窗口期。
(3) 单桩基础施工前，仔细研究机位地勘资料，沉桩时做到桩、船分离，做好沉桩遭遇不良地层的预判，制定详细预案，采取相应响应措施。
(4) 单桩桩顶为无过渡段桩顶法兰，沉桩时法兰面应做好充分保护 。
(5) 在立桩进龙口、插桩时密切观察定位架的情况，如发生位移等应停止插桩，必要时将桩吊起重新插桩；
(6) 单桩沉桩垂直度要求高，在下桩和沉桩过程中控制桩身垂直度，稳桩、套锤、沉桩过程中应多次观测。
(7) 沉桩过程中如有异常情况，立即与监理、设计、业主等有关方面取得联系，共同研究确定迅速做出处理。结语
本文主要介绍了单桩基础采用大型浮式起重船吊液压锤沉桩，定位稳桩平台辅助配合的施工作业流程。除以上施工方案外，单桩还可采用自升式平台船进行沉桩施工，目前国内已有多艘自升式平台船，最大起重能力可达到2000吨，采用自带抱桩器的自升平台船进行单桩
沉桩的施工方式也在某些海上风电场建设中得到了成功的应用。随着我国海上风电建设的发展，机组逐步大型化，离岸距离越来越远，地
形条件复杂，施工难度也随之增加。因此，不断优化施工工艺，提高施工设备能力，施工工效，是海上风电发展必然经历的过程。
参考文献：
【1】陈强，刘凤松，肖纪升 潮间带风电场无过渡段单桩基础施工关键技术 中国港湾建设 2016年6月
【2】李海军,张泉泉,胡永波 海上风电支腿船单桩沉桩技术 海洋开发与管理 2018年 S1
海上风电基础钢管桩桩内混凝土卧式预制施工工法(2)
海上风电基础钢管桩桩内混凝土卧式预制施工工法
一、前言海上风电是利用在海上建设的风力发电机组来发电，是一种具有巨大能源开发潜力的清洁能源。而海上风电基础钢管桩桩内混凝土卧式预制施工工法，是一种针对海上风电基础施工需求研发的特殊施工方法。本文将对这种工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施和经济技术进行详细介绍，并给出一个工程实例，以便读者更好地理解和应用该工法。
二、工法特点海上风电基础钢管桩桩内混凝土卧式预制施工工法的特点主要有以下几个方面：1. 强度和稳定性高：该工法采用了钢管桩作为基础支撑，能够承受较大的水下风力和海浪冲击力，能够确保海上风电基础的稳定性和安全性。2.
施工便捷高效：该工法预制了桩内混凝土，施工过程只需将预制混凝土放入钢管桩中，并进行搅拌和固化，无需现场繁琐的混凝土浇筑，施工速度快、效率高并能大大节省施工时间和成本。3. 环保节能：该工法采用预制混凝土，减少了施工现场对环境的污染，减少了对天然资源的消耗，降低了能源成本，对可持续发展具有积极意义。
三、适应范围海上风电基础钢管桩桩内混凝土卧式预制施工工法适用于以下海上风电项目：1. 浅水海域：该工法适用于水深在10米以内的浅水海域，可以满足浅水海域的基础支撑需求。2. 高风高浪地区：该工法具有较高的抗风抗浪能力，适用于风力、海浪较大的地区。3. 快速施工需求：该工法施工速度快、效率高，适用于有合理时间限制的项目。
四、工艺原理海上风电基础钢管桩桩内混凝土卧式预制施工工法的工艺原理如下：1. 钢管桩预制：先根据设计要求制作钢管桩，根据海洋环境和工程要求选择合适的钢管材质和规格。2. 混凝土预制：按照设计要求，在工厂中预制混凝土，并进行必要的质量检测和试验保证混凝土的强度和稳定性。3.
运输和安装：将预制的钢管桩和混凝土通过适当的运输方式运到海上风电项目现场，然后通过吊装设备将钢管桩下沉到合适的位置。4. 混凝土注入：将预制的混凝土从桩顶缓慢注入到钢管桩中，并进行必要的搅拌和固化过程，确保混凝土充分填充钢管桩。5. 顶升和固化：在混凝土注入完毕后，通过适当的钻孔放松施压，使混凝土在桩内获得足够的固结时间，确保其强度和稳定性。
风电工程桩基工程施工方案
风电工程桩基工程施工方案
一、项目概况
风电工程桩基工程是指在风电项目中设置风机塔筒的基础设施工程，其重要性不言而喻。桩基工程的质量直接关系到整个风电项目的稳定性和安全性，因此在施工前需要进行详细的工程施工方案制定，以确保施工过程中能够做到科学合理、安全高效。
本方案以某风电工程项目为例，对风电工程桩基工程施工方案进行详细阐述。
二、工程概况
风电工程桩基工程主要包括桩基设置、预制桩安装、混凝土浇筑和质量验收等工作。其施工过程主要分为准备工作、桩基设置、桩基浇筑和质量验收四个阶段。
1. 准备工作
（1）确定施工方案和施工进度计划；
（2）准备施工所需的材料设备；
（3）组织现场施工人员，制定安全生产措施；
（4）对施工现场进行勘察和测量，确定桩基的设置位置；
（5）确保土方开挖和场地平整工作完成。
2. 桩基设置
（1）按照设计要求进行桩基设置，包括桩基的定位、调整和固定等工作；
（2）对桩基进行垂直度和位置精度的检测，并进行调整；
（3）确认桩基设置完工后进行验收。
3. 混凝土浇筑
（1）搅拌站混凝土坍落度检测，调整搅拌站生产的混凝土坍落度；
（2）混凝土运输至浇筑现场，进行浇筑作业；
（3）对混凝土浇筑后进行养护和强化处理。
4. 质量验收
（1）对桩基设置和混凝土浇筑工作进行质量验收；
（2）检测桩基的承载力和稳定性； （3）对混凝土的坍落度、强度等指标进行检测。
以上是风电工程桩基工程施工的主要过程和工作内容，下面将对几个关键环节进行具体阐述。
三、关键环节
1. 桩基设置
桩基设置是整个工程的起始环节，也是最为关键的环节之一。在桩基设置过程中，需要注意以下几点：
（1）选择合适的机械设备和施工工艺，确保桩基的安全、准确地设置在预定的位置；
（2）对桩基的定位和固定进行精确测量，确保桩基的垂直度和位置精度；
（3）密切关注施工现场的安全问题，确保施工安全。
2. 预制桩安装
预制桩的安装是桩基工程的重要环节，其质量直接关系到整个桩基工程的质量。在预制桩安装过程中，需要注意以下几点：
海上风电单桩基础防冲刷固化土施工质量控制
海上风电单桩基础防冲刷固化土施工质量控制
◎ 林善懿 中交三航局第六工程（厦门）有限公司 摘 要：随着海上风电项目的大量投入使用，合理有效的地基防冲刷措施将直接关系到
风机的安全性和稳定性。本项目以淤泥质海洋风电场为对象，开展基于淤泥质海底风机桩
基的抗冲防护研究。最后，将该方法在山东半岛南海上风电V场址工程中进行了实际应用，取得了较好成果。
关键词：海上风电；桩基；冲刷；修复；固化土
1.引言
当前，我国已投入使用的海上风
力发电工程多采用重力式、导管架、
单桩、台阶式、三柱式等多种型式，
而山东、江苏沿海地区的风机多为
单桩基础，具有工期短、成本低等特
点。风电机组投入运行后，冲刷问题
难以避免，由于其造成的桩周土体
深度减小、风机振动频率下降、桩基
变形等，严重影响整个风机的安全，
也给风机带来了极大的安全隐患。冲
蚀结束后，要按照冲坑的深度，对桩
周进行补强、修复，选择冲刷修补程
序是很重要的，修补后要避免二次冲
刷，通过对加固土的研究与应用，可
以有效地避免二次冲刷。
2.工程概况
某项目的风机基础采用单桩基
础，风电机组基础设计等级为甲级，
结构安全等级为一级，基础设计使
用年限为25年。风机单桩基础结构
主要由单桩基础钢管桩主体结构和
内外平台、爬梯、靠船构件及外加
电流系统等附属构件组成，项目共
有71个单桩基础，本标段承担23个
单桩基础施工工作。钢管桩桩顶
直径7.0m，桩底7.4～8.4m，桩长为
72m～87m，平均桩重约1100t。详
细的技术要求，请参阅技术章节及图
纸。以海底地形为基准进行扫描，每
台机位泥表面高程与勘测图纸相差
不大。
3.淤泥固化抗冲刷防护技术
3.1固化技术原理
本项目拟将淤泥固结在近海桩
基础的防冲防护中，以海底淤泥为原
料，经无机复合胶凝材料固化，然后
通过便捷式管道泵送，将超高含水
量的淤泥固结土体直接吹填到桩周
海床上。利用高含水量固化土浆的自
流性，使其自动流动到需要保护的区
域，从而实现对桩基础周围各种条件
的冲刷。超高含水量淤泥固结泥浆从
海上风电新型基础结构及其施工方法与流程
海上风电新型基础结构及其施工方法与流程
本发明涉及海上风电技术领域，尤其涉及一种海上风电新型基础结构及其施工方法。
背景技术： 风电是清洁能源的重要组成部分，海上风电具有风速高、风速稳定、单机容量大等特点。目前，海上风机基础型式包括单桩基础、导管架基础、漂浮式基础等。由于单桩基础具有海床地形适应性强、施工速度快、施工成本低等优点，在全球已建海上风电场基础型式中的占比超过80%。
在海上风电机组运行期间，单桩基础承受风、破浪、海流和海冰等产生的水平荷载，在水平循环荷载的作用下，桩基会产生较大的水平位移和钢管桩变形。根据《海上风力发电场设计标准》（gb/t51308-2019），单桩基础泥面处累积倾角（侧向位移幅度）不得超过0.25°。工程中，通常采用增大桩径和增加桩身锚固深度的方式，提高单桩基础水平承载力，降低单桩基础水平位移，这种方式意味着单桩制作成本的增加，施工难度的提高。此外，我国部分海上风电场的海床地质条件为浅覆盖层，往往需要进行嵌岩桩施工，进一步增加施工难度，增加海上风电场建设成本。近年来，研究学者提出在桩壁外侧增设桩翼提高单桩基础水平承载力不足（以下简称翼板桩），包括一种海上风电机组单桩基础（cn202265837u）、一种带稳定翼的海上风力发电机单桩基础结构（cn102041813a）、一种t型翼板海上风机钢管桩基础（cn208899515u），在上述专利技术方案中，翼板通过直接焊接或通过连接部件焊接等方式固定于钢管桩外壁，使用时，通过沉桩直接将翼板桩沉入海床泥面以下。然而，由于现有海上风电安装船不具备直接安装上述技术方案中翼板桩的能力，且施工单位没有适合翼板桩的施工工艺，因此，目前国内外海上风电场并没有翼板桩成功应用的工程示范。此外，上述专利技术方案中，翼板桩的翼板尺寸较大（翼板宽度不小于桩径的1/2，不大于桩径；翼板长度不小于桩径，不大于桩径的3倍），尺寸过大的翼板不易运输、同时提高施工难度，以及在土压力作用下翼板易发生扭曲变形。基于此，迫切需要提出一种海上风电新型基础结构及其施工方法，新型基础结构首先能提高足够的水平承载力和减小桩身水平位移，其次可以利用现有施工设备和施工工艺进行安装，最后可以减小翼板尺寸，提高工程可行性和节约成本。
海上风电导管架基础建造方法探讨
海上风电导管架基础建造方法探讨
摘要：海上风电开发力度在不断增大，发电规模的增大对施工建造技术提出了更高的要求，面对复杂的施工环境，必须要有适应性更强的技术工艺作为支持，更灵活的应对各种施工问题，提高导管架基础建造质量。目前海上风电多数应用的是桩基结构，应用灌浆技术来进行导管架与基础的连接处理，为避免各种质量病害的发生，必须要基于现场情况编制科学的施工方案，确定技术要点，达到与预期一致的施工效果。
关键词：海上风电；导管架；基础建造；施工技术
风能是一种可再生的清洁能源，近年来我国海上风力发电机组容量在不断增加，在丰富的海上风能资源支持下，风电效益在持续上升。面对复杂的海上环境，在建造风电导管架基础时，需要基于实际情况来选择适应性更强的技术工艺，确保所选基础形式适应水深条件，建设后保持较高的安全性与稳定性，满足风电机组运行需求。
一、海上风电机组基础形式
我国拥有丰富的海上风能资源，且相比近海远海风能储备更高，具有非常广阔的开发空间。当前大部分的海上风电项目均集中在潮间带以及近海浅水区，重力式基础、单桩基础、导管架基础以及新型吸力桶基础是常见的基础形式，不同基础形式所适用的条件不同，可根据施工环境以及建造需求来灵活选择。例如单桩基础可根据水深大小来设计直径，主要用于0~30m水深环境，相比来讲导管架可适用不同水深环境，且深度越大经济效益越高。单桩基础在海上风电机组建设中应用十分广泛，一般钢管桩直径设计为3~7m，多被用于水深低于25m且海床浅层土体良好的海域[1]。但是随着我国海上风电开发逐渐向远海以及深水开发，导管架基础的适应性就大大提高。导管架基础主要包括导管架基础结构以及基础桩两部分，具有重量小、强度高、受海流作用小以及水深适用性强等特点，尤其是超过30m以上的水深海域经济性更高。随着导管架结构基础在更深海域中的应用，为更好的适应复杂的海况条件，导管架基础规模越来越大，施工难度也更高，需要不断的对施工技术进行更新优化，以便达到与设计一致的建造效果，满足海上风电机组安全稳定运行的要求。
浅析海上风电场深水桩的施打
《交通工程建设》２０１２年第１期 ４
浅析海上风电场深水桩的施打
陈泽迹 褚辉
（中交二航局第一工程有限公司船舶工程处 湖北武汉 邮编４３００１２）
摘要：本文主要论述了海上风电场建设的基础形式以及单桩基础的配套设施，介绍了单桩基础、导管架基础及多脚架 基础的结构形式，并着重阐述海上风电场深水桩的施打。
关键词：海上风力发电 沉桩 单桩基础 导管架基础 多脚架基础 扶正导向装置
刖菁
风能作为一种清洁的可再生能源，它取之不尽，用
之不竭，分布广泛，受到世界各国的重视。根据统计， 我国的风能资源丰富，储量居世界首位，可开发利用的
海上风能储量约７．５亿ｋＷ，国家计划在未来３０年内大
力发展海上风力发电，特别是东部沿海水深５Ｏ米以内的
海域面积辽阔，适宜大规模建造海上风力发电站，项目
建设前景诱人。可以说，海上风电场建设在我国才刚刚 起步，特别是３ＭＷ、５ＭＷ风机在国内几乎是空白，所
以研究深水桩施打工艺就是为风电施工做前期准备，也
是为承接海上大功率风电工程打好理论基础。 １常见的风电基础形式
风电场设施主要包括风机、塔架、基础、电缆四部
分。海上风力发电场根据地理位置及地质条件的不同，
基础大致上可分为固基和浮基两类。其中固定式基础包
括单桩、重力式、导管架式、多脚架式和多桩承台式等。
浮式基础按其系泊系统可分为ＳＰＡＲ式、张力腿式和浮 箱式等（如表１）。
海上风电场深水沉桩主要是单桩式、多桩承台式、 导管架式、多脚架式四种，本文主要介绍这四种风机基
础的深水沉桩。
表１
基础类型 基础尺寸 基础重量 适用水深 施工工序 重力式 １２—２５ｍ ５００－２０００ｔ ｏ一１５ｍ （１）平整海底；（２）基础定位；（３）填实基础 单桩 ３—６ｍ １７５－３５ｏｔ ｏ一３０ｍ （１）桩基定位；（２）打桩 拉线单桩 ３—６ｍ １７５－３５０ｔ ２０—４０ｍ （１）桩基定位；（２）打桩．拉线锚固 三脚架 １５－２０ｍ １２５－３５０ｔ ２０－４０ｍ （１）支撑结构定位；（２）桩基定位；（３）打桩 导管架 １０－１５ｍ ２００－４００ｔ ２０—５０ｍ （１）导管架结构定位；（２）桩基定位；（３）打桩 吸力桶 １０－２０ｍ １５０－４００ｔ ０－３０ｍ （１）桶型基础定位；（２）安装吸力装置 悬浮式 １０—２０ｍ １００－４００ｔ ＞５０ｍ （１）预埋锚杆桩或吸力桶；（２）安装悬浮连接装置；（３）安装锚索
海上风电场单根钢管桩基础的设计与计算
海上风电场单根钢管桩基础的设计与计算
唐 山1,孔 健1,李凤丽2,冉红玉1
(1.长江水利委员会设计院枢纽设计处,武汉 430010;2长江水利委员会设计院建筑设计处,武汉 430010)
摘 要:国内海上风电场的基础设计仍处于研究之中,主要涉及单桩基础的设计和计算,内容包括:单桩基础的主
要受力特点、荷载组合、主要控制标准的选择、计算方法的选取和一些提高单桩承载力的构造措施。
关键词:海上风电场,单桩基础
中图分类号:TU473 文献标识码:B 文章编号:100423152(2009)0620052203
1 引言
20世纪70年代的石油危机后,美国和欧洲的
许多国家开始考虑兴建海上风电场,虽然其电网联
接及风机基础费用较陆上风电场高,但因风速较大,
故实际成本与陆上风电场基本相同。相对于陆上风
电场,海上风电场风机基础所占投资的比重大大增
加,约为16%[1],因而海上风电场基础设计是整个
电场设计的一个重要环节。
目前国外已建海上风电场的基础类型主要有:
混凝土沉箱基础、单桩基础、群桩基础、三脚架基础
等,其中,单桩基础是应用的最多的基础形式。国内
目前尚无建成的海上风电场,基础的设计仍处于研
究之中,本文主要就单桩设计提出一点思路。
2 单桩受力的特点
海上风电场风机基础设计考虑的荷载主要包括
自重、风机荷载、波浪力、水流力、风荷载、船舶(或漂
浮物)撞击力、地震力等,而水平力是桩的主要荷载。
设计工况主要考虑施工工况、正常运行工况、极
端工况(极端风速时的停机状态)、靠泊或船撞工况、
地震工况等荷载组合工况。风、波浪力和水流力作
为海洋工程中的正常作用力,设计时应将之纳入基
本可变荷载而非其他可变荷载参加荷载组合。另
外,荷载组合中也应考虑可能出现的不利水位和波
浪、水流的作用方向。3 主要控制标准的选择
桩基应根据不同的受力情况,分别对桩身结构
强度、地基土对桩的支承能力及桩身沉降和水平变
形进行验算。一般的控制标准包括泥面位移、转角、
桩身最大弯矩、桩身最大剪应力、泥面以上桩的压曲
海上桩基施工方案
海上桩基施工方案
1. 引言
本文档旨在提供海上桩基施工方案的详细说明。海上桩基施工是建设海洋工程的重要环节之一，其稳定性和安全性对整个工程的成功完成至关重要。
2. 地理环境和工程背景
海上桩基施工需要充分了解工程所处的地理环境和相关背景信息。这些信息可能包括：
• 海洋气象：包括潮汐、海浪、风速和暴雨事件等；
• 水文地质：包括海底地质、泥沙质量和地下水位等；
• 海洋生物：包括海洋生态保护和生物多样性等；
• 人工结构：包括海岸线保护和相邻建筑物等。 3. 设计施工方案
3.1 桩基类型选择
在海上桩基施工中，根据不同的工程要求和地质条件，需要选择合适的桩基类型。常见的海上桩基类型包括：
• 钢管桩：适用于较软土层；
• 钻孔灌注桩：适用于较硬土层；
• 预制桩：适用于较深水层或特殊地质条件。
3.2 施工方法选择
针对选择的桩基类型，需要确定合适的施工方法。海上桩基施工常用的方法包括：
• 钻进法：使用钻机在海底钻孔，并通过注浆或灌注混凝土的方式形成桩体； • 输送带法：将预制桩运输到施工现场，通过合适的设备将桩体安装到预定位置；
• 铺设法：把预制桩沿水平方向铺设在海底，使桩体形成连续的结构。
3.3 施工工艺流程
根据桩基类型和施工方法的选择，确定详细的施工工艺流程。以下是一个典型的海上桩基施工工艺流程示例：
1. 桩基选址：根据设计要求和地质调查结果选择桩基的合适位置；
2. 桩头预制：根据设计要求和施工方法，在陆地上或船舶上进行桩头的预制；
3. 桩基设备安装：将施工所需的设备和机械安装到施工现场；
4. 施工准备：包括安装导向设备、准备施工材料等；
5. 施工过程：根据施工方法进行桩基的钻进、输送、铺设等工作；
6. 桩基检测：对完成的桩基进行质量检测，确保桩基的稳定性和安全性； 7. 施工报告和总结。
4. 安全管理和环保措施
在海上桩基施工过程中，安全管理和环保措施至关重要。以下是一些常见的措施：
海上桩基施工方案 2
海上桩基施工方案
海上桩基施工方案
一、施工目标
海上桩基施工是指在海上安装桩基设施，以固定建筑物或桥梁，并承受荷载传递于它之上的施工作业。施工目标是确保安全、快速地完成桩基设施的安装。
二、前期准备
1.制定详细的施工方案，包括施工方法、施工序列、施工工艺等，并向相关部门进行报批。
2.购买或租赁适合该工程的施工设备和工具。
3.组织施工人员进行技能培训，确保施工操作人员具备足够的技术能力。
4.采购所需的材料和设备，并做好储备。
三、施工方案
1.确定施工场地，清理海上障碍物，确保施工区域的安全。
2.根据设计要求，进行桩的定位和标注，确保每根桩的位置准确。
3.安装起重机和其他辅助设备，以提供施工所需的水平工作平台和垂直起重能力。
4.使用挖掘机或其他适用的设备，在河床或海床上挖掘桩孔。
5.进行桩身调整，采取必要的措施确保桩身的垂直度和水平度。
6.根据设计要求，将桩身与地基或桥梁连接，形成结构整体。
7.进行施工质量检查和验收，确保施工质量符合相关标准和要求。 8.进行项目交底和验收，将工程移交给业主。
四、施工安全措施
1.制定严格的安全操作规程，明确各岗位的责任和操作流程。
2.在施工现场设立安全警示标志，提醒施工人员注意安全。
3.定期对施工设备和工具进行维护和检修，确保其正常运转和安全使用。
4.进行施工人员的安全培训，提高他们的安全意识和应急处理能力。
5.配备必要的个人防护用品，如安全帽、防护服、安全鞋等。
6.加强施工现场巡查，及时发现和解决施工安全隐患。
五、环境保护措施
1.在施工过程中遵守相关的环保法律法规，确保施工活动不对周围环境造成污染。
2.合理使用水资源，控制施工过程中的水污染。
3.对施工现场产生的废弃物进行分类和妥善处理，确保环境的清洁和整洁。
4.定期开展环境监测，检测施工对周围环境的影响。
综上所述，海上桩基施工方案需要在前期做好准备工作，明确施工目标，制定详细的施工方案，并严格执行施工安全措施和环境保护措施，以确保施工质量和施工安全。
海上风电单桩基础防冲刷抛石施工技术
海上风电单桩基础防冲刷抛石施工技术
海上风电单桩基础防冲刷抛石施工技术，那可真是个大工程，咱们可得好好聊一聊。听到“海上风电”几个字，大家第一反应肯定是：风车！对吧？不过这个风车不是普通的风车，不是那种你在田野里看到的，哗啦啦转着的玩意儿，这个是“巨无霸”，在海上耸立的那种，个头大得不行！不过不管多大的风车，咱们得先做好基础工作。你说，是不是每个“大楼”都得有个结实的地基，风电平台也不例外。问题就来了，海上水深，浪大，水流快，怎么让这些巨大的风车稳稳地屹立在大海中？这时候，单桩基础就成了关键。
说到“单桩”，大伙也许会有点迷糊。单桩就是一个大铁柱子，打进海底，支撑起风电机组。想象一下，它就像一根大大的柱子，立在海底，承受着风车的巨大重量。嗯，光有这根柱子可不行，还得考虑到一个问题——冲刷。你知道的，海浪不断地拍打，水流一冲，这基础不牢固，风车就有可能岿然不动，甚至有点“动摇”的危险。那怎么办呢？防冲刷就成了施工中的大难题了。
这个防冲刷可不是儿戏，说起来有点像是在“给海底打个‘防晒霜’”。海底的水流就像是一群顽皮的小孩子，不停地在周围打转。如果不加以防范，时间一长，周围的泥土、沙子就会被冲走，桩基就可能露出来，甚至倒塌。为了让桩基保持稳固，这时就需要一种叫做“抛石”的技术。你别看“抛石”听着挺简单，实则里面学问大着呢。
抛石施工其实挺考验技术的。操作工人得精准地把石头一块块抛到桩基周围，这些石头的目的就是“挡水”，形成一个天然的“防护层”，让海水不能轻易侵蚀桩基。别看这些石头是“调皮捣蛋”，但它们可是构成了防冲刷的第一道防线！每块石头的大小、形状、投放位置都得严格控制，太小了不够坚固，太大了就会让水流绕过去，不管用。
说起来，抛石施工不光是抛几块石头就完事了。可得讲究技巧，工人们得在海浪不断冲击的环境中精准操作，简直比打高尔夫还讲究。海上风大浪急，风电平台本身的稳定性、施工船只的起伏，都让这项工作变得格外不容易。不过你要说没点儿“实力”，可做不了这事儿。施工队员们在船上战风斗浪，心里可是默默较劲，真是要把每一块石头抛得恰到好处，才能确保桩基稳定无虞。