介紹

東海大橋海上風(fēng)電場是亞洲第一座大型海上風(fēng)電場，位于東海大橋東側(cè)的海域，風(fēng)電場總裝機容量100MW，擬布置20臺單機容量5MW的風(fēng)電機組。在海上修建風(fēng)電場,海洋水文、氣候條件和海底地質(zhì)條件都非常復(fù)雜，給風(fēng)電機組地基基礎(chǔ)設(shè)計和建造帶來了困難。風(fēng)機地基基礎(chǔ)設(shè)計和建造，是海上風(fēng)電場建設(shè)的難題之一，對其的經(jīng)濟性和適用性將產(chǎn)生重要影響。在東海大橋海上風(fēng)電場設(shè)計中，設(shè)計單位對風(fēng)機地基基礎(chǔ)進行了專題設(shè)計研究，對海上風(fēng)電場風(fēng)機基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)計算分析等進行了深入研究,初步掌握了海上風(fēng)機地基基礎(chǔ)特性及若干設(shè)計技術(shù)關(guān)鍵。

風(fēng)電場位于臨港新城至洋山深水港的東海大橋兩側(cè)1000米以外沿線，最北端距離南匯嘴岸線近6公里，最南端距岸線13公里，全部位于上海市境內(nèi)。

預(yù)計總裝機容量10萬千瓦，單機容量不低于2000千瓦。未來預(yù)計發(fā)電量可達2.6億度，可供上海20多萬戶居民使用一年。海上風(fēng)電場所發(fā)電能將通過海底電纜輸送回陸地。

水文地質(zhì)條件

東海大橋海上風(fēng)電場位于東海大橋東側(cè)的東海海域，風(fēng)電場北端距岸線8km，南端距岸線13km，20臺5MW風(fēng)機分三排布置，風(fēng)機南北向間距(沿東海大橋走向)750m，東西間距1.2km。工程海域水深9.9～11.9m，海底灘面高程-10.00～-10.67m。灘地表層主要為淤泥。

設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)原則

目前國內(nèi)還沒有海上風(fēng)機基礎(chǔ)設(shè)計的規(guī)程規(guī)范，本工程設(shè)計主要參考國內(nèi)、外相關(guān)規(guī)范。主要依據(jù)的規(guī)范有:《海港水文規(guī)范》(JTJ214-98)、《建筑樁基技術(shù)規(guī)程》(JGJ94-94)、《Design of off-shore wind turbine structures》(DNV-OS-J101:2004)、《海上固定平臺規(guī)劃、設(shè)計和推薦作法工作應(yīng)力設(shè)計法》(SY/T10030—2004)和《海上鋼結(jié)構(gòu)疲勞強度分析推薦作法》(SY/T10049—2004)等。根據(jù)風(fēng)機設(shè)備商提供的基礎(chǔ)荷載、基礎(chǔ)設(shè)計要求分別進行承載極限狀態(tài)、疲勞極限狀態(tài)和系統(tǒng)模態(tài)計算。

風(fēng)機基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

目前國外海上風(fēng)電場風(fēng)機基礎(chǔ)從結(jié)構(gòu)型式上主要分為重力固定式、支柱固定式及浮置式基礎(chǔ)。東海大橋海上風(fēng)電場位于海上近岸海水區(qū)，海床面以下20m深度內(nèi)地基土以軟粘土為主。根據(jù)西歐國家現(xiàn)有海上風(fēng)機塔架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式,并參考國內(nèi)外海上石油平臺、海上燈塔及海上跨海大橋的設(shè)計經(jīng)驗，認(rèn)為采用固定式樁柱基礎(chǔ)比較合適。為此提出4種基礎(chǔ)型式進行結(jié)構(gòu)方案設(shè)計。第1種方案為三腳架組合式基礎(chǔ)、第2種方案為4腳架組合式基礎(chǔ),這兩種方案均為參考海上石油平臺、海上燈塔基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)型式。第3種方案為高樁承臺群樁基礎(chǔ)。第4種方案為單根鋼管樁基礎(chǔ)方案，其為國外海上淺海風(fēng)機基礎(chǔ)的常用結(jié)構(gòu)型式。

從基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)特點、適用自然條件、海上施工技術(shù)與經(jīng)驗以及經(jīng)濟性方面對上述4種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案進行了比較，最后選擇4角架組合式基礎(chǔ)為推薦方案。

4腳架組合式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式為：用4根鋼管樁定位于海底，樁頂通過與鋼套管的固接支撐上部4腳架結(jié)構(gòu)，構(gòu)成組合式基礎(chǔ)。4腳架承受上部塔架荷載,并將荷載傳遞給4根鋼樁。施工時，先在4個鋼套管基座位置在基床拋約2m。

厚度的高強土工網(wǎng)裝碎石，以提高地基土對4腳桁架的承載力，然后沉放4腳桁架的預(yù)制鋼構(gòu)件，預(yù)制鋼構(gòu)件沉放定位后,再將4根鋼管直樁穿過鋼套管打入海床中，每根樁直徑為2.2m，樁長55m，樁頂高程為-3m，樁尖高程為-58m，樁尖進入粉細砂層中,基樁呈等邊4邊形分布，間距為16m。鋼套管外壁配帶特制固樁器與基樁初步連接,在調(diào)整上部結(jié)構(gòu)水平度后，再采用高強灌漿法完成鋼套管與鋼樁的固接。上部4腳架為預(yù)制鋼構(gòu)件，其包括12根直徑2m的水平和斜向鋼管連桿，其分別連接4個鋼套管以及位于中心的直徑6.5m的上部豎向鋼管。

項目意義

上海東海大橋10萬千瓦海上風(fēng)電項目是全球歐洲之外第一個海上風(fēng)電并網(wǎng)項目，也是中國第一個國家海上風(fēng)電示范項目。該項目位于東海大橋東側(cè)的上海市海域，距離岸線8-13千米，平均水深10米，總裝機容量102兆瓦，全部采用華銳風(fēng)電自主研發(fā)的34臺3兆瓦海上風(fēng)電機組。預(yù)計未來年發(fā)電量可達2.6億度，所發(fā)電能將通過海底電纜輸送回陸地，可供上海20多萬戶居民使用一年，相當(dāng)于每年節(jié)約燃煤10萬噸，每年減排二氧化碳20萬噸。

東海大橋海上風(fēng)電場在我國風(fēng)電場建設(shè)史上創(chuàng)造了多項“第一”:第一次采用自主研發(fā)的3兆瓦離岸型機組，標(biāo)志著我國大功率風(fēng)電機組裝備制造業(yè)躋身世界先進行列；第一次采用海上風(fēng)機整體吊裝工藝，大大縮短了海上施工周期，創(chuàng)造了一個月在工裝船上組裝10臺、海上吊裝8臺的記錄；在世界上第一次使用高樁承臺基礎(chǔ)設(shè)計，有效解決了高聳風(fēng)機承載、抗拔、水平移位的技術(shù)難題。