一份好资料，海上风电施工六大关键！（上）

离岸10km，水深10m的外海，需在海上立起塔架结构，在上部安装运行风机。

海上风电施工复杂，影响因素多、施工难度大、调整成本高，因此根据实际自然条件不同，设计方案也会产生较大的差别。

海上风电项目大致分为：自然条件勘察、离岸测试与设计、施工设备选择、风机基础施工、风机安装与电缆敷设、运行安全监测。

本期，我们将介绍自然条件勘察、离岸测试与设计、施工设备选择的相关内容，风机基础施工、风机安装与电缆敷设、运行安全监测的相关内容将在下期分享，敬请关注。

海上风电场都是离岸施工，工作场地远离陆地，受海洋环境影响较大，可施工作业时间偏短，因此施工承包商要根据工程区域海洋环境特点，选择施工设备、确定施工窗口期、制定施工工艺和对策，才能更好地完成本工程。

图1 自然条件控制措施

在海底工程施工前，除要对水域、气象等条件进行统计和实测外，还要详细了解工程区海底各土层的土质特征，求取各土层工程性质指标、确定桩基参数等。海床静力触探系统是海底土力学调查的重要手段，具有快速、准确的优点。

Meridata  MD DSS 多模式水下综合数据采集系统支持多种声学模式的操作方式，可以广泛用于沙滩、河口、海岸带及大陆架等处的沉积及浅层剖面测量。

• 针对于来自各种声源发射的不同的声学信号。

• 能够生成用户自定义的各种输出成果。 

• 可以接收、处理、记录并形象地显示声学反射信号。

• 可以将回声探测数据与对应的包括测量船实时位置在内的各种数据同步存储起来。

Geotomographie跨孔地震成像系统、波速测试系统

• 探测地下岩溶、古洞、空洞、埋设物、矿区采空区；

• 查明地下构造、渗透带、水流通道和方位，圈定破碎带位置和范围；

• 建筑物地基、铁路公路路基等不良地质体检测，水电站、核电站选址勘查；

• 桩基质量检测、库坝灌浆帷幕和高喷防渗板墙质量检测，水库、坝基检漏等。

在获得施工海域详细自然条件信息后，要根据实际施工条件设计合理、可靠的风机施工方案。其中风电机基础设计是风电场设计中的重要组成部分,其造价与其安全性又关系着整个风电场的生存。资料显示，欧洲已建成海上风电场中，地基基础体系的资本比例占到20%，风电机组由于基础结构因素而导致的破坏占到总破坏量值的18%。因此，对风机基础结构的研究与离岸测试实验必不可少。

海上风机基础结构兼具四种特性：

• 高耸结构基础

• 海洋结构工程

• 动力设备基础

• 复杂软土地基
  

风机基础需要承受360°重复荷载，且具有大偏心受力特性,风机基础同时承受竖向荷载、水平荷载、倾覆弯矩以及扭矩的共同作用，这种加载方式称为复合加载模式，在此种复合加载模式下建筑物及其地基的整体稳定极限承载力是工程设计中的关键问题。

可以复制应用于海上能源结构基础土壤的二维和三维静态和动态循环荷载系统是验证风机基础的有效手段。这些系统包括三轴和直接简单剪切系统，可以确定海上土壤的循环强度，以及固结特性，使用局部传感器的小应变刚度测量，以及静态不排水强度，以便在设计过程中进行评估。

风机基础钢管桩直径大、使用荷载大，对沉桩标准要求高。施工中采用的打桩船的桩锤、打桩架高度、起吊能力、抗风浪能力等技术参数必须满足设计和施工要求，尤其是桩锤的选型，力求一步到位，尽量减少选择桩锤过程中所做的“无用功”，以降低施工成本、保证工程质量。

目前大型的海上锤击沉桩机械主要有筒式柴油打桩锤、液压打桩锤、振动锤三种型式，根据工程施工要求，土质情况及承载力要求，在施工前，采用模拟打桩过程软件，选择合适的打桩锤及打桩系统，能够在一定程度上提高施工效率，降低施工成本，尤其是避免因错误选锤而造成的失误成本。

GRLWEAP2010海工版特别适用于海上非均匀桩和斜桩的打桩分析。

• 精确模拟打桩过程软件GRLWEAP 2010通过GRLWEAP打桩波动方程分析程序，分析并模拟打桩过程。GRLWEAP的波动方程被广泛用于沉桩分析。对于已知的桩身参数、土质情况及承载力要求,GRLWEAP可以帮助选择合适的打桩锤和打桩系统。

• GRLWEAP2010可在互联网访问自带锤数据库，数据库中拥有800多个型号的打桩锤数以及大量的打桩系统数据，数据库可定期更新。

• 对于给定的桩锤系统,GRLWEAP可依据观测的锤击数预测打桩阻力、桩身动应力及预估承载力。

• GRLWEAP可打性分析可确定打桩过程中桩身应力和锤击数是否超限或拒锤。

• GRLWEAP能估计总打入时间。

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风机安装与电缆敷设

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