東(dong)海(hai)(hai)大(da)橋(qiao)海(hai)(hai)上(shang)(shang)風(feng)(feng)電場(chang)(chang)(chang)是亞洲第一座大(da)型海(hai)(hai)上(shang)(shang)風(feng)(feng)電場(chang)(chang)(chang),位于東(dong)海(hai)(hai)大(da)橋(qiao)東(dong)側(ce)的海(hai)(hai)域(yu),風(feng)(feng)電場(chang)(chang)(chang)總裝機容(rong)量(liang)100MW,擬布(bu)置(zhi)20臺(tai)單(dan)機容(rong)量(liang)5MW的風(feng)(feng)電機組。在海(hai)(hai)上(shang)(shang)修建風(feng)(feng)電場(chang)(chang)(chang),海(hai)(hai)洋(yang)水文、氣候(hou)條件(jian)和(he)(he)海(hai)(hai)底地(di)質條件(jian)都非常(chang)復(fu)雜,給風(feng)(feng)電機組地(di)基(ji)(ji)基(ji)(ji)礎(chu)設(she)計(ji)(ji)(ji)和(he)(he)建造(zao)帶來(lai)了困(kun)難(nan)。風(feng)(feng)機地(di)基(ji)(ji)基(ji)(ji)礎(chu)設(she)計(ji)(ji)(ji)和(he)(he)建造(zao),是海(hai)(hai)上(shang)(shang)風(feng)(feng)電場(chang)(chang)(chang)建設(she)的難(nan)題(ti)之一,對其的經濟性和(he)(he)適用(yong)性將產生(sheng)重要影響(xiang)。在東(dong)海(hai)(hai)大(da)橋(qiao)海(hai)(hai)上(shang)(shang)風(feng)(feng)電場(chang)(chang)(chang)設(she)計(ji)(ji)(ji)中,設(she)計(ji)(ji)(ji)單(dan)位對風(feng)(feng)機地(di)基(ji)(ji)基(ji)(ji)礎(chu)進(jin)行了專題(ti)設(she)計(ji)(ji)(ji)研究,對海(hai)(hai)上(shang)(shang)風(feng)(feng)電場(chang)(chang)(chang)風(feng)(feng)機基(ji)(ji)礎(chu)結(jie)構(gou)選型、結(jie)構(gou)計(ji)(ji)(ji)算分析(xi)等進(jin)行了深入研究,初步掌握了海(hai)(hai)上(shang)(shang)風(feng)(feng)機地(di)基(ji)(ji)基(ji)(ji)礎(chu)特性及若干(gan)設(she)計(ji)(ji)(ji)技術關鍵(jian)。
風電場(chang)位(wei)于臨(lin)港(gang)新城至洋山深水港(gang)的(de)東海大橋兩側1000米以外沿(yan)線(xian),最北端(duan)距(ju)離南匯嘴岸線(xian)近6公里,最南端(duan)距(ju)岸線(xian)13公里,全部(bu)位(wei)于上海市境內(nei)。
預計總裝(zhuang)機容量10萬千瓦(wa),單機容量不低(di)于2000千瓦(wa)。未(wei)來預計發電(dian)量可達2.6億度(du),可供上(shang)海(hai)(hai)20多萬戶(hu)居民使用一年(nian)。海(hai)(hai)上(shang)風電(dian)場所發電(dian)能將通(tong)過海(hai)(hai)底電(dian)纜輸送回陸(lu)地。
東(dong)海(hai)(hai)大(da)(da)橋海(hai)(hai)上風(feng)電場位于東(dong)海(hai)(hai)大(da)(da)橋東(dong)側的東(dong)海(hai)(hai)海(hai)(hai)域,風(feng)電場北端距岸線8km,南端距岸線13km,20臺5MW風(feng)機分三排布(bu)置,風(feng)機南北向間距(沿東(dong)海(hai)(hai)大(da)(da)橋走向)750m,東(dong)西間距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。灘地表層主要為淤泥(ni)。
目前國內還(huan)沒有海(hai)上(shang)風(feng)機基(ji)礎(chu)設(she)(she)(she)計的(de)(de)規程(cheng)規范(fan),本工程(cheng)設(she)(she)(she)計主要參(can)考(kao)國內、外相關規范(fan)。主要依據(ju)的(de)(de)規范(fan)有:《海(hai)港水文規范(fan)》(JTJ214-98)、《建筑樁基(ji)技術(shu)規程(cheng)》(JGJ94-94)、《Design of off-shore wind turbine structures》(DNV-OS-J101:2004)、《海(hai)上(shang)固定平臺規劃(hua)、設(she)(she)(she)計和(he)推(tui)薦作(zuo)法(fa)工作(zuo)應力設(she)(she)(she)計法(fa)》(SY/T10030—2004)和(he)《海(hai)上(shang)鋼結構疲勞強度分(fen)析推(tui)薦作(zuo)法(fa)》(SY/T10049—2004)等。根(gen)據(ju)風(feng)機設(she)(she)(she)備商(shang)提供的(de)(de)基(ji)礎(chu)荷載、基(ji)礎(chu)設(she)(she)(she)計要求(qiu)分(fen)別進行承載極限(xian)狀態(tai)、疲勞極限(xian)狀態(tai)和(he)系統模態(tai)計算(suan)。
目前國(guo)(guo)外(wai)(wai)(wai)海(hai)上(shang)(shang)(shang)(shang)風電(dian)場風機基(ji)(ji)礎(chu)(chu)(chu)從結(jie)(jie)構型式(shi)上(shang)(shang)(shang)(shang)主(zhu)(zhu)要分為(wei)(wei)重(zhong)力固定式(shi)、支(zhi)柱固定式(shi)及(ji)浮置(zhi)式(shi)基(ji)(ji)礎(chu)(chu)(chu)。東海(hai)大(da)橋(qiao)海(hai)上(shang)(shang)(shang)(shang)風電(dian)場位(wei)于海(hai)上(shang)(shang)(shang)(shang)近岸海(hai)水區,海(hai)床面以下20m深度內地基(ji)(ji)土(tu)以軟粘(zhan)土(tu)為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)。根據(ju)西歐國(guo)(guo)家現(xian)有海(hai)上(shang)(shang)(shang)(shang)風機塔(ta)架(jia)基(ji)(ji)礎(chu)(chu)(chu)結(jie)(jie)構型式(shi),并參考國(guo)(guo)內外(wai)(wai)(wai)海(hai)上(shang)(shang)(shang)(shang)石油平(ping)臺、海(hai)上(shang)(shang)(shang)(shang)燈塔(ta)及(ji)海(hai)上(shang)(shang)(shang)(shang)跨(kua)海(hai)大(da)橋(qiao)的(de)設(she)計(ji)經驗(yan),認為(wei)(wei)采用固定式(shi)樁(zhuang)柱基(ji)(ji)礎(chu)(chu)(chu)比較合適。為(wei)(wei)此提(ti)出4種(zhong)基(ji)(ji)礎(chu)(chu)(chu)型式(shi)進行結(jie)(jie)構方(fang)案設(she)計(ji)。第1種(zhong)方(fang)案為(wei)(wei)三腳架(jia)組合式(shi)基(ji)(ji)礎(chu)(chu)(chu)、第2種(zhong)方(fang)案為(wei)(wei)4腳架(jia)組合式(shi)基(ji)(ji)礎(chu)(chu)(chu),這兩種(zhong)方(fang)案均為(wei)(wei)參考海(hai)上(shang)(shang)(shang)(shang)石油平(ping)臺、海(hai)上(shang)(shang)(shang)(shang)燈塔(ta)基(ji)(ji)礎(chu)(chu)(chu)的(de)結(jie)(jie)構型式(shi)。第3種(zhong)方(fang)案為(wei)(wei)高(gao)樁(zhuang)承臺群樁(zhuang)基(ji)(ji)礎(chu)(chu)(chu)。第4種(zhong)方(fang)案為(wei)(wei)單根鋼(gang)管樁(zhuang)基(ji)(ji)礎(chu)(chu)(chu)方(fang)案,其(qi)為(wei)(wei)國(guo)(guo)外(wai)(wai)(wai)海(hai)上(shang)(shang)(shang)(shang)淺海(hai)風機基(ji)(ji)礎(chu)(chu)(chu)的(de)常(chang)用結(jie)(jie)構型式(shi)。
從基(ji)礎(chu)(chu)結構(gou)(gou)特點、適用自然條件、海上施工技(ji)術與經驗以及(ji)經濟性(xing)方面對上述4種基(ji)礎(chu)(chu)結構(gou)(gou)方案進行了比較,最后選擇4角架(jia)組合(he)式(shi)基(ji)礎(chu)(chu)為推薦方案。
4腳架組(zu)合式基(ji)礎結(jie)構(gou)型(xing)式為:用(yong)4根(gen)鋼(gang)管樁定位于海底,樁頂通過與鋼(gang)套(tao)管的固接支撐上部4腳架結(jie)構(gou),構(gou)成組(zu)合式基(ji)礎。4腳架承受上部塔架荷(he)載,并將(jiang)荷(he)載傳遞給4根(gen)鋼(gang)樁。施工時(shi),先在4個鋼(gang)套(tao)管基(ji)座(zuo)位置在基(ji)床拋(pao)約2m。
厚度的高(gao)強(qiang)土(tu)工網裝碎石,以提高(gao)地(di)基土(tu)對4腳桁架(jia)的承載力(li),然(ran)后沉放(fang)4腳桁架(jia)的預(yu)(yu)制(zhi)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)構(gou)件,預(yu)(yu)制(zhi)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)構(gou)件沉放(fang)定位后,再將4根鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)直(zhi)(zhi)樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)穿過鋼(gang)(gang)(gang)(gang)套(tao)(tao)管(guan)(guan)打入海(hai)床中(zhong),每根樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)直(zhi)(zhi)徑(jing)為(wei)2.2m,樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)長55m,樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)頂高(gao)程(cheng)(cheng)為(wei)-3m,樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)尖(jian)(jian)高(gao)程(cheng)(cheng)為(wei)-58m,樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)尖(jian)(jian)進入粉(fen)細(xi)砂層中(zhong),基樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)呈等邊4邊形(xing)分布,間距為(wei)16m。鋼(gang)(gang)(gang)(gang)套(tao)(tao)管(guan)(guan)外壁配帶(dai)特制(zhi)固(gu)樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)器與(yu)基樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)初步(bu)連(lian)接(jie),在調整上(shang)部(bu)結構(gou)水平(ping)度后,再采用高(gao)強(qiang)灌(guan)漿法(fa)完成鋼(gang)(gang)(gang)(gang)套(tao)(tao)管(guan)(guan)與(yu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)的固(gu)接(jie)。上(shang)部(bu)4腳架(jia)為(wei)預(yu)(yu)制(zhi)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)構(gou)件,其包括12根直(zhi)(zhi)徑(jing)2m的水平(ping)和斜(xie)向鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)連(lian)桿,其分別連(lian)接(jie)4個鋼(gang)(gang)(gang)(gang)套(tao)(tao)管(guan)(guan)以及位于中(zhong)心的直(zhi)(zhi)徑(jing)6.5m的上(shang)部(bu)豎向鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)。
上海東海大(da)橋(qiao)10萬千瓦(wa)海上風(feng)(feng)電(dian)項(xiang)目(mu)(mu)是全球歐(ou)洲之(zhi)外第(di)一(yi)個(ge)海上風(feng)(feng)電(dian)并網項(xiang)目(mu)(mu),也(ye)是中國(guo)第(di)一(yi)個(ge)國(guo)家海上風(feng)(feng)電(dian)示范項(xiang)目(mu)(mu)。該項(xiang)目(mu)(mu)位于東海大(da)橋(qiao)東側的上海市海域(yu),距離岸線8-13千米(mi),平(ping)均水深10米(mi),總裝機容量102兆(zhao)瓦(wa),全部采用(yong)華銳風(feng)(feng)電(dian)自(zi)主研發(fa)的34臺3兆(zhao)瓦(wa)海上風(feng)(feng)電(dian)機組(zu)。預(yu)計未來年(nian)發(fa)電(dian)量可達2.6億度,所發(fa)電(dian)能將通過海底電(dian)纜(lan)輸送回陸地,可供上海20多萬戶居民使(shi)用(yong)一(yi)年(nian),相當于每(mei)年(nian)節(jie)約燃煤10萬噸(dun),每(mei)年(nian)減排二氧化(hua)碳20萬噸(dun)。
東(dong)海(hai)(hai)大(da)橋海(hai)(hai)上(shang)(shang)風(feng)(feng)電(dian)場在(zai)(zai)我國(guo)風(feng)(feng)電(dian)場建設(she)史上(shang)(shang)創造了多(duo)項(xiang)“第(di)(di)一(yi)”:第(di)(di)一(yi)次采用自主(zhu)研發的(de)3兆瓦離岸型機(ji)組,標志著(zhu)我國(guo)大(da)功率風(feng)(feng)電(dian)機(ji)組裝(zhuang)備(bei)制造業(ye)躋身世(shi)(shi)界(jie)先進行列;第(di)(di)一(yi)次采用海(hai)(hai)上(shang)(shang)風(feng)(feng)機(ji)整體吊(diao)裝(zhuang)工(gong)藝,大(da)大(da)縮短了海(hai)(hai)上(shang)(shang)施工(gong)周期,創造了一(yi)個月在(zai)(zai)工(gong)裝(zhuang)船上(shang)(shang)組裝(zhuang)10臺、海(hai)(hai)上(shang)(shang)吊(diao)裝(zhuang)8臺的(de)記錄;在(zai)(zai)世(shi)(shi)界(jie)上(shang)(shang)第(di)(di)一(yi)次使(shi)用高樁承臺基礎設(she)計,有效解(jie)決了高聳風(feng)(feng)機(ji)承載、抗(kang)拔(ba)、水平移位的(de)技術難題。