各种海上风电地基基础的比较及适用范围

各种海上风电地基基础的适用范围
1海上风电机组基础结构设计需考虑的因素
海上风电机组基础结构设汁中，基础形式选择取决于水深、水位变动幅度、上层条件、海床坡率与稳左性、水流流速与冲刷、所在海域气候、风电机组运行要求、靠泊与防撞要求、施工安装设备能力、预加工场地与运输条件、工程造价和项目建设周期要求等。

当前阶段国内外海上风电机组基础常用类型包括单桩基础、重力式基础、桩基承台基础（潮间带风电机组）、高桩承台基础、三脚架或多脚架基础、导管架基础等。

试验阶段的风电机组基础类型包括悬浮式、吸力桶式、张力腿式、三桩钢架式基础等形式，但仅处于研究或试验阶段。

基础型式结构特征优缺点造价成本适用范圉安装施工
重力式有混凝土重力
式基础和钢沉
降基础
结构简单、抗风浪
袭击性能好；施工
周期长，安装不便
较低浅水到中等水
深（0〜10m）
大型起重船等
单桩式靠桩侧土压力
传递风机荷载
安装简便，无需海
床准备；对土体扰
动大，不适于岩石
海床
咼浅水到中等水
深（0—30m）
液压打桩锤、钻
孔安装
多桩式上部承台/三脚
架/四脚架/ 导
管架
适用于各种地质条
件，施工方便；建
造成本高，难移动
中等水深到深
水（＞20m）
蒸汽打桩锤、液压
打桩锤
浮式直接漂浮在海
中（筒型基础/
鱼雷锚/平板
锚）
安装灵活，可移
动、易拆除；基础
不稳定，只适合风
浪小的海域
较高深水(>50m)与深水海洋平台施
工法一致
吸力锚利用锚体内外
压力差贯入海
床
节省材料，施工
快，可重复利用；
“土塞”现象，倾
斜校正
低浅水到深水
（0〜25m）
负压下沉就位
表1当前常用风电基础形式的比较
2中国各海域适用风电基础形式的分析
我国渤海水深较浅，辽东湾北部浅海区水深多小于10 m,海底表层为淤泥、粉质粘土、淤泥质粉砂，粉土底部沉积物以细砂为主，承载力相对较大，可作持力层。

和粉砂层，承载力小,易液化，不适宜作持力层;而黄河口海域多为黃河泥沙冲淤海底，因此，渤海的大部分海域为淤泥质软基海底,冲刷现象也较为严重，且冬季有冰荷载的作用,不宜采用重力式基础和负圧桶基础，可采用单桩结构。

单桩结构在海床活动区域和海底冲刷区域是非常有利的，主要是缘于其对水深变化的灵活性。

相比黃河口海域，长江口、杭州湾、珠江口受潮汐影响大，水流速度较快，近场区分布有多个岛屿，造成海底地层的岩面起伏大，且容易受到台风等气象因素影响，宜采用重力式或多桩式结构。

黄海辽东半岛及山东半岛近海、台湾海峡岩层埋藏较浅，海底存在岩层出露的情况，且水深多为中等水深到深水因此应采用多桩式，不宜采用单桩式。

东海平均水深在5〜15 m的海域多为淤泥质软基海
底，不适宜采用重力式基础和浮压桶基础，只能采用桩基结构。

南海北部湾和琼州海峡的海底表层沉积物主要为陆源碎屑堆积，颗粒较细，主要为淤泥质粉质粘土和粉砂，其次为粉土和中砂，以粘土、粉砂和细砂为主。

在琼州海峡侵蚀洼地的边缘和潮流沙脊下部发育有大中型沙波。

海底沙波的存在使海底坎坷不平，同时，沙波和大波痕都是迁移型海底微地貌, 它们的存在表明海底泥沙运动较强，海底稳定性差,沙波活动伴随着海底强烈冲刷、淤积及泥沙群体运动。

因此，也不宜釆用重力式基础和负压桶基础，桩基础是较好的选择。

山于南海的水深较大,且海洋环境条件恶劣，应釆用刚度较大的导管架结构。

另外，在东海、台湾海峡、南海、北部湾等南方海区受台风影响较大，因而不适合采取浮式结构，在风电基础结构设汁时要着重考虑极端海况（如极端浪高、极端风力）的因素。

3案例分析
以东海大桥海上风电场为例，东海平均水深在5〜15 m的海域多为淤泥质软基海底，加上受杭州湾潮汐水流的影响，因此，东海大桥风电场的备选基础结构为三角架基础、四角架基础、高桩承台群桩基础和单桩基础。

这四种基础结构中，单桩基础的经济性最优，但其施工机具和技术均要求较高，故东海大桥风电场最终选择了四角架结构。

乂以珠海桂山海上风电场为例，桂山场址所在海域为南海北部沿岸珠江口，是西北太平洋和南海热带气旋活动和登陆的主要地区之一，场址的水位变化较大，波浪较高，水深介于6〜12 m之间的海域，50年重现期的波浪波高达到& 4 mo海底地层自上而下依次为：淤泥层、淤泥质土层、粉质粘土层、粉砂层、粗砂层、粉质粘土层.粉砂层、细砂层、砾砂层.砂质粘性土层、全风化花岗岩、强风化花岗岩、中风化花岗岩、微风化花岗岩层。

本海域山于近场区分布有大大小小多个岛屿，造成海底地层的岩面起伏大，对工程设计造成不利影响。

因此选取水下三桩基础、水上三桩基础、高桩承台基础、四桩导管架基础方案作为桂山工程结构设计比较方案。

图1东海大桥海上风电场。