10.1 风电机组基础

10.1.1 风电机组基础应符合下列规定：

    1 基础设计应满足基础承载力、结构强度、整体刚度和稳定性的要求，并应满足基础耐久性和运行维护条件下的安全性、功能性和经济性等方面的要求；

    2 基础设计应采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，以可靠指标度量结构构件的可靠度，采用分项系数的设计表达式进行结构分析；

    3 基础安全等级应按1级；

    4 基础设计使用年限应与风电机组设计使用寿命相匹配，如无特殊规定，基础设计使用年限不应少于25年；

    5 基础设计应进行整机频率、地基承载力、地基基础变形、基础疲劳、基础结构强度和稳定性、基础抗滑稳定、抗倾覆稳定验算及与基础安全有关的其他验算；

    6 基础设计宜根据风电机组荷载、波浪、风、海流和海冰等循环荷载长期作用下土体强度和刚度的变化进行地基与基础的相互作用分析；

    7 基础平台高程的确定应计入50年重现期潮位和波浪波峰高度影响，并宜留有高度余量；

    8 当抗震设防烈度为6度时，基础设计可不进行抗震计算。

10.1.2 基础用钢材应符合下列规定：

    1 主体结构应采用船舶及海洋工程用结构钢或低合金高强度结构用钢，次要结构可采用低合金高强度结构用钢或碳素结构钢。钢材选用应符合现行国家标准《船舶及海洋工程用结构钢》GB 712、《低合金高强度结构钢》GB/T 1591和《碳素结构钢》GB/T 700的相关规定。

    2 主体结构中承受高约束、板厚方向承受收缩变形和连续拉力荷载的部位，应采用具有抗层状撕裂性能的钢材，钢材性能应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T 5313的相关规定。

    3 钢材等级应根据构件类别、构件厚度和设计温度选用。

    4 大气区及浪溅区的结构设计温度应取作业区域近10年内最冷月份平均气温，全浸区的结构设计温度取0℃。

    5 钢板的长度、宽度和厚度允许偏差均应符合现行国家标准《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T 709的有关规定。

10.1.3 基础用钢筋、钢绞线应符合下列规定：

    1 钢筋性能应符合国家现行标准《钢筋混凝土用钢 第2部分：热轧带肋钢筋》GB/T 1499.2、《钢筋混凝土用余热处理钢筋》GB 13014、《预应力混凝土用钢棒》GB/T 5223.3、《水运工程混凝土结构设计规范》JTS 151和《预应力混凝土用螺纹钢筋》GB/T 20065的有关规定；

    2 钢绞线性能应符合现行国家标准《预应力混凝土用钢绞线》GB/T 5224的有关规定。

10.1.4 基础用混凝土应符合下列规定：

    1 基础结构宜采用海工高性能混凝土；

    2 混凝土材料的选取应满足强度性能、疲劳性能、防腐蚀性能和耐久性等方面的要求，其性能应符合现行行业标准《海港工程高性能混凝土质量控制标准》JTS 257-2和《水运工程混凝土结构设计规范》JTS 151的相关规定。

10.1.5 基础用灌浆材料应符合下列规定：

    1 灌浆材料应具有早强、高强特性，满足结构连接要求所需的抗压、抗拉、抗弯、抗剪切、抗疲劳等力学性能，试验方法应符合现行国家标准《水泥胶砂强度检验方法（ISO）法》GB/T 17671、《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 50081和《水泥基灌浆材料应用技术规范》GB/T 50448的有关规定；

    2 灌浆材料应具有耐腐蚀性能和耐久性；

    3 灌浆材料应采用无收缩、无泌水材料，并与钢材间有较好的粘结性；

    4 力学性能试验方法应符合现行国家标准《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》GB/T 17671、《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 50081和《水泥基灌浆材料应用技术规范》GB/T 50448的有关规定；耐久性测试试验方法应符合现行国家标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T 50082的有关规定。

10.1.6 基础用螺栓应符合现行国家标准《六角头螺栓 C级》GB/T 5780和《六角头螺栓》GB/T 5782的有关规定，高强度螺栓应符合现行国家标准《钢结构用高强度大六角头螺栓》GB/T 1228、《钢结构用高强度大六角螺母》GB/T 1229、《钢结构用高强度垫圈》GB/T 1230、《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》GB/T 1231、《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》GB/T 3632的有关规定。

10.1.7 荷载可分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载三类，并应符合下列规定：

    1 风电机组荷载应包括正常运行控制荷载、极端荷载、地震荷载和疲劳荷载等。

    2 风电机组荷载应根据具体环境条件由风电机组制造商计算提供。

    3 风荷载应计入高度变化系数、体形系数和风振系数，风振系数宜采用风电机组整机主振周期进行计算。

    4 波浪荷载应根据水深及适用范围选择波浪理论，并应符合现行行业标准《港口与航道水文规范》JTS 145的相关规定进行计算。当波浪在结构处或其附近可能发生破碎，结构分析时，应计入破碎波浪导致的波荷载。

    5 海流荷载应符合现行行业标准《港口工程荷载规范》JTS 144-1的相关规定，并应计入海流与波浪的共同作用，且宜根据现场实测资料分析确定。

    6 地震荷载应符合现行行业标准《水运工程抗震设计规范》JTS 146的相关规定，并宜采用工程海域的基本烈度作为设计烈度。地震荷载应按风电机组—塔筒—基础整体进行计算，并宜采用地震反应谱法。

    7 海冰荷载宜符合现行行业标准《港口工程荷载规范》JTS 144-1的相关规定，并应计入海冰荷载与风电机组基础的相互作用。

    8 设计水位计算方法应符合现行行业标准《港口与航道水文规范》JTS 145的相关规定。

    9 海生物附着情况宜通过工程海域的相关调查确定。

    10 船舶靠泊荷载取值不应低于海上风力发电场专用的运维船舶的正常靠泊荷载。

    11 自重荷载应计入基础自身、附属结构及固定设备的重量，水下部分的结构应计入浮力影响。

    12 施工期荷载应包括安装和拆除过程中产生的作用荷载。

10.1.8 设计荷载工况应包括极端工况、正常运行极端工况、疲劳工况、偶然工况和施工工况等。荷载工况应计入其对应的水位、波浪和海流等环境条件。

10.1.9  荷载效应组合应符合下列规定：
    1 确定环境荷载和其对应的环境荷载效应时，应同时计算风、波浪、海冰、海流等环境荷载作用及环境荷载的动力放大作用。荷载效应组合宜进行风电机组和基础耦合时域动力分析。最不利荷载效应分析应计入水位与环境荷载的组合。

    2 静力分析时，应计入结构的自重和浮力；动力分析时，水下部分的结构还应计入基础结构耦联水体的动水压力。

    3 环境荷载作用方向应分析环境荷载来自各个方向的可能性，并应计入不同水位下同时出现的最不利组合。

    4 荷载作用效应组合方式应采用基本组合、标准组合、准永久组合及偶然组合。

10.1.10 荷载分项系数、组合系数应符合下列规定：

    1 桩式基础设计各计算工况下，各种荷载作用分项系数应按表10.1.10-1的规定取值。

    2 重力式基础设计各计算工况下，各种荷载作用分项系数应按表10.1.10-2的规定取值。

10.1.11 抗力系数应符合下列规定：

    1 基础结构承载能力极限状态下的抗力系数应按现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017和《混凝土结构设计规范》GB 50010等确定；

    2 桩基承载力极限状态下的抗力系数宜按现行行业标准《码头结构设计规范》JTS 167确定；

    3 疲劳极限状态下的抗力系数应取1.0；

    4 偶然极限状态和正常使用极限状态抗力系数应取1.0，其中地震工况下抗力系数应为原抗力系数取0.8。

10.1.12 极限状态应包括承载能力极限状态、正常使用极限状态、疲劳极限状态和偶然极限状态。

10.1.13 承载能力极限状态设计应包括下列内容：

    1 承载能力极限状态设计应按下列公式计算：

式中：S_d——荷载效应组合的设计值；

          R_d——结构构件抗力的设计值；

          R_k——结构构件抗力标准值；

          γ_m——结构构件抗力系数；

          γ₀——结构重要性系数，γ0取1.1。

    2 应进行地基承载能力验算。

    3 应进行基础结构或构件的稳定验算。

    4 应进行结构构件或连接件的强度验算。

10.1.14 正常使用极限状态设计应包括下列内容：

    1 正常使用极限状态设计应按下式计算：

式中：S_k——荷载效应组合的标准值；

          C——结构或结构构件达到正常使用要求的规定限制。

    2 应满足风电机组的正常发电和日常操作的适应性要求。

    3 应进行循环荷载作用下的地基累计变形验算，包括水平变形与倾斜验算、沉降验算。

    4 应进行整机自振频率验算。

    5 应进行基础结构的抗裂或限裂验算。

10.1.15 疲劳极限状态设计应包括下列内容：

    1 疲劳分析应按下列公式计算：

式中：DFF——疲劳安全系数；

          D_c——疲劳损伤。

    2 基础结构可采用基于Miner线性累积疲劳损伤理论的疲劳寿命分析方法计算结构或构件的疲劳寿命。

    3 多项疲劳荷载共同作用，宜采用时程分析法进行耦合疲劳分析。

    4 疲劳极限状态设计应选用应力集中系数、S-N曲线及疲劳安全系数。

    5 冰激疲劳分析应根据工程海域的冰情和冰参数调查资料，建立冰速和冰厚的概率分布函数，确定冰疲劳环境模型。

10.1.16 偶然极限状态设计应按下列公式计算：

式中：S_a——荷载效应组合的标准值；

          A——结构或结构构件达到规定限值。

10.1.17 桩基设计应符合下列规定：

    1 桩基宜采用打入式钢管桩，且不宜现场接桩；

    2 单桩承载力宜通过现场试验等方法确定；

    3 桩基设计应计入土的非线性特性的影响；

    4 桩基设计应评估风电机组使用年限内泥沙移动对风电机组基础的影响；

    5 桩基设计应计入运输和沉桩造成的疲劳损伤的影响；

    6 当基础周边存在土体欠固结、填土和周边超载时应计入土体负摩阻力的影响；

    7 按群桩设计的桩基，单桩极限承载力设计值应计入群桩效应影响；

    8 嵌岩桩设计应计入荷载反复作用对基桩抗拔承载性能的影响。

10.1.18 单桩基础设计应符合下列规定：

    1 钢管桩与风电机组塔筒的连接可采用灌浆连接段连接或法兰直接连接。

    2 单桩基础埋深长度的确定宜满足下列要求之一：

    1）桩身位移曲线出现竖向切线；

    2）桩长增加对桩身泥面处水平位移的影响小于限定值。

    3 在正常使用极限状态下，单桩基础的泥面位置转角及水平位移不应大于限定值。

    4 单桩基础宜有防冲刷措施。

    5 钢结构设计应符合现行行业标准《海上固定平台规划、设计和建造的推荐作法——荷载抗力系数设计法（增补1）》SY/T 10009的相关规定。

10.1.19 导管架基础设计应符合下列规定：

    1 导管架基础可采用先桩法或者后桩法设计；

    2 桁架式导管架斜撑宜采用X形连接方式，不宜采用K形、倒K形、心形连接方式；

    3 桁架式导管架不宜在浪溅区、海冰作用区内设置水平杆件和斜撑；

    4 桩基与导管架基础的连接可采用灌浆连接；

    5 钢结构设计应符合现行行业标准《海上固定平台规划、设计和建造的推荐作法——荷载抗力系数设计法（增补1）》SY/T 10009的相关规定。

10.1.20 高桩承台基础设计应符合下列规定：

    1 桩基宜采用对称形、梅花形或环形布置，承台截面宜采用圆形；

    2 钢筋混凝土承台的高程和平面尺寸等应根据水位、波浪、海流、海冰、风电机组荷载、施工工艺和运维要求等条件计算确定；

    3 钢筋混凝土承台设计及构造要求应符合现行行业标准《水运工程混凝土结构设计规范》JTS 151的相关规定；

    4 钢筋混凝土承台宜按空间结构进行强度和配筋计算；

    5 分层浇注的各阶段底板应进行强度计算；

    6 桩基和塔筒与承台的连接部位应进行疲劳强度验算；

    7 预埋环与承台、桩与承台、锚栓连接件与承台之间应做防水设计；

    8 承台抗冲切设计应计入承台厚度尺寸效应的不利影响。

10.1.21 重力式基础设计应符合下列规定：

    1 重力式基础混凝土结构应根据海水环境类别和设计使用年限进行耐久性设计，对处于浪溅区和水位变动区的混凝土构件应采用高性能海工混凝土；

    2 重力式基础设计应包括强度、稳定性、基础静力变形、动力特性和施工安装等方面的分析和验算；

    3 重力式基础应进行海床处理，并应采取防冲刷措施；

    4 重力式基础混凝土结构设计及构造要求应符合现行行业标准《水运工程混凝土结构设计规范》JTS 151的相关规定。

10.1.22 防腐设计应符合下列规定：

    1 防腐设计年限不应小于25年；

    2 基础钢结构的防腐蚀设计应符合现行行业标准《海上风电场钢结构防腐蚀技术标准》NB/T 31006的有关规定；

    3 基础混凝土结构的防腐蚀设计应符合现行行业标准《水运工程结构混凝土结构设计规范》JTS 151、《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTJ 275、《水运工程结构耐久性设计标准》JTS 153和《海港工程钢筋混凝土结构电化学防腐蚀技术规范》JTS 153-2的有关规定。

10.1.23 灌浆连接设计应符合下列规定：

    1 灌浆连接段应根据灌浆材料性能、钢管和灌浆环向空间几何形状、剪力键的设置和灌浆段长径比等条件进行设计；

    2 灌浆连接段应进行承载能力和疲劳寿命计算，并应采取构造措施；

    3 灌浆连接段长度不宜小于1.5倍连接段外径。

10.1.24 靠泊设计应符合下列规定：

    1 每个风电机组基础都应设置靠泊设施。当工程海域涨落潮流方向和主浪向相差较大时，应增加靠泊设施数量。

    2 靠泊设施布置方位应根据工程海域的风、波浪、海流的分布以及运维船舶允许靠泊的条件确定，并应与爬梯和上部平台布置相协调。

    3 靠泊设施设置高程范围应根据工程海域海洋水文条件和运维船舶条件等确定。

    4 靠泊设施宜具有构件更换的便利性。

    5 橡胶护舷应符合现行行业标准《橡胶护舷》HG/T 2866的有关规定。

10.1.25 钢质平台及爬梯设计应符合下列规定：

    1 钢平台防护栏杆的设计应符合现行行业标准《海上平台栏杆》CB/T 3756的有关规定；

    2 钢爬梯的设计应符合现行行业标准《海上平台斜梯》CB/T 3757的有关规定；

    3 钢爬梯宜采用斜爬梯。

10.1.26 海底电缆J形管设计应符合下列规定：

    1 J形管内侧应平滑过渡，水下端宜采用外置喇叭口结构形式；

    2 连接处应进行强度和涡激振动验算。

10.1.27 抗冰设计应符合下列规定：

    1 抗冰设计应计入冰的作用力及作用位置的影响；

    2 抗冰设计应计入冰磨蚀、冰爬及冰堆积的影响；

    3 总冰力计算应根据基础的尺寸和形状、平台的位置、冰破坏的形式和单位冰强度等因素确定；

    4 抗冰设计应减少冰作用区结构的面积，并应采用具有破冰、抗冰和吸收冲击能量作用的布置方位、结构形式和构造措施；

    5 基础结构抗冰设计除应满足以上要求外，还应符合现行行业标准《寒冷条件下结构和海管规划、设计和建造的推荐作法》SY/T 10031和《海上固定平台规划、设计和建造的推荐作法——荷载和抗力系数设计法（增补1）》SY/T 10009等的有关规定。

10.1.28 基础建设期检测应符合下列规定：

    1 施工完成后应进行桩顶标高、桩位偏差、桩身质量、重要位置焊缝和基础顶法兰安装精度等检测；

    2 施工完成后应进行桩基承载力检测，高桩承台基础不应少于2根，单桩基础不应少于总桩数的10%且不应少于2根，其他基础形式不宜少于1根；

    3 钢桩检测应符合现行行业标准《码头结构设计规范》JTS 167和《水运工程地基基础试验检测技术规程》JTS 237的有关规定；

    4 钢结构建造质量检测应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205的有关规定。

10.1.29 基础运行期检测应符合下列规定：

    1 运行期检测频率应根据检测内容确定；

    2 检测范围应包括风电机组基础、J形管、爬梯、栏杆、防腐蚀系统、海生物附着、冲刷及冲刷防护等；

    3 检测样本的选取应计入基础结构、环境条件及建设时间差异的影响；

    4 当随机抽取的风电机组基础中有一个或者多个问题存在，应提高检测比例；

    5 灌浆连接段宜进行完整性检测；

    6 运行期宜定期检测钢结构关键位置的疲劳裂纹。

10.1.30 基础监测应符合下列规定：

    1 监测数量不应少于风电机组数量的10%，监测位置应覆盖最不利外部条件位置；

    2 基础监测宜与海洋水文和气象等同步观测；

    3 监测设备安装应与基础结构永久设施建造同时进行；

    4 运行期基础应开展振动、倾角、沉降和应力应变等监测；

    5 运行期基础宜开展局部冲刷、阴极保护和海生物生长情况等监测。