在不同的施工情況下，其成本占比也略有差異，以東海大橋海上風(fēng)電場項(xiàng)目為例，在其預(yù)算中安裝成本占比約為5.29%，基礎(chǔ)比例占7.97%。這些成本比例會(huì)隨著海水深度、海域條件及離岸距離的不同而變化。與陸上風(fēng)電場投資成本相比，海上風(fēng)電場投資成本增加Z多的是支撐結(jié)構(gòu)，其次是電網(wǎng)聯(lián)接和安裝成本方面。

數(shù)據(jù)來源：劉琦，許移慶 世界海上風(fēng)電投資分析

海上風(fēng)電樁基礎(chǔ)在各種基礎(chǔ)類型中占比達(dá)80%以上，海上風(fēng)電樁基礎(chǔ)安裝不順利影響塔架、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝，甚至可能影響整個(gè)風(fēng)場并網(wǎng)時(shí)間。

目前，ZG海上風(fēng)電的基礎(chǔ)型式主要還是單樁基礎(chǔ)，導(dǎo)管架基礎(chǔ)和漂浮式基礎(chǔ)，當(dāng)然還有其他的新型基礎(chǔ)型式，但相對(duì)來說還沒有得到大面積應(yīng)用。單樁基礎(chǔ)比較適用于水深較淺的風(fēng)電場，如20-30米水深，單樁基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)是，造價(jià)較低，施工相對(duì)簡單方便，不足就是水深超過50米可能就不太適用；而導(dǎo)管架基礎(chǔ)則比較適用于水深較大的海域，但導(dǎo)管架基礎(chǔ)造價(jià)較高，施工難度也更大；漂浮式基礎(chǔ)目前在ZG應(yīng)用還比較少。就目前ZG海上風(fēng)電場的選址而言，主流的基礎(chǔ)形式還是單樁基礎(chǔ)。

雖然說單樁基礎(chǔ)相對(duì)于導(dǎo)管架基礎(chǔ)造價(jià)要低，施工也相對(duì)簡單，但海上風(fēng)電的單樁基礎(chǔ)相比于陸地或者其他水上項(xiàng)目的單樁基礎(chǔ)而來，還是非常大的項(xiàng)目，尤其是現(xiàn)在海上風(fēng)電使用的單樁尺寸越來越大，直徑ZD可達(dá)10米左右，樁長100多米，單樁重量高達(dá)1800噸，張總提到，就目前的水平看，單樁基礎(chǔ)的成本約為10000元/噸，也就是說一根樁的成本可能高達(dá)2000萬，可以說是巨無霸的存在。

這個(gè)級(jí)別的單樁在施工過程用到的運(yùn)輸船、打樁船以及打樁錘也都是國內(nèi)乃至世界前列的，目前，國內(nèi)海上風(fēng)電用到的打樁錘ZD打擊能量已經(jīng)達(dá)到3500kJ。對(duì)于單樁基礎(chǔ)在施工過程中Z怕的就是不能按照預(yù)期的要求把樁順利打到位，比如在施工過程中出現(xiàn)溜樁；或者在樁頂?shù)竭_(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高之前出現(xiàn)拒錘，這些都可以算是施工過程中的事故。

◆ 海底土層起伏變化較大

◆ 特殊地形地貌、不良地質(zhì)條件

• 淺層存在身后的淤泥質(zhì)軟土層

• 局部有上硬下軟土的“雞蛋殼”土層

• 局部有溶洞、孤石

◆ 常用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)（SPT）方法：

• 采用漁船改造的勘察船晃動(dòng)影響SPT結(jié)果

• 未計(jì)入風(fēng)浪對(duì)標(biāo)貫?zāi)芰繐p失的影響

• 桿長超標(biāo)，未進(jìn)行準(zhǔn)確修正

◆ 據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)（SPT）結(jié)果推測(cè)土參數(shù)，各地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式有差異

◆ 對(duì)現(xiàn)場未能取得土樣的淤泥質(zhì)土層、非粘性土層土參數(shù)估計(jì)值偏小

◆ 樁基承載力計(jì)算和打樁分析對(duì)土參數(shù)要求不一致，但勘察報(bào)告一般提供同樣的數(shù)據(jù)

◆ 重錘打小樁

◆ 小錘打大樁

◆ 施工過程中更換打樁錘有誤

◆ 樁基礎(chǔ)自重入泥穩(wěn)樁時(shí)間過短即壓錘

◆ 壓錘后穩(wěn)樁時(shí)間太短即開始打樁

◆ 因故停錘時(shí)樁端位于堅(jiān)硬黏土層或密實(shí)砂土層甚至強(qiáng)風(fēng)化巖層，再次啟錘打樁時(shí)難以貫入

◆ 群樁打入時(shí)未考慮合理工序，導(dǎo)致后續(xù)基樁難以貫入到位

針對(duì)鋼管樁在打樁過程中可能出現(xiàn)溜樁和拒錘的現(xiàn)象，可以通過PDI公司的打樁模擬軟件GRLWEAP進(jìn)行事先模擬和預(yù)測(cè)，GRLWEAP軟件可以根據(jù)已知的樁身參數(shù)以及地質(zhì)資料，結(jié)合相應(yīng)的打樁錘信息，在實(shí)際施工之前對(duì)設(shè)計(jì)的樁進(jìn)行打樁模擬，從而得到打樁全過程的樁身應(yīng)力、實(shí)時(shí)承載力、錘擊能量、每米錘擊數(shù)（貫入度）以及總錘擊數(shù)等信息，其中，通過每米錘擊數(shù)（貫入度）這個(gè)參數(shù)，我們就可以對(duì)打樁過程中的溜樁及拒錘現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)測(cè)及解讀。

GRLWEAP2010海工版特別適用于海上非均勻樁和斜樁的打樁分析。

• 通過GRLWEAP打樁波動(dòng)方程分析程序，分析并模擬打樁過程。GRLWEAP的波動(dòng)方程被廣泛用于沉樁分析。對(duì)于已知的樁身參數(shù)、土質(zhì)情況及承載力要求,GRLWEAP可以幫助選擇合適的打樁錘和打樁系統(tǒng)。

• GRLWEAP2010可在互聯(lián)網(wǎng)訪問自帶錘數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫中擁有800多個(gè)型號(hào)的打樁錘數(shù)以及大量的打樁系統(tǒng)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫可定期更新。

• 對(duì)于給定的樁錘系統(tǒng),GRLWEAP可依據(jù)觀測(cè)的錘擊數(shù)預(yù)測(cè)打樁阻力、樁身動(dòng)應(yīng)力及預(yù)估承載力。

• GRLWEAP可打性分析可確定打樁過程中樁身應(yīng)力和錘擊數(shù)是否超限或拒錘。

• GRLWEAP能估計(jì)總打入時(shí)間。

為了安全安裝和長期性能檢測(cè)，土體參數(shù)的準(zhǔn)確性非常重要。同時(shí)，對(duì)于各個(gè)項(xiàng)目而言，基礎(chǔ)的成本是重中之重，因此要詳細(xì)了解土體狀況。

的巖土工程場地特征描述方法是：根據(jù)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)和原位測(cè)試數(shù)據(jù)建立具體土體的相關(guān)關(guān)系。原位測(cè)試方法主要采用靜力觸探CPT。

重型的水下靜力觸探(CPT)系統(tǒng)

• 目前ZX型的海床靜力觸探(CPT)試驗(yàn)系統(tǒng)

• 其獨(dú)特的鏈?zhǔn)津?qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，帶來了海洋靜力觸探系統(tǒng)的革命性改變

• 可快速、精確地測(cè)試離岸海底土層力學(xué)性質(zhì)

• 可以在500m以上水深地近岸環(huán)境中使用

• ZD可以在4000m水深地離岸環(huán)境中使用

EMDCSS電機(jī)控制的動(dòng)態(tài)循環(huán)單剪設(shè)備可以很好地研究土的動(dòng)態(tài)特性，因?yàn)樗喴锥铱梢阅M現(xiàn)場的許多加載條件，而這些特點(diǎn)是其它實(shí)驗(yàn)室設(shè)備所無法達(dá)到的。EMDCSS設(shè)備可以讓主應(yīng)力的方向平穩(wěn)和連續(xù)地旋轉(zhuǎn)90度。模擬主應(yīng)力旋轉(zhuǎn)的能力可以適合研究許多巖土問題，包括地震荷載。該單剪試驗(yàn)系統(tǒng)可以直接研究排水和不排水條件下的剪切應(yīng)力和剪切應(yīng)變的關(guān)系，也可以用于海底結(jié)構(gòu)，滑坡和地震性能研究的常規(guī)試驗(yàn)。

VDDCSS允許兩個(gè)方向進(jìn)行簡單剪切，而不是標(biāo)準(zhǔn)單向。這通過具有作用于其上的次級(jí)剪切作動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)，此剪切作動(dòng)器與主剪切作動(dòng)器相差90度。

當(dāng)用作變向系統(tǒng)時(shí)，次剪切軸可以獨(dú)立于主剪切軸或與其一起使用，因此可以在任何水平方向上執(zhí)行簡單的剪切。近似于海上結(jié)構(gòu)可能由于風(fēng)和波浪載荷組合形成的復(fù)雜載荷模式。

MDDCSS提供了一種用于測(cè)試土樣的系統(tǒng)，土樣可能隨時(shí)間改變剪切荷載方向。這包括各種海上基礎(chǔ)設(shè)施，附風(fēng)力發(fā)電機(jī)和石油鉆機(jī)。

MDDCSS還可以模擬在一個(gè)方向上偏移并在另一個(gè)方向上加荷的情況。

海上樁基承載力測(cè)試與完整性檢測(cè)宜采用高應(yīng)變測(cè)試，由于打樁錘的錘擊能量大，錘擊對(duì)中好，所以其實(shí)海上高應(yīng)變測(cè)試總體效果是非常理想的，來自各地的用戶已經(jīng)充分證明了這一點(diǎn)。

PDA-8G可用于評(píng)估樁身承載力及其完整性。對(duì)于現(xiàn)場實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)還需使用CAPWAP擬合軟件進(jìn)一步分析，分析得出的結(jié)果與靜載荷試驗(yàn)有著良好的相關(guān)性。

PDI淺水（100米以內(nèi)）和深水（300米以內(nèi)，Seacon生產(chǎn)）防水型力傳感器和加速度傳感器與PDA-8G打樁分析儀相配合，能夠?qū)崿F(xiàn)海上打樁高應(yīng)變動(dòng)測(cè)。

同時(shí)，施工單位可以通過PDI 精確模擬打樁過程軟件GRLWEAP來驗(yàn)證其現(xiàn)有的打樁錘能否將設(shè)計(jì)的單樁順利打入到預(yù)定標(biāo)高，如果不行，選用什么樣的錘比較合適，這樣可以避免因?yàn)檫x擇的打樁錘不適用而造成的經(jīng)濟(jì)損失。

• 法蘭質(zhì)量檢驗(yàn)

• 法蘭打磨

• 法蘭切除重新焊接

樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：

• 復(fù)核巖土工程勘察數(shù)據(jù)的合理性

• 考慮承載力分析與打樁分析分別選用不同土參數(shù)

• 對(duì)樁身強(qiáng)度、屈曲穩(wěn)定性分析時(shí)提前考慮施工工況

來源：XX海上風(fēng)電場項(xiàng)目單樁可打入性分析/XX海上風(fēng)電場項(xiàng)目巖土工程勘察報(bào)告

樁基礎(chǔ)施工：

• 合理選擇打樁錘

• 合理安排施工工序

• 加強(qiáng)現(xiàn)場沉樁監(jiān)測(cè)

[1] 翟恩地，金風(fēng)科技，海上風(fēng)電樁基礎(chǔ)溜樁和拒錘的根因分析，海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)設(shè)計(jì)施工ZT研討會(huì)

[2] 張翼，國家電投集團(tuán)廣東電力有限公司，國內(nèi)近海深水海上風(fēng)電項(xiàng)目基礎(chǔ)型式探討，海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)設(shè)計(jì)施工ZT研討會(huì)

[3] Tom Lunne，NGI，海洋靜力觸探及巖土工程測(cè)試技術(shù)研討會(huì)引言，2019海洋靜力觸探及巖土工程測(cè)試技術(shù)研討會(huì)

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