東海大橋近海風(fēng)電場(chǎng)工程可研性研究報(bào)告交流

東海大橋近海風(fēng)電場(chǎng)工程可研性研究報(bào)告交流 XX勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 交流提綱 1建設(shè)背景2海洋功能區(qū)劃與海域使用3 風(fēng)能資源工程地質(zhì)海洋水文條件6 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型 布置及發(fā)電量估算7 電氣8 土建工程9 施工組織設(shè)計(jì)10 工程設(shè)計(jì)概算 1建設(shè)背景 2004年 上海市發(fā)改委 上海市電力公司委托上海市氣象局 上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)研究院等單位先后完成了 上海市風(fēng)能資源評(píng)價(jià)報(bào)告 上海市10萬(wàn)千瓦及以上風(fēng)電場(chǎng)選址報(bào)告 等工作 其中東海大橋海上風(fēng)電場(chǎng)為上海市10萬(wàn)千瓦及以上風(fēng)電場(chǎng)選址報(bào)告推薦場(chǎng)址之一 2005年 完成 東海大橋海上風(fēng)電場(chǎng)預(yù)可行性研究報(bào)告 和 奉賢海上風(fēng)電場(chǎng)預(yù)可行性研究報(bào)告 并上報(bào)國(guó)家發(fā)改委和水規(guī)總院2006年 完成 東海大橋海上風(fēng)電場(chǎng)可行性研究報(bào)告 并上報(bào)國(guó)家發(fā)改委和水規(guī)總院東海大橋海上風(fēng)電場(chǎng)為國(guó)內(nèi)第一座海上風(fēng)電場(chǎng) 為促進(jìn)該項(xiàng)目的建設(shè) 上海市發(fā)改委向國(guó)家發(fā)改委上報(bào) 關(guān)于開(kāi)展海上風(fēng)電項(xiàng)目前期工作方案的請(qǐng)示 其后 國(guó)家發(fā)改委以 國(guó)家發(fā)展改革委辦公廳關(guān)于開(kāi)展上海東海大橋海上風(fēng)電項(xiàng)目前期工作的復(fù)函 作了批復(fù)提出 為了促進(jìn)我國(guó)海上風(fēng)電的開(kāi)發(fā)建設(shè) 探索和積累海上風(fēng)電建設(shè)經(jīng)驗(yàn) 同意開(kāi)展上海東海大橋海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的前期工作 為了確保海上風(fēng)電建設(shè)的成功 同意按10萬(wàn)千瓦的規(guī)模開(kāi)展可行性研究工作 結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際認(rèn)真研究借鑒國(guó)外海上風(fēng)電建設(shè)的經(jīng)驗(yàn) 研究制定觀測(cè)和勘測(cè)工作方案 精心組織 科學(xué)研究 按照有利于培育我國(guó)海上風(fēng)電設(shè)備制造技術(shù)和掌握 積累海上風(fēng)電施工技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的原則 研究確定該項(xiàng)目的技術(shù)方案和建設(shè)方案 1建設(shè)背景 上海市發(fā)展改革委按照國(guó)家發(fā)展改革委的要求 進(jìn)行上海東海大橋100兆瓦海上風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目的前期工作 相關(guān)單位先后完成了東海大橋海上風(fēng)電場(chǎng)的工程測(cè)量 地質(zhì)勘察 環(huán)境影響 接入系統(tǒng) 臺(tái)風(fēng)災(zāi)害性論證 通航環(huán)境影響安全評(píng)估 海域使用論證等配套專(zhuān)題論證工作 在以上前期工作的基礎(chǔ)上 上海市發(fā)展和改革委于2006年9月 11月組織進(jìn)行了東海大橋海上風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目的業(yè)主招標(biāo)工作 以中國(guó)大唐集團(tuán)公司 上海綠色環(huán)保能源工程有限公司 中廣核能源開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司 中國(guó)電力國(guó)際有限公司等四家公司組成的聯(lián)合體中標(biāo)該項(xiàng)目 這標(biāo)志著中國(guó)第一個(gè)海上風(fēng)電示范項(xiàng)目 東海大橋100兆瓦海上風(fēng)電場(chǎng)正式啟動(dòng) 中國(guó)大唐集團(tuán)公司等四方聯(lián)合體在中標(biāo)后 成立了東海風(fēng)力發(fā)電有限公司公司 開(kāi)展東海大橋海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)準(zhǔn)備工作 并對(duì)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)主設(shè)備選擇展開(kāi)充分調(diào)研和設(shè)備招標(biāo)及談判等工作 考慮到風(fēng)機(jī)設(shè)備選型過(guò)程中遇到的困難和問(wèn)題 風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)條件的變化情況 需對(duì)本工程投標(biāo)可研報(bào)告進(jìn)行修編 重新提出東海大橋海上風(fēng)電場(chǎng)工程可行性研究報(bào)告2007年10月29日 2007年10月31日 水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院和上海市發(fā)改委聯(lián)合對(duì)東海大橋可研報(bào)告進(jìn)行審查 并于11月27日下發(fā)了 上海東海大橋近海風(fēng)電場(chǎng)工程可行性研究報(bào)告審查意見(jiàn) 的函 2海洋功能區(qū)劃和海域使用 功能區(qū)劃 上海市大比例尺海洋功能區(qū)劃 上海市海洋發(fā)展戰(zhàn)略和開(kāi)發(fā)規(guī)劃制定的依據(jù) 亦作為審批海域使用 協(xié)調(diào)用海關(guān)系 解決用海矛盾 調(diào)整海洋產(chǎn)業(yè)布局的重要依據(jù) 海上風(fēng)電場(chǎng)選址必須依靠此依據(jù) 上海市海洋功能區(qū)劃 修編 涉及的區(qū)域 1 港口航運(yùn)區(qū) 2 漁業(yè)資源利用和養(yǎng)護(hù)區(qū) 3 旅游區(qū) 4 海水資源利用區(qū) 5 工程用海區(qū) 海底管線(xiàn) 海岸防護(hù)工程區(qū) 跨海橋梁區(qū) 6 其他工程用海區(qū) 圖2 2風(fēng)電場(chǎng)工程周?chē)Ｓ蚴褂们闆r圖 2海洋功能區(qū)劃和海域使用 海事要求 東海大橋橋線(xiàn)兩側(cè)各1000m為其保護(hù)區(qū)K12輔通航孔 1000t級(jí) 4 K6輔通航孔 500t級(jí) 有航運(yùn)要求風(fēng)機(jī)塔架上需做好警示標(biāo)志風(fēng)機(jī)葉片距海面不低于25m運(yùn)輸 施工過(guò)程中護(hù)航運(yùn)行維護(hù)船只要求 3風(fēng)能資源 根據(jù)蘆潮港70m測(cè)風(fēng)塔 試樁平臺(tái)測(cè)風(fēng)塔及洋山港 奉賢氣象站資料 小洋山海洋站 推算場(chǎng)址區(qū)域90m高度多年平均風(fēng)速為8 5m 較陸上沿岸平均風(fēng)速高約20 風(fēng)切變指數(shù)為0 09 小于陸上沿岸風(fēng)切變指數(shù) 0 12 0 14 有利于降低風(fēng)機(jī)安裝高度 減少工程投資湍流強(qiáng)度小 0 10 可延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)壽命 3風(fēng)能資源 合理性分析 GB計(jì)算方法和數(shù)值模擬計(jì)算方法 對(duì)風(fēng)速 風(fēng)功率密度結(jié)果的影響范圍在1 3 之間 隨著高度的增加 風(fēng)速 風(fēng)功率密度結(jié)果也趨于一致 實(shí)測(cè)風(fēng)速驗(yàn)證結(jié)果 小洋山資料進(jìn)行訂正 風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源評(píng)估方法WASP 氣象數(shù)字模擬TAPM 風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源特征值及圖表 上海海域風(fēng)速 風(fēng)功率密度等值線(xiàn) 上海海域風(fēng)能資源儲(chǔ)量與可開(kāi)發(fā)量 3風(fēng)能資源 合理性分析 GB計(jì)算方法和氣象數(shù)值模擬計(jì)算方法 TAPM 對(duì)風(fēng)速 風(fēng)功率密度結(jié)果的影響范圍在1 3 之間 隨著高度的增加 風(fēng)速 風(fēng)功率密度結(jié)果也趨于一致 3風(fēng)力資源 風(fēng)資源特征 場(chǎng)址區(qū)90m高度年平均風(fēng)速為8 6m s 年平均風(fēng)功率密度為694 4W m2 說(shuō)明東海大橋風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)址區(qū)風(fēng)能資源很豐富 具有很高的經(jīng)濟(jì)可開(kāi)發(fā)價(jià)值 場(chǎng)址區(qū)90m高度年有效風(fēng)速小時(shí)數(shù)為8454h 3m s 25m s 8320h 3 5m s 25m s 有效風(fēng)時(shí)數(shù)較高 代表年風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)址區(qū)主風(fēng)向基本為NNW NNE和E SSE方向 主風(fēng)向比較穩(wěn)定 主風(fēng)能出現(xiàn)在SSE方向 風(fēng)能分布較為集中 風(fēng)電場(chǎng)90m高度湍流強(qiáng)度約為0 10 說(shuō)明湍流相對(duì)較小 3風(fēng)力資源 風(fēng)資源特征 3風(fēng)力資源 風(fēng)資源特征 4工程地質(zhì) 擬建場(chǎng)地區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較好 灘面平緩 從勘探及地形圖所知 場(chǎng)地附近無(wú)深切溝槽 場(chǎng)地穩(wěn)定性較好 本場(chǎng)地最大勘探揭露深度為80 15m 揭露的地基土層按地質(zhì)時(shí)代 成因類(lèi)型 土性的不同和物理力學(xué)性質(zhì)的差異可分為7個(gè)大層 其中 層 層各分為2個(gè)亞層 1層又分為2個(gè)次亞層 本建筑場(chǎng)地屬 類(lèi) 場(chǎng)區(qū)地震加速度值為0 10g 地震基本烈度為 度 所屬設(shè)計(jì)地震分組為第一組 本場(chǎng)地為抗震不利地段 本場(chǎng)地不存在地震液化問(wèn)題 水深隨季節(jié)和潮汐而有所變化 一般在大潮期水深較深 勘察期間水深一般9 9 11 9m 本場(chǎng)地海水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)有結(jié)晶分解復(fù)合類(lèi)弱腐蝕性 對(duì)鋼筋混凝土中鋼筋長(zhǎng)期浸水為弱腐蝕性 對(duì)鋼筋混凝土中鋼筋在干濕交替時(shí)為強(qiáng)腐蝕性 對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具有中等腐蝕性 4工程地質(zhì) 建議采用第 1 2層下部或第 2層作為本工程的樁基持力層 且在ZK4孔處的風(fēng)機(jī)位置上部飽和軟粘土較厚 樁長(zhǎng)宜適當(dāng)加長(zhǎng) 選擇合適的打樁設(shè)備 同時(shí)應(yīng)注意沉樁工藝 場(chǎng)區(qū)附近有東海大橋和兩條光纜 中日海底光纜 海軍光纜 施工前應(yīng)確定其具體位置 進(jìn)行必要的避讓 并作好施工監(jiān)測(cè) 施工前應(yīng)對(duì)海底沉船 廢棄鐵錨等障礙物進(jìn)行調(diào)查 探測(cè)定位 采取避讓或清理措施 5海洋水文 1水深 理論深度基面以下水深為7 6 8 1m2潮位 5海洋水文 3波浪 按IEC標(biāo)準(zhǔn) 東海大橋采用50年一遇可能最大波高7 89m 4 24 1 86 5海洋水文 4 潮流采用 海港水文規(guī)范 JTJ214 98 的相關(guān)規(guī)定計(jì)算得到可能最大流速 考慮到水文觀測(cè)資料和所采用的準(zhǔn)調(diào)和分析方法的局限性 為安全起見(jiàn) 將可能最大流速乘以1 30的安全系數(shù)后作為本工程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)流速 設(shè)計(jì)潮流流速 6風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型和布置 選型 國(guó)外已建 在建海上風(fēng)電場(chǎng)統(tǒng)計(jì)表 6風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型和布置 選型 國(guó)外已建 在建海上風(fēng)電場(chǎng)統(tǒng)計(jì)表 5風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型和布置 選型 1 機(jī)組選型各單機(jī)容量主要特性見(jiàn)表 表5 1 初選風(fēng)機(jī)設(shè)備特性表 1 機(jī)組選型 6風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型和布置 選型 通過(guò)對(duì)各方案的度電成本和綜合因素如所選機(jī)型是否滿(mǎn)足項(xiàng)目進(jìn)度要求 海域使用范圍要求和國(guó)內(nèi)離岸風(fēng)機(jī)供貨條件 是否有利于促進(jìn)風(fēng)電設(shè)備國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程 包括上海風(fēng)電設(shè)備國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程 并通過(guò)風(fēng)電機(jī)組的技術(shù)成熟程度 商業(yè)化水平 運(yùn)行業(yè)績(jī) 調(diào)試水平 售后服務(wù)等比較 選擇華銳風(fēng)電3MW機(jī)型 6風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型和布置 布置 預(yù)裝輪轂安裝高度配套的標(biāo)準(zhǔn)塔筒高度為77 5m 考慮到風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)平臺(tái)高程不小于8m 以及風(fēng)機(jī)箱式變壓器在基礎(chǔ)平臺(tái)上安裝高度和機(jī)艙高度等情況 風(fēng)機(jī)輪轂安裝高度最小為90m 因此 本報(bào)告推薦風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)輪轂安裝高度為90m 6風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型和布置 布置 布置原則 1 風(fēng)機(jī)布置在批準(zhǔn)的海域范圍 2 根據(jù)場(chǎng)址區(qū)風(fēng)資源分布特點(diǎn) 充分利用風(fēng)電場(chǎng)盛行風(fēng)向進(jìn)行布置 合理選擇風(fēng)機(jī)間距 盡量減少風(fēng)機(jī)間尾流影響 3 風(fēng)機(jī)布置應(yīng)避開(kāi)場(chǎng)址附近通信 電力 油氣等海底管線(xiàn)的保護(hù)范圍 4 風(fēng)機(jī)布置應(yīng)避開(kāi)航道 盡量減少對(duì)船舶航行的影響 對(duì)場(chǎng)址內(nèi)東海大橋3 1000噸通航孔航道兩側(cè)的風(fēng)機(jī)間距大于1000m以上 5 風(fēng)機(jī)布置距東海大橋應(yīng)留出1km的大橋保護(hù)區(qū)域 6 風(fēng)機(jī)布置方案充分考慮工程施工船舶進(jìn)場(chǎng) 拋錨 掉頭等對(duì)風(fēng)機(jī)間距的要求 6風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型和布置 布置 布置方案風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)考慮平行于岸線(xiàn)5排布置 風(fēng)機(jī)南北向間距 沿東海大橋方向 考慮工程施工船舶進(jìn)場(chǎng) 拋錨等要求 取1000m 風(fēng)機(jī)東西向間距取500m 其中 東海大橋3 1000噸級(jí)輔通航孔北側(cè)布置2臺(tái)風(fēng)機(jī) 通航孔南側(cè)布置4排 東西向 風(fēng)機(jī) 每排風(fēng)機(jī)7 9臺(tái) 6風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型和布置 布置 6風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型和布置 發(fā)電量 本風(fēng)電場(chǎng)34臺(tái)風(fēng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論年發(fā)電量為37274 2萬(wàn)kWh 平均單機(jī)理論年發(fā)電量為1096 3萬(wàn)kWh 考慮風(fēng)機(jī)利用率 氣候影響 空氣密度 功率曲線(xiàn) 風(fēng)機(jī)尾流 風(fēng)機(jī)葉片腐蝕污染 控制和湍流強(qiáng)度 風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)能量損耗等因素的影響 東海大橋海上風(fēng)電場(chǎng)年發(fā)電量的修正系數(shù)為71 8 據(jù)此推算風(fēng)電場(chǎng)的年上網(wǎng)電量為26762 9萬(wàn)kWh 平均單機(jī)年發(fā)電量為787 1萬(wàn)kWh 風(fēng)電場(chǎng)年等效負(fù)荷小時(shí)數(shù)為2624h 容量系數(shù)為0 2995 7電氣 一次 風(fēng)電場(chǎng)電氣接入電力系統(tǒng)方案 東海大橋海上風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)初步可行性研究報(bào)告 及電力公司對(duì)該報(bào)告的審查意見(jiàn) 上海電網(wǎng) N 1 原則 本風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)的接入點(diǎn)為220kV海洋變電站 風(fēng)電場(chǎng)采用兩回110kV線(xiàn)路接入220kV海洋變電站的110kV側(cè) 7電氣 一次 風(fēng)電場(chǎng)電氣主接線(xiàn) 風(fēng)電場(chǎng)集電線(xiàn)路 一機(jī)一變8臺(tái)或9臺(tái)風(fēng)電機(jī)組組合成一個(gè)聯(lián)合單元 共4組 陸上升壓變電所和海上升壓變電所的比較陸上升壓變電所具有投資少 運(yùn)行維護(hù)方便 建設(shè)周期短的優(yōu)點(diǎn) 相對(duì)的電能損耗引起的費(fèi)用增加并不多 具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì) 從國(guó)外已建的近海風(fēng)電場(chǎng)來(lái)看 輸電距離小于25公里時(shí)均采用陸上升壓變電所方式 110kV升壓變電所布置在大海大橋引橋東側(cè)的海堤內(nèi) 電壓等級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 35kV 7電氣 一次 地理接線(xiàn)圖 7電氣 一次 電氣主接線(xiàn)圖 6電氣 二次 風(fēng)電場(chǎng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)圖 8土建工程 本風(fēng)電場(chǎng)土建工程設(shè)計(jì)主要包括以下三個(gè)內(nèi)容 風(fēng)電機(jī)組支撐平臺(tái)及地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 風(fēng)電場(chǎng)海纜穿越海堤設(shè)計(jì) 陸上變電站土建設(shè)設(shè)計(jì)其中 風(fēng)電機(jī)組支撐平臺(tái)及地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是海上風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn) 成為本工程設(shè)計(jì)的重大技術(shù)關(guān)鍵之一 8土建工程 土建設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)特點(diǎn)準(zhǔn)確把握本工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的工程特性 進(jìn)行專(zhuān)題設(shè)計(jì)研究 本工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)為同時(shí)具備高聳動(dòng)力設(shè)備基礎(chǔ) 海洋工程基礎(chǔ)和軟土地基基礎(chǔ)三大工程特性的特殊結(jié)構(gòu) 針對(duì)上述工程特性進(jìn)行專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)研究 重點(diǎn)解決風(fēng)機(jī)荷載分析 樁基動(dòng)力承載特性 結(jié)構(gòu)和地基基礎(chǔ)疲勞 系統(tǒng)頻率分析 結(jié)構(gòu)耐久性 結(jié)構(gòu)流激振動(dòng) 防撞等問(wèn)題 在充分借鑒相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)和考慮本示范工程實(shí)際情況的基礎(chǔ)上 遵循 可行性 安全性 經(jīng)濟(jì)性和適用性 的設(shè)計(jì)原則 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與海上施工方案的緊密結(jié)合 8土建工程 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)依據(jù) 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)依據(jù)的技術(shù)規(guī)范目前 國(guó)內(nèi)沒(méi)有海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的規(guī)范 本工程設(shè)計(jì)主要參考了以下了三類(lèi)技術(shù)規(guī)定 1 國(guó)外出版的海上風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定 主要包括 Designofoffshorewindturbinestructures DNV OS J101 2004 WindTurbineGeneratorSystems Part1 Safetyrequirements IEC61400 1 2005 WindTurbineGeneratorSystems Part3 Designrequirementsforoffshorewindturbines IEC61400 3 2006 2 國(guó)內(nèi)海洋石油平臺(tái)的技術(shù)規(guī)范 3 國(guó)內(nèi)港口工程的技術(shù)規(guī)范基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料 潮位 波浪 潮流 地勘 8土建工程 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)依據(jù) 風(fēng)機(jī)荷載本風(fēng)電場(chǎng)采用華銳風(fēng)電科技有限公司生產(chǎn)的單機(jī)容量3 0MW的SL3000離岸型風(fēng)機(jī) 根據(jù)廠家提供的資料 當(dāng)風(fēng)機(jī)輪轂中心距離塔架底部80m時(shí) 作用在塔架底端的最大風(fēng)機(jī)荷載值見(jiàn)下表 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)荷載表 8土建工程 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)依據(jù) 設(shè)計(jì)工況及荷載組合 設(shè)計(jì)荷載本工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)考慮的荷載主要包括自重 風(fēng)機(jī)荷載 波浪力 水流力 風(fēng)荷載 地震力等 8土建工程 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)依據(jù) 設(shè)計(jì)工況主要考慮施工工況 正常運(yùn)行工況 極端風(fēng)況狀態(tài)工況 地震工況等荷載組合工況 經(jīng)分析 設(shè)計(jì)控制工況為極限狀態(tài)工況 8土建工程 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)依據(jù) 設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計(jì)原則本工程海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行三種設(shè)計(jì)狀態(tài)計(jì)算 8土建工程 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)依據(jù) 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 1 樁基豎向承載力設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)樁基礎(chǔ)豎向承載力設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用DNV OS J101 2004 采用的荷載效應(yīng)和抗力效應(yīng)系數(shù)如下表 荷載分項(xiàng)系數(shù)和抗力系數(shù) 8土建工程 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)依據(jù) 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 2 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按 海上固定平臺(tái)規(guī)劃 設(shè)計(jì)和推薦作法工作應(yīng)力設(shè)計(jì)法 SY T10030 2004 標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行 荷載效應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值 結(jié)構(gòu)抗力采用容許應(yīng)力 3 基礎(chǔ)水平變形設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)等效水平抗推剛度 2 107N m 同時(shí) 根據(jù)相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn) 樁基泥面處水平變形不宜大于25mm 4 基礎(chǔ)沉降設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用基于mindlin應(yīng)力解的分層總和法進(jìn)行 參考高聳建筑結(jié)構(gòu)對(duì)地基沉降要求 確定本工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)沉降設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為 沉降量 400mm 基礎(chǔ)傾斜 0 005 8土建工程 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 方案比選 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式根據(jù)國(guó)內(nèi)外的相關(guān)海上石油平臺(tái) 海上燈塔及海上跨海大橋的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn) 進(jìn)行了四種基礎(chǔ)方案設(shè)計(jì) 三角架組合式基礎(chǔ) 四角架組合式基礎(chǔ) 高樁承臺(tái)群樁基礎(chǔ) 單根鋼管樁基礎(chǔ)方案 以上四種風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)型式方案的立體視圖見(jiàn)下圖 8土建工程 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 方案比選 三角架組合式基礎(chǔ) 8土建工程 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 方案比選 四角架組合式基礎(chǔ) 8土建工程 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 方案比選 高樁承臺(tái)群樁基礎(chǔ) 8土建工程 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 方案比選 單根鋼管樁基礎(chǔ) 8土建工程 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 方案比選 三角架組合式方案設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)布置及結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)構(gòu)布置及結(jié)構(gòu)計(jì)算與三角架組合式結(jié)構(gòu)類(lèi)似 不同點(diǎn)在于 將4根鋼管樁穿過(guò)鋼套管打入海床中 每根樁直徑為D1500mm 壁厚30 20mm 樁底高程為 65 00m 四角架組合式基礎(chǔ)基礎(chǔ)方案結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果 8土建工程 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 方案比選 高樁承臺(tái)群樁方案設(shè)計(jì) 方案設(shè)計(jì)本方案采用8根D1700mm 壁厚25mm 的鋼管樁作為基樁 樁長(zhǎng)為80 00m 其中泥面以上長(zhǎng)度為15m 入土深度為65m左右 樁尖進(jìn)入 2層粉細(xì)砂層中 8根基樁在承臺(tái)底面沿半徑R 5 00m的圓周均勻布置 斜度為6 1 為滿(mǎn)足上部承臺(tái)混凝土的水上澆筑 設(shè)定承臺(tái)底面高程為2 00m 高于多年平均高潮位 1 86m 并設(shè)鋼底模和側(cè)模 底模以上用厚度0 80m的混凝土進(jìn)行封底 再現(xiàn)澆C45鋼筋混凝土圓柱型承臺(tái)結(jié)構(gòu) 承臺(tái)直徑14m 厚度3 0m 4 5m 頂高程為6 50m 直徑D450cm的風(fēng)機(jī)塔筒連接鋼管位于承臺(tái)中心 底端埋進(jìn)入承臺(tái)混凝土中 參照類(lèi)似工程塔架預(yù)埋環(huán)埋入深度 鋼管埋入混凝土3 0m 以保證與承臺(tái)的固端連接 鋼管頂端設(shè)操作平臺(tái)面并通過(guò)法蘭與風(fēng)機(jī)塔架連接 平臺(tái)高程為10 00m 8土建工程 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 方案比選 高樁承臺(tái)群樁方案設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)計(jì)算由于群樁結(jié)構(gòu)的水平變位較小 采用m法對(duì)本方案進(jìn)行了極限荷載工況下樁基水平承載計(jì)算 計(jì)算時(shí)的泥面高程按天然泥面沖刷5m后的高程采用 并按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行了豎向承載和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算 高樁承臺(tái)群樁方案結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表 本設(shè)計(jì)方案可以滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 高樁承臺(tái)群樁方案結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果 8土建工程 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 推薦方案深化設(shè)計(jì) 動(dòng)力模態(tài)分析風(fēng)機(jī) 塔架 基礎(chǔ) 地基是一個(gè)相互作用的動(dòng)力系統(tǒng) 通過(guò)模態(tài)分析 評(píng)價(jià)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否滿(mǎn)足海上風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)體系動(dòng)力特性的設(shè)計(jì)要求 為避免系統(tǒng)產(chǎn)生共振 風(fēng)機(jī) 塔架 基礎(chǔ) 地基的自振周期需要避開(kāi)1P和3P P是葉片轉(zhuǎn)動(dòng)周期 將風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)體系簡(jiǎn)化為多自由度體系 基礎(chǔ)和塔架采用薄壁管單元模擬 地基采用線(xiàn)性彈簧模擬 根據(jù)廠家提供的風(fēng)機(jī)質(zhì)量 剛度和位置 將風(fēng)機(jī)簡(jiǎn)化為集中質(zhì)點(diǎn)考慮 計(jì)算結(jié)果表明 結(jié)構(gòu)體系第一自振頻率的范圍為0 216 0 218Hz 響應(yīng)的周期為4 629 4 587s 而SL3000型風(fēng)機(jī)葉片的額定轉(zhuǎn)動(dòng)周期1P 3 82s 3P 11 46s 可見(jiàn) 采用上述基礎(chǔ)的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)可以滿(mǎn)足系統(tǒng)自振頻率的要求 8土建工程 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 推薦方案深化設(shè)計(jì) 防腐設(shè)計(jì)根據(jù) 海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)定 JTJ275 和 海港工程鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)定 JTJ230 的要求 海洋腐蝕環(huán)境一般分為海洋大氣區(qū) 浪花飛濺區(qū) 潮差區(qū) 海水全浸區(qū)和海泥區(qū)五個(gè)腐蝕區(qū)帶 浪花飛濺區(qū)是鋼鐵設(shè)施腐蝕最嚴(yán)重的區(qū)域 也是最嚴(yán)峻的海洋腐蝕環(huán)境 在平均低潮線(xiàn)以下0 5 1 0m處和在與海水海泥交界處也是腐蝕峰值區(qū)段 對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計(jì) 在大氣區(qū)采用防腐涂層方案 在飛濺區(qū)采用防腐涂層和預(yù)留腐蝕裕量的措施 水下區(qū)采用防腐涂層和犧牲陽(yáng)極保護(hù)的措施 8土建工程 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 推薦方案深化設(shè)計(jì) 觀測(cè)設(shè)計(jì)本工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)共34個(gè) 擬選擇2臺(tái)基礎(chǔ)進(jìn)行觀測(cè)設(shè)計(jì)布置 觀測(cè)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括 鋼管樁樁身應(yīng)力檢測(cè) 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)沉降觀測(cè) 鋼管樁的變形觀測(cè) 8土建工程 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 靠船及防撞設(shè)計(jì) 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)靠船設(shè)施設(shè)計(jì)本工程工作船靠泊設(shè)置采用分離式結(jié)構(gòu) 即靠船設(shè)施與風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)分離布置 在基礎(chǔ)外單獨(dú)設(shè)置靠船樁 樁側(cè)設(shè)置橡膠護(hù)舷 靠船樁結(jié)構(gòu)按200噸 DWT 工作船以1 00m s速度靠泊設(shè)計(jì) 按3 00m s速度意外撞擊校核 考慮護(hù)舷與靠船樁共同作用抵抗撞擊力 經(jīng)計(jì)算 采用直徑2 50m 壁厚5 0mm的鋼管樁作為靠船樁 樁頂高程4 00m 樁長(zhǎng)49 00m 進(jìn)入 2層粉細(xì)砂層 靠船樁頂部設(shè)置工作廊道與風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)頂部平臺(tái)相連 8土建工程 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 靠船及防撞設(shè)計(jì) 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)防撞設(shè)計(jì) 1 1000噸級(jí)通航孔兩側(cè)防撞1000噸級(jí)通航孔兩側(cè)的九臺(tái)風(fēng)機(jī) 每臺(tái)周?chē)O(shè)置5根直徑2 50m的防撞鋼管樁 樁周設(shè)置橡膠護(hù)舷 每根樁之間以?xún)傻厘^鏈相連 考慮1000噸級(jí)船舶以3 0m s的速度正面撞擊 由于撞擊力很大且船舶撞擊為偶然荷載 從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度綜合考慮 本工程防撞樁的設(shè)計(jì)原則為撞擊時(shí)鋼管樁產(chǎn)生大變形破壞 消耗撞擊能量 而不確保撞擊時(shí)候防撞鋼管樁不損壞 發(fā)生撞擊事故后如防撞樁嚴(yán)重?fù)p壞 應(yīng)及時(shí)重新設(shè)置 2 風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部防撞其余風(fēng)機(jī)防撞按200噸級(jí)船舶考慮 每臺(tái)周?chē)O(shè)置5根直徑1 20m的防撞鋼管樁 樁周設(shè)置橡膠護(hù)舷 每根樁之間以?xún)傻厘^鏈相連 防撞樁設(shè)計(jì)原則與通航孔側(cè)的防撞樁相同 8土建工程 海纜穿堤設(shè)計(jì) 本風(fēng)電場(chǎng)有4回35kV海纜需穿越東海一線(xiàn)海堤后連接到陸上110kV變電站 為減小海纜穿堤對(duì)海堤安全的不利影響 穿堤施工采用非開(kāi)挖的定向鉆工法 設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下 1 選擇合適的電纜埋設(shè)深度 并在海堤內(nèi)側(cè)設(shè)置防滲攪拌墻 確保不發(fā)生滲透破壞 2 出口處電纜工作井內(nèi)的電纜管底部最大高程和工作井頂高程須高于海堤的防洪標(biāo)準(zhǔn) 確保不發(fā)生海水通過(guò)電纜保護(hù)管倒灌到變電站內(nèi) 海纜穿堤處海堤的防洪水位標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇潮位5 97m