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海上风电桩基：为风机提供重要支撑

更新时间：2009-03-28

海上风电与陆上风电最大的不同在于：陆上风力机只需要一块足够厚重的混凝土板就能够支撑；而海上风电则需要结构复杂的基础来连接海床，称之为“桩基”。桩基是海上风电风机的重要支撑部件，它的基础架设比较复杂，对质量的要求也高，需考虑耐海水腐蚀、抗海浪冲击等因素。

图3为动态实验的装置示意图，主要由高速摄影系统、放大器-应变仪系统和Taylor-Hopkinson杆装置组成。采用中国科学技术大学冲击动力学实验室的37mm的Hopkinson压杆装置开展动态冲击实验。动态实验试件也是从上述三块不同相对密度的闭孔泡沫铝中经由线切割系统加工出来的，试件的直径d为36.5mm，长度L0为100mm，相对密度为0.127±0.006、 0.171±0.002、 0.207±0.003的闭孔泡沫铝试样，通过控制氮气罐的气压值，分别做了6次、5次和5次不同初始冲击速度的动态实验，实验所涉及的全部试件的参数见表1。

 
  

珠海桂山风电场导管架基础吊装

 
  

主体钢管桩沉桩

  

嵌岩桩钻孔施工

  

嵌岩桩钢筋笼

 

当前常用的海上风电桩基形式

  

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海上风电桩基类型多样

据了解，目前应用在海上风电基础施工方案中的桩基类型有单桩基础、多桩基础、重力式基础等，其中单桩基础因其施工方便、造价相对较低等优点，应用最为广泛。中铁大桥局集团第五工程有限公司项目总工程师刘浩兵表示，相较于其他类型，风电单桩基础施工方便，通过起重船 +固定式导向架的施工工艺，可以确保单桩沉桩垂直度精度达到设计要求，沉桩至设计标高后，就可以进行风电机组的安装工作。但单桩基础结构型式目前越来越少采用，主要是因为目前风电机组越来越大，优质地质条件的风电场资源越来越少，荷载的成倍增加及复杂的地质情况，使得单桩基础需要通过嵌岩桩加固处理后，方可满足设计要求。目前海上大直径嵌岩桩施工，施工成本高、风险大、周期长，单桩施工从成本上已经没有优势，且当前的施工技术水平、施工设备等也受到制约，单桩基础使用率已经呈现下降趋势。

以珠海桂山海上风电场为例，桂山场址所在海域是西北太平洋和南海热带气旋活动和登陆的主要地区之一，场址的水位变化较大，波浪较高。海底地层自上而下依次为 : 淤泥层、淤泥质土层、粉质粘土层、粉砂层、粗砂层、粉质粘土层、粉砂层、细砂层、砾砂层、砂质粘性土层、全风化花岗岩、强风化花岗岩、中风化花岗岩、微风化花岗岩层。该海域由于近场区分布有大大小小多个岛屿，造成海底地层的岩面起伏大，对工程设计造成不利影响。因此选取水下三桩基础、水上三桩基础、高桩承台基础、四桩导管架基础方案作为桂山工程结构设计比较方案。

桩基制造业市场竞争激烈

海上桩基作为永久性建筑长期伫立在苛刻的海洋腐蚀环境中，防腐蚀设计关系到风机结构基础的安全使用。据悉，目前国内外对于钢桩基础的防腐，主要参照海洋工程钢结构的防腐方法，最常用的如下：ISO12944色漆和清漆——防护漆体系对钢结构的腐蚀防护；ISO20340 色漆和清漆——用于近海建筑及相关结构的保护性涂料体系的性能要求；NORSOKM501表面处理和防护涂料；DNV RP B401阴极保护设计；DNV OS J101海上风电机组设计。

所谓的信息化人力资源管理主要指的是，组织中利用网络化的技术手段，在意识与战略性人力资源的支持下，展现较强的实践性实施。

ISO 12944是目前国际上应用最广泛的钢结构防腐蚀涂装规范，ISO 20340和 NORSOK M501对海上风电防腐蚀涂料体系的性能测试和施工技术等做出了规定。针对沿海及海上风电防腐，根据国内海上风电的发展现状，我国制订了《沿海及海上风电机组防腐技术规范》，规范中对防腐涂层体系、阴极保护的设计、施工、检验及后期维护等都做出了明确规定，该规范发布实施后，大大提升了我国海上风电防腐作业管理水平。

据了解，目前广东本土只有粤水电一家公司在海上桩基制造方面有一定的产业基础。水电集团所属粤水电于 2016年底与阳江高新技术产业开发区签订《粤水电装备制造项目投资协议书》。一期项目由广东粤水电新能源装备有限公司投资建设。该项目厂区规划占地面积 179543.45平方米（合 269.3亩），一期总建筑面积为 35878平方米，同时购置双梁桥式起重机、数控下料机、卷板机、喷砂滚轮架等主要生产设备256台套。项目一期建成后，年生产 2MW及以下陆上风电塔架、3MW-6MW海上风电塔架、海上风电导管架合计280套。

业内有关人士表示，海上桩基等大型钢结构件技术含量较低，属于资源密集型行业，市场竞争相对激烈，粤水电承接此项目将为加快切入海上风电装备制造业务，谋求发展高端装备制造打下良好的基础。

 
方琼玟
《海洋与渔业》 2018年第05期
《海洋与渔业》2018年第05期文献

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