海上风电多舱桶形基础整体调平过程中的风险控制机制研究

针对海上风电多舱桶形基础(Multi-compartment Bucket Foundation)在整体安装中因偏心荷载导致的倾斜风险，研究人员通过模型试验探究了不同贯入深度(0.08 D-0.16 D)和初始倾角(1°-3°)下的调平策略，揭示了贯入深度与可调倾角的关联性，建立了整体调平风险控制标准，为深海风电系统集成安装提供了理论支撑与工程指导。

　　

随着全球能源结构向低碳转型，海上风电凭借其资源丰富、发展潜力大的特点成为可再生能源开发的重点领域。近年来，海上风电正朝着深海化和大容量化方向发展，Vestas的V236-15.0 MW机型全球确认订单已超6 GW，中国东方电气更推出了单机容量26 MW的海上风机。然而，随着基础直径增大和整体安装技术的应用，桶形基础在安装过程中面临贯入破坏和倾斜失控等风险，直接影响安装成功率和结构长期稳定性。

针对这一关键问题，河海大学张浦阳团队在《Ocean Engineering》发表研究，通过室内模型试验系统探究了多舱桶形基础在偏心荷载作用下的调平机制与风险控制方法。研究采用直径1 m、高0.28 m的蜂窝状多舱桶基模型，在不同贯入深度(0.08 D、0.16 D)和初始倾角(1°-3°)条件下，对单舱顶部和双舱连接处等偏心荷载位置进行测试。首次在0.08 D贯入深度和3°倾角下完成调平试验，建立了整体调平策略；进而通过系列试验阐明了贯入深度与可调倾角的量化关系，最终定义了基础整体调平的风险控制标准。

关键技术方法包括：1）设计可模拟实际工况的多舱桶基试验模型；2）采用负压调平技术(A1方法)控制不同舱室压力；3）通过位移传感器和倾角仪实时监测基础状态；4）在砂土环境中进行贯入阻力与渗流场分析。

研究结果部分：
<试验模型>
模型由上部弧形过渡段和下部桶基组成，采用有机玻璃制作，蜂窝状内舱结构通过螺栓连接，直径1 m，高度0.28 m，可精确模拟实际基础受力特性。

在ET1试验中，当贯入深度达0.08 D、倾角3°时，对3号舱施加-1 kPa负压，基础产生明显反向位移，验证了负压调平的有效性。数据显示调平过程中舱压与倾角变化呈非线性关系，为制定分级调平策略提供依据。

<预设倾角1°>
M1试验表明，在0.08 D和0.16 D贯入深度下，1°初始倾角可通过分级调平有效修正。特别发现0.16 D深度时需更高负压(-2.5 kPa)才能实现同等调平效果，揭示了贯入深度与所需调平力的正相关性。

研究结论指出：多舱桶形基础的集成调平需综合考虑贯入深度、初始倾角和荷载位置三要素。试验确定的临界调平参数（如0.16 D深度时最大可控倾角2.5°）为工程实践提供了量化标准。该成果不仅解决了整体安装中的动态稳定性难题，其提出的"分级渐进式调平法"更显著提升了深海风电建设的效率与安全性，对推动20+ MW级风机基础设计具有重要指导价值。