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平價時代的到來意味著海上風電要與已經(jīng)具備平價能力的陸上風電、光伏、特高壓等電源競爭，面臨更為殘酷的市場，度電成本將成為關(guān)鍵。我國海上風電經(jīng)過十多年的發(fā)展，造價已在逐步下降，相較于2010年23700元/千瓦左右的造價，目前造價約為15700元/千瓦左右，但想要達到平價的標準，仍然任重而道遠。如何降低整體成本和風險，是技術(shù)探索與創(chuàng)新的重點。

就海上風電成本的構(gòu)成來看，風電機組成本約占總成本的40%左右。整機成本降低需要產(chǎn)品的技術(shù)突破和大部件國產(chǎn)化等多方面的技術(shù)支持，同時大容量機組也逐漸成為主流，5MW或?qū)⒊晌磥黹T檻級配置。由此來看，短時期內(nèi)風電機組的成本很難做到大幅降低。

除風電機組外，其次便是約占20%~30%的風機基礎(chǔ)成本。相對于其他建設(shè)項目，海上風電支撐結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的建設(shè)條件比較復(fù)雜，調(diào)整和優(yōu)化的空間較大，是降本增效的重要一環(huán)。近些年，我國也在開發(fā)和應(yīng)用多種風電基礎(chǔ)，以適應(yīng)復(fù)雜的建設(shè)條件并降低成本，但技術(shù)的研發(fā)和成熟需要長期探索實踐。短期內(nèi)主要是對設(shè)計和施工過程的優(yōu)化，盡可能降低試錯成本，提高設(shè)計可靠性和施工合格率，以達到施工周期最優(yōu)化，充分利用施工窗口期，降低成本提高效率。

目前我國海上風電基礎(chǔ)多采用單樁基礎(chǔ)，單樁基礎(chǔ)中多為大直徑鋼管樁，僅是鋼管樁本身成本就很高，以4兆瓦機組為例，單樁基礎(chǔ)造價就可達900到1300萬元，部分地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū)，造價甚至可高達2000萬元。因此，單樁基礎(chǔ)施工的成敗以及施工過程監(jiān)控就尤為重要。

之前我們曾介紹過，使用打樁模擬軟件GRLWEAP，在正式施工之前，來對打樁過程進行可打性分析，預(yù)測打樁過程中的一系列參數(shù)，包括：樁身應(yīng)力，貫入度，承載力，以及打樁能量等，通過對這些參數(shù)的解讀，來分析設(shè)計樁型，在已知地層中，使用選定的打樁錘是否可以順利施工。具體內(nèi)容可以參考僅需一步，解決海上打入樁設(shè)計難題。

該軟件主要適用人群有兩類，設(shè)計方和施工方。設(shè)計人員可借助該分析來優(yōu)化其設(shè)計方案，例如在合理錘擊能量下，樁身應(yīng)力過大，則可能需要考慮修改樁身參數(shù)，如加大壁厚等；施工方則可借助該軟件分析來幫助選錘，根據(jù)設(shè)計方提供的樁身設(shè)計參數(shù)和已知的地質(zhì)參數(shù)，選擇合適的錘型，保證順利把樁打入到指定標高。無論是哪一方，都可以在該軟件的幫助下，以很低的成本，甚至無成本試錯，拿出經(jīng)濟合理的方案，減少不必要的經(jīng)濟損失。

不過GRLWEAP軟件的可打性分析只是一個模擬，所得出的參數(shù)的可靠性很大程度上取決于地質(zhì)參數(shù)的準確性。因此對于海上風電單樁基礎(chǔ)，在施工過程中進行高應(yīng)變測試可以得到很多有用的真實數(shù)據(jù)，對于單樁基礎(chǔ)施工過程的控制很有意義。

高應(yīng)變動測用于海上鋼管樁測試是非常理想的，一來海上鋼管樁的施工方式為高應(yīng)變測試提供了理想的條件：

• 樁身材質(zhì)均勻穩(wěn)定，非常契合高應(yīng)變測試的理論基礎(chǔ)；
• 錘擊條件好，海上鋼管樁施工多使用液壓錘或柴油錘，錘擊能量大，居中好。

二來高應(yīng)變檢測也能夠為海上鋼管樁施工提供很多有用的參數(shù)：

• 確定承載力
• 監(jiān)測打樁應(yīng)力
• 檢查樁的完整性
• 確定錘的性能

//承載力驗證

承載力驗證一般是在打樁接近設(shè)計標高時進行高應(yīng)變測試，取得承載力參數(shù)。對于承載力驗證來說，我們通常分初打和復(fù)打測試。對于打入樁來說，其承載力評價有一個特點，在打樁剛結(jié)束時測得的承載力，即初打承載力結(jié)果并不能反應(yīng)樁的長期真實承載力。這是因為，在樁的打入過程中，樁周土受到了擾動，從而導(dǎo)致其提供的土阻力有不同程度的降低，但是經(jīng)過一段時間的恢復(fù)，土阻力是可以恢復(fù)到正常水平的。也就是說，打樁剛結(jié)束時，高應(yīng)變測得的承載力，我們稱之為短期承載力，一般是偏小的。

因此，如果要驗證打入樁的真實承載力，我們一般會要求做復(fù)打測試，也就是打樁結(jié)束后等待一段時間，一般是1-2周，待樁周土阻力基本恢復(fù)后，再進行高應(yīng)變測試，這時得到的承載力值才會更加接近真實的長期承載力。

//打樁過程監(jiān)控

打樁過程監(jiān)控是指在打樁之前，我們就把傳感器安裝好，在整個打樁過程中，持續(xù)做高應(yīng)變測試，即每一次錘擊都會記錄，并計算出一組數(shù)據(jù)。測試結(jié)束后，我們可以借助于專門的統(tǒng)計軟件，將這些數(shù)據(jù)匯總，以曲線或表格的方式輸出。這些實時數(shù)據(jù)，比如樁身應(yīng)力，錘擊能量等，無論對于設(shè)計方還是施工方都有著重要意義。

高應(yīng)變的這些特點和優(yōu)勢使得其成為海上打樁測試的優(yōu)選，隨著海上風電項目的發(fā)展，高應(yīng)變測試也得到了廣泛應(yīng)用。在住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部辦公廳7月1日發(fā)布的《GB/T 50571-20×× 海上風力發(fā)電工程施工與驗收規(guī)范（征求意見稿）》中提出，樁基工程沉樁完成后應(yīng)按現(xiàn)行行業(yè)標準《港口工程樁基動力檢測規(guī)程》JTJ 249進行高應(yīng)變檢測。

目前海上高應(yīng)變測試還是以水上測試居多，不過也有部分工程，樁頭需要入水，這種情況，使用專門的水下傳感器也可順利進行高應(yīng)變測試，不過操作相比水上測試稍微麻煩一些，測試成本也相對較高一些。下面我們通過一個案例，來簡單了解一下海上鋼管樁水下高應(yīng)變測試。

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