海上风电海缆及其海缆保护管冲刷加固设计及其施工方案优化.pdfVIP

综 合 ·1063‘ 海上风电海缆及海缆保护管冲刷 加固设计及施工方案优化 徐象鑫 (中交第三航务工程局有限公司宁波分公司 宁波市315200) 摘 要：东海大桥100Mw海上风电场为我国首个海上风电示范项目，该海域海底由于风机基础钢管桩及海缆 保护管的存在改变了局部范围内原始的海流流态，导致构筑物周围海床产生冲刷，使受冲刷海床面以下的海底缆线 置于悬空摇摆状态，因此需要将处于悬空摇摆状态的海缆保护管及海缆重新固定，加固采用桩基支撑法，针对加固方 法进行了分析并优化设计及施工方案，提高施工功效，节约施工成本。 关键词：风电；海底缆线；悬空；桩基支撑法；方案优化 风能作为绿色环保的可再生能源之一，在世界范围内已得到广泛的开发利用，在广阔无垠的近海海域建 造风力发电场为有效利用风能及节约土地找到了完美的解决方案，东海大桥100MW海上风电场为我国首 MW。 个海上风电示范项目，共安装34台单机容量3Mw离岸型风电机组，总装机容量102 工程位于上海市东海大桥东部海域(距岸线8～13km，水深度约11m)，于2010年建成并投入运营至 今，由于风机基础钢管桩及海缆保护管的存在改变了局部范围内原始海流的流态，在其周围产生较高强度的 水流紊动和漩涡体系，两者共同作用对风机基础海床表层抗冲能力差的淤泥和淤泥质土产生冲刷，致使海缆 保护管和海缆外露，处于悬空摇摆状态，并受潮水影响来回摆动，极易在海缆保护管水平段喇叭口处造成疲 劳损害，破坏海缆的PE外护套层、铅包层和绝缘层，为确保海底电缆安全运行，需要对海底海缆保护管及裸 露段海缆进行加固。冲刷情况见图1。 淤泥 淤泥质粉质黏土 图1风机基础立面 1冲刷情况分析 局部冲刷深度分别采用韩海骞公式和DNV一0S一儿01标准的方法估算后综合分析确定。浙江大学韩海 2014年现场技术交流会论文集 骞通过物理模型试验得到实测数据，并通过量纲分析得到潮流作用下结构物局部冲刷深度的计算公式见式 (1)。 等…．4Ⅲ：(鼢326(警)“167胪 ㈩ 式中：h一为潮流作用下结构物最大局部冲刷深度，m；h为全潮最大水深，m；B为最大水深条件下平均 k。、kz分别为基础桩平面布置系数和基础桩垂直布置系数，本工程分别取1．0和1．176。 DNV—Os—J101标准附录提供了冲刷平衡状态下直桩冲刷计算公式见式(2)。 E1一P-0·”∞_6’] Kc≥6 (2) 詈一1．3 式中：S为冲刷深度；D为桩径；“。，海床流速最大值；T为波浪周期；KC为KC数，对稳定流KC—00， 对波浪KC=U。。。T／D 按韩海骞公式和DNV公式计算得到冲刷深度分别为3．66m和2．21m。因前者来自国内模型试验，结 果且适用于斜桩，结果相对可信。预估本工程桩基施工后造成海床最大冲刷深度可达到3．66m。 根据实际监测结果分析，风机基础位置存在冲刷，潮流前后方的冲刷时间基本一致，冲刷规律相当，加固 施工前潜水员对风机基础进行水下探摸，潜水员沿海缆保护管轴线方向从海缆保护管喇叭口开始往外7m 16 距离内泥面比较平缓，冲刷最深达2．6m，再往外放缓坡至距喇叭El m处接原始泥面。 对比计算结果和实际监测结果，海缆保护管及海缆会被进一步冲刷，悬空过大存在较大安全隐患，因此 需及时对其进行加固。 2 施工工艺 本工程加固形式采用桩基支撑法，该方法为在海缆一侧打入0299mm钢管桩，通过支架及抱箍固定海 缆及海缆保护管的方式进行保护。桩基支撑法施工工艺效果见图2。