海上風電單樁基礎結構設計關鍵問題探討

文 | 張星波 劉勵學

海上風電單樁基礎結構設計關鍵問題探討

文 | 張星波 劉勵學

從上個世紀90年代起，歐洲人已經開始著手海上風電的研究工作，截止2013年歐洲海上風電的裝機容量已達6500MW，在技術上已經相對成熟。國內的海上風電起步較晚，目前僅建成一個真正意義上的海上風電項目上海東大橋海上風電場，經驗積累及技術研究比較少。

海上風電與陸上風電最大的不同在于基礎的不同，基礎成本約占整個海上風電場投資的25%，因此降低基礎成本有利于提高整個風電場的經濟性，推動海上風電的發展。歐洲已經為海上風電設計、施工了將近2000臺基礎，其中70%為單樁基礎。國內上海東大橋海上風電項目為高樁承臺式基礎，該基礎現場作業時間長、工作量大、成本高。

目前國內海上風電處于起步階段，基礎的設計選型仍處于研究之中，本文主要對單樁基礎設計的關鍵性問題進行探討。

海上風電單樁基礎介紹

單樁基礎由過渡段、單樁、平臺、爬梯等組成，如圖1所示。單樁直徑一般為4m－6m的鋼管樁，過渡段連接平臺和單樁，單樁貫穿到海床一定深度。樁的直徑根據載荷的大小、振動頻率而定，插入海床的深度與土壤的強度有關，可由液壓錘或震動錘貫入海床，或者在海床上鉆孔，一般應用于水深不超過30米的區域。

單樁基礎設計輸入條件

單樁基礎海上風電機組由葉輪、機艙、塔筒、單樁基礎組成，海上風電機組所受載荷示意圖如圖2所示。

單樁基礎頂部承受風電機組傳遞的載荷，此外單樁還受到波浪、洋流、沖刷等作用的影響，插入海床內的基礎還受到海床的反作用力，在基礎設計初期階段，需要明確與載荷及邊界條件相關的所有輸入條件。……