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福建省水利水电勘测研究院甘毅:海上风机的嵌岩设计

日期:2018-06-15    来源:国际能源网

能源资讯中心

2018
06/15
16:28
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关键词: 海上风电 风电 甘毅 风机嵌岩 海上风电领袖峰会

  2018年6月14日-15日,第三届“海上风电领袖峰会”在福建省福州市举办。峰会汇聚世界各国风电精英,探寻海上风电创新方向。峰会期间,14日下午举行了“合抱之木生于毫末——中国海洋工程咨询协会海上风电分会成立大会暨海上风电工程技术论坛”的主题论坛。主题论坛由中国海洋工程咨询协会海上风电分会秘书长翟恩地主持,举行了中国海洋工程咨询协会海上风电分会成立揭牌仪式。
 
  在主题论坛上,福建省水利水电勘测研究院甘毅先生致辞,甘毅先生与大家分享了他们研究院海上风机嵌岩设计的技术细节。
 
  以下是甘毅先生致辞:
 
  各位领导专家下午好,发言之前说一个小的插曲,我们为什么做嵌岩桩报告,参加了很多研讨会,各位专家理解,提到福建海上风电,一个是风好,还有地质条件很差,建设难度大,所以代表我们福建省水利水电勘测研究院,对我们参与海上风机嵌岩设计给大家做一个简单汇报。
 
  首先介绍一下我们团队,福建省水电院,很多专家出去交流的时候大家不理解,你作为水电院怎么开展风电设计。其实我们院1958年开始就参与了勘测设计单位,当时水电部有一个项目下放到我们这里,当时是1978年成的风机。1972年成立了新能源设计分院。统一协调推进新能源战略。
 
  下面简单介绍一下我们参与的海上风电建设情况的统计。这个莆田岛的是2016年发电了。(PPT)。针对我们这个福建省海上地质条件复杂性,我们目前有13个,这里面可能除了第11项在广东省总承包项目,其他我们都是在福建省,我们还是拥有大量的福建省海上地质资料的。
 
  这个是福建生海上风电建设统计,福建省前期我们参与了70%设计,记录设计施工图的50%。
 
  第二个我们简单介绍一下台湾海峡岩质海床的特点。第一个海洋水温条件极端性,这个大家理解,福建海域特点就是湖差大,波高,台风每年5-7个,还有施工窗时间短。我们前期工作的时候也会对我们造成极大的影响。
 
  第二个是近海海域环境复杂,像近海养殖比较多,这是是我们一个风电岛建设的。
 
  这个还有采沙,山多地少,在风电厂周边会有很多的采沙区。
 
  第二个工程地形地质条件复杂性。
 
  福建近海构造背景复杂,地形地貌条件复杂,地层岩性分布极不规则的,我根据这些特点,跟实际分布情况给大会做介绍。
 
  第一个覆盖层厚度大,这是同一个厂区不同机位的住装图。从覆盖几米到几十米。这里又出现了散体状和地块状的缺失,这种情况下我们装机组设计的主要的依靠的散体状碎裂状。同一个风机厂都会产生比较的影响。
 
  这是不同的状况沙土护层次,回转流性质,我们在我们地质条件里会出现一层沙,一层土。这个等于我们设计过程中间,施工过程中间对施工的稳桩要求比较高,而且存在遛桩的风险。
 
  第二个基岩埋深比较大。这个我们同一个厂区三个不同机位切出来的孔面,看得出来两个孔距之间,2公里不到情况下,弱风化起伏相差20米,这是同一个大的厂区,这是一个小厂区两个不同的钻孔,左边是三维地质图,可以看出三个孔的图。右边这个两个孔,一般控制两个孔的钻孔不会超过30米,这个沿面陡峭达到十几二十米,这是对我们单桩机组存在极大的危害性;
 
  这是三个钻孔整体三维图。它的弱风话将近差到将近十米。这个位置我们怎么处理我们多桩设计,也是我们需要解决的问题。
 
  这是我们通过南日岛周边通过物探搜集到的剖面图。在福建海域,因为有一个沙尘护土的现象,包括前面提到养殖区比较多,通过目前来看,通过物探情况来看,完全摸清楚地质条件难度还是比较大的,很多区域搜集到资料失真的。
 
  第三个基岩风化程度变化大。这是在靠近平潭出现的钻孔这两个钻孔都是正常的,都是散体状,碎裂状。这个六米中间出现了一个弱风化,他说碎裂状这快不能判定为孤石。如果不判定孤石不太好判断出现六米厚弱风化夹层,如果不能定义为孤石的话。这是我们钻孔当中出现大大小小形成串的这种孤石,我们在平海湾80%有出现这种孤石。都是出现大大小小不同的孤石。
 
  最后一个底层岩性分布极不规则,判岩难度大,右边这个图,A18-2是我们实际钻孔,有绿色的,这个是我们后来补钻孔,为什么这样做?我们当时打桩的时候,打到设计标高的时候,还是没有达到要求,我们怀疑这个钻孔是不是有问题,所以补了一个孔,这个孔5米,这个形状就可以看到我们这边A18-2,这是设计过的,右边是补孔情况。右边可以看到散体呈位变化很大。我们当时按照地勘要求来满,我们定在碎裂状顶部。这说明了在我们现场,因为毕竟海上原采力比较低,我们地勘认为进行层位分别的时候还是存在误差。还有地快变化非常快,就的时候就近钻孔都会出现大的差异。
 
  这个是另外一个机位钻孔,这个钻孔,钻孔不是我们钻的,是我们兄弟单位钻的,我们进行设计,这里面存在两个问题,一个是弱风化。跟我们设计的相差了6米,一个就是判岩出现了误差,还有钻孔,机位钻孔分布上可能存在一些小的失误,常规都是三个钻孔,间距怎么做都是需要有一定的设计。
 
  第三个简单介绍一下海上地质多样性,因为地质复杂性,还是涉及到岩面起伏,孤石存在。特别是风机单机规模做大,我们已经做到7MW的风机了,随着水深增大,离岸距离增大,必须采用合理风机基础型式来满足不同的建设条件的需求,保证风电场工程安全性,先进性和经济合理性。如果想用一种机组包打天下很难的。也不现实的。
 
  下面介绍一下一下我们嵌岩桩的基础设计。我们先是通过研究,然后在勘察上面研究,然后在个性设计上研究。其中勘察社中我们采用实际的材大难用。我们看过一个机位比较少的话,每个打孔分布坐标都是两个钻研一起商量来做的。首先我们简单谈一下我们单位在地质上的改进。
 
  首先是受福建近海涌浪大影响,单船舶平台的吨位的大的问题,为了这个问题,我们引进了两艘可持续在15米深外海的平台,已经在福建风电厂进行外勘工作。这个主要工作就是提高效率,因为海上工作直径比较小,这个主要提高工作效率,保证按照,提升勘察精度,勘察精度保证了我们设计和施工的精度。
 
  从设计研究上来讲,设计研究首先从地质专业,地质方面的设计,我们开展复杂海域,物探物质的研究,这是早期,在前期我们机组形式选择的时候通过这个手段大致摸清我们厂区内大概需要几种不同的机组形式,我才能根据我们确定的机组形式来开展我们的外岩工作,特别是钻孔的布置。
 
  第三就是高端承台基嵌岩桩的设计研究,我们进行了主要以下几个分析,一个钢管桩参数敏感性分析,还有风机何在影响分析,还有桩数对桩径影响的分析。蚁集风机何在和桩数对桩径的分析。最后施工工效的分析,我们结合切岩桩,结合福建的特点,我们不按切岩桩设计,按照钻孔桩设计,减少我在弱风化场景里钻深的工作。
 
  这是原来八桩,取消两根桩,保证结构的安全。
 
  导管架研究,我们通过调研发现,随着25米水深之后导管架经济才会体现出来,所以我们研发了外插式导管架基础。
 
  这是单桩,因为岩质海桩单桩形式各位专家很熟了,我们主要通过实际的设计研究中间,发现了在为了解决有一些表层软土很软,底层是岩层情况下,还有一个是扇形,不易监测情况下,我们拟定两种新的基础形式,目前准备在后续风电场进行设计。我们主要体系已经完成了。
 
  这个是工程实践情况介绍。
 
  我主要介绍一下福建省海上风电规划。这个风电场规划是我们2014年3月完成的,2017年通过能源局审批。
 
  后面是主要的一些工程,我就简单的过一下。这是我们在阳江做的测风塔总承包,这是南日岛样机的工程。这里有出现岩机起伏的状况,当时一个钻孔弱风化十几米,另外两个钻孔没有达到弱风化,这是剖面图,后来通过研究补了四个孔,这是当时的现象,这是平海湾,50MW的海上风电项目,这个风电厂我们第一次把切岩桩从八桩改成六桩。后续是我们试桩工程,包括我们A区标段,这是华电福清海坛的项目。
 
  这是平海湾二期海上风电场。这是二期。
 
  这是待建工程,长乐外海ABC区海上风电场,目前在开展科研工作。
 
  这是我们院海上风电设计里面。谢谢。
 
  (根据发言整理,未经本人审阅)
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