300MW海上風(fēng)電項(xiàng)目基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專題報(bào)告

300MW海上風(fēng)電項(xiàng)目基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專題報(bào)告

目錄1復(fù)合筒型基礎(chǔ)基本介紹 32環(huán)境荷載及地質(zhì)條件 52.1荷載計(jì)算 52.2荷載組合 52.3土質(zhì)參數(shù) 73設(shè)計(jì)方案 133.1方案一：復(fù)合筒型基礎(chǔ)（弧形過渡段） 133.2方案二：復(fù)合筒型基礎(chǔ)（錐形過渡段） 143.3方案三：導(dǎo)管架+吸力筒 154施工計(jì)劃 181復(fù)合筒型基礎(chǔ)基本介紹復(fù)合筒型基礎(chǔ)直徑30~35m，筒高8~10m，高徑比較小，往往也被稱為寬淺式筒型基礎(chǔ)；筒內(nèi)采用蜂窩狀分倉結(jié)構(gòu)，分為7個(gè)倉，可以保證筒型基礎(chǔ)自浮穩(wěn)性，也可以控制其沉放水平度；筒壁及分倉板一般為鋼結(jié)構(gòu)，以減少沉放阻力，筒頂蓋為混凝土結(jié)構(gòu)，擴(kuò)散上部風(fēng)機(jī)荷載；頂蓋與風(fēng)機(jī)塔筒之間設(shè)置預(yù)應(yīng)力混凝土過渡段，傳遞風(fēng)機(jī)集中荷載；復(fù)合筒型基礎(chǔ)如圖1所示。筒壁過渡段頂蓋筒壁過渡段頂蓋圖1復(fù)合筒型基礎(chǔ)復(fù)合筒型基礎(chǔ)采用陸上生產(chǎn)線預(yù)制、整體吊裝入水、基礎(chǔ)與風(fēng)機(jī)整機(jī)拖航運(yùn)輸、筒內(nèi)負(fù)壓下沉調(diào)平，并可通過向筒內(nèi)注水注氣實(shí)現(xiàn)整機(jī)頂升回收。生產(chǎn)安裝流程如圖2~5。筒型基礎(chǔ)安裝完成后，在筒型基礎(chǔ)周圍拋砂袋或拋石，防止沖刷，如圖6所示。圖2陸上預(yù)制圖3整體吊裝入水圖4整機(jī)運(yùn)輸圖5安裝完成圖6筒型基礎(chǔ)周圍拋砂石防護(hù)2環(huán)境荷載及地質(zhì)條件2.1荷載計(jì)算風(fēng)荷載波流荷載對(duì)于W01波浪測(cè)站而言，在整個(gè)觀測(cè)期間主要受西南季風(fēng)、熱帶氣旋、東北季風(fēng)三種天氣系統(tǒng)所影響。其中，熱帶氣旋多發(fā)的夏季波高最大，秋季與冬季次之，春季最小。全年最大波高與有效波高的極值分別為856cm與557cm；年平均有效波高與平均波高分別為82cm與52cm。風(fēng)機(jī)荷載水平力：FH=2597.1kN豎向力：FV=-8665.2kN彎矩：M=193839kN.m2.2荷載組合表1-1極限工況荷載對(duì)比項(xiàng)目名稱機(jī)型鋼筒參數(shù)過渡段參數(shù)上部風(fēng)機(jī)荷載波流條件對(duì)泥面荷載風(fēng)速V(kN)H(kN)M(MNm)極限水深流速最大波高波浪力波浪力作用點(diǎn)VHM大豐3.330/1020/5.5/26-4186.61133.785.6918.642.58.5362708.01-6231.958201.21223.21大豐6.4535/1025/7/26-7961.41787.4163.1418.642.58.539219.89.59-11822.712238.38403.16汕頭635/1025/7/26+直線段48.6-7983.22257182.9938.66113.99陽西沙扒5.535/1025/7/26+直線段55.2-8665.22597.119383938.540.98.562.3土質(zhì)參數(shù)各巖土層特征按由上至下的揭露順序描述如下：（1）全新統(tǒng)海相沉積層(Q4m)淤泥(①)：灰黑、深灰色，呈飽和、流塑狀，含粉細(xì)砂顆粒，局部混貝殼碎屑，碎屑粒徑約0.5cm~2.5cm，含有機(jī)質(zhì)，手捏膩滑，具腥臭味，表層通常分布有約0.5m~2m厚的流泥，海相沉積。鉆孔揭露層厚為1.50m~13.80m,層底面高程為-44.80m~-28.27m，層頂面高程為-38.70m~-26.77m。該層在所有鉆孔均有分布，實(shí)測(cè)標(biāo)貫試驗(yàn)擊數(shù)<1擊，記作1擊。淤泥質(zhì)土(①1)：灰黑、深灰色，呈飽和、流塑狀，含粉細(xì)砂顆粒，混貝殼碎屑，碎屑粒徑約0.5cm~2.5cm，局部夾粉土或粉砂薄層，含有機(jī)質(zhì)，略具腥臭味，海相沉積。鉆孔揭露層厚為3.90m~7.20m,層底面高程為-35.56m~-34.39m，層頂面高程為-31.66m~-28.27m。該層在鉆孔SZK01、SZK03、SZK06有分布，剔除異常數(shù)據(jù)后，實(shí)測(cè)標(biāo)貫試驗(yàn)擊數(shù)1~2擊。含淤泥粉砂(①2)：灰黑、深灰色，呈飽和、松散狀，主要礦物為石英和長(zhǎng)石，局部混淤泥質(zhì)土或粉土夾層，混貝殼碎屑，碎屑粒徑約0.5cm~2.5cm，含有機(jī)質(zhì)，略具腥臭味，海相沉積。鉆孔揭露層厚為2.50m~4.50m，層底面高程為-38.70m~-36.89m，層頂面高程為-34.39m~-34.20m。該層在場(chǎng)地局部鉆孔有分布，剔除異常數(shù)據(jù)后，實(shí)測(cè)標(biāo)貫試驗(yàn)擊數(shù)1~2擊。（2）全新統(tǒng)海陸過渡相沉積層(Q4m+al)粘土(②1)：灰、灰黃色，呈很濕、軟塑狀，局部呈濕、可塑狀，含粉砂顆粒，局部夾粉砂或粉土薄層，含有機(jī)質(zhì)，偶見貝殼碎屑，土質(zhì)粘性好，韌性中等，局部表現(xiàn)為粉質(zhì)粘土，海陸過渡相沉積成因。該層在場(chǎng)地大部分鉆孔有分布，鉆孔揭露層厚為2.60m~4.90m,層底面高程為-58.80m~-34.10m，層頂面高程為-53.90m~-29.60m。部分標(biāo)貫遇砂致?lián)魯?shù)偏高，剔除異常數(shù)據(jù)后，實(shí)測(cè)標(biāo)貫試驗(yàn)擊數(shù)為5~12擊。粘土(②2)：灰、灰黃色，呈濕、可塑狀，局部呈稍濕、硬塑狀，含粉砂顆粒，局部夾粉砂薄層，含少量有機(jī)質(zhì)，偶見貝殼碎屑，土質(zhì)粘性好，韌性中等，局部表現(xiàn)為粉質(zhì)粘土，海陸過渡相沉積成因。該層在場(chǎng)地所有鉆孔均有分布，鉆孔揭露層厚為1.00m~23.20m,層底面高程為-75.46m~-38.50m，層頂面高程為-62.73m~-35.20m。部分標(biāo)貫遇砂致?lián)魯?shù)偏高，剔除異常數(shù)據(jù)后，實(shí)測(cè)標(biāo)貫試驗(yàn)擊數(shù)為10~27擊。粉砂(②3)：灰色，呈飽和、稍密~中密狀，主要礦物為石英和長(zhǎng)石，級(jí)配差，含粘粒，呈團(tuán)塊狀，局部夾粘性土或粉土薄層，海陸過渡相沉積成因。該層在場(chǎng)地部分鉆孔有分布，鉆孔揭露層厚為2.10m~3.00m,層底面高程為-50.96m~-41.86m，層頂面高程為-48.86m~-38.86m。剔除異常數(shù)據(jù)后，實(shí)測(cè)標(biāo)貫試驗(yàn)擊數(shù)10~22擊。細(xì)砂(②4)：灰、灰黃色，呈飽和、稍密~中密狀，主要礦物為石英和長(zhǎng)石，級(jí)配差~一般，含粘粒，局部呈團(tuán)塊狀，海陸過渡相沉積成因。該層在場(chǎng)地部分鉆孔有分布，鉆孔揭露層厚為1.80m~10.00m，層底面高程為-62.73m~-41.60m，層頂面高程為-60.33m~-38.50m。剔除異常數(shù)據(jù)后，實(shí)測(cè)標(biāo)貫試驗(yàn)擊數(shù)13~25擊。中砂(②5)：灰、青灰色，呈飽和、中密狀，局部稍實(shí)或密實(shí)，主要礦物為石英和長(zhǎng)石，級(jí)配一般，局部含粘粒，偶夾粘性土或粉土薄層，海陸過渡相沉積成因。該層在場(chǎng)地大部分鉆孔有分布，鉆孔揭露層厚為1.50m~7.50m，層底面高程為-53.50m~-40.86m，層頂面高程為-47.36m~-37.76m。剔除異常數(shù)據(jù)后，實(shí)測(cè)標(biāo)貫試驗(yàn)擊數(shù)16~29擊。粗砂(②5)：灰、灰黃色，呈飽和、中密狀，局部密實(shí)，主要礦物為石英和長(zhǎng)石，級(jí)配較好，含少量角礫，粒徑最大約0.5cm，局部含粘粒，偶夾粘性土薄層，海陸過渡相沉積成因。該層在場(chǎng)地大部分鉆孔有分布，鉆孔揭露層厚為2.50m~8.60m，層底面高程為-60.39m~-42.70m，層頂面高程為-54.59m~-34.10m。剔除異常數(shù)據(jù)后，實(shí)測(cè)標(biāo)貫試驗(yàn)擊數(shù)16~29擊。礫砂(②6)：灰、灰黃色，呈飽和、中密狀，局部密實(shí)，主要礦物為石英和長(zhǎng)石，級(jí)配好，顆粒磨圓度高，礫徑最大約0.5cm，海陸過渡相沉積成因。該層在場(chǎng)地局部鉆孔有分布，鉆孔揭露層厚為2.10m~3.30m，層底面高程為-53.90m~-48.10m，層頂面高程為-51.80m~-44.80m。剔除異常數(shù)據(jù)后，實(shí)測(cè)標(biāo)貫試驗(yàn)擊數(shù)17~28擊。（3）全新統(tǒng)海陸交互相沉積層(Q4m+al)粘土(③1)：深灰、灰色，呈濕、可塑狀，局部偏硬塑狀，含粉砂顆粒，局部夾粉砂薄層，土質(zhì)粘性一般，韌性中等，局部含有機(jī)質(zhì)，海陸交互相沉積成因。該層在場(chǎng)地大部分鉆孔有分布，鉆孔揭露層厚為2.05~22.40m，層底面高程為-106.15~-68.49m，層頂面高程-103.80~-64.59m。標(biāo)貫遇砂層導(dǎo)致?lián)魯?shù)偏高，剔除異常數(shù)據(jù)后，實(shí)測(cè)標(biāo)貫試驗(yàn)擊數(shù)24~45擊。粉細(xì)砂(③2)：灰、灰黃色，呈飽和、密實(shí)狀，主要礦物為石英和長(zhǎng)石，級(jí)配差~一般，含粘粒，局部呈團(tuán)塊狀，偶夾粘性土或粉土薄層，海陸交互相沉積成因。該層在場(chǎng)地局部鉆孔有分布，鉆孔揭露層厚為3.90m~3.90m，層底面高程為-68.00m~-68.00m，層頂面高程為-64.10m~-64.10m。標(biāo)貫遇砂層導(dǎo)致?lián)魯?shù)偏高，剔除異常數(shù)據(jù)后，實(shí)測(cè)標(biāo)貫試驗(yàn)擊數(shù)31~33擊。中砂(③3)：、青灰色，呈飽和、密實(shí)狀，主要礦物為石英和長(zhǎng)石，級(jí)配一般，局部含粘粒，偶夾粘性土或粉土薄層，海陸交互相沉積成因。該層在場(chǎng)地部分鉆孔有分布，鉆孔揭露層厚為1.50m~6.40m，層底面高程為-103.80m~-62.89m，層頂面高程為-100.70m~-61.39m。剔除異常數(shù)據(jù)后，實(shí)測(cè)標(biāo)貫試驗(yàn)擊數(shù)35~79擊。粗砂(③4)：灰、灰黃色，呈飽和、密實(shí)狀，主要礦物為石英和長(zhǎng)石，級(jí)配較好，磨圓度較高，含少量角礫，粒徑最大約0.5cm，局部含粘粒，偶夾粘性土薄層，海陸交互相沉積成因。該層在場(chǎng)地大部分鉆孔有分布，鉆孔揭露層厚為1.50m~18.25m，層底面高程為-119.65m~-64.59m，層頂面高程為-101.40m~-62.89m。剔除異常數(shù)據(jù)后，實(shí)測(cè)標(biāo)貫試驗(yàn)擊數(shù)35~88擊，局部因?qū)又谢鞀A圓礫致使標(biāo)貫試驗(yàn)落錘反彈，柱狀圖中記錄其50擊時(shí)的貫入深度。礫砂(③5)：灰~灰黃色，呈飽和、密實(shí)狀，礦物以石英和長(zhǎng)石為主，粒徑一般2~5mm，級(jí)配較差，局部因含粘粒而過渡為細(xì)粒土質(zhì)礫砂，底部混少量圓礫及碎石，粒徑2mm~30mm，海陸交互相沉積成因。該層在場(chǎng)地部分鉆孔有分布，鉆孔揭露層厚為0.50m~11.50m，層底面高程為-105.30m~-75.89m，層頂面高程為-103.40m~-73.89m。剔除異常數(shù)據(jù)后，實(shí)測(cè)標(biāo)貫試驗(yàn)擊數(shù)51~88，局部因?qū)又谢鞀A碎石致使標(biāo)貫試驗(yàn)落錘反彈，柱狀圖中記錄其50擊時(shí)的貫入深度。（4）殘積層砂質(zhì)粘性土(④1)：灰~灰黃色，呈稍濕、硬塑狀，含多量石英砂顆粒，土質(zhì)粘性差，韌性差，局部可見殘余結(jié)構(gòu)，遇水易軟化崩解，殘積成因。該層在鉆孔SXK03和SXK04有分布，鉆孔揭露層厚為2.40m~4.10m，層底面高程為-81.83m~-81.09m，層頂面高程為-78.69m~-77.73m。剔除異常數(shù)據(jù)后，實(shí)測(cè)標(biāo)貫試驗(yàn)擊數(shù)37~49。（5）晚白堊系(K2)泥質(zhì)砂巖全風(fēng)化泥質(zhì)砂巖(⑤1)：棕紅色，風(fēng)化完全，礦物除石英外已全部風(fēng)化成次生礦物,巖芯呈土狀，遇水易軟化崩解，原巖結(jié)構(gòu)模糊可辨，底部混夾少量中等風(fēng)化巖塊,塊徑2~5cm，手不易折斷。該層在鉆孔SXK02和SXK05有分布，鉆孔揭露層厚為2.20m~2.70m，層底面高程為-108.00m~-72.10m，層頂面高程為-105.30m~-69.90m。剔除異常數(shù)據(jù)后，實(shí)測(cè)標(biāo)貫試驗(yàn)擊數(shù)51~69。強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖(⑤2)：棕紅色，風(fēng)化強(qiáng)烈，礦物大部分風(fēng)化成次生礦物,巖芯呈堅(jiān)硬土狀或半巖半土狀，遇水易軟化崩解，可見原巖結(jié)構(gòu)，局部混約10%中等風(fēng)化巖塊,塊徑2~6cm，手不能折斷。該層僅在鉆孔SXK05有分布，鉆孔揭露層厚為3.80m~10.50m，層底面高程為-118.50m~-75.90m，層頂面高程為-108.00m~-72.10m。實(shí)測(cè)標(biāo)貫試驗(yàn)擊數(shù)68~69。中等風(fēng)化泥質(zhì)砂巖(⑤3)：棕紅色，碎屑結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，泥質(zhì)及鈣質(zhì)膠結(jié)，主要礦物為石英和長(zhǎng)石，巖性呈柱狀，節(jié)長(zhǎng)10cm~30cm，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖質(zhì)軟，錘擊聲沉，遇稀鹽酸劇烈起泡，TCR=92%，RQD=52%。該層僅在SXK02鉆孔有分布，鉆孔揭露厚度為21.50m，層頂面高程為-75.90m，未揭穿。（6）寒武系(?)花崗片麻巖全風(fēng)化花崗片麻巖(⑥1)：灰白色,礦物成分除石英外已全部分風(fēng)化為次生礦物,巖芯呈土柱狀,手捏易散,易遇水軟化,原巖結(jié)構(gòu)模糊可辨。該層在鉆孔SXK03和SXK04有分布，鉆孔揭露厚度1.10m~5.90m，層底面高程為-86.99m~-58.57m，層頂面高程為-81.83m~-57.47m。剔除異常數(shù)據(jù)后，實(shí)測(cè)標(biāo)貫試驗(yàn)擊數(shù)49~75。強(qiáng)風(fēng)化花崗片麻巖(⑥2)：灰褐、灰白色，礦物成分除石英外已大部分風(fēng)化為次生礦物，巖芯呈堅(jiān)硬土柱狀或半巖半土狀，手捏易散，易遇水軟化，混夾約20%~40%中等風(fēng)化巖塊，塊徑2~8cm，原巖結(jié)構(gòu)清晰可辨。該層僅在鉆孔ZGHK07揭露，鉆孔揭露層厚為9.80m~16.20m，層底面高程為-103.03m~-68.37m，層頂面高程為-86.99m~-58.57m，部分鉆孔未揭穿該層。實(shí)測(cè)標(biāo)貫試驗(yàn)擊數(shù)76~94擊，局部因強(qiáng)風(fēng)化層中混夾中等風(fēng)化碎塊致使標(biāo)貫試驗(yàn)落錘反彈，柱狀圖中記錄其50擊時(shí)的貫入深度。中等風(fēng)化花崗片麻巖(⑥3)：灰、灰白夾黑色，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，礦物成分主要為長(zhǎng)石，石英及黑云母，巖芯多呈短柱狀~塊狀，柱長(zhǎng)10~20cm，塊徑2~7cm不等，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖質(zhì)較堅(jiān)硬，錘擊聲較脆，TCR=85%，RQD=20%。該層僅在鉆孔SXK01揭露，揭露厚度為5.6m，層頂面高程為-68.37m，未揭穿。巖石的風(fēng)化是一種連續(xù)過程，因此風(fēng)化等級(jí)之間也沒有截然的界限，通常處于過渡狀態(tài)，即有強(qiáng)風(fēng)化巖體局部性質(zhì)接近于中等風(fēng)化巖體，中等風(fēng)化巖體局部接近于微風(fēng)化巖體的現(xiàn)象。表1-2各層土質(zhì)參數(shù)取值層號(hào)地層名稱濕密度ρ(g/cm3)壓縮模量Es(MPa)有效內(nèi)摩擦角Φ(°)不排水抗剪強(qiáng)度Cu(kPa)厚度(m)三軸(UU)承載力特征值的經(jīng)驗(yàn)值fak

(kPa)粘聚力c(kPa)內(nèi)摩擦角φ(°)①淤泥1.55~1.651.5~1.94~61.50~13.802~62~535~45①1淤泥質(zhì)土1.60~1.751.8~3.56~123.90~7.202~83~555~70①2含淤泥粉砂1.70~1.804~828~302.50~4.5080~100②1粘土1.70~1.853~612~242.60~4.9012~202~790~130②2粘土1.70~1.903.5~724~401.00~23.2010~306~12140~160②3粉砂1.91~1.956~829~322.10~3.00120~140②4細(xì)砂1.91~1.957~1029~331.80~10.00150~170②5中砂1.93~1.979~1230~341.50~7.50180~210②6粗砂1.94~1.9910~1530~352.50~8.60200~230②7礫砂1.95~2.0112~1831~362.10~3.30260~280③1粘土1.70~1.904.5~7.530~482.05~22.4015~356~14160~180③2粉細(xì)砂1.93~1.9712~1831~373.90~3.90190~210③3中砂1.95~1.9915~2132~381.50~6.40260~280③4粗砂1.97~2.0118~2433~391.50~18.25290~310③5礫砂1.99~2.0322~2835~400.50~11.50320~340④1砂質(zhì)粘性土1.75~1.956~970~902.40~4.1025~3515~25220~240⑤1全風(fēng)化泥質(zhì)砂巖1.80~2.007~1080~1002.20~2.7028~3610~20300~320⑤2全風(fēng)化泥質(zhì)砂巖1.85~2.0510~12120~1603.80~10.5030~4015~25380~400⑥1全風(fēng)化花崗片麻巖1.85~2.009~11100~1401.10~5.9030~4020~30350~400⑥2強(qiáng)風(fēng)化花崗片麻巖1.90~2.0512~14150~2009.80~16.2035~4525~35450~5003設(shè)計(jì)方案3.1方案一：復(fù)合筒型基礎(chǔ)（弧形過渡段）復(fù)合筒型基礎(chǔ)分為下部鋼筒、混凝土頂板及預(yù)應(yīng)力混凝土過渡段，底部筒體直徑為35m，鋼筒高10m，過渡段頂部中心直徑為7m，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)具體尺寸如下圖所示，基于水深條件，過渡段頂部與上部塔架連接部分有一端直線段混凝土相連接?？傊?500-4000t。圖2-SEQ圖_1_-\*ARABIC1復(fù)合筒型基礎(chǔ)基本尺寸圖3.2方案二：復(fù)合筒型基礎(chǔ)（錐形過渡段）材料表主體尺寸體積/m3重量/t小計(jì)/t合計(jì)/t過渡段D=6~22m，H=42m（底段25m），t=0.6-0.4m774（25m，0.4m）193533573861頂蓋梁板D=35m，t=0.3mH=1.55051262鋼筋175267鋼絞線32附屬件60鋼筒D=35m，H=10m，t=15-25mm340397鋼底板D=35m，573.3方案三：導(dǎo)管架+吸力筒風(fēng)電場(chǎng)外海30m等深線處最大設(shè)計(jì)風(fēng)速為44.1m/s；設(shè)計(jì)高、低水位分別取逐時(shí)潮位累積頻率中的1%和98%潮位值，分別為203cm和-74cm；根據(jù)閘坡海洋站重現(xiàn)期水文計(jì)算成果，結(jié)合高潮相關(guān)關(guān)系與低潮相關(guān)關(guān)系，推算出陽西電廠潮位站的極端高水位和極端低水位分別為354cm和-142cm；全年最大波高與有效波高的極值分別為856cm與557cm；年平均有效波高與平均波高分別為82cm與52cm；工程毗鄰海域小潮實(shí)測(cè)最大流速0.90m/s，流向?yàn)?48°?；A(chǔ)上部導(dǎo)管架采用鋼結(jié)構(gòu)，高度53m，導(dǎo)管架橫截面為正方形，四角布置鋼管立柱，立柱間由K形腹桿或交叉斜腹桿兩兩連接，圖3-1為基礎(chǔ)正視圖，圖3-2為基礎(chǔ)軸側(cè)圖。鋼材總重700-900t。圖