東海(hai)大(da)橋(qiao)海(hai)上(shang)(shang)風(feng)(feng)電(dian)(dian)場(chang)是亞洲第一座大(da)型海(hai)上(shang)(shang)風(feng)(feng)電(dian)(dian)場(chang),位(wei)于東海(hai)大(da)橋(qiao)東側的(de)海(hai)域,風(feng)(feng)電(dian)(dian)場(chang)總裝機(ji)容量(liang)100MW,擬布置20臺(tai)單(dan)機(ji)容量(liang)5MW的(de)風(feng)(feng)電(dian)(dian)機(ji)組。在海(hai)上(shang)(shang)修建風(feng)(feng)電(dian)(dian)場(chang),海(hai)洋水文、氣候(hou)條(tiao)件和(he)海(hai)底地(di)質條(tiao)件都非常復雜,給風(feng)(feng)電(dian)(dian)機(ji)組地(di)基基礎(chu)設(she)(she)(she)計和(he)建造(zao)(zao)帶來了困難。風(feng)(feng)機(ji)地(di)基基礎(chu)設(she)(she)(she)計和(he)建造(zao)(zao),是海(hai)上(shang)(shang)風(feng)(feng)電(dian)(dian)場(chang)建設(she)(she)(she)的(de)難題之一,對(dui)(dui)其的(de)經濟性和(he)適(shi)用(yong)性將(jiang)產生重要(yao)影(ying)響。在東海(hai)大(da)橋(qiao)海(hai)上(shang)(shang)風(feng)(feng)電(dian)(dian)場(chang)設(she)(she)(she)計中(zhong),設(she)(she)(she)計單(dan)位(wei)對(dui)(dui)風(feng)(feng)機(ji)地(di)基基礎(chu)進行(xing)(xing)了專題設(she)(she)(she)計研究,對(dui)(dui)海(hai)上(shang)(shang)風(feng)(feng)電(dian)(dian)場(chang)風(feng)(feng)機(ji)基礎(chu)結(jie)構選型、結(jie)構計算分析(xi)等進行(xing)(xing)了深入研究,初步掌握了海(hai)上(shang)(shang)風(feng)(feng)機(ji)地(di)基基礎(chu)特(te)性及(ji)若干設(she)(she)(she)計技術(shu)關鍵。
風(feng)電場(chang)位于臨(lin)港新城至洋山深水港的東海(hai)大(da)橋(qiao)兩(liang)側(ce)1000米以外(wai)沿線,最北端距離南匯嘴岸線近6公(gong)里(li),最南端距岸線13公(gong)里(li),全部(bu)位于上海(hai)市(shi)境內(nei)。
預計總裝機(ji)(ji)容量10萬(wan)千(qian)瓦,單機(ji)(ji)容量不低于2000千(qian)瓦。未來預計發電量可(ke)達2.6億度,可(ke)供(gong)上海(hai)20多萬(wan)戶居民使用一年。海(hai)上風電場所發電能將通過(guo)海(hai)底(di)電纜輸(shu)送回(hui)陸地。
東海(hai)(hai)大橋(qiao)海(hai)(hai)上風電(dian)場位于東海(hai)(hai)大橋(qiao)東側的東海(hai)(hai)海(hai)(hai)域,風電(dian)場北(bei)端(duan)距(ju)(ju)(ju)岸線8km,南端(duan)距(ju)(ju)(ju)岸線13km,20臺5MW風機分三排(pai)布置,風機南北(bei)向(xiang)間距(ju)(ju)(ju)(沿東海(hai)(hai)大橋(qiao)走向(xiang))750m,東西間距(ju)(ju)(ju)1.2km。工程海(hai)(hai)域水深9.9~11.9m,海(hai)(hai)底灘面高(gao)程-10.00~-10.67m。灘地表層主要為淤(yu)泥。
目前國(guo)內(nei)還沒(mei)有(you)海(hai)(hai)上(shang)風(feng)(feng)機基(ji)礎(chu)設計(ji)(ji)的(de)規(gui)(gui)(gui)程(cheng)規(gui)(gui)(gui)范(fan),本(ben)工程(cheng)設計(ji)(ji)主要參(can)考國(guo)內(nei)、外相(xiang)關規(gui)(gui)(gui)范(fan)。主要依據的(de)規(gui)(gui)(gui)范(fan)有(you):《海(hai)(hai)港水文規(gui)(gui)(gui)范(fan)》(JTJ214-98)、《建筑樁基(ji)技術規(gui)(gui)(gui)程(cheng)》(JGJ94-94)、《Design of off-shore wind turbine structures》(DNV-OS-J101:2004)、《海(hai)(hai)上(shang)固定平臺規(gui)(gui)(gui)劃、設計(ji)(ji)和(he)推薦作法(fa)工作應(ying)力(li)設計(ji)(ji)法(fa)》(SY/T10030—2004)和(he)《海(hai)(hai)上(shang)鋼結構疲勞(lao)強度分析推薦作法(fa)》(SY/T10049—2004)等。根據風(feng)(feng)機設備(bei)商提(ti)供的(de)基(ji)礎(chu)荷載、基(ji)礎(chu)設計(ji)(ji)要求分別進行承載極限(xian)狀(zhuang)態、疲勞(lao)極限(xian)狀(zhuang)態和(he)系統(tong)模(mo)態計(ji)(ji)算。
目前(qian)國外(wai)(wai)海(hai)(hai)上(shang)風(feng)電場風(feng)機基礎(chu)從結構(gou)(gou)(gou)型(xing)式(shi)(shi)(shi)上(shang)主要(yao)分為(wei)重力固定式(shi)(shi)(shi)、支柱(zhu)固定式(shi)(shi)(shi)及(ji)浮置式(shi)(shi)(shi)基礎(chu)。東海(hai)(hai)大橋(qiao)海(hai)(hai)上(shang)風(feng)電場位于海(hai)(hai)上(shang)近(jin)岸(an)海(hai)(hai)水區,海(hai)(hai)床(chuang)面以(yi)下20m深度內(nei)地(di)基土(tu)(tu)以(yi)軟粘土(tu)(tu)為(wei)主。根據西歐(ou)國家(jia)現有海(hai)(hai)上(shang)風(feng)機塔架基礎(chu)結構(gou)(gou)(gou)型(xing)式(shi)(shi)(shi),并參考(kao)國內(nei)外(wai)(wai)海(hai)(hai)上(shang)石(shi)油(you)平臺、海(hai)(hai)上(shang)燈塔及(ji)海(hai)(hai)上(shang)跨海(hai)(hai)大橋(qiao)的設(she)計(ji)經驗,認為(wei)采(cai)用固定式(shi)(shi)(shi)樁(zhuang)柱(zhu)基礎(chu)比較合(he)適。為(wei)此提(ti)出4種(zhong)(zhong)基礎(chu)型(xing)式(shi)(shi)(shi)進(jin)行結構(gou)(gou)(gou)方(fang)(fang)(fang)(fang)案(an)(an)設(she)計(ji)。第1種(zhong)(zhong)方(fang)(fang)(fang)(fang)案(an)(an)為(wei)三腳架組合(he)式(shi)(shi)(shi)基礎(chu)、第2種(zhong)(zhong)方(fang)(fang)(fang)(fang)案(an)(an)為(wei)4腳架組合(he)式(shi)(shi)(shi)基礎(chu),這兩種(zhong)(zhong)方(fang)(fang)(fang)(fang)案(an)(an)均為(wei)參考(kao)海(hai)(hai)上(shang)石(shi)油(you)平臺、海(hai)(hai)上(shang)燈塔基礎(chu)的結構(gou)(gou)(gou)型(xing)式(shi)(shi)(shi)。第3種(zhong)(zhong)方(fang)(fang)(fang)(fang)案(an)(an)為(wei)高樁(zhuang)承臺群樁(zhuang)基礎(chu)。第4種(zhong)(zhong)方(fang)(fang)(fang)(fang)案(an)(an)為(wei)單根鋼(gang)管樁(zhuang)基礎(chu)方(fang)(fang)(fang)(fang)案(an)(an),其為(wei)國外(wai)(wai)海(hai)(hai)上(shang)淺海(hai)(hai)風(feng)機基礎(chu)的常(chang)用結構(gou)(gou)(gou)型(xing)式(shi)(shi)(shi)。
從基礎結構特點、適用自然條件、海上(shang)施工(gong)技術與經驗以(yi)及經濟性方(fang)面(mian)對上(shang)述4種基礎結構方(fang)案進行了比較,最后選擇4角架組合式(shi)基礎為(wei)推薦方(fang)案。
4腳(jiao)架組合式(shi)基(ji)礎(chu)結構(gou)型式(shi)為:用4根鋼管樁定位于海底,樁頂通過與鋼套(tao)管的固接支(zhi)撐上部(bu)(bu)4腳(jiao)架結構(gou),構(gou)成(cheng)組合式(shi)基(ji)礎(chu)。4腳(jiao)架承受上部(bu)(bu)塔架荷載,并將荷載傳遞給4根鋼樁。施(shi)工時,先在4個鋼套(tao)管基(ji)座位置在基(ji)床拋約(yue)2m。
厚度的(de)高(gao)(gao)強土(tu)(tu)工網裝碎(sui)石(shi),以提高(gao)(gao)地基土(tu)(tu)對(dui)4腳桁架的(de)承載(zai)力,然后(hou)沉放4腳桁架的(de)預制鋼構(gou)件(jian),預制鋼構(gou)件(jian)沉放定(ding)位(wei)后(hou),再(zai)將4根鋼管直(zhi)樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)穿過(guo)鋼套管打(da)入(ru)海床中(zhong),每根樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)直(zhi)徑(jing)為(wei)(wei)(wei)2.2m,樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)長55m,樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)頂高(gao)(gao)程(cheng)為(wei)(wei)(wei)-3m,樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)尖(jian)高(gao)(gao)程(cheng)為(wei)(wei)(wei)-58m,樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)尖(jian)進入(ru)粉細砂層中(zhong),基樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)呈等邊(bian)4邊(bian)形分布,間距為(wei)(wei)(wei)16m。鋼套管外(wai)壁配帶特制固(gu)樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)器與基樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)初步連(lian)(lian)接,在(zai)調整(zheng)上(shang)部(bu)結構(gou)水平度后(hou),再(zai)采用高(gao)(gao)強灌漿法完成鋼套管與鋼樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)的(de)固(gu)接。上(shang)部(bu)4腳架為(wei)(wei)(wei)預制鋼構(gou)件(jian),其包括12根直(zhi)徑(jing)2m的(de)水平和(he)斜向(xiang)鋼管連(lian)(lian)桿,其分別連(lian)(lian)接4個鋼套管以及位(wei)于中(zhong)心的(de)直(zhi)徑(jing)6.5m的(de)上(shang)部(bu)豎向(xiang)鋼管。
上(shang)海(hai)(hai)東海(hai)(hai)大(da)橋(qiao)10萬(wan)千瓦(wa)海(hai)(hai)上(shang)風電(dian)(dian)(dian)項目是(shi)全(quan)球(qiu)歐(ou)洲(zhou)之外第一個(ge)海(hai)(hai)上(shang)風電(dian)(dian)(dian)并網項目,也(ye)是(shi)中國第一個(ge)國家海(hai)(hai)上(shang)風電(dian)(dian)(dian)示范項目。該項目位于東海(hai)(hai)大(da)橋(qiao)東側的上(shang)海(hai)(hai)市海(hai)(hai)域,距離岸(an)線8-13千米,平均水(shui)深10米,總裝機容(rong)量(liang)102兆瓦(wa),全(quan)部采用華銳風電(dian)(dian)(dian)自主(zhu)研發的34臺3兆瓦(wa)海(hai)(hai)上(shang)風電(dian)(dian)(dian)機組。預計未來年(nian)發電(dian)(dian)(dian)量(liang)可(ke)達(da)2.6億度,所發電(dian)(dian)(dian)能將通過海(hai)(hai)底電(dian)(dian)(dian)纜輸送(song)回陸地,可(ke)供上(shang)海(hai)(hai)20多(duo)萬(wan)戶居(ju)民使用一年(nian),相當于每(mei)年(nian)節(jie)約(yue)燃煤10萬(wan)噸,每(mei)年(nian)減排二氧化碳(tan)20萬(wan)噸。
東海大橋海上(shang)(shang)風(feng)(feng)電場在我(wo)(wo)國(guo)風(feng)(feng)電場建設史上(shang)(shang)創造了多(duo)項“第(di)一”:第(di)一次(ci)采用自主研(yan)發的3兆(zhao)瓦離(li)岸型機(ji)組(zu),標(biao)志著(zhu)我(wo)(wo)國(guo)大功率風(feng)(feng)電機(ji)組(zu)裝(zhuang)(zhuang)備制造業躋身世界(jie)先進行列;第(di)一次(ci)采用海上(shang)(shang)風(feng)(feng)機(ji)整體吊裝(zhuang)(zhuang)工(gong)藝(yi),大大縮(suo)短了海上(shang)(shang)施(shi)工(gong)周期(qi),創造了一個月在工(gong)裝(zhuang)(zhuang)船上(shang)(shang)組(zu)裝(zhuang)(zhuang)10臺、海上(shang)(shang)吊裝(zhuang)(zhuang)8臺的記(ji)錄;在世界(jie)上(shang)(shang)第(di)一次(ci)使用高樁承臺基礎(chu)設計,有效解決了高聳風(feng)(feng)機(ji)承載、抗拔、水平移位的技術難題。