東(dong)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)大橋海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上(shang)(shang)風(feng)(feng)電(dian)場(chang)是亞洲(zhou)第一(yi)座大型海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上(shang)(shang)風(feng)(feng)電(dian)場(chang),位于東(dong)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)大橋東(dong)側(ce)的海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)域,風(feng)(feng)電(dian)場(chang)總裝機(ji)(ji)容量100MW,擬布(bu)置20臺單機(ji)(ji)容量5MW的風(feng)(feng)電(dian)機(ji)(ji)組(zu)。在(zai)(zai)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上(shang)(shang)修建(jian)風(feng)(feng)電(dian)場(chang),海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)洋水(shui)文、氣候條件和(he)(he)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)底地質條件都非常復雜(za),給風(feng)(feng)電(dian)機(ji)(ji)組(zu)地基(ji)基(ji)礎(chu)設計和(he)(he)建(jian)造帶來了困(kun)難(nan)。風(feng)(feng)機(ji)(ji)地基(ji)基(ji)礎(chu)設計和(he)(he)建(jian)造,是海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上(shang)(shang)風(feng)(feng)電(dian)場(chang)建(jian)設的難(nan)題(ti)之一(yi),對其的經濟性和(he)(he)適用性將(jiang)產(chan)生重要影響。在(zai)(zai)東(dong)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)大橋海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上(shang)(shang)風(feng)(feng)電(dian)場(chang)設計中,設計單位對風(feng)(feng)機(ji)(ji)地基(ji)基(ji)礎(chu)進行了專題(ti)設計研究,對海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上(shang)(shang)風(feng)(feng)電(dian)場(chang)風(feng)(feng)機(ji)(ji)基(ji)礎(chu)結(jie)構選型、結(jie)構計算分析(xi)等(deng)進行了深入研究,初步掌(zhang)握了海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上(shang)(shang)風(feng)(feng)機(ji)(ji)地基(ji)基(ji)礎(chu)特性及若干設計技術關鍵(jian)。
風電場位(wei)于(yu)臨港(gang)新城至洋(yang)山深水港(gang)的東(dong)海大橋兩側(ce)1000米(mi)以外沿線(xian),最(zui)北端距離南匯(hui)嘴岸(an)線(xian)近6公(gong)里,最(zui)南端距岸(an)線(xian)13公(gong)里,全部位(wei)于(yu)上海市境內。
預計總裝機(ji)容量(liang)10萬千(qian)瓦(wa),單機(ji)容量(liang)不低于2000千(qian)瓦(wa)。未來預計發電(dian)量(liang)可達2.6億度,可供上海20多萬戶(hu)居(ju)民使用一(yi)年。海上風電(dian)場所發電(dian)能將通(tong)過(guo)海底電(dian)纜輸送回陸地。
東海(hai)大(da)橋(qiao)(qiao)(qiao)海(hai)上風(feng)(feng)電(dian)場位(wei)于東海(hai)大(da)橋(qiao)(qiao)(qiao)東側的東海(hai)海(hai)域,風(feng)(feng)電(dian)場北(bei)端(duan)距岸線8km,南端(duan)距岸線13km,20臺5MW風(feng)(feng)機(ji)分三排布置,風(feng)(feng)機(ji)南北(bei)向間距(沿(yan)東海(hai)大(da)橋(qiao)(qiao)(qiao)走向)750m,東西間距1.2km。工程海(hai)域水深9.9~11.9m,海(hai)底灘面(mian)高程-10.00~-10.67m。灘地表層主要為淤泥。
目前(qian)國(guo)內還沒有(you)海(hai)(hai)(hai)上(shang)風(feng)機(ji)基(ji)礎(chu)設(she)計(ji)(ji)的(de)規程(cheng)規范(fan),本工(gong)(gong)程(cheng)設(she)計(ji)(ji)主要參考國(guo)內、外相關規范(fan)。主要依(yi)據的(de)規范(fan)有(you):《海(hai)(hai)(hai)港水文規范(fan)》(JTJ214-98)、《建筑(zhu)樁(zhuang)基(ji)技(ji)術規程(cheng)》(JGJ94-94)、《Design of off-shore wind turbine structures》(DNV-OS-J101:2004)、《海(hai)(hai)(hai)上(shang)固定平臺(tai)規劃、設(she)計(ji)(ji)和(he)推薦(jian)作(zuo)法(fa)工(gong)(gong)作(zuo)應(ying)力(li)設(she)計(ji)(ji)法(fa)》(SY/T10030—2004)和(he)《海(hai)(hai)(hai)上(shang)鋼結構疲勞強度分(fen)析推薦(jian)作(zuo)法(fa)》(SY/T10049—2004)等。根(gen)據風(feng)機(ji)設(she)備商提(ti)供(gong)的(de)基(ji)礎(chu)荷(he)載(zai)、基(ji)礎(chu)設(she)計(ji)(ji)要求分(fen)別進行承(cheng)載(zai)極限(xian)(xian)狀態、疲勞極限(xian)(xian)狀態和(he)系統模態計(ji)(ji)算。
目(mu)前國外海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上(shang)(shang)(shang)風電場風機(ji)基(ji)礎(chu)(chu)(chu)(chu)從結構(gou)(gou)型(xing)式(shi)上(shang)(shang)(shang)主(zhu)要分為重力固定式(shi)、支柱(zhu)固定式(shi)及浮置(zhi)式(shi)基(ji)礎(chu)(chu)(chu)(chu)。東海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)大(da)橋(qiao)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上(shang)(shang)(shang)風電場位于海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上(shang)(shang)(shang)近岸海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)水區,海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)床面以(yi)下(xia)20m深(shen)度內地(di)基(ji)土以(yi)軟粘土為主(zhu)。根據西歐國家現有(you)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上(shang)(shang)(shang)風機(ji)塔(ta)架(jia)(jia)基(ji)礎(chu)(chu)(chu)(chu)結構(gou)(gou)型(xing)式(shi),并參(can)考國內外海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上(shang)(shang)(shang)石(shi)油平(ping)臺、海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上(shang)(shang)(shang)燈塔(ta)及海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上(shang)(shang)(shang)跨(kua)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)大(da)橋(qiao)的(de)設計經驗,認為采用(yong)固定式(shi)樁柱(zhu)基(ji)礎(chu)(chu)(chu)(chu)比較合(he)(he)(he)適。為此提出(chu)4種(zhong)(zhong)基(ji)礎(chu)(chu)(chu)(chu)型(xing)式(shi)進行結構(gou)(gou)方(fang)案設計。第1種(zhong)(zhong)方(fang)案為三腳(jiao)架(jia)(jia)組合(he)(he)(he)式(shi)基(ji)礎(chu)(chu)(chu)(chu)、第2種(zhong)(zhong)方(fang)案為4腳(jiao)架(jia)(jia)組合(he)(he)(he)式(shi)基(ji)礎(chu)(chu)(chu)(chu),這(zhe)兩種(zhong)(zhong)方(fang)案均(jun)為參(can)考海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上(shang)(shang)(shang)石(shi)油平(ping)臺、海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上(shang)(shang)(shang)燈塔(ta)基(ji)礎(chu)(chu)(chu)(chu)的(de)結構(gou)(gou)型(xing)式(shi)。第3種(zhong)(zhong)方(fang)案為高樁承(cheng)臺群樁基(ji)礎(chu)(chu)(chu)(chu)。第4種(zhong)(zhong)方(fang)案為單根鋼(gang)管樁基(ji)礎(chu)(chu)(chu)(chu)方(fang)案,其為國外海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上(shang)(shang)(shang)淺(qian)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)風機(ji)基(ji)礎(chu)(chu)(chu)(chu)的(de)常(chang)用(yong)結構(gou)(gou)型(xing)式(shi)。
從基(ji)(ji)礎(chu)(chu)結構(gou)特點、適用(yong)自然條(tiao)件、海(hai)上施工技術(shu)與經驗以(yi)及經濟性(xing)方面對上述4種(zhong)基(ji)(ji)礎(chu)(chu)結構(gou)方案進行了(le)比較,最(zui)后(hou)選擇4角架組(zu)合式基(ji)(ji)礎(chu)(chu)為推薦方案。
4腳架組(zu)合式基礎結構(gou)(gou)型式為:用4根鋼管樁(zhuang)定位(wei)于海底,樁(zhuang)頂通過(guo)與鋼套管的固接支撐上部(bu)4腳架結構(gou)(gou),構(gou)(gou)成組(zu)合式基礎。4腳架承受上部(bu)塔架荷(he)載,并將荷(he)載傳遞(di)給4根鋼樁(zhuang)。施工時,先在4個鋼套管基座位(wei)置在基床(chuang)拋約(yue)2m。
厚度的高(gao)(gao)(gao)強(qiang)土工網裝(zhuang)碎石,以提高(gao)(gao)(gao)地基土對4腳(jiao)桁(heng)架(jia)的承載(zai)力,然后沉放4腳(jiao)桁(heng)架(jia)的預(yu)制(zhi)鋼(gang)(gang)構(gou)(gou)件(jian),預(yu)制(zhi)鋼(gang)(gang)構(gou)(gou)件(jian)沉放定(ding)位后,再(zai)將(jiang)4根(gen)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)直(zhi)(zhi)樁(zhuang)穿過(guo)鋼(gang)(gang)套(tao)(tao)(tao)管(guan)(guan)(guan)打入海床中,每根(gen)樁(zhuang)直(zhi)(zhi)徑(jing)為(wei)2.2m,樁(zhuang)長55m,樁(zhuang)頂高(gao)(gao)(gao)程(cheng)(cheng)為(wei)-3m,樁(zhuang)尖高(gao)(gao)(gao)程(cheng)(cheng)為(wei)-58m,樁(zhuang)尖進入粉細砂(sha)層中,基樁(zhuang)呈等邊4邊形(xing)分布,間距為(wei)16m。鋼(gang)(gang)套(tao)(tao)(tao)管(guan)(guan)(guan)外壁配帶(dai)特制(zhi)固(gu)樁(zhuang)器與基樁(zhuang)初步(bu)連(lian)接(jie),在(zai)調整上部結構(gou)(gou)水平度后,再(zai)采用高(gao)(gao)(gao)強(qiang)灌漿法(fa)完成鋼(gang)(gang)套(tao)(tao)(tao)管(guan)(guan)(guan)與鋼(gang)(gang)樁(zhuang)的固(gu)接(jie)。上部4腳(jiao)架(jia)為(wei)預(yu)制(zhi)鋼(gang)(gang)構(gou)(gou)件(jian),其包括12根(gen)直(zhi)(zhi)徑(jing)2m的水平和斜(xie)向鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)連(lian)桿,其分別連(lian)接(jie)4個(ge)鋼(gang)(gang)套(tao)(tao)(tao)管(guan)(guan)(guan)以及位于中心的直(zhi)(zhi)徑(jing)6.5m的上部豎向鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)。
上(shang)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)東海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)大橋10萬(wan)(wan)千瓦(wa)(wa)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上(shang)風(feng)(feng)電(dian)(dian)項(xiang)目是(shi)全球歐洲之外第一個海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上(shang)風(feng)(feng)電(dian)(dian)并網(wang)項(xiang)目,也(ye)是(shi)中國第一個國家(jia)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上(shang)風(feng)(feng)電(dian)(dian)示范項(xiang)目。該項(xiang)目位于東海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)大橋東側的上(shang)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)市海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)域,距離岸(an)線8-13千米,平均水(shui)深10米,總裝機(ji)容量(liang)102兆瓦(wa)(wa),全部采用華(hua)銳風(feng)(feng)電(dian)(dian)自(zi)主研(yan)發的34臺3兆瓦(wa)(wa)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)上(shang)風(feng)(feng)電(dian)(dian)機(ji)組。預計未來年發電(dian)(dian)量(liang)可達2.6億度(du),所發電(dian)(dian)能(neng)將通過(guo)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)底電(dian)(dian)纜輸送回陸地,可供上(shang)海(hai)(hai)(hai)(hai)(hai)20多萬(wan)(wan)戶居民使用一年,相當于每(mei)年節約燃煤10萬(wan)(wan)噸,每(mei)年減(jian)排二氧化碳20萬(wan)(wan)噸。
東海大(da)橋海上風(feng)電場(chang)在我國風(feng)電場(chang)建設(she)史上創造(zao)了(le)多(duo)項“第(di)一(yi)”:第(di)一(yi)次采用自主(zhu)研發(fa)的3兆瓦離岸(an)型機(ji)(ji)組(zu),標志著我國大(da)功率風(feng)電機(ji)(ji)組(zu)裝備制造(zao)業躋身世界先進行列;第(di)一(yi)次采用海上風(feng)機(ji)(ji)整(zheng)體吊(diao)裝工藝,大(da)大(da)縮短了(le)海上施工周期,創造(zao)了(le)一(yi)個月在工裝船上組(zu)裝10臺(tai)、海上吊(diao)裝8臺(tai)的記錄;在世界上第(di)一(yi)次使用高(gao)樁承(cheng)臺(tai)基礎設(she)計,有(you)效解決了(le)高(gao)聳風(feng)機(ji)(ji)承(cheng)載、抗拔、水平移位(wei)的技術難題。