（1中国三峡新能源有限公司华东分公司；2长江勘测规划设计研究有限责任公司）
摘要：随着能源市场的需求及环境形势的恶化，作为可再生能源的风力发电成为中国能源发展的主流趋势，而海上风电又是中国风能发展的一个方向和制高点。由于海上施工的不便，进行海上风电机组的施工涉及船舶等施工机械较多，作业面较小，对于基础施工质量的控制直接决定了海上风电机组的施工效率。一旦施工质量出了问题，无论是延长工期还是事后修缮，都需要极高的成本，因此，对质量的严格控制是海上风电发展的前提。
关键词：海上风电机组；施工技术；质量控制
引言
风力发电作为清洁能源，具有显著的社会和环保效益，对于推动我国可再生能源发展有着重要意义，因此也得到国家的大力支持和鼓励。近些年来，我国陆上风电得到了迅速的发展，但同时由于资源条件、建设用地、电网条件、环境保护等因素对陆上风电的制约也越来越明显。根据国外风电的发展经验，海上风电将是我国今后风电发展的方向和趋势。
1、海上风电机组的基础施工质量控制技术研究现状
1.1国外研究现状
目前，对于海上风电使用最广泛，研究也最深入的是欧洲，目前已经在欧洲的海洋运行的风电机组使用最多的单桩基础，根据不同海域的特点也有稍微的差别，许多国家的风电机组已经进入到了伸开区域，比如英国某风电机组所在地的水深已经达到了四十五米，而德国某风电机组距离海岸四十多公里。目前的研究难点是如何在承受强大重力的同时抵抗水平方向上的风力。
1.2国内研究现状
我国的风电建设已经有了相当的规模，但是大多数集中在内陆西北地区，对于海上风电的开发力度还不够。由于海上风电的施工难度要比陆上风电的施工难度更大，我国在这方面还缺乏相应的经验和技术，对于海上风电基础施工技术的研究开展的不到位，相关研究成果很少。
2、基础方案介绍
2.1单桩基础方案
单桩基础采用一根钢管桩，钢管桩直径4~6m，桩长数十米，采用大型沉桩机械打入海床，上部用连接段与塔筒连接。连接段与钢管桩之间采用灌浆连接，连接段与塔筒之间采用法兰连接，连接段同时也起到调平的作用。
2.2导管架基础方案
导管架基础用3根或3根以上的钢管桩打入海床，并用导管架与之相连。导管架下部与钢管桩之间采用灌浆连接，上部与塔筒之间采用法兰相连，导管架同时起到基础调平的作用。导管架承受上部风电机组塔架荷载、波浪、水流等环境荷载及自重，并将荷载通过斜撑钢管传递给垂直打入海底的钢管桩。
2.3低桩承台基础方案
低桩承台基础即群桩式低承台墩柱式基础，基础上部为现浇混凝土墩柱结构，墩柱以下为圆盘形现浇混凝土承台结构，承台将墩柱传递的上部结构荷载及自重等合荷载作用传递给底部的桩基，桩基均匀布置于承台底，与承台固端连接，形成承台、桩、土共同受力，为防止基础周边冲刷，承台边沿往外圆周范围内需抛填级配石防护。
2.4高桩承台基础方案
高桩承台基础即群桩式高承台基础，为海岸码头和桥墩基础的常见结构，由基桩和承台组成。上部承台采用现浇高性能海工混凝土圆盘形结构，连接段钢管位于承台中心，底端通过基础环埋入承台混凝土中，以保证与承台的固端连接。承台下采用群桩支撑形式，为提高结构的水平刚度，常采用斜钢管桩。在承台以下钢管桩中灌注一定长度的混凝土，以提高钢管桩抗弯刚度。
2.5重力式基础方案
重力式基础为预制混凝土基础，在陆上预制，预制基础养护完成后，用驳船运至现场，用大型起吊船将基础起吊就位。重力式基础就位前需将海底整平，就位后再在基础底板方格内抛填块石以增加基础自重和稳定性。重力式基础与塔筒之间为螺栓连接，为保证底法兰水平，螺栓为后装，需在基础内预留孔并二次灌浆。
3、基础施工方法
3.1钢管桩的沉桩
从钢管桩的制造、运输到海上沉桩，都需要有条不紊的进行。以单桩为例，其沉桩流程见图一。要注意船机的位置，确定抛锚的时机和地点，对于运送到施工现场的钢管桩要进行严格的验收，确保钢管桩的质量，然后吊桩，沉桩时加强过程精度的控制，边打边测量，确保满足风机安装要求。
3.2钢套箱的安装和拆除
安装钢套箱主要分两步，首先整体安装带钢地板的钢套箱，在安装完成之后再在地板加固封孔。施工结束之后，钢套箱需要拆除。拆除时首先卸除底口的螺栓，建立吊架承台，然后起重船进入现场，与吊架配合拆除钢套箱。
3.3基础承台施工
基础承台的施工主要有如下几个任务。首先是在桩周加强槽钢焊接，做好网络筋绑扎工作，然后浇筑封底混凝土。要注意，只有封底混凝土达到了设计强度的五分之四后，才能割除拉压杆。
4、基础施工质量控制与保证
4.1做好施工前准备
沉桩施工前需要大量的施工准备工作，包括：单桩制作、运输；辅助桩制作、运输；辅助平台设计与制作；测量、扫海等前期准备工作。只有充足的准备工作，才能在接下来的打桩过程做的更好。
4.2加强组织管理
首先选好队伍，合理分配项目部职能分工，选择技术过硬的施工队伍。其次是加强管理，细化施工流程，严格技术交底，重点加强现场的质量控制。第三是施工机械方面，对于现场的船机设备安排专人管理，合理调度，对于施工机械的选择上首选性能更优的新设备，以满足需求。
4.3解决施工难点
沉桩中需要大功率的冲击锤，由于高强度的沉桩锤击，容易对桩顶法兰造成损坏，同时沉桩完成后的基础法兰面水平度要求较高。
针对这些难点应制定相应的措施。
（1）严格制造环节。进行充分调研，基础钢管桩选择合适的厂家进行制作、防腐、落驳、运输。（2）选择合适的液压锤。结合国内外工程经验，综合考虑工程地质、桩基设计要求（桩基持力层、桩身结构、质量等）因素，进行沉桩可打性分析，最终选择合适的液压锤。（3）制作保护工装法兰。使桩顶法兰面上的应力水平大大降低，不会对法兰面的平整度产生破坏，不会对法兰的棱角产生塌角破坏，且在需要振动锤振拔纠偏时，也能够安全的保护单桩顶法兰。（4）过程中监控。通过精确的GPS定位技术保证沉桩的绝对位置和高程偏差在设计要求范围内。采用定位平台稳桩，通过自重入土、压锤入土、轻击至可调土层三个阶段的不断观测调整来确保单桩质量指标。
5、结语
海上风电作为可再生能源，可以很好的缓解当前的能源危机，风电基础的施工关系着风机的安装以及日后的正常运行。文章着重从基础施工的流程以及质量控制中的重难点进行分析，提供相应的解决措施，在实际应用中也有着不错的效果。
参考文献：
[1]张文龙.近海风机吸力式桶形基础基于变形控制的复合承载力研究[D].浙江大学，2013.
[2]杨永垚.近海风电机组超大直径单桩承载力分析与试验研究[D].浙江大学，2012.
论文作者:喻洋1,李峰1,李德2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/28
标签：基础论文; 风电论文; 钢管论文; 海上论文; 法兰论文; 机组论文; 混凝土论文; 《电力设备》2017年第35期论文;