本文大纲

一、设计限制条件

1、设计必须安全，不能过度保守，最大程度降低基础加工制造运输和安装的成本

2、对海上风电设计精密化要求越来越高

3、负压筒易发生结构屈曲破坏

4、需要更大安装压力

5、负压筒安装计算相对于单桩基础更复杂

二、通体设计的分组

1、需要根据水深和土壤情况对风电厂进行分组

2、需要进行灌浆操作

三、负压筒设计的驱动因素

1、对负压筒在海上风电现场被吊机起吊对海上过程进行详细分析

2、负压筒在位设计

3、对关键过程中不同如土深度进行详细分析结算

4、对灌浆之前负压筒承载能力进行详细的分析计算

5、对拆除过程进行分析计算，

6、考虑负压筒基础施工过程中对于自称重平台响应作用和长期沉降。

四、三个负压筒基础

1、最上面基础是符合设计和施工要求施工难度最大负压筒基础

2、最下面的点难度较小

五、负压筒技术的优势

1、海上安装时间较短，所以施工费用较低

2、海上安装吊装运输次数少，而且不需要辅助工装设备

3、负压筒基础装套筒不需要进行海上灌浆连接，该罐装价格相对来说比较便宜

文章速递

风电场场址不同机位土壤条件存在很大差异性，差异性造成了设计难度，负压筒设计必须安全，不能过度保守，设计阶段应最大程度降低基础加工制造运输和安装的成本，众所周知海上风电行业国内2021年之后将会对电价进行调整，所以对海上风电设计精密化要求越来越高。负压筒要求薄的裙板结构，易发生结构屈曲破坏，屈曲稳定性驱动裙板设计，负压筒安装不同入土深度对应不同工况，对不同工况要进行详细计算分析，确定最佳负压筒裙板厚度，确保了安装过程抗屈曲能力，但需要更大安装压力。负压筒安装计算相对于单桩基础更复杂，所以对于计算CPV要求非常高，并且需要云计算，负压筒制造、运输、安装理念对负压筒产生重大影响。

例如某大型海上风电厂，风机机位为114个，每个机位采用三装导管架负压筒基础，水深40—60米，运用了先进的分组方法，该风电厂涂层分布非常不均匀，基岩的高程变化范围为泥面以下1—80面，为每个基础位置进行了CPT数据，并且基于土壤三维模型创建了整个风电厂三维地球物理模型，物理学模型确定了海床的分布情况。

通体设计的分组，进行大型海上风电厂设计的时候，经常需要根据水深和土壤情况对风电厂进行分组，该风电厂共分为三个分组，每个分组中选取最软土壤机位作为典型的机位进行风机载荷计算，完成载荷计算进行相应的设计。分组一筒体一结构图，外经10.5米，长度10.5米，需要进行灌浆操作，灌浆目的是为了确保载荷能够正确传递到土壤，所有的设计都是基于特定的机位进行的设计。

简单介绍一下负压筒设计的驱动因素，负压筒基础来说施工过程中对设计影响非常大，所以说在设计阶段对负压筒施工关键环节都要进行详细的分析。首先对负压筒在海上风电现场被吊机起吊对海上过程进行详细分析，尤其对于海船上层土壤交转的机位更应该重视过程。负压筒在位设计，包括机位工况和疲劳工况，安装前和安装后的评估，负压筒基础筒体的底面与海船接触进行自动称装，负压筒在压力作用下开始下沉，压力作用下负压筒如土深度逐渐增加，我们需要对关键过程中不同如土深度进行详细分析结算，还有负压筒压力作用下达到给定入土深度之后需要灌浆，我们需要对灌浆之前负压筒承载能力进行详细的分析计算，负压筒技术运行满25年需要拆除，我们设计阶段需要考虑拆除，还需要对拆除过程进行分析计算，此外还需要考虑负压筒基础施工过程中对于自称重平台响应作用和长期沉降。

在这里简单介绍一下三个负压筒基础，最上面基础是符合设计和施工要求施工难度最大负压筒基础，这是因为负压筒筒体长度最大、工程量最大，负压筒基础应用如果对导管架基础底部直径有限制会出现此种类型负压筒基础。最下面的点，外径较大，长度较短，施工量较大，难度较小，一般应用海船覆盖层比较浅的风机机位，进行负压筒设计最终寻找点是两条虚线的交差点，该点是负压筒最佳的设计，为该点负压筒工程量小、施工难度也小。

接下来简单介绍一下负压筒基础安装设计，负压筒基础安装设计内部土壤液化意味着内部土壤无支撑作用，需要考虑负压筒体外部土壤的作用，因此需要考虑外部土壤的压力。当然土壤由于本身的特点只能承受压力，此外还需要考虑测膜阻力、压力、端阻力等。根据负压筒实际受载荷的情况以及土壤本身的性能得出土壤排水性和不排性。

接下来对前面进行一下总结分析负压筒技术的优势，负压筒整个主体钢结构、附属结、筒体在岸上加工完成，因此价格相对来说比较便宜，由于整个负压筒基础为一体化的结构，因此在海上安装吊装运输次数少，而且不需要辅助工装设备，海上安装时间较短，所以施工费用较低。负压筒基础装套筒不需要进行海上灌浆连接，需要海装和筒体井盖进行连接，该罐装价格相对来说比较便宜。

负压筒基础并不是适用于所有海上风电项目，负压筒基础适用于如下项目，负压筒基础对海船的土壤条件有很高的要求，负压筒基础适用于沙土、中软的黏土、粉土，负压筒如土深度范围内不能出现孤石、岩石等情况，对于负压筒基础来说项目水深需要达到一定的深度，这样负压筒在施工过程中能够产生足够的压差。负压筒基础不能够适用于如下情况，对于非常软的软土层，承载力和安装过程极易发生破坏，实际上国内许多风电厂是存在这种情况，第二种情况是波浪作用和地震载荷作用易发生液化土壤。

负压筒是海上风电基础形式，可以一定程度上降低海上风电造价，特定项目选择负压筒基础形式需要对海船形式进行研究。