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日前，中國電建華東院海上風電“新型樁-桶復合基礎研發(fā)及其工程應用”入選2021年度中國十大海洋科技進展。這項由華東院發(fā)明并創(chuàng)新設計的核心技術，不僅大幅提高了海上施工作業(yè)效率，也為破解海上風電走向深遠海、大機組過程中常規(guī)單樁基礎承載力不足等難題，提供可復制、可推廣、可借鑒的經驗與思路，為國家海洋技術領域發(fā)展、助力“3060雙碳目標”，發(fā)揮積極作用。
華東院成果入選中國十大海洋科技進展
常規(guī)單樁基礎面臨哪些瓶頸？
海上風電工程建設中，風電機組基礎相關的勘察、設計、施工等成本占總投資的25%以上，是控制海上風電項目經濟可行性的決定性因素之一。與多樁基礎相比，大直徑單樁基礎構造簡單、施工效率高等特點，成為目前國內外海上風電領域應用最廣泛的基礎型式。然而，常規(guī)單樁基礎在工程應用中經常面對以下瓶頸：
1、淺覆蓋層巖基海床應用困難
常規(guī)單樁基礎在深厚風化巖層、中等埋深基巖海床條件下，因上部覆蓋層土體無法為其提供足夠的承載力，需要嵌入下部“基巖”，而嵌巖施工需要大型鉆機和相關輔助裝備，海上施工作業(yè)周期長，且面臨鉆孔塌孔等伴生安全風險，對項目開發(fā)建設影響很大。
嵌巖單樁示意
2、難滿足深水域、大單機容量機組需要
在海上風電向深水域和大單機容量機組發(fā)展的趨勢下，風電機組荷載數(shù)量級增加。常規(guī)基礎如果要滿足承載能力要求，則可能因變得“超大”“超重”，超出現(xiàn)有加工和施工能力，失去可行性，或因加工和施工裝備稀缺導致過高造價。
“新型樁-桶復合基礎”具有哪些優(yōu)勢？
針對常規(guī)單樁的應用瓶頸，華東院海上風電新型大直徑單樁-桶復合風電機組基礎（海上風機大直徑單樁基礎及其施工方法，專利號：ZL 2013 1 0144668.9），創(chuàng)新地將超大直徑單樁基礎和吸力式桶形基礎相結合，通過桶體充分調動樁周土體抗力，提高整體剛度和水平承載性能。
與原嵌巖基礎方案相比，避免了嵌巖施工、樁周沖刷防護施工及嵌巖鉆孔塌孔等伴生安全風險，大幅提高海上施工作業(yè)效率，節(jié)約工程造價。同時，為海上風電在深遠海和大容量機組發(fā)展趨勢下，克服多樁基礎施工效率低而常規(guī)單樁基礎承載力不足且需要沖刷防護等瓶頸，以及單樁沉樁不到位的補救處理提供了新的解決思路。
工程應用：
2020年4月，歷經30多小時的連續(xù)奮戰(zhàn)，全球首臺海上風電新型大直徑單樁-桶復合基礎，在莆田平海灣海上風電場二期成功實施，實現(xiàn)了替代I型嵌巖單樁（“打-鉆-打”式）。
2021年9月，該基礎實現(xiàn)了對更為復雜的II型嵌巖單樁（“打-鉆孔、擴孔-澆筑混凝土-打”式）的替代。
“新型樁-桶復合基礎”施工現(xiàn)場
核心技術 筑夢蔚藍
海上風電新型樁-桶復合基礎的成功研發(fā)與應用，與華東院新能源院博士后團隊及技術骨干力量的努力密不可分。在國家自然科學基金、浙江省科學基金以及我院科技項目的資助和支持下，歷經數(shù)年研發(fā)，他們提出了復合基礎一體化設計方法和超大直徑桶體負壓下沉控制工藝和裝備體系等系列核心技術，填補國內外相關領域的空白。
作為海上風電領域的先行者，華東院充分掌握國際海上風電新技術、新材料、新方法，設計建成了一批具有開創(chuàng)意義的海上風電工程項目，走出了一條 “對標國際、踐行國內、走向國際” 的發(fā)展之路，引領國內海上風電技術進步與行業(yè)發(fā)展。
截至2021年底，由華東院勘測設計和總承包的海上風電項目并網規(guī)模突破1600萬千瓦，約占海上風電全國并網容量的65%。從渤海到黃海，從東海到南海，華東院海上風電團隊積累了各類海洋環(huán)境和地質條件下的豐富業(yè)績和經驗，以核心技術筑夢蔚藍。
實現(xiàn)多個“0”的突破，設計建成：
中國第一根無過渡段單樁基礎、第一座海上升壓站、第一根220千伏三芯海纜；
全球第一根大直徑嵌巖單樁；
全球首個大直徑樁-桶復合基礎；
全球第一座分體式海上升壓站；
全球首座±400kV海上/陸上柔直換流平臺和首根高壓直流海底電纜；
全球首臺海冰區(qū)域暨國內首臺吸力桶導管架基礎；
全球第一個風機基礎一體化運輸安裝項目；
國內首個“海上風電數(shù)字能源服務平臺”。
近年來，依托“浙江省深遠海風電技術研究重點實驗室”“浙江省海上風電大數(shù)據(jù)平臺”“華東海上風電省級高新技術企業(yè)研發(fā)中心”“海上風電博士后科研工作站”“院士專家工作站”等高端平臺，華東院承擔了多項具有戰(zhàn)略性、基礎性、前瞻性的海上風電國家重大科技項目，打造了一大批海上風電精品工程，持續(xù)為國家海洋技術領域發(fā)展、助力“3060雙碳目標”，貢獻智慧和力量。
華東院成果入選中國十大海洋科技進展
常規(guī)單樁基礎面臨哪些瓶頸？
海上風電工程建設中，風電機組基礎相關的勘察、設計、施工等成本占總投資的25%以上，是控制海上風電項目經濟可行性的決定性因素之一。與多樁基礎相比，大直徑單樁基礎構造簡單、施工效率高等特點，成為目前國內外海上風電領域應用最廣泛的基礎型式。然而，常規(guī)單樁基礎在工程應用中經常面對以下瓶頸：
1、淺覆蓋層巖基海床應用困難
常規(guī)單樁基礎在深厚風化巖層、中等埋深基巖海床條件下，因上部覆蓋層土體無法為其提供足夠的承載力，需要嵌入下部“基巖”，而嵌巖施工需要大型鉆機和相關輔助裝備，海上施工作業(yè)周期長，且面臨鉆孔塌孔等伴生安全風險，對項目開發(fā)建設影響很大。
嵌巖單樁示意
2、難滿足深水域、大單機容量機組需要
在海上風電向深水域和大單機容量機組發(fā)展的趨勢下，風電機組荷載數(shù)量級增加。常規(guī)基礎如果要滿足承載能力要求，則可能因變得“超大”“超重”，超出現(xiàn)有加工和施工能力，失去可行性，或因加工和施工裝備稀缺導致過高造價。
“新型樁-桶復合基礎”具有哪些優(yōu)勢？
針對常規(guī)單樁的應用瓶頸，華東院海上風電新型大直徑單樁-桶復合風電機組基礎（海上風機大直徑單樁基礎及其施工方法，專利號：ZL 2013 1 0144668.9），創(chuàng)新地將超大直徑單樁基礎和吸力式桶形基礎相結合，通過桶體充分調動樁周土體抗力，提高整體剛度和水平承載性能。
與原嵌巖基礎方案相比，避免了嵌巖施工、樁周沖刷防護施工及嵌巖鉆孔塌孔等伴生安全風險，大幅提高海上施工作業(yè)效率，節(jié)約工程造價。同時，為海上風電在深遠海和大容量機組發(fā)展趨勢下，克服多樁基礎施工效率低而常規(guī)單樁基礎承載力不足且需要沖刷防護等瓶頸，以及單樁沉樁不到位的補救處理提供了新的解決思路。
工程應用：
2020年4月，歷經30多小時的連續(xù)奮戰(zhàn)，全球首臺海上風電新型大直徑單樁-桶復合基礎，在莆田平海灣海上風電場二期成功實施，實現(xiàn)了替代I型嵌巖單樁（“打-鉆-打”式）。
2021年9月，該基礎實現(xiàn)了對更為復雜的II型嵌巖單樁（“打-鉆孔、擴孔-澆筑混凝土-打”式）的替代。
“新型樁-桶復合基礎”施工現(xiàn)場
核心技術 筑夢蔚藍
海上風電新型樁-桶復合基礎的成功研發(fā)與應用，與華東院新能源院博士后團隊及技術骨干力量的努力密不可分。在國家自然科學基金、浙江省科學基金以及我院科技項目的資助和支持下，歷經數(shù)年研發(fā)，他們提出了復合基礎一體化設計方法和超大直徑桶體負壓下沉控制工藝和裝備體系等系列核心技術，填補國內外相關領域的空白。
作為海上風電領域的先行者，華東院充分掌握國際海上風電新技術、新材料、新方法，設計建成了一批具有開創(chuàng)意義的海上風電工程項目，走出了一條 “對標國際、踐行國內、走向國際” 的發(fā)展之路，引領國內海上風電技術進步與行業(yè)發(fā)展。
截至2021年底，由華東院勘測設計和總承包的海上風電項目并網規(guī)模突破1600萬千瓦，約占海上風電全國并網容量的65%。從渤海到黃海，從東海到南海，華東院海上風電團隊積累了各類海洋環(huán)境和地質條件下的豐富業(yè)績和經驗，以核心技術筑夢蔚藍。
實現(xiàn)多個“0”的突破，設計建成：
中國第一根無過渡段單樁基礎、第一座海上升壓站、第一根220千伏三芯海纜；
全球第一根大直徑嵌巖單樁；
全球首個大直徑樁-桶復合基礎；
全球第一座分體式海上升壓站；
全球首座±400kV海上/陸上柔直換流平臺和首根高壓直流海底電纜；
全球首臺海冰區(qū)域暨國內首臺吸力桶導管架基礎；
全球第一個風機基礎一體化運輸安裝項目；
國內首個“海上風電數(shù)字能源服務平臺”。
近年來，依托“浙江省深遠海風電技術研究重點實驗室”“浙江省海上風電大數(shù)據(jù)平臺”“華東海上風電省級高新技術企業(yè)研發(fā)中心”“海上風電博士后科研工作站”“院士專家工作站”等高端平臺，華東院承擔了多項具有戰(zhàn)略性、基礎性、前瞻性的海上風電國家重大科技項目，打造了一大批海上風電精品工程，持續(xù)為國家海洋技術領域發(fā)展、助力“3060雙碳目標”，貢獻智慧和力量。
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