海上电网基础施工方法分析

海上电网基础施工方法分析

符洪域

（中国能源建设集团广东火电工程有限公司）

摘要：电能早已成为我们生活中不可或缺的能源，毫不夸张过的说，如果没有电能我们的生活将陷入瘫痪。海上电网基础的建设在我国发展前景广阔，海上电网的基础是确保其正常运行的基础，如若其质量得不到保证将对海上电网基础全寿命周期内的正常运营生产十分关键的影响。本文对海上基础施工过程、施工方法以及如何控制好施工质量。对于施工企业在施工中降低海上电网基础的总成本，确保海上电场的安全有效的运行具有十分重要的意义。

关键词：海上电网；基础；施工方法

引言

我国海上电场的起步比较晚，在海上电场的设计、施工、管理中与西方发达国家之间有较大的差距，比如设计理念、施工方法、管理经验。要让海上电网的实现规模化施工，有许多关键技术需要攻克。基础是各项建筑工程十分重要项目，也是投资及施工的重要的部分，海上电网能否在全寿命周期内安全有效的运行也很大程度上取决于基础的施工质量是否过关。对国内外现有的海上电场基础进行分析，结合现有的设备条件，根据我国对于海上电场基础建设的法律法规，为海上电网基础施工提供较为新颖的思路和方法。

1海上电网基础现状

海上电网的基础形式取决于多方面的因素，包括使用目的、结构形式、施工材料等，但是最主要是受海水的深度，还有海底的地质条件的影响，并且还和海上电网机组的安装形式和安装方法有关。可供海上电场选择的基础形式在国内外有许多，比如重力式的基础形式、单个桩或者是多个桩组合的基础形式，以及利用导管架的海上电场的基础形式、吸入沉箱的海上电场基础形式和漂浮式基础。

表1已建成风电项目

图1海上风电场精细化选址方法

对于不同的地质条件选用的施工方法也是不一样的，对于单个桩头基础形式的施工方法有两种：一种是先钻孔，钻完孔之后将钢管放入孔中，然后对其进行灌浆处理。该方法主要适用于海床面比较坚硬的地质条件，比如为基岩的情况。在钻孔时使用循环钻机进行钻孔，利用钢套管把孔口撑住。把钢管桩吊放入孔内时是利用起重船或者是液压自升平台完成，之后在钢桩和孔壁之间进行灌浆，确保其粘结有效。另一种是用桩锤直接将桩打入地基，桩锤一般为液压打桩锤，能够有效将桩打入预定位置。自重力式基础形式有其适用条件，在岩基海床的承载力比较高的砂性土的地质条件下一般采用自重力式的基础形式，所用材料为钢筋混凝土，重量巨大，首先利用大型的起重船将海上电场的导管架由水平转为竖直方向，慢慢的将其放入到海床的底部。海上风电场精细化选址方法如下图：

2机组的基础技术分析

海上项目建设技术的实施是非常困难的，大部分的技术都是共有共享的为全球大规模海上电场的发展提供了宝贵的借鉴经验。这些宝贵的专有技术为为海上电场的成功建成和安全运行提供了技术保障，这些技术之间的相互交流促进是十分必要的，他们之间是相辅相成的，相互联系的。

2.1常见基础结构分析

自重力式基础形式分为钢筋混凝土重力式基础和钢结构重力式基础两种形式。本文主要介绍钢筋混凝土自重式基础形式，其制造工艺简便，能够适用多种类型的海上电场基础工况。钢筋混凝土自重力式的基础是需要大量的沉箱的，其中大部分的沉箱时刻是在工厂预制完成的，有很大的优点就是不用打桩，所以这样成本就比较低，并且加快了施工速度。在进行自重力式基础的施工时，首先要对海床表层进行处理，凿开海床表层换上层铺的砂砾层，如此一来海底的平整度得到大幅度提高；然后利用驳船或者漂浮拖驳将预制好的沉箱运至海上电场的位置，就位之后利用混凝土将其固定住，防止产生不必要的滑移。

在对海上基础施工时需要对其基础形式结构实施方案进行设计，主要包括单根钢管桩基础设计方案、三脚架组合式基础设计方案、四脚架组合式基础设计方案、多桩承台群桩基础设计方案等。

2.2常见基础结构方案

在众多的基础形式设计方案中，单根钢管桩基础设计方案是海上电场机组基础比较常用的一种形式。这种基础形式一般的施工安装方法有两种：一种是利用打桩锤把管状的桩基打入到设计的海床深度，这种方法对桩头的破坏比较大，容易把桩头打坏；另一种是利用大型的钻机在海床上指定地点钻出孔来，用吊装设备把桩吊装入位，然后用混凝土进行浇筑固定，尽可能防止偏差的产生。三脚架组合式的基础设计方案是在海底定位3根呈三角形均匀布置的钢制管桩，三者共同构成组合式基础，其稳定性很强。四脚架组合式基础设计方案和三脚架组合式的基础设计方案类似，可适用于不同于三脚架组合式的基础设计方案的地质条件，较三脚架组合式的基础设计方案有更大的灵活性，适应海上电场的场地类型更为广泛。多桩承台群桩基础设计方案使用多根预制好的桩用船舶运送至预定海域，之后应用打桩船将桩打至设计海深，然后用钢套箱模板浇注混凝土制作基础，使多根预制桩形成一个整体。

3海上电场的基础施工方法

海上电场基础的主要施工步骤为：钢管桩安装、钢套箱安装、基础承台施工、钢套箱拆除。

3.1钢管桩的安装

海上电场的基础形式多种多样，在设计施工中要根据具体的施工条件选择合适的基础形式，在结构形式上主要分为自重力式、桩头式还有浮置式等形式。

对于一般的海上电场基础形式而言，自重力式的基础形式适用范围在海水深度比较浅的区域内能够发挥较好的作用，但是在比较浅的海域应用这种基础形式也有其局限性，比如在过浅的海域内很有可能会受到波浪的侵袭，严重时会导致基础不稳定，影响海上电场的安全运行。

沉桩施工工艺流程：沉桩施工工艺流程：吊桩→GPS测量定位→下桩、稳桩→锤击沉桩→钢桩检查、划桩→桩船、桩驳驻位→沉桩结束→至桩顶标高停锤→生成打桩记录。

3.2钢套箱安装

在安装钢套箱时需要用到GPS背包进行测量，测出设计桩顶的标高，然后去除桩顶至设计标高的这一段，去除之后形成一个水平面，这样便于钢套箱的安装就位调试。在去除桩顶的一部分以后需要测定桩偏位，可以进行下一步的工作，供钢底板进行割孔。待桩顶的工作完成以后要进行如下工作：

携带钢底板的钢套箱需要进行整体安装。在安装时整体进行吊装

钢套箱，这样便于整体把握防止只见树木不见森林。起重船进行吊装时应在高潮位进行，套箱在安装时应在低潮点进行，这样才能更为准确的就位，保证海上电场基础施工的工程质量，就位完成以后应及时进行连接加固，和钢管桩连接成为一个整体形成刚性连接。输电技术方案如下图：

图2输电技术方案

3.3基础承台施工及钢套箱拆除

海上电场基础承台的施工主要是做桩顶加强槽的焊接、螺旋箍筋的绑扎、浇筑封底混凝土及混凝土养护。在混凝土浇筑时应进行全面振捣，确保混凝土密实均匀。混凝土进行养护时，在钢套箱内蓄水养护，尽可能保证混凝土后期质量发展不受影响。

钢套箱拆除时不可避免的会对表面混凝土产生破坏，对于受破坏的混凝土应及时进行修补，防止因小处的破坏而引起更大的安全隐患。应采用一次整体拆除的工艺对钢套箱进行拆除

4结论

海上电场项目能明显改善我国的电能配送现状，在进行海上电场基础施工中应严格按照施工图纸进行施工，加大监管力度，确保海上电场基础质量安全，否则，会对国家和人民群众造成巨大损失。

参考文献：

[1]李晓燕，余志．海上风力发电进展[J]．太阳能学报，2004，25（01）：78～84

[2]刘勇，孔祥威，白珂．大规模海上风电场建设的技术支撑体系研究[J]．资源科学，2009，3l（11）：1862～1869