海上風(fēng)電最早始于歐洲，1990 年在瑞典 Noger-sund 安裝了世界上第一臺單機(jī)容量為 220 k W 的海上風(fēng)電機(jī)組; 1991 年，在丹麥 Vindeby 建設(shè)了世界上第一座商業(yè)海上風(fēng)電場; 十年后，2001 年世界第一座大型海上風(fēng)電場 Horns Ｒev 也在丹麥建成并投入使用。自此海上風(fēng)電技術(shù)開始大力發(fā)展，單機(jī)裝機(jī)容量不斷提高，基礎(chǔ)型式也不斷改進(jìn)，并涌現(xiàn)出一些新型基礎(chǔ)型式與混合基礎(chǔ)型式。
　　
　　海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)型式按結(jié)構(gòu)型式及其安裝方法，分為樁式基礎(chǔ)、重力式基礎(chǔ)、吸力式筒基礎(chǔ)和浮式基礎(chǔ)等［1］，見圖 1。其中，樁基礎(chǔ)是最常用的基礎(chǔ)型式，單樁基礎(chǔ)、多樁導(dǎo)管架基礎(chǔ)、高樁承臺基礎(chǔ)等均屬樁基礎(chǔ)型式。 　　
　　目前，歐洲海上風(fēng)電場風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)與樁基通常采用灌漿進(jìn)行連接，一方面減少焊接帶來的應(yīng)力集中和疲勞，另一方面還可以起到調(diào)平的作用。海上灌漿連接最早用于連接石油平臺導(dǎo)管架基礎(chǔ)與樁基，該工藝已有超過 40 年的使用歷史。與海洋石油平臺的灌漿相比，無論是材料、受力機(jī)理、還是施工，海上風(fēng)電灌漿都有自身特點(diǎn)，這主要是因基礎(chǔ)上部的風(fēng)機(jī)設(shè)備所致。
　　
　　本文首先簡單介紹高強(qiáng)灌漿材料的基本情況，然后詳細(xì)闡述了灌漿連接段類型的發(fā)展，接著比較詳盡地描述了幾個(gè)典型的海上風(fēng)電灌漿工程應(yīng)用，第四部分對既有灌漿連接段的病害及監(jiān)測進(jìn)行了闡述，最后對海上風(fēng)電灌漿技術(shù)進(jìn)行展望與總結(jié)。
　　
　　1 灌漿材料
　　
　　灌漿材料根據(jù)灌漿連接段分析結(jié)果與設(shè)計(jì)要求可選擇用普通水泥漿與高強(qiáng)灌漿料。
　　
　　普通水泥漿灌漿價(jià)格低、材料易得，在海洋石油工程中得到廣泛應(yīng)用，但普通水泥漿結(jié)收縮，抗壓強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度較低。
　　
　　高強(qiáng)灌漿材料相比普通水泥漿，是一種含收縮補(bǔ)償技術(shù)的水泥類灌漿，當(dāng)與水混合時(shí)，其可形成均勻、可流動(dòng)且易泵送的灌漿料。針對海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)灌漿的特殊需求和特殊施工方法，高強(qiáng)灌漿料需要具備大流動(dòng)性、抗離析可靠性和穩(wěn)定性、
　　
　　高早期強(qiáng)度、高最終強(qiáng)度、高彈性模量、高體積穩(wěn)定性、高抗疲勞性能、低水化熱等特點(diǎn)。其某些詳細(xì)特點(diǎn)如下所述:
　　
　　含氣 率: 灌 漿 料 中 空 氣 中 的 含 量 一 般 要 求≤4% 。
　　
　　大流動(dòng)性: 流動(dòng)性反映了灌漿料的施工性能，在無任何沖擊的情況下，灌漿料初始流動(dòng)度要求大于 290 mm，30 min 后的流動(dòng)度大于 260 mm，60min 后的流動(dòng)度大于 230 mm ，并且灌漿料無泌水和分層。
　　
　　高早期強(qiáng)度: 20 °C 時(shí)環(huán)境下，24 h 的抗壓強(qiáng)度可達(dá) 40 MPa 及以上。
　　
　　超高最終強(qiáng)度: 20 °C 時(shí)環(huán)境下，28 d 的抗壓強(qiáng)度可達(dá) 110 MPa 及以上。
　　
　　高抗疲勞性能: 參考 DNV-OS-C502［3］，考察漿體是否滿足規(guī)范的要求。
　　
　　良好抗離析性能: 可靠的抗離析性能可防止泵堵塞，在水下灌漿時(shí)漿體不會(huì)被沖散，可進(jìn)行長距離和大高度泵送。
　　
　　高體積穩(wěn)定性: 灌漿連接需傳遞并吸收從上部結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的所有荷載，灌漿料的干收縮率、自收縮率、膨脹或任何其他形式的體積不穩(wěn)定性都對風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)的壽命有不利影響。
　　
　　灌漿料的性能指標(biāo)很多，除上述指標(biāo)外，還有凝結(jié)時(shí)間、彈性模量、豎向膨脹率等。
　　
　　在實(shí)際施工中，最終的漿體是由灌漿干料與水混合攪拌。用水量與濕度影響以上各項(xiàng)性能的兩個(gè)非常重要的因素; 實(shí)際施工中，不同溫度下，灌漿材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)均有所變化。
　　
　　2 灌漿連接段類型
　　
　　灌漿連接段根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)可分為不同的類型，當(dāng)以有無剪力鍵作為區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可分為有剪力鍵灌漿連接段與無剪力鍵灌漿連接段。當(dāng)以灌漿連接段的形狀為區(qū)別標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可分為圓柱形灌漿連接段、圓錐形灌漿連接段和其他類型的灌漿連接段。
　　
　　2. 1 單樁基礎(chǔ)灌漿連接段
　　
　　作為應(yīng)用最廣泛的基礎(chǔ)型式之一，研究者對單樁基礎(chǔ)的研究與創(chuàng)新做了很多工作，在傳統(tǒng)圓柱形單樁灌漿連接段的基礎(chǔ)上開發(fā)出了圓錐形灌漿連接段。因此，對于單樁基礎(chǔ)灌漿連接段，主要有兩種形式———圓柱形與圓錐形，圓錐形灌漿連接段一般不設(shè)置剪力鍵，如圖 2 所示。 　　
　　2. 1. 1 圓柱形灌漿連接段
　　
　　圓柱形單樁灌漿連接段是目前工藝最成熟的連接形式之一，是對海上石油平臺導(dǎo)管架灌漿連接段的一種沿用，研究者對于圓柱形灌漿連接段的研究最早可以追溯到上世紀(jì) 70 年代，對該連接類型有著比較豐富的經(jīng)驗(yàn)。但是由于主要受力形式的改變，使得單樁基礎(chǔ)圓柱形灌漿連接段受力性能的研究仍有許多方面值得發(fā)展。
　　
　　圓柱形灌漿連接段可分為帶剪力鍵型和無剪力鍵型，典型的帶剪力鍵圓柱形單樁基礎(chǔ)灌漿連接段如圖 2(a) 所示。剪力鍵能明顯增加灌漿連接段的軸向承載能力，但由于剪力鍵附近明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象，對灌漿連接段的疲勞性能有不利影響。在2009 年以前，業(yè)界普遍認(rèn)為軸向承載力可以由鋼管與漿體間界面的摩擦作用承擔(dān)，但是，由于單樁基礎(chǔ)灌漿連接段受到反復(fù)彎矩荷載作用，荷載循環(huán)次數(shù)高達(dá) 107～ 108次，反復(fù)彎矩作用下可能出現(xiàn)鋼管與漿體界面失效的情況。在 2009 年之前的一系列設(shè)計(jì)規(guī)范都未明確規(guī)定是否需要使用剪力鍵，可由設(shè)計(jì)人員自行決定，但此舉為 2009 年以來大量出現(xiàn)的已建成海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)無剪力鍵灌漿連接段滑移沉降的病害［4］埋下了隱患。
　　
　　因此，2014 年發(fā)布的 DNV 規(guī)范［1］已經(jīng)明確傳遞軸力的灌漿連接段必須設(shè)計(jì)成帶剪力鍵灌漿連接段或者圓錐形灌漿連接段，不可在做成圓錐形的同時(shí)使用剪力鍵，并且明確了剪力鍵的分布只限于灌漿連 接 段 中 間 1/2有效長度的區(qū)域內(nèi)，如圖3所示。 　　
　　灌漿連接段在扭矩的作用下通過灌漿體與鋼材表面的摩擦力來形成抵抗力矩，分析時(shí)一般假定摩阻力沿著表面均勻分布，力臂長度為鋼構(gòu)件的半徑。
　　
　　一般而言，單樁基礎(chǔ)的扭矩較大，故在 2014年發(fā)布的 DNV 規(guī)范［1］中，在單樁基礎(chǔ)帶剪力鍵灌漿連接段增加了豎向剪力鍵以承擔(dān)扭矩的作用，如圖4所示，根據(jù)扭矩的大小，可在過渡段與鋼管樁上設(shè)置1根、2根或者4根豎向剪力鍵。 　　
　　2. 1. 2 圓錐形灌漿連接段
　　
　　如前所述，2009年以來出現(xiàn)的圓柱形無剪力鍵灌漿連接段的滑移事故促使DNV 于2009年秋季至2011年1月開展了節(jié)點(diǎn)性能的專項(xiàng)研究［5］，提出了圓錐形灌漿連接段的設(shè)計(jì)方案。
　　
　　這種灌漿連接段最早在海洋工程的應(yīng)用是在荷蘭的一項(xiàng)工程［6］。此工程中的運(yùn)用是將兩個(gè)直徑不同的鋼管做成一定角度后套在一起，形成錐形的滑移連接。所謂滑移是這種圓錐形的連接段在安裝后由于自身重力作用，兩鋼管之間會(huì)發(fā)生相對的豎向滑移。這種滑移可以增加兩鋼管之間的接觸壓力，從而增加摩擦力，提升軸向承載力，并阻止進(jìn)一步滑移的發(fā)生。這種理念亦在文獻(xiàn)［7］對損傷焊接懸臂廣告牌的修補(bǔ)中得到了應(yīng)用，利用此錐形連接段代替原有焊接節(jié)點(diǎn)，可以提高節(jié)點(diǎn)疲勞壽命超過10倍以上，在200萬次循環(huán)下并未出現(xiàn)疲勞破壞，疲勞性能超過焊接修補(bǔ)。
　　
　　綜上所述，錐形連接段有其獨(dú)有的優(yōu)勢，故而DNV 將上述錐形鋼管和灌漿組合在一起后得到如圖5所示的錐形灌漿連接段。然而，也有研究者對此灌漿連接段持懷疑態(tài)度。有研究者在 2014 年的會(huì)議中［8］指出這種結(jié)構(gòu)由于存在一定的滑移，是一種可控制破壞的工程結(jié)構(gòu)，在長期作用下的穩(wěn)定性仍然是不確定的; 另一位研究者［9］也指出這種灌漿連接段只能在承受單向軸力荷載作用的結(jié)構(gòu)中使用，無法得 到像圓柱形灌漿連接段那樣廣泛的應(yīng)用。
　　
　　DNV 規(guī)范［1］規(guī)定不可同時(shí)做成圓錐形且?guī)Ъ袅︽I的連接段，這是因?yàn)閳A錐形灌漿連接段允許一定的上部結(jié)構(gòu)沉降及末端漿體的壓碎，以增大鋼管與漿體接觸面的摩擦力，而剪力鍵處易產(chǎn)生應(yīng)力集中，會(huì)加速漿體的碎裂現(xiàn)象，這對灌漿段的長期穩(wěn)定性不利，故而兩者不可同時(shí)運(yùn)用，并且規(guī)范規(guī)定圓錐形灌漿段鋼管的豎向傾斜角度不可超過 4°。 　　
　　2. 2 導(dǎo)管架基礎(chǔ)灌漿連接段
　　
　　2. 2. 1 先樁法導(dǎo)管架基礎(chǔ)灌漿連接段
　　
　　先樁法導(dǎo)管架基礎(chǔ)的灌漿連接段是鋼管樁在外，導(dǎo)管架腿柱在內(nèi)，一般在導(dǎo)管架腿柱上設(shè)置灌漿管線及灌漿孔，往內(nèi)外管形成的環(huán)向空間中灌注灌漿料，如圖
　　
　　6 所示。 　　
　　對于導(dǎo)管架基礎(chǔ)灌漿連接段設(shè)計(jì)，重要的是要避免往復(fù)循環(huán)荷載引起的開裂。荷載只在一個(gè)方向，或軸向荷載主要沿著某一方向時(shí)，裂縫仍可以傳遞荷載。在先樁法導(dǎo)管架基礎(chǔ)的灌漿連接段中，從灌漿連接段最底部往上至一半彈性長度范圍內(nèi)，受彎矩影響不大，而從灌漿連接段最頂部往下至一半彈性長度范圍內(nèi)，受彎矩影響很大，為了避免由于剪力鍵在這部分區(qū)域引起初始裂紋，最好不要在此范圍內(nèi)布置剪力鍵。
　　
　　2. 2. 2 后樁法導(dǎo)管架基礎(chǔ)灌漿連接段
　　
　　在 DNV-OS-J101 規(guī)范中，先樁法與后樁法這兩種導(dǎo)管架灌漿連接段的設(shè)計(jì)公式在本質(zhì)上是一致的。圖7為后樁法導(dǎo)管架基礎(chǔ)的灌漿連接段示意圖。 　　
　　在后樁法導(dǎo)管架基礎(chǔ)的灌漿連接段中，從灌漿連接段頂部以下至一半彈性長度范圍內(nèi)，受彎矩影響不大，而從灌漿連接段底部以上至一半彈性長度范圍內(nèi)，受彎矩影響很大，為了避免由于剪力鍵在這部分區(qū)域引起初始裂紋，最好不要在此范圍內(nèi)布置剪力鍵。
　　
　　由于后樁法導(dǎo)管架基礎(chǔ)相比先樁法導(dǎo)管架，無論是建造還是施工，在灌漿連接段這部分增加不少工程量，相比后樁法導(dǎo)管架，這也是先樁法導(dǎo)管架基礎(chǔ)在海上風(fēng)電場中得到廣泛運(yùn)用的原因之一。
　　
　　常見的水下三樁基礎(chǔ)的灌漿連接段與后樁法導(dǎo)管架基礎(chǔ)的非常相似，而水上三樁基礎(chǔ)的灌漿連接段形式與先樁法導(dǎo)管架基礎(chǔ)的受力與構(gòu)造類似，這兩類基礎(chǔ)型式的灌漿連接段可歸類于導(dǎo)管架基礎(chǔ)灌漿連接段中。
　　
　　2. 3 其他灌漿連接段類型除了傳統(tǒng)的以高強(qiáng)灌漿材料連接的灌漿連接段外，最近有研究者提出新型的“三明治”型連接段。即在套管與樁之間增加一種內(nèi)部填充復(fù)合材料或灌漿材料的連接段，如圖 8 所示，相關(guān)試驗(yàn)研究工作已經(jīng)開展［10］。 　　
　　3 海上風(fēng)電灌漿的工程應(yīng)用
　　
　　3. 1 單樁基礎(chǔ)灌漿
　　
　　單樁基礎(chǔ)與過渡段通過灌漿連接已成功應(yīng)用許多海上風(fēng)電場，例如 Utgrunden I ( 瑞 士) 、HornsＲev ( 丹麥) 以及 North Hoyle( 英國) 等，單樁及其灌漿連接是目前全球海上風(fēng)電應(yīng)用最成熟的基礎(chǔ)與連接形式，適用水深范圍較廣。國內(nèi)海上風(fēng)電場的單樁基礎(chǔ)均是無過渡段單樁，水較深時(shí)存在一定風(fēng)險(xiǎn)。典型的單樁基礎(chǔ)灌漿連接段如圖 9 所示。 　　
　　世界第一座大型海上風(fēng)電場 Horns Ｒev I 及后續(xù)的 Horns Ｒev II 均采用的是單樁基礎(chǔ)和灌漿連接段的形式，Horns Ｒev I 項(xiàng)目中的單樁與過渡段重疊部分( 灌漿連接段) 長度為 6. 0 m，環(huán)向空間的灌漿厚度為 80 mm。Horns Ｒev II 海上風(fēng)電場單樁不僅在過渡段與鋼管樁采用灌漿連接，在過渡段與混凝土平臺也是采取灌漿進(jìn)行連接。該項(xiàng)目部分基礎(chǔ) 12h 即完成了所有灌漿施工［11］。
　　
　　Samsoe 海上風(fēng)電場位于Kattegat海峽的丹麥Samsoe區(qū)域，本風(fēng)場建設(shè)有10臺風(fēng)機(jī)單樁基礎(chǔ)，其灌漿連接段長度為6m，灌漿的環(huán)向空間間隙為110mm 。Gw ynt y M ? r 海上風(fēng)電場位于愛爾蘭海的利物浦灣附近，是當(dāng)時(shí)歐洲最大的海上風(fēng)電場項(xiàng)目，于 2014 年建成。本風(fēng)電場中，灌漿管線的端口位于過渡段的甲板上，在船甲板上通過灌漿的軟管將灌漿料輸送至主要灌漿管線的端口上進(jìn)行灌漿，灌漿的混合速率較高，達(dá)到 6 m3/ h，大大地提高了灌漿施工效率［12］。
　　
　　West of Duddon Sands 海上風(fēng)電場位于愛爾蘭海，總裝機(jī)容量為 389 MW，共108臺風(fēng)機(jī)，單機(jī)容量 3. 6 MW。灌漿管線固定在過渡段上，在船甲板上，通過一個(gè)可伸縮桿，灌漿軟管固定其上，將軟管與漿接口相連進(jìn)行灌漿，如圖10所示［13］。 　　
　　由于單樁基礎(chǔ)的灌漿連接段是傳力的唯一路徑，而且沒有冗余度，一旦灌漿連接段出現(xiàn)失效或者缺陷，直接影響風(fēng)機(jī)的運(yùn)行和使用壽命，因此，對單樁基礎(chǔ)的灌漿連接設(shè)計(jì)、施工以及材料都提出很高的要求。
　　
　　3. 2 導(dǎo)管架基礎(chǔ)的灌漿
　　
　　導(dǎo)管架基礎(chǔ)與鋼管樁通過灌漿連接也已成功應(yīng)用在一些海上風(fēng)電場項(xiàng)目中，導(dǎo)管架基礎(chǔ)不僅可作為風(fēng)機(jī)的下部基礎(chǔ)，在海上升壓站的設(shè)計(jì)中也是廣泛采用，例如 Alpha Ventus( 德國) 、Belwind Demo( 比利時(shí)) 、Thornton Bank ( 比利時(shí)) 、Walney ( 英國) 以及 Ormonde( 英國) 等，因其穩(wěn)定性與可靠性，導(dǎo)管架基礎(chǔ)及其灌漿連接也是目前全球海上風(fēng)電應(yīng)用比較多的基礎(chǔ)型式與相應(yīng)的連接形式。
　　
　　導(dǎo)管架基礎(chǔ)的灌漿連接段構(gòu)成與單樁基礎(chǔ)圓柱形灌漿連接段類似，但又有一些不同。由于鋼管樁和導(dǎo)管架的施工順序的不同，導(dǎo)管架基礎(chǔ)分為后樁法導(dǎo)管架與先樁法導(dǎo)管架，同樣，其灌漿連接段也存在差異，如前 2. 2 節(jié)所述。先樁法導(dǎo)管架采用安裝模架定位沉樁，然后進(jìn)行導(dǎo)管架基礎(chǔ)整體吊裝，吊裝前先進(jìn)行導(dǎo)管架調(diào)平，再將導(dǎo)管架支撐腿端部插入鋼管樁，或先下放導(dǎo)管架再通過液壓手段調(diào)平，最后進(jìn)行水下灌漿，連接導(dǎo)管架和鋼管樁。后樁法導(dǎo)管架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式是在導(dǎo)管架支腿末端設(shè)置樁靴，進(jìn)行海上施工時(shí)，先進(jìn)行導(dǎo)管架吊裝，通過樁靴定位把鋼管樁打入海床，然后進(jìn)行灌漿，連接導(dǎo)管架和鋼管樁。
　　
　　Ormonde 海上風(fēng)電場是歐洲第一個(gè)采用導(dǎo)管架基礎(chǔ)的大型商業(yè)化風(fēng)電場，位于愛爾蘭海，總裝機(jī)容量150MW，單機(jī)容量5MW，共30臺風(fēng)機(jī)，還包括1座海上升壓站，其基礎(chǔ)型式也為導(dǎo)管架基礎(chǔ)，即共有31個(gè)四樁導(dǎo)管架基礎(chǔ)。所有導(dǎo)管架基礎(chǔ)均為先樁法導(dǎo)管架，安裝時(shí)將四個(gè)主腿插入到預(yù)先打好的鋼管樁內(nèi)，每個(gè)腿上均有 1 根主要灌漿管線和 1 根次要灌漿管線，灌漿管線的接口位于過渡段平臺上。灌漿施工時(shí)，往灌漿管線中灌漿來填充環(huán)形空間，同時(shí)在鋼管樁樁頂觀察漿體溢出的情況，至少要比理論灌漿量多灌 10% 來保證環(huán)形空間中灌漿料的質(zhì)量［14］。
　　
　　Thornton Bank海上風(fēng)電場位于比利時(shí)，是比利時(shí)在北海第一個(gè)海上風(fēng)電場，水深介于 12 m － 27m 。本風(fēng)場分三期建設(shè)，第一期為 6 臺 5 M W 風(fēng)機(jī)重力式基礎(chǔ)，后兩期為 48 臺 6. 15 MW 風(fēng)機(jī)導(dǎo)管架基礎(chǔ)和 1 座海上升壓站。導(dǎo)管架每條腿上有 3 根灌漿管線———主要灌漿管線、次要灌漿管線以及三級灌漿管線。我國在廣東省珠海桂山海上風(fēng)電場示范項(xiàng)目的風(fēng)電機(jī)組導(dǎo)管架基礎(chǔ)中采取了類似的灌漿設(shè)計(jì)與施工方法。
　　
　　Samsung 的 7 M W 風(fēng)機(jī)是當(dāng)時(shí)全球單機(jī)容量最大的風(fēng)機(jī)，工程場址水深 30 m，下部基礎(chǔ)采用導(dǎo)管架基礎(chǔ)型式。本工程的灌漿分兩個(gè)工作部分，第一部分，由于海底覆蓋層淺，鋼管樁為嵌巖樁，首先將鋼管樁插入 30 m 深預(yù)先鉆好的巖孔里，然后通過灌漿軟管往環(huán)形空間中灌漿，通過連續(xù)的灌漿，確保灌漿質(zhì)量。第二部分，待嵌巖鋼管樁施工完畢后，再對鋼管樁與導(dǎo)管架腿柱中間的環(huán)形空間進(jìn)行灌漿，同理，確保灌漿的連續(xù)性，通過在樁頂處觀察漿體的溢出情況來判斷灌漿施工是否結(jié)束［15］。
　　
　　Walney 海上風(fēng)電場的海上升壓站采用四樁導(dǎo)管架基礎(chǔ)型式，水深30 m，如圖11 所示。海上升壓站導(dǎo)管架基礎(chǔ)與海洋石油平臺的導(dǎo)管架基礎(chǔ)型式相似，先安裝導(dǎo)管架基礎(chǔ)，再把鋼管樁通過樁套管打入海底［16］。本工程每個(gè)環(huán)形空間的底部設(shè)置有雙層灌漿密封圈，阻止灌漿料的泄露，每個(gè)樁套管上設(shè)置有主要灌漿管線與次要灌漿管線，通過灌漿管線進(jìn)行灌漿。我國在江蘇響水與東臺 2 個(gè)海上風(fēng)電場的海上升壓站中，采用了類似的灌漿設(shè)計(jì)與施工。 　　
　　導(dǎo)管架基礎(chǔ)的灌漿連接段是傳力的關(guān)鍵路徑，與單樁不同的是，其冗余度較高，但是，導(dǎo)管架基礎(chǔ)的灌漿連接段都在海床處，不易于巡檢，因此，其施工質(zhì)量不容易得到有效控制，需采取有效的防護(hù)措施來進(jìn)行質(zhì)量控制，保障結(jié)構(gòu)的耐久性。
　　
　　3. 3 其他基礎(chǔ)的灌漿
　　
　　除此之外，水上三樁基礎(chǔ)、水下三樁基礎(chǔ)以及重力式基礎(chǔ)等都存在灌漿連接。水下三樁基礎(chǔ)灌漿連接段與后樁法導(dǎo)管架基礎(chǔ)灌漿連接段類似，水下三樁基礎(chǔ)灌漿需要注意的是，要確保漿體在達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度的時(shí)間內(nèi)，樁頂與樁套管不發(fā)生較大的相對位移，同時(shí)也是保證基礎(chǔ)與風(fēng)機(jī)長期穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件。
　　
　　水上三樁基礎(chǔ)灌漿連接段與先樁法導(dǎo)管架灌漿連接段類似，但它的灌漿部分位于水上，因此便于灌漿的施工與質(zhì)量控制。重力式基礎(chǔ)分為混凝土沉箱式和重力基座式兩類，其在安裝過程中都需要采用高強(qiáng)度灌漿料進(jìn)行灌漿，以保持基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在后期運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。
　　
　　無論是單樁基礎(chǔ)，還是導(dǎo)管架基礎(chǔ)，多樁基礎(chǔ)以及重力式基礎(chǔ)，從受力上，海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的灌漿連接段是傳遞風(fēng)機(jī)荷載至地基基礎(chǔ)承上啟下的關(guān)鍵位，從施工上，海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的灌漿是鋼管樁沉與安裝基礎(chǔ)承前啟后的關(guān)鍵工序，因此，灌漿連設(shè)計(jì)與施工對于保證風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行至關(guān)重要，其可靠性是確保海上風(fēng)電正常運(yùn)行的必要條件。
　　
　　4 既有灌漿連接段病害及監(jiān)測
　　
　　灌漿連接段的長期性能對于風(fēng)電基礎(chǔ)至關(guān)重要，連接段在長期疲勞荷載、海水以及各種環(huán)境因素作用下，會(huì)產(chǎn)生各種損傷和性能退化，進(jìn)而直接影響風(fēng)電結(jié)構(gòu)的安全。2010 年以前設(shè)計(jì)的灌漿連接段通常未采用剪力鍵，對于大直徑的單樁基礎(chǔ)，這種連接形式產(chǎn)生了意想不到的豎向滑移問題。隨著海上風(fēng)電的大規(guī)模興建，開展既有灌漿連接段的病害監(jiān)測、健康診斷與評價(jià)技術(shù)研究具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。然而海上風(fēng)電還處于新興發(fā)展階段，關(guān)于病害和監(jiān)測的經(jīng)驗(yàn)還非常匱乏，需要進(jìn)一步的研究。
　　
　　對受病害影響的灌漿連接段采用不昂貴和永久的修復(fù)措施對未來的運(yùn)營至關(guān)重要。決定合適的修復(fù)手段時(shí)需要考慮到海上施工的困難性，同時(shí)還需考慮極限狀態(tài)和疲勞狀態(tài)下的荷載情況，如豎向的軸向應(yīng)力影響，以及由于彎矩引起的應(yīng)力組合情況。有些情況下需要使修復(fù)后的結(jié)構(gòu)與未損傷結(jié)構(gòu)的壽命應(yīng)相當(dāng)。因此，修復(fù)技術(shù)起主導(dǎo)作用，目前修復(fù)技術(shù)可分為兩類: 在灌漿連接段的底部安裝修復(fù)裝置減小荷載或在頂部采取其他措施。在底部等距離安裝支座(圖12(a) ) ，首先需要清除表面的灌漿材料及防腐層，然后將支座定位并完全焊接好。
　　
　　如果該部分位于水下，則需要昂貴的水下焊接方法，相應(yīng)的防腐蝕措施也應(yīng)完善。支座通常由豎向角焊縫與單樁進(jìn)行連接，如有需要，水平焊縫也需添加，并且應(yīng)該是環(huán)向連續(xù)的焊縫。
　　
　　與底部修復(fù)相比，頂部修復(fù)在安裝及防腐上具有較大優(yōu)越性。與可能位于水下的底部修復(fù)相比，頂部修復(fù)施工質(zhì)量及維護(hù)條件也更加有利。圖 12(b) 圖及(c)圖給出了可能的頂部組合修復(fù)方法?？刹捎迷阡摻Y(jié)構(gòu)上焊接栓釘并澆筑配筋混凝土的方式來傳遞荷載，也可在下部焊接鋼板兼做模板。由于混凝土的保護(hù)，不需要額外的防腐措施，但混凝土的疲勞設(shè)計(jì)需參考相關(guān)規(guī)范。圖 12(c)圖采用交叉鋼梁，用以優(yōu)化荷載分配，采用焊接方式，需要注意防腐及疲勞相關(guān)問題，如果需要在過渡段使用襯墊材料優(yōu)化荷載分布，需要注意其耐久性。 　　
　　監(jiān)測方面，德國海洋水文局( BSH) 規(guī)定在建風(fēng)電場需要對 10% 的風(fēng)電基礎(chǔ)安裝監(jiān)測系統(tǒng)。英國風(fēng)電管理部門在灌漿連接段出現(xiàn)病害后，也對在役風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)進(jìn)行監(jiān)測。灌漿連接段通常長達(dá)數(shù)米，對于連接段的監(jiān)測，目前還沒有可靠的測量準(zhǔn)則。大部分項(xiàng)目中是測量連接兩端的相對位移，如套管與樁之間的水平和豎向相對移動(dòng)。對于導(dǎo)管架和三樁結(jié)構(gòu)形式，灌漿連接段通常在水下 20 ～ 50 m。目前還沒有標(biāo)準(zhǔn)的測量解決方案，相關(guān)公司正在研發(fā)此類傳感器，如圖13所示。由于惡劣的環(huán)境，初步試驗(yàn)顯示還需要繼續(xù)研究更好的系統(tǒng)。 　　
　　5 結(jié)論
　　
　　從直接對海油平臺導(dǎo)管架基礎(chǔ)經(jīng)驗(yàn)的拿來主義，再到針對海上風(fēng)電特點(diǎn)的創(chuàng)新性研究，海上風(fēng)電的發(fā)展促進(jìn)了灌漿技術(shù)的成熟。本文總結(jié)了海上風(fēng)電灌漿技術(shù)在材料、連接段類型、工程應(yīng)用、病害監(jiān)測及修復(fù)多方面的發(fā)展，主要總結(jié)如下:
　　
　　1) 針對海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)灌漿的特殊需求和特殊施工方法，高強(qiáng)灌漿料需要具備大流動(dòng)性、高早期強(qiáng)度、高最終強(qiáng)度、高抗疲勞性能等特點(diǎn)，用水量和溫度是影響以上各項(xiàng)性能兩個(gè)非常重要的因素。
　　
　　2) 單樁基礎(chǔ)與導(dǎo)管架基礎(chǔ)的灌漿連接段是海上風(fēng)電基礎(chǔ)中兩類典型的連接形式，單樁基礎(chǔ)的灌漿連接段一般設(shè)計(jì)成帶剪力鍵圓柱形或者無剪力鍵圓錐形，其中前者應(yīng)用更普遍; 而導(dǎo)管架基礎(chǔ)的灌漿連接段一般根據(jù)導(dǎo)管架基礎(chǔ)分類而不同。
　　
　　3) 單樁基礎(chǔ)與導(dǎo)管架基礎(chǔ)的灌漿工程應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，單樁基礎(chǔ)的灌漿連接段是傳力的唯一路徑，導(dǎo)管架基礎(chǔ)的灌漿連接段位于水下，不易檢查，因此，海上灌漿施工質(zhì)量是確保海上風(fēng)電正常運(yùn)行的必要條件。
　　
　　4) 隨著海上風(fēng)電的大規(guī)模興建，可以預(yù)見在不久的將來，無論是材料研發(fā)、分析手段、理論與試驗(yàn)水平、施工機(jī)械與經(jīng)驗(yàn)等，我國海上風(fēng)電的灌漿技術(shù)水平將伴隨海上風(fēng)電的發(fā)展而取得長足進(jìn)步，促進(jìn)我國海上風(fēng)電灌漿技術(shù)在全球行業(yè)中有一席之位。