江苏龙源振华海洋工程有限公司 王徽华
海上风电作为非化石能源中的重要一支，在欧洲市场已有20多年的发展历史，相关的技术也不断发展成熟，而国内在海上风电场的发展尚处于起步、发展阶段。在风机基础形式方面，除了一些尚处于探索阶段的形式，成熟应用的形式主要有：单桩基础、多桩基础、重力式基础等。
单桩基础相对于其它形式具有施工效率高、成本低的优势，应用最为广泛。据统计全球海上风场超过76%采用了单桩形式基础。随着基础制造、施工工艺、施工装备的不断进步，单桩基础的应用也从浅海延伸到近海（30米以上水深）、从2MW发展至6MW。具有代表性的英国Westermost Rough海上风电场，总装机容量210MW，水深12～22m，单机容量6MW，全部采用单桩基础，于2014年底已投产运营。另外于2014年开工的德国Gode Wind I和Gode Wind II海上风电场，总装机容量582MW，水深28～34米，单机容量6MW，全部采用单桩基础，目前该项目正在建设中，计划于2015年底完工。
在单桩早期的设计阶段，由于施工装备、施工技术的限制，无法保证单桩垂直度，主要采用了有过渡段单桩形式，单桩沉桩完毕后需要通过过渡段来调节垂直度以满足风机安装要求（≤0.25°约4.3‰）。过渡段形式有着较为成熟的理论基础，但在实际建设过程中，也发现了一些问题。2014年3月18日在由国家能源局组织的“中英海上案例研究成果发布会”上，英国海上风电专家介绍早期英国900多台有过渡段单桩中600多台曾发生了因灌浆料疲劳失效导致的风机倾斜事故。虽然英国专家后来花费了大量时间、费用解决了该问题，后期的有过渡段单桩设计也改进了设计形式（由直筒形灌浆改为圆锥形灌浆）。但总体上来说，有过渡段单桩依然存在灌浆料疲劳失效的风险，圆锥形灌浆仅在灌浆料疲劳失效时一定程度上减小风机的倾斜量、阻止了风机倾斜量进一步增加，无法根本上解决灌浆料疲劳失效的风险。这次大会上江苏龙源振华海洋工程有限公司也将中国在无过渡段单桩基础的成功研发进行了宣讲和解读。
无过渡段单桩基础作为单桩基础的一个升级版，其成本更低、效率更高。无过渡段单桩基础也曾经在欧洲海上风电场进行应用，在2004年英国Scroby Sands海上风电场中，30台维斯坦斯V80-2.0MW风机采用的就是无过渡段单桩基础。但终因施工装备、施工技术不成熟无法控制单桩垂直度，在后续近10年中欧洲海上风电场再未应用过无过渡段单桩基础。
2011年在中国江苏龙源如东潮间带150MW示范风电场中，借助专业化的双层液压单桩抱桩器、完善的施工技术方案，17台无过渡段单桩基础得以成功应用。之后在江苏海上龙源如东潮间带2012后续50MW和增容50MW、2014年扩建200MW海上风电场中无过渡段单桩基础得到大规模推广应用，截止2014年底国内已规模化应用100台无过渡段单桩基础（单桩垂直度全部≤2.75‰、平均1‰、最佳0.12‰）。
无过渡段单桩基础在这几年中的设计、施工技术不断成熟、完善，在实践中应用优化，并鉴于其在施工成本、效率方面的极大优势，逐渐得到国内、外风电开发商的青睐。正是无过渡段单桩基础在中国的成功应用，近些年来欧洲海上风电市场也逐步借鉴、应用该技术。荷兰风在2014～2015年间两个海上风电场中相继借鉴、应用了无过渡段单桩基础，包括Eneco Luchterduinen海上风电场43台3MW无过渡段单桩基础（水深18～22米）和Westermeerwind海上风电场48台3MW无过渡单单桩基础（水深3～7米）。而在国内2015年开工建设的几个海上风电场中也主要采用无过渡单单桩基础形式，包括中广核如东150MW海上风电场38台4MW无过渡段单桩基础（已完成约21台）、三峡响水150MW海上风电场其中18台3MW无过渡段单桩基础、中电投滨海100MW海上风电场25台4MW无过渡段单桩基础。
无过渡段单桩基础之所以得到快速推广应用，是鉴于其如下几个优点：①、取消了过渡段，规避了灌浆料失效的风险；②降低了高昂的灌浆料材料、施工费用（国内单桩灌浆料不成熟，只能进口国外Densit或BASF的灌浆料）以及过渡段钢材费用，总费用节约15%左右；③大大减少了海上施工工艺，取消了过渡段安装、调平、灌浆料施工工序（至少1天）、等强工序（7天左右），大大提高了施工效率。但近些年国内灌浆料材料厂商和机构出于其利益考虑，提出了一些诸如单桩垂直度调整对土体的扰动、无过渡段单桩与上部风机设备为刚性连接不能减缓力矩传递、过渡段与单桩导电不佳有利于电化学防腐等等的论调。这些论调虽有一些理论依据，但事实上①有过渡段单桩在施工过程中也存在较大幅度的调整甚至比无过渡段更大（从0.5°以上调整至0.25°），因为无过渡段单桩垂直度控制的关键是初始入土垂直度控制（3‰以内）和沉桩过程控制；另土体在沉桩时有回填效应、沉桩后有固结效应，并且设计上有抛石回填处理，垂直度调整对土体的微小扰动对承载力的影响微乎其微；②灌浆料在施工硬化后其塑性、弹性低于钢材，反而脆性高于钢材，这也是其较长时间后易产生疲劳失效的主要原因之一。灌浆料根本起不到减缓力矩传递的作用；③过渡段与单桩之间有牛腿或调平装置钢材连接，灌浆料根本无法降低导电，降低电化学腐蚀。可见这些论调在只知其然，不知其所以然的情况下提出，是经不起推敲和深入研究的。
单桩基础经过国内外20多年的发展、完善，已成为一种非常成熟基础形式，其必将是海上风电场基础的主流发展方向，并逐渐向深水、大机型方向发展、应用。而无过渡单桩基础规避了有过渡段单桩基础灌浆料失效的风险，并大大降低了成本、提高了施工效率，在施工单桩装备齐全、技术成熟、单桩垂直度可控的前提下，无过渡段单桩基础必将取代有过渡段单桩基础在海上风电场中得到大面积推广应用。
