曹国英
身份证号：15042919780614****
摘要：中国海上风能资源丰富，5~25m水深、50m高度海上风电开发潜力约2亿kW；5~50m水深、70m高度海上风电开发潜力约5亿kW，远海的风能资源储备远高于近海，深远海风电具有广阔的发展前景。目前国内已建和在建的海上风电项目集中在潮间带和近海浅水区，风电机组基础常见形式有重力式基础、单桩基础、导管架基础及新型吸力桶基础等。在深远海建设海上风电项目，深水导管架基础和浮式风电基础将成为解决问题的关键。
关键词：导管架;施工;海上风电;深远海
引言
随着我国海上风电项目在近海浅水区域和潮间地区的大规模开发，近海区域可开发利用的风电资源逐渐减少，海上风电必将向深远海发展。在海南、广东、福建、浙江及山东等附近海域离岸10海里外水深可达20～60m，重力式、大直径单桩及高桩承台基础等在基础重量、施工成本及施工难度等方面均不适用大容量风电机组安装，而强度高、重量轻、受海流作用变形小的导管架基础是海上风电、海上石油开发以及海上其他资源开发领域应用最为成熟的结构方式，在未来的深远海海洋资源开发中必将发挥重要的作用。
1概述
海上风电导管架是把风力发电机、机舱及相关附属设备固定在海上的重要基础结构。除了承受风力发电机、机舱及相关附属设备的重力和风力发电机运转时的震动外，海上风电导管架位于水下的结构长期承受洋流、潮流、海底冲刷的侵蚀，水面上的结构长期承受台风、盐雾、覆冰的困扰，因此，对海上风电导管架建造过程中的技术质量要求极高。本文以广州文船重工有限公司承建的中广核阳江南鹏岛400兆瓦海上风电导管架建造为背景，研究风电导管架建造技术，以确保建造过程中产品质量可控、提高建造效率、降低安全风险。
2海上风电导管架基础施工关键技术
2.1导管架基础沉桩技术。
鉴于导管架工程采用“先桩法”沉桩，一般要求钢管桩平面、标高、纵轴倾斜度允许偏差小于< 50mm，小于0.5%。钢管桩施工位于外海，钢管桩顶标高低于水面。必须采取可靠的限位措施，以达到准确的桩位，并尽量减小相对偏差，确保后续导管架的顺利放置。桂山风力发电工程水深7~11m，采用桩基固定定位架，采用坐式定位架沉桩技术。在水深20~30m的阳江海上风力发电工程中，许多施工单位采用了多种形式的沉桩定位平台，如浮动式新型稳桩定位平台和吸力导管架稳桩定位平台。随着水深的进一步加深，需要减少风浪对打桩的影响，将海上作业调整为水下作业，开发海底打桩智能定位系统是深水导管架打桩的研究方向。国外采用的水下定位架施工技术值得借鉴。深水打桩定位系统满足30-80m水深水下作业的要求，配有自动液压控制系统和水下施工监控系统，提高沉桩作业的精度。
对于“后桩法”导管架裙桩沉桩，工程桩受导管架的限制，但打桩过程中的调平和打桩后导管架的调平和锁定更为关键。
2.2导管架安放及调平
导管架安放包括就位、调平等工作。导管架吊放采用全回转起重船作为主作业船。主要施工工序为:主作业船、导管架运输船在指定工程区域分别抛锚就位，浮式起重船竖直起吊导管架，运输船起锚撤离，工作船驶入、锚泊就位并安装监控仪后，主作业船开始下放导管架，通过监控工作船上揽风控制导管架位置，将导管架钢立管插入钢管桩，验收合格后，对导管架进行初步固定，完成导管架吊装。导管架安放沉桩要缓慢下降，直到各个立管底部全部插入钢管桩。导管架安放后，对导管架进行测量，如安装精度不满足要求，由潜水员下潜至海底对导管架底部进行探摸检查确定原因后，利用浮吊对导管架进行精确调平，直至满足精度要求。
2.3深水导管架水下灌浆技术
与海上石油平台灌浆相比，海上风电灌浆在材料、受力机理和施工方面有其自身的特点。水下灌浆技术是海上风电导管架基础施工的难点，导管架基础与钢管桩的连接主要通过灌浆进行。在海上风电项目中，灌浆材料通常被泵送到海平面以下的灌浆连接段。在灌浆施工中，水下灌浆要求在恶劣的海上施工条件下短时间内完成，对材料的和易性、可泵性和早期强度提出了严格的技术要求。导管架基础结构具有稳定性好、海底地质适应性强的特点。风力涡轮机、波浪和洋流载荷作用在导管架上，导管架将载荷传递给钢管桩，然后传递给海床。钢管桩与导管架连接的灌浆施工质量直接影响风力发电机组的整体结构安全。海上风电导管架水下灌浆涉及材料、设备、工艺、灌浆管道及灌浆方案、灌浆水下封堵及水下灌浆施工质量检验等多项关键技术。我国海上风电导管架灌浆材料的开发和工程应用研究，形成了具有自主知识产权的材料、设备和技术，优居特UHPG-120导管架灌浆材料产品和灌浆连接技术打破了国外垄断，填补了国内空白。对于浅水导管架灌浆，虽然也涉及水下灌浆，但灌浆连接段顶部在水面以上，溢流口在水面以上。在灌浆之前，导管架在水面上方被整平并锁定，因此风险相对较小，因为在水面上方的灌浆终点处可以看到溢流口。深水导管架基础灌浆施工，灌浆连接段和溢流口完全在水面以下，灌浆过程需要潜水员和水下ROV配合，技术难度和技术风险较高。
结束语
本文综述了国内外海上风电项目中导管架基础结构的应用现状、近海浅水导管架施工中导管架安装、沉桩、灌浆等工艺以及导管架基础施工关键技术。针对水深更深条件导管架基础施工需要面对的沉桩、导管架定位、导管架调平和锁定以及水下灌浆等诸多问题进行探讨，并分析了深水导管架基础在海上风电行业的应用前景。
参考文献
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