北极星风力发电网获悉,中电联近日发函对工程建设国家标准《海上风电场工程勘测规范》公开征求意见。由中电联标准化管理中心组织、中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司和中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司等单位编制的国家标准《海上风电场工程勘测规范》已经完成征求意见稿,现征求意见。各有关单位需在2017年3月20日前将意见以信函或电子邮件等方式反馈至标准编写组。以下为意见函及征求意见稿原文:
前言
本规范是根据《住房城乡建设部关于印发2015年工程建设标准规范制订、修订计划的通知》(建标〔2014〕189号)的要求安排制订的。
本规范在编制过程中,编制组经广泛调查研究,认真总结工程实践经验,参考有关研究成果和相关国家标准,并在广泛征求意见基础上,经审查定稿。
本规范的主要技术内容为总则、术语和符号、基本规定、海洋气象观测、海洋水文勘测、工程地质勘察、工程测量、工程物探、工程钻探、岩土试验与测试、现场检测和监测,共11章和16个附录。
本规范由住房城乡建设部负责管理,由中国电力企业联合负责日常管理,由中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议,请寄送中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司(地址:杭州市余杭区高教路201号,邮编:311122)。
本规范主编单位:中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司
本规范参编单位:浙江华东建设工程有限公司
中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司
国家海洋局第二海洋研究所
中国气象局公共服务中心
福建华东岩土工程公司
河北省电力勘测设计研究院
山东电力工程咨询院有限公司
中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司
国核电力规划设计研究院有限公司
本规范主要起草人员:
本规范主要审查人员:
1.总则
1.0.1为统一海上风电场工程勘测的内容、方法和技术要求,保证勘测工作质量和成果质量,制定本规范。
1.0.2本规范适用于海上风电场工程的海洋气象观测、海洋水文观测、工程地质勘察、工程测量、工程物探、工程钻探、岩土试验与测试、岩土检测和监测工作。
1.0.3海上风电场工程勘测,除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
2术语和符号
2.1术语
2.0.1海上风电场 offshore wind power project
在沿海多年平均大潮高潮线以下海域建设的风电场,包括潮间带和潮下带风电场、近海风电场和深海风电场。
2.0.2长期海洋气象测量 long-term marine meteorological measurement
用于海上风电场风能资源评估的风速、风向、温度及气压测量。
2.0.3 短期风速与风向测量 short-term wind speed and wind direction measurement
全潮水文观测期间进行的用于海洋水文评估的风速与风向观测。
2.0.4平均风速 average wind speed
给定时间内瞬时风速的平均值,给定时间从几秒到数年不等。
2.0.5极大风速 extreme wind speed
瞬时风速的最大值。
2.0.6 轮毂高度 hub height
从平均海平面到水平轴风电机组风轮扫掠面中心的高度。
2.0.7 潮位 water level
潮汐出现时,海面相对基准点的高度。
2.0.8 地震效应 earthquake effect
由地震活动产生的影响,包括滑坡、崩塌、泥石流、塌陷、砂土液化、软土震陷等。
2.0.9 砂土液化liquefaction of sand
饱水的无粘性土在地震作用下结构和性状发生严重变化而产生流动变形,抗剪强度和承载力大幅下降,甚至完全丧失的现象。
2.0.10软土震陷 settlementofsoft soil
饱和软土在地震荷载作用下产生的永久变形。
2.0.11 风暴岩tempestite
由热带风暴引起的高速旋转风暴流,将海底沉积物掀起、分异,而重新组成的新岩土体,统称风暴岩。
2.0.12活动沙丘沙波submarine sand dunes and waves
在海洋浪、潮、流作用下,处于不断运动状态的海底沙丘或砂波。
2.0.13 海底浊流seabed turbidity current
覆盖在海底斜坡上的砂、泥在重力或外动力作用下,发生大规模滑动而形成的高密度混浊流。
2.0.14 浅层气submarine shallow gas
在海底面以下1,000m以内沉积物中所聚集的气体,主要由甲烷、二氧化碳、硫化氢、乙烷等组成。
2.0.15星站差分系统satellite-based augmentation system
通过地球静止轨道卫星搭载卫星导航增强信号转发器,向用户播发差分改正值,改进原有卫星导航定位精度的系统。
2.0.16深度基准面depth datum
以特定算法计算的相对于当地平均海面的最低潮面。
2.0.17理论最低潮面the lowest normal low water
在平均海面以下一定深度,理论上可能出现的潮汐最低水位,是我国法定的深度基准面。
2.0. 18侧扫声纳探测side scan sonar survey
利用声波的反射原理,采用声学换能器向海底发射声波,获得海底回波信号,实现海底地貌成像的一种物探方法。
2.0.19海洋磁法探测 marine magnetic prospecting
通过测量地磁场变化,探测海水中和海底含磁性物体的空间位置和几何形状的一种物探方法。
2.0.20水域地层剖面探测waters stratum section detection
利用弹性波的反射原理,采用地层剖面仪进行水底地层结构和构造探测的一种地震勘探方法,分为浅地层剖面探测和中地层剖面探测。
2.0.21水域多道地震勘探waters multiple traces seismicexploration
利用地震波的反射原理,对具有波阻抗差异的水底地层或构造采用人工激发宽频带地震波、多次覆盖技术进行探测的一种反射波地震勘探方法。
2.0.22漂浮式钻探平台floating exploration platform
海上钻探作业中,能重复实现就位、起浮、移航等操作以改变作业地点的平台。
2.0.23固定式钻探平台fixed exploration platform
海上钻探作业中,用桩结构或管柱支撑将作业平台固定于海面上的钻探平台。
2.2符号
d——水深;
fs——侧壁摩阻力;
F——累积频率;
g——重力加速度;
h——等高距;
——累积频率为F的波高;
——平均波高;
——相对水深,
HS——有效波高;
L——波长,当为深水波时,用L0表示;
n——导线转折角数、测站数;
qc——锥尖阻力;
——大潮日期的平均潮差;
——观测日期的潮差;
TP——谱峰周期;
T——平均周期;
Ts——有效波周期;
ui——孔压探头贯入土中量测的孔隙水压力;
ut——孔压消散过程t时刻的孔隙水压力;
V10min——10min平均风速;
——观测日期的潮流平均最大流速矢量;
——大潮日期的潮流平均最大流速矢量;
——表示潮流的椭圆长半轴矢量;
——主太阴日分潮流的椭圆长半轴长度;
——太阴太阳赤纬日分潮流的椭圆长半轴长度;
——主太阴半日分潮流的椭圆长半轴长度;
z——贯入深度;
α——倾斜角;
?50——不固结不排水(UU)试验过程中,最大应力差一半时的应变值。
3基本规定
3.0.1海上风电场工程勘测应在收集分析基础资料的基础上,查明场区的气象、水文和工程地质条件,为风电场建筑物布置和基础设计、地基处理提供依据。
3.0.2海上风电场工程勘测工作深度应与相应设计阶段的工作要求相适应,并应保证勘测周期和勘测工作量。
3.0.3海上现场作业安全应符合下列规定:
1开展现场工作之前,应收集和分析工程勘测区域的基础资料,进行现场踏勘,了解自然条件和工作条件。应进行工作海域危险源辨识和安全风险评价,制定安全风险控制措施和应急预案。
2应健全海上安全生产管理机构,制定详细的安全工作制度。确保安全设施和设备完好,保障作业人员安全。
3海上作业人员必须进行海上安全教育培训,培训合格后方可从事海上作业。特种作业人员必须持证上岗。
3.0.4海上风电场勘测作业应做好废弃浆液、油料等生产废弃物和生活垃圾的收集和处理,严禁随意倾倒和焚烧,满足海洋环境保护的要求。
3.0.5各阶段均应编制和提交工程勘测成果或报告。工程勘测成果或报告应包括正文、附图和附件。
4海洋气象观测
4.1一般规定
4.1.1海上风电场工程应进行海洋气象观测,为海上风电场风能资源评估、工程设计及建设提供基础数据。
4.1.2海上风电场工程应进行长期海洋气象测量,观测持续时间应不少于一年,观测位置应具有代表性。全潮水文测验期间应进行短期测量,测量位置根据水文测验要求确定。
4.1.3长期海洋气象测量的主要观测要素包括风速、风向、温度及气压等。短期测量的观测要素包括风速、风向等。
4.2长期海洋气象测量
4.2.1所选测风塔位置的风况应具有代表性。测风塔位置应避开航道、军事区等敏感区域,并宜兼顾项目运行阶段观测要求。
4.2.2单个风电场测风塔应不少于1座,具体数量依据风电场场址形状和范围确定。潮间带及潮下带滩涂风电场的测风塔在垂直海岸线方向的控制距离宜不超过5km,其他海上风电场应不超过10km。测风塔布置应兼顾平行与垂直海岸线两个方向的风能资源变化情况。
4.2.3测风塔梯度设置和方位设置,应包括下列内容:
1 测风塔测量高度应高于预装风电机组轮毂高度,应有1座测风塔测量高度不低于100m。测量高度应以风电场区域平均海平面为起算基面。
2高度100m的测风塔,可在100m、90m、80m、70m、60m、50m和20m高度分别安装两套独立的风速仪,在测风塔100m、80m、60m、20m高度分别安装2套独立的风向标,在20m高度安装温度及气压传感器,在塔顶安装温度传感器。
3其他高度的测风塔,测量高度设置时,可按100m测风塔和预装风电机组轮毂高度确定。
4为避免同高度仪器间的相互影响,风向标在安装时,可在要求高度2m范围内调整。
5风速、风向传感器应固定在测风塔的水平支架上,支架的朝向应根据区域风况特征及当地盛行风向确定。
4.2.4测风塔和仪器安装方式,应符合下列要求:
1海上测风塔结构可选择桁架型或其它形式,在现场环境下结构应稳定,风振动小,并满足防海水、盐雾腐蚀,防雷电、防热带气旋的要求。测风塔应方便交通工具停靠和人员攀登,并配备明显的安全标志。
2海上测风塔应满足航海、航空警示要求。
3 风速、风向传感器与塔身距离宜为桁架式结构测风塔直径的3倍以上、圆管型结构测风塔直径的6倍以上。
4风向标应根据当地磁北安装,按照磁偏角进行修正。
5数据采集盒应固定在测风塔上,或安装在现场的临时建筑物内;数据采集盒应防波浪、防雨水、防冰冻、防雷暴、防腐蚀;应保证数据传输准确、及时。
4.2.5观测要素内容和技术要求应符合下列规定:
1风速参数采样时间间隔应不大于2s,并自动计算和记录每10min的平均风速、风速标准偏差及极大风速,单位为m/s。
2风向参数采样时间间隔应不大于2s,并自动计算和记录每10min的风向值,单位为度。
3温度参数应每10min采样一次并记录,单位为℃。
4气压参数应每10min采样一次并记录,单位为kPa。
4.2.6测量仪器宜采用传感器型,在满足精度和时间要求的条件下,风能资源测量可采用先进的新技术和新设备。传感器型测量仪器应满足以下要求:
1风速传感器与风向传感器设备在现场安装前应经国家法定计量机构检验合格,在有效期内使用。
2风速传感器应满足测量范围为0m/s~70m/s,分辨率为0.1m/s;当风速不大于30.0m/s时,精度为±0.5m/s;当风速大于30.0m/s时,精度为±5%。工作环境温度应满足当地气温条件。
3风向传感器应满足测量范围为0°~360°,精度为±2.5°。工作环境温度应满足当地气温条件。
4温度计应满足测量范围为-40℃~+50℃,精度为±0.5℃的要求。
5气压计应满足测量范围为60kPa~108kPa,精度为±2%的要求。
6数据采集器应具有本标准的测量参数的采集、计算和记录的功能,具有现场或远程下载数据的功能,能完整地保存不低于24个月采集的数据量,能在现场工作环境温度下可靠运行。
7测风设备防护等级为IP65。
4.2.7数据采集及信息记录应符合下列要求:
1在无线信号覆盖海域范围,数据收集应采用每日定时无线传输;在无线信号不能覆盖海域范围,可采用卫星数据传输或其他方法;现场数据提取的时段不宜超过3个月。
2应将现场相关信息汇总成现场信息记录表。
3对所有的测风设备,均应绘制设备安装示意图,并标明其具体安装方位。
4每次现场采集数据或检修,均应填写现场检测执行记录表。
5 发现数据缺漏和失真时,应立即检查测风设备,及时进行设备检修或更换,并对缺漏和失真数据说明原因,填写问题记录表。
6应将每次的数据文件记录汇总成表。
4.2.8 应对每次收集的数据进行审核,初步判断是否在合理范围内;判断不同高度的测量记录相关性是否合理;判断测量参数连续变化趋势是否合理。主要参数参考值宜符合本规范附录A的规定。整理现场测量逐小时原始数据与极大风速数据并形成报告。
4.2.9 数据存储应符合下列要求:
1严禁对现场采集的原始数据进行任何的删改或增减,收集的测量数据应作为原始资料正本保存,用复制件进行数据分析和整理。
2将所有未经修改的原始测风数据记录和质量控制记录整理汇总。
4.3短期风速与风向测量
4.3.1夏、冬两季的全潮水文测验期间,应进行短期风速、风向同步测量,测站总数应不少于2个,测站应具有代表性。
4.3.2测量要素主要应包括海面上平均风速及相应风向。
4.3.3风速的单位为m/s,分辨率为0.1m/s;当风速不大于30.0m/s时,精度为±0.5m/s;当风速大于30.0m/s时,精度为±5%。风向的单位为度(°),分辨率为1°,正北为0°,顺时针计量,精度为±5°。
4.3.4风速、风向传感器宜安装于船舶顶部,四周无障碍,不挡风的地方;传感器与桅杆之间的距离至少应有桅杆直径的10倍;风向传感器的0°方位应与船首方向一致。
4.3.5数据收集质量控制应符合下列规定:
1应将现场的相关信息汇总成现场信息记录表。
2将每次的数据文件记录汇总。
4.3.6数据整理应符合下列规定:
1不得对现场采集的原始数据进行任何的删改或增减,并应及时对测量数据进行复制和整理。
2整理形成现场测量逐小时原始数据与极大风速数据报告。
3将所有未经修改的原始测风数据记录和质量控制记录整理汇总。
5海洋水文勘测
5.1一般规定
5.1.1海上风电场工程应进行海洋水文勘测,为海上风电场工程的规划、设计、施工和运营提供合理可靠的水文勘测成果。
5.1.2海上风电场工程的水文分析计算应以工程海域的水文观测资料和附近海域水文站、专用站、海洋站的历史资料为主要依据。
5.1.3对海洋水文分析计算中引用的基础资料应进行可靠性、一致性和代表性分析,对计算成果应进行合理性分析。
5.2海洋水文调查与观测
5.2.1海洋水文基本资料应包括下列内容:
1海岸概况、地貌、河道或海床地形图等,工程附近的水文站或海洋站概况。
2潮位、潮流、波浪的特征值。
3含沙量、输沙率、颗粒级配与底质特性。
4海床地貌特征及演变特征。
5水温、盐度、海冰。
5.2.2资料收集应主要包括工程及附近海域泥沙来源,海床地形地貌特征、岩土类型,岸滩类型及历史海洋水文调查与资料收集应符合下列规定:
1潮汐资料调查与收集应包括工程附近海域水文站、专用站、海洋站或工程海域专用潮位站的潮位过程和统计分析的潮汐特征值;历史最高、最低潮位、发生时间、当时的风况及灾害情况;工程海域或邻近海域基准面资料等。
2 波浪资料调查与收集应包括工程附近海域长期波浪站或工程海域专用波浪站的波高、波周期、波向分布、波型等波浪特征值,历史最大波高及其对应的周期、发生时间、当时的风况及灾害情况。
3海流资料的调查与收集应包括工程海域的海流实测成果和分析资料;有河口影响的工程海区的水流观测成果资料和河流径流资料。
4 泥沙资料调查与收集应包括工程海域长期站或专用站的悬移质泥沙含沙量和输沙率、颗粒级配和历年各特征值的统计、分析资料;受径流影响较大海域,还需要收集工程海域长期站或专用站的典型年洪、中、枯水期推移质的输沙率、输沙量、颗粒级配。
5 海床海岸演变分析资料收变化,工程海域不同年代、时期的水深测图和海图资料以及海床历史演变过程、原因与速率成果。
6 海冰资料调查与收集应包括工程海域历年封冻期的冰日、冰期、冰型、冰厚、覆盖率;流冰冰块大小、密度、漂流方向和速度。
7 其他资料调查与收集应主要包括工程海域水温、盐度资料。
5.2.3海洋水文观测应符合下列规定的要求:
1海洋水文观测项目主要应包括水位、波浪、海流、含沙量、水温、盐度、海冰、水深、底质、风速、风向等,具体观测要素应根据任务要求确定,并应在技术设计文件中明确。各海洋水文要素观测方式及时间要求应符合表5.2.3的规定。
2水深、水位、海流、波浪、水温、盐度、海冰、含沙量观测应依据工程海域特点和工程需要确定,观测方法和要求应符合现行国家标准《海洋调查规范第2部分:海洋水文观测》GB/T 12763.2的有关规定。
3海洋底质采样测点数量、位置应依据工程需要确定。观测方法和要求应符合现行国家标准《海洋调查规范第8部分:海洋地质地球物理调查》GB/T 12763.8的有关规定。
5.2.4资料整理分析应符合下列规定的要求:
1对收集的水文资料应进行可靠性检查,其统计方法和精度、误差等应进行合理性检查。
2 当工程所在海域或邻近水文站、专用站、海洋站的自然条件发生变化或人类活动对水文要素造成影响时,应对不同时间的水文资料进行统一条件下的一致性检查和处理。
3 对收集的资料应进行代表性分析;对自建站的观测资料应进行可靠性和合理性分析;自建站的观测资料的整理和统计,应按现行国家标准《海洋调查规范第2部分:海洋水文观测》GB/T 12763.2、《海洋调查规范第8部分:海洋地质地球物理调查》GB/T 12763.8的有关规定执行。
5.3海洋水文分析计算
5.3.1潮汐类型与特征潮位统计应根据实测潮位资料,分析与统计工程海域潮汐类型、特征潮位、潮差、涨落潮历时等特征值;对工程设计使用的高程基准面与平均海平面、潮位基面、海图基面等各种基准面间的关系应作考证并换算为工程所用的基面,提供基面间的换算关系。
5.3.2设计高、低水位的分析与计算应符合下列要求:
1 设计高、低水位的计算,应有完整一年历时潮位或完整一年逐日高、低潮位,按照历时累积频率曲线或高、低潮累积频率曲线,计算确定设计高、低水位。对于潮汐作用明显的海域,设计高水位应采用高潮累积频率10%的潮位或历时累积频率1%的潮位,设计低水位应采用低潮累积频率90%的潮位或历时累积频率98%的潮位。对于潮汐作用不明显的河口海域,设计高水位和设计低水位分别采用多年的历时累积频率1%和98%的潮位。
2当工程场区或附近海域有不少于连续1个月的短期历时潮位资料系列时,资料系列应与附近长期潮位站采用“同步差比法”,分析计算设计高、低潮位;或与附近长期潮位站采用“相关分析法”插补延长,综合分析确定设计高水位和设计低水位。
5.3.3潮间带风电场乘潮潮位累积频率应按以下步骤统计计算:
1首先确定乘潮所需持续的时间。
2在潮位过程线上,量取各次潮历时等于乘潮所需持续时间的潮位值,以潮位值作为潮位样本绘制累积频率曲线,在乘潮累积频率曲线上选取所需的累积频率潮位值。
5.3.4不同重现期设计高、低水位的分析与计算应符合下列要求:
1当工程场区有连续20年及以上的潮位系列,并有历史最高、最低潮位的调查资料时,不同重现期设计高、低水位的计算应按年极值法选样,应以极值Ⅰ型分布或皮尔逊III型分布进行统计。水位主要由潮汐控制的,应以极值Ⅰ型分布统计成果为主;水位主要由径流控制的,应以皮尔逊III型分布统计成果为主。
2当工程场区或附近海域有不少于连续5年的最高潮位和最低潮位资料系列,资料系列应与附近有不少于连续20年资料的长期潮位站采用“相关分析法”插补延长,分析计算不同重现期设计高、低潮位。以潮汐为主的海区也可采用“极值同步差比法”,由长系列站的设计值直接推算至工程点。
3当不具备“相关分析法”和“极值同步差比法”计算条件,且风暴潮影响严重地区,应对设计潮位进行专题研究,并应建立潮位专用站,根据观测资料修正设计潮位值。
4设计潮位计算成果应通过潮波传播特性、风暴潮增减水幅度与历史最高潮位比较等进行地区合理性分析。
5.3.5波浪特性分析计算应符合下列规定:
1应根据现场实测资料分析波浪特性,分析内容主要包括波型特征、波向、波高、周期分方向统计特征和年月分布特征等,并绘制波高、周期关系图和波浪玫瑰图。
2当工程海域有较长期波浪观测资料时,应从自然地理与水文气象环境等方面,对测波站相对于工程点的代表性进行分析,并分方向检验测波站资料的适用程度;对引用的波浪要素系列的一致性与可靠性应进行考查与审定。
3当工程海域缺乏测波资料,可选择附近地形与水域开阔程度相似、水深接近的邻近水域参证站作分析。
4当工程及其附近海域无测波资料,且无法选用参证站时,可按当地地形、强风向、常风向与工程海域位置,分析主要来波方向,并结合现场调查资料判定波浪特性。
5.3.6波浪设计波高计算应符合下列规定:
1当工程或附近海域有连续20年及以上实测资料,可采用分方向的某一累积频率波高的年最大值系列,用皮尔逊III型分布曲线或其他合适的线型,并结合历史特大波高调查资料作频率分析,确定不同重现期的设计波高;当确定某一波向的设计波浪时,年最大波高及其对应周期的数据,宜在该方向左右各22.5°的范围内选取,当需每隔45°方位角均进行统计时,应对每一波向均只归并相邻一个22.5°的数据。
2当工程或附近海域测波资料系列年限较短,波高计算宜结合水域波浪特性采用短期测波资料经验频率分析方法。短期测波资料经验频率分析方法应符合本规范附录B的规定。
3设计波高计算成果,应结合历史最大波高调查资料进行分析比较,并结合短期波浪观测成果,合理确定设计波高。
5.3.7设计波浪周期的计算应符合下列规定:
1当工程或附近海域波浪主要为风浪时,可由当地风浪的波高与周期的相关关系外推与设计波高相对应的周期,或按表5.3.7确定相应的周期。
2当工程或附近海域波浪主要为涌浪或混合浪时,将与年波高最大值相对应的周期系列用皮尔逊III型分布曲线或其他合适的线型作频率分析,确定与设计波高同一重现期的周期值。
3计算所得周期均结合调查资料和类似海域经验,通过比较分析,确定合理的数值。
5.3.8设计波长可根据设计波浪平均周期、设计潮位相应水深按式(5.3.8-1)计算。有效波周期、谱峰周期可按式(5.3.8-2)和式(5.3.8-3)计算。
d——为水深(m);
F——为累积频率。
5.3.10若工程及其附近海域无实测波浪资料或工程位于水文气象或自然地理条件复杂的水域内时,宜通过历史天气图和波浪数学模型对波浪进行数值计算,分析论证工程点的设计波浪要素。
5.3.11将深水波浪要素推算至工程场区处时,应根据深水波浪计算点与工程海域之间的水深、地形差别和底坡摩擦、障碍物影响等情况,要考虑波浪浅水变形、波浪折射、波浪绕射、波浪破碎等因素的影响而进行分析和计算。当工程海域处推算的波高大于浅水极限波高时,设计波高应采用极限波高,极限波高计算方法应符合本规范附录C的规定。
5.3.12海流分析计算应符合下列规定的要求:
1 近岸海流分析应以潮流和风海流为主,必要时还应考虑由于波浪破碎产生的沿岸流和离岸流等。河口区的水流分析应以潮流和径流为主,受径流影响较大的河口区的海流应根据洪水期的观测资料分析计算。
2 海流特征值应根据现场实测资料经分析后确定。实测资料不足时,近岸海区内风海流估算方法宜符合本规范附录D的规定。地形变化较大的风电场海域潮流特征值,宜根据工程需要可用数值模拟或物理模型试验等方法分析。
3潮流按以下判别标准可分为规则的半日潮流和不规则的半日潮流、不规则的全日潮流和规则的全日潮流,按下列公式计算:
式中:
——主太阴日分潮流的椭圆长半轴长度(cm/s);
——太阴太阳赤纬日分潮流的椭圆长半轴长度(cm/s);
——主太阴半日分潮流的椭圆长半轴长度(cm/s)。
4大潮期间的潮流平均最大流速可按下述方法确定,采用大潮观测日期的实测最大值;采用准调和分析或调和分析确定;潮差、潮流相关性较好的半日潮流海区,海流观测资料可采用潮汐~潮流比较法进行分析;工程海域缺少实测资料,可以采用附近地形条件相似处的观测资料,当地形条件差异较大时,可通过下列数学模型推算:
1)大潮期间的潮流平均最大流速可根据大潮平均潮差与观测日期的潮差的比值与观测日期的平均最大流速的乘积进行计算,即按下式计算:
3)不规则半日潮流海区和不规则全日潮流海区取上面两个计算值中的大值。
6对于受径流影响较大的河口区域,可能最大流速宜采用数学模型计算最大流速。
5.3.13海冰分析计算应符合下列要求:
1应根据可能对海冰产生影响的水文、气象条件推算海冰设计参数。海冰分析可分为一般条件和极端条件。
2海冰一般条件参数应主要包括包括冰日、冰期、冰厚、温度、盐度、密度、流冰漂流方向和速度、冰覆盖率以及气温和风速等。一般条件参数应进行长期观测,统计分析后确定。
3极端条件下不同重现期的冰厚和冰的力学强度可根据20年及以上的连续年极值资料,利用皮尔逊III型分布曲线或其他合适的线型作频率分析推算。
4对于缺少资料的海域,海冰条件参数可通过经验关系并结合调查推算。
5.3.14泥沙与海床演变分析计算应符合下列要求:
1海床演变分析应包括海床稳定性分析和冲刷深度预测,分析预测年限应为25年。
2海床演变分析应在现场查勘的基础上,利用历史水下地形图、卫片图及有关水流、波浪、泥沙测验资料,根据海床演变的基本规律和人类活动的影响,分析预测海岸、海床稳定性。
3应根据实测潮流及余流方向、海底沉积物的分布、海岸侵蚀和堆积的形态特征以及沿岸组成物质的粒径变化和重矿物分布情况等资料,分析判断泥沙来源和运移方向。
4应通过历次水下地形对比分析,确定场区海床历年冲淤变化趋势、幅度和速率,分析计算可能存在的最大自然冲刷深度。对历史水下地形图等有关测绘资料应考证测量年代、测量精度,坐标和高程系统等,对各种地形图分析时应采用统一比例尺和基面。
5当海床冲刷较严重或人类活动影响较明显时,应进行全潮水文测验和水下地形测量,并应通过水动力泥沙数学模型计算等途径,分析场区的冲刷趋势和幅度。
6应结合场区附近水动力、泥沙条件相似区域已有构筑物局部冲刷实地调查资料,估计桩基础对海床局部冲刷的影响程度与范围。
7局部冲刷分析计算,应按桩基础不同的结构形式与作用和可能出现的影响,以及局部泥沙运动方向、冲淤状态及位置等对水流干扰强度,结合不同的经验公式计算局部冲刷深度和范围。对地形变化较大,海床演变剧烈的海域,宜开展局部冲刷物理模型试验,分析风机基础局部冲刷。
6工程地质勘察
6.1一般规定
6.1.1工程地质勘察分为规划、预可行性研究、可行性研究、招标设计和施工详图设计五个阶段。各设计阶段工程地质勘察工作应任务明确、重点突出,与设计工作深度相适应。
6.1.2开展工程地质勘察现场工作之前,应收集和分析项目设计资料和场址区域地质、地震及水文资料、工程场址已完成勘察成果及与工程建设有关的其他资料,开展现场踏勘,了解工程场区的自然条件和作业条件,按照本规范要求编制工程地质勘察大纲。勘察工作过程中,可根据具体情况的变化调整工程地质勘察大纲。
6.1.3工程地质勘察大纲编制宜包括下列内容:
1任务来源、勘察阶段、勘察目的和任务。
2工程概况,工程场区地形地质概况、海洋气象水文概况,项目周边港口码头、航道、避风港池、锚地分布,及涉海旅游开发、海缆管道路由、养殖等海域开发利用状况。
3以往工作概况,前阶段工程地质勘察的主要结论及审查、评估主要意见,与项目有关专题研究成果。
4勘察工作依据的标准和其它技术规定。
5勘察工作内容、工作方法、技术要求和工作量布置。应重点针对海洋土层特点确定勘察手段和方法。
6 计划工作量及进度安排。
7 项目管理和质量、安全及环境保证措施,针对重大危险源和环境因素应制定应急预案。
8 提交成果内容、形式、数量和日期。
6.1.4工程勘察等级应根据风电场工程等级、工程场地复杂程度划分为甲、乙、丙三级。工程勘察等级划分应符合下列规定:
1风电场工程等级划分应符合表6.1.4-1的规定。
注:1 当装机容量和升压站电压分属不同的等级时,工程等级应按其中较高的等级确定。
2 当风电场分期建设时,上表中的装机容量是指一座升压站对应的总装机容量。
3 上表中升压站电压等级为海上升压站的电压等级。
2 工程场地复杂程度等级划分应符合表6.1.4-2的规定。
注:1从一级至三级以最先满足的为准;
2分级要素具备本表一项及以上高级别因素的,按照高级别确定。
3 工程勘察等级划分应符合表6.1.4-3的规定。
6.1.5海上风电场工程地质勘察工作,应根据所在海域各建筑物的类型和规模、地形地质条件的复杂程度、各阶段勘察任务和深度要求,综合运用各种勘察手段和先进技术,合理布置地质勘察工作。
6.1.6海底电缆路由勘察应分为路由预选和选定两个阶段进行。路由预选勘察应在可行性研究阶段进行,路由选定勘察应在招标设计阶段进行。勘察内容、方法和评价应符合现行国家标准《海底电缆管道路由勘察规范》GB/T17502的有关规定。
6.1.7陆域升压站、集控中心等建筑物工程地质勘察阶段、内容方法和评价应符合现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB/T50021的有关规定。
6.1.8海上风电场工程勘察土的分类应符合本规范附录E的规定。
6.1.9工程地质勘察实施过程中,应满足海上作业施工安全和环境保护的要求。
6.1.10各阶段均应编制工程地质勘察报告,工程地质勘察报告应包括正文、附图、附件。工程地质勘察报告附图与附件应符合本规范附录F的规定。
6.2规划阶段
6.2.1规划阶段工程地质勘察应了解规划区域的基本地质条件和主要工程地质问题,规划风电场址的稳定性作出初步评价,为规划场地选择提供初步地质资料。
6.2.2 规划阶段的勘察任务应包括下列内容:
1了解区域地质和地震概况。
2了解规划区的地形地貌、地层岩性、地质构造等基本地质条件。
3 了解规划区不良地质作用发育情况和主要工程地质问题,并初步评价其对工程建设的影响。
6.2.3区域地质和地震勘察应包括下列内容:
1了解区域地形地貌形态、类型,地层分布。
2 了解区域内的地质构造单元、褶皱和断裂的类型、产状、规模及构造活动史,历史地震情况和地震动参数等。
3 收集地震地质资料和临近区域工程地震安全性评价成果。
4 收集临近规划区的已有工程资料,了解规划区基本地质条件,及海底滑坡、海底浊流、活动沙丘沙波、浅层气等不良地质作用的发育和分布情况。初步分析评价对工程建设的影响。
5 在分析区域地质、地震资料的基础上,绘制区域地震构造纲要图。按现行国家标准《中国地震动参数区划图》GB18306的有关规定确定规划风电场区的地震动参数,对规划风电场区的区域构造稳定性作出初步评价。
6 区域地震构造纲要图的比例尺可选用1:1,000,000~1:200,000,区域地震构造纲要图的范围应满足风电场规划方案的要求。
6.2.4风电场址地质勘察应包括下列内容:
1了解各风电场址海水深度、海底地形地貌形态等。
2了解各风电场址的地层岩性、分布、成因类型及其工程性质,尤其是特殊岩土层的分布。
3了解各风电场址的地质构造类型、规模、活动特征和性状等。
4 了解各风电场址水文地质特征。
5 了解各风电场址不良地质作用的类型、成因及发育特征,并初步评价其对工程建设的危害程度。
6.2.5风电场址地质勘察方法应以收集资料为主,对近期开发场址海域,缺乏工程地质资料时,可布置少量物探、钻探工作。
6.2.6 规划阶段地质勘察报告应包括前言、区域地质和地震概况、各风电场址工程地质条件、结论及建议。
6.3预可行性研究阶段
6.3.1预可行性研究阶段工程地质勘察应在规划阶段工作的基础上进行,初步查明场区工程地质条件及重大工程地质问题,为风电场区总体布置及初选基础方案提供地质依据。
6.3.2预可行性研究阶段工程地质勘察应包括下列内容:
1 分析研究区域地质构造及地震资料,评价区域构造稳定性,确定场区的地震动参数。
2 初步查明对场区和方案成立有影响的的海底滑坡、海底浊流、活动沙丘沙波、浅层气、海底障碍物等重大工程地质问题,并作出初步评价,提出风电场区总体布置的地质建议。
3初步查明场区各岩土层结构及工程地质特性和水文地质条件,初步提出岩土体物理力学参数,初步评价场地和地基的地震效应,提出基础类型初步选择的建议。
4了解外购天然建筑材料的储量、质量和可供应量。
6.3.3区域构造稳定性及地震的研究应符合下列要求:
1 收集分析工程场区周围不小于150km范围内区域地形地貌形态、类型及地层分布特征,区域内断裂的类型、产状、规模和构造活动史,历史地震情况等。进行Ⅱ、Ⅲ级大地构造单元和地震区划分,并分析其稳定性。稳定性评价应符合本规范附录G的规定。
2 工程场区临近区域性活动断裂时,应研究其对工程的影响;活动性断层的鉴定应符合现行国家标准《水力发电工程地质勘察规范》GB50287的有关规定。活动断裂对工程的影响评价应符合下列规定:
1)当抗震设防烈度小于8度时,或抗震设防烈度为8度和9度但隐伏活动断裂的上覆土层距基础底部厚度分别大于60m和90m时,可不考虑发震断裂错动对建筑物的影响。
2)除本条第2款第1)项规定的情况外,应避开主断裂带,发震断裂最小避让距离不宜小于表6.3.3的规定。
3在区域构造背景研究和近场区构造调查的基础上,编制区域构造地质和震中分布图;区域构造地质图比例尺宜选用1∶1,000 ,000~1∶500, 000,近场区比例尺宜选用1∶250,000~1∶100,000。
6.3.4本阶段工程场地的地震动参数可按现行国家标准《中国地震动参数区划图》GB18306的有关规定确定。当临近场区有地震安评专题研究成果时,宜综合分析确定。
6.3.5海域不良地质作用及障碍物的勘察内容应符合下列规定:
1 海底滑坡应初步查明其分布、边界条件、规模及性质,初步评价其稳定性及可能对工程的影响程度。
2 海底浅层气应初步查明其类型、气压、含气层分布范围,评价其喷逸可能性、对土体性状及工程施工安全的影响。
3 海床活动沙丘沙波应初步查明其形态、分布范围、高度,判别其活动性及对工程影响。
4 海底浊流应初步查明其分布、边界条件、规模,初步评价其稳定性及可能对工程的影响。
5 应初步查明海底障碍物的分布位置、范围、形状及特性,评价对工程的影响。
6.3.6海底滑坡勘察方法和评价应符合下列要求:
1 海底滑坡勘察应在综合分析场地地形和地质资料的基础上按滑坡体组成物质选用适宜的勘探方法,海床土质滑坡应以物探和原位测试为主,钻探和室内试验为辅的方法;海床岩质滑坡应以钻探、孔内电视和试验为主,物探为辅的方法。
2 海洋物探方法、原位试验和测试方法可根据地形、岩土体特性按本规范附录C、附录D选用。
3 每个滑坡勘探线不宜少于二条。土质滑坡主要勘探线不应少于3个勘探孔,物探剖面间距不宜大于50m;岩质滑坡的主要勘探线不应少于3个钻孔。钻孔深度应进入可能变形失稳界面以下10m~20m。在软弱带或可能失稳界面部位应取原状样进行室内试验,滑体内的各主要岩土层的取样组数不宜少于6组。
4 滑坡稳定性评价应符合下列规定:
1)滑坡稳定性评价应在综合分析工程地质条件的基础上,采用定性分析与定量计算相结合的方法。
2)稳定性计算所需岩土体物理力学性质指标应根据测试成果,反演分析和当地经验综合确定。
3)应选用有代表性分析断面和合理的计算模型进行滑坡的稳定性计算,计算时应考虑波浪、潮汐、地震等因素的影响,海底斜坡稳定性分析方法宜符合附录H的规定。
4)应根据滑坡区的地质条件,结合定量计算结果综合分析滑坡的稳定性及变形发展趋势,初步评价滑坡对工程影响。滑坡稳定状态划分应按表6.3.6的规定确定。
6.3.7海底浊流勘察方法和评价应符合下列规定:
1海底浊流勘察方法应符合6.3.6条中土质滑坡勘察的规定;斜坡土体的稳定性评价应符合6.3.6条第4款的规定。
2应根据斜坡土体的稳定状态判别产生海底浊流的可能性。当土体稳定性为欠稳定或不稳定状态时,宜判别为产生海底浊流的可能性大;当土体稳定性为基本稳定状态时,宜判别为产生海底浊流的可能性中等;当土体稳定性为稳定状态时,宜判别为产生海底浊流的可能性小。
6.3.8海底浅层气勘察方法和评价应符合下列要求:
1 应采用水域多道地震、侧扫声纳、水域地层剖面等综合物探方法,根据本规范附录J的要求对场地浅层气进行分类。
2 对可能存在大范围浅层气分布的区域应网格状布置钻孔,钻孔间距宜为2,000m~3,000m,并满足初步查明含气层气压和分布范围的要求。钻孔深度应揭穿含气层以下5m~10m。
3 应在钻孔中测定气压,并采集气样,分析气体类型。
4 根据含气层的埋藏条件及建筑物的特性,分析浅层气喷逸可能性,评价浅层气对土体性状及工程的影响。
6.3.9海床活动沙丘沙波勘察方法和评价应符合下列要求:
1 海床活动沙丘沙波勘察可采用多波束测深、侧扫声纳、浅层剖面、海底摄像、钻探、试验等勘探方法,并可根据需要布置定位观测。
2同一单元的沙丘沙波布置钻孔不宜少于3个,钻孔深度应揭穿沙丘沙波以下5m~10m。钻孔内应进行标准贯入试验,并取砂样进行容重和颗粒分析,取样间距宜为0.5m。
3应根据沙丘沙波表面虫迹、孔虫壳的破碎和锈染程度,沙波的波长、波高,粘土矿物含量的垂向变化特征,判别沙丘沙波的活动性,评价其对工程的影响。沙丘沙波的活动性判别应符合本规范附录K的规定。
6.3.10海底障碍物的勘察应采用多波束测深、侧扫声纳、浅层剖面、磁法探测、电磁感应法等物探方法进行识别,探测范围应覆盖障碍物可能分布的区域。对发现地下障碍物的地段,应有三个以上不同取向侧扫,分析海底障碍物分布位置、形状、类型、范围,评价对工程的可能影响。
6.3.11 风电场区工程地质勘察应包括下列内容:
1 初步查明海上风电场区海床地形地貌、古海沟的分布、岩土层结构、岩体风化、地质构造等地质条件。
2初步查明海上风电场区各岩土体的物理力学性质。
3 初步查明海上风电场区地下含水层及特性等水文地质条件。
4 初步查明环境水、土的化学特征,评价其对混凝土及钢结构的腐蚀性。评价标准应符合本规范附录L的规定。
5 初步评价场地和地基的地震效应。
6 初步提供基础设计地质参数和基础类型选择的建议。
6.3.12 海上风电场区工程地质勘察应采用资料收集、工程地质测绘、物探、钻探、原位测试及室内试验等综合方法。
1工程地质测绘比例尺可选用1:5,000~1:10, 000。工程地质测绘应结合地形测量、物探进行,范围应包括有影响工程布置的不良地质作用发育地段。
2 物探剖面应根据场区范围、海底地形、地貌单元按网格状布置,间距沿风机主排列方向宜为2km~3km,垂直风机主排列方向宜为4km~6km。海床地质条件复杂地段应适当加密。
3 工程地质钻探布置应根据场区边界、地形地质条件综合确定。钻孔间距宜为5km~8km,且场区周边不应少于4个钻孔,场区中间部位不宜少于1个钻孔。
4 钻孔深度应根据场地工程地质条件确定,基岩裸露与浅埋区钻孔深度进入弱风化基岩不应少于10m,遇断层破碎带、软弱夹层应揭穿。当海床面为斜坡时,钻孔深度应满足边坡稳定评价要求。深厚覆盖层地基钻孔深度应进入稳定持力层10m~20m,并满足承载力和变形验算要求。
5 主要岩土层应进行取样试验或原位测试,每一工程地质单元主要岩土层取样试验或原位测试不宜少于6组。岩土物理力学性质参数可根据试验成果结合工程地质类比法取值。
6钻孔施工期间应量测潮水位变化,遇承压水高于海平面时应量测承压水水头。
7海水水质简分析试验水样不宜少于2组;遇承压水时,水质简分析试验水样不宜少于2组。各主要土层宜取1组试样进行腐蚀性测试,有工程经验地区可采用类比确定。
6.3.13 场地和地基的地震效应的勘察应包括建筑场地类别初步确定、建筑抗震地段初步划分;初步评价砂土液化;分析地震作用下可能引发或加剧的滑坡、浊流等地震地质灾害。
6.3.14地震效应及地震地质灾害的勘察方法应在调查和收集资料的基础上,结合场区勘探进行标准贯入、动力触探等原位测试和评价,同一地质单元勘探孔数量不宜少于1个。建筑物抗震地段划分应符合本规范附录M的规定。场地土类型划分和场地类别划分应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的有关规定。砂土液化判别应符合现行国家标准《水力发电工程地质勘察规范》GB50287的有关规定。
6.3.15外购的天然建筑材料应通过搜集资料了解外购石料和砂石料来源地岩性、储量、质量和可供应量。
6.3.16预可行性阶段工程地质勘察报告应主要包括下列内容:
1 工程概况,勘察工作目的、依据和技术标准,勘察工作量布置。
2 自然地理与气象水文。
3 区域构造稳定性;场区的地震动参数。
4 场区的工程地质和水文地质条件;场地和地基的地震效应;基础类型初步选择的建议。
5 不良地质作用、海底障碍物等重大工程地质问题;风电场区总体布置的地质建议。
6 天然建筑材料。
7 结论和建议。
6.4可行性研究阶段
6.4.1可行性研究阶段工程地质勘察应在预可行性研究阶段的基础上进行,查明风电场区工程地质条件及主要工程地质问题,初步查明风力发电机组、升压站、集控中心、海缆路由工程地质条件,为各建筑物布置和基础方案设计提供工程地质资料。
6.4.2可行性研究阶段工程地质勘察应包括下列内容:
1 复核区域地质构造稳定性及地震动参数,当场区地震地质条件复杂且区域地震地质资料缺乏时,宜开展场区地震安全性评价工作。
2查明对风力发电机组及海上升压站布置有影响的海底滑坡、海底浊流、活动沙丘沙波、浅层气、海底障碍物等主要工程地质问题,并作出评价。
3 查明场区海床地形地貌,重点查明海沟、海槽的分布范围及形态。查明场区各土层组成、厚度、结构特征,基岩岩性、地质构造和岩体风化等地质条件。
4 查明场区各岩土体物理力学性质,提出各岩土体物理力学参数。
5 划分场地抗震地段、场地类别,进行无粘性土液化判别,评价场地和地基地震效应。
6 查明场区水文地质结构,地下水类型及水位;查明环境水、土对混凝土及钢结构的腐蚀性。
7 初步查明风力发电机组、升压站、集控中心、海缆路由工程地质条件。
8 调查外购天然建筑材料的储量、质量和可供应量。
6.4.3不良地质作用勘察应在预可行性研究的基础上采用钻探、物探、原位测试和室内试验等手段深化勘察,勘探线和勘探点的加密间距、勘探点深度及原位测试、室内试验的项目和数量应根据其类型、性质、规模及影响程度综合确定,满足工程地质评价需要。
6.4.4海上风电场区工程地质勘察应在预可行性研究的基础上,采用工程地质测绘、物探、钻探、原位测试及室内试验等综合方法。
1工程地质测绘比例尺可选用1:2,000~1:5, 000。工程地质测绘应结合地形测量、物探进行,范围应包括有影响工程布置的不良地质作用发育地段。
2物探剖面应沿每排风机主排列方向布置不应少于1条剖面,垂直风机主排列方向的物探剖面间距宜为2km~3km。海床地质条件复杂地段应适当加密。
3 钻孔间距宜为3km~6km,海上升压站位置不应少于1个钻孔。
4 钻孔深度应符合本规范第6.3.12条第4款的规定。
5主要岩土层应进行取样试验或原位测试,每一工程地质单元主要岩土层取样试验或原位测试不应少于6组。
6 钻孔水位观测应符合本规范第6.3.12条第6款的规定。
7海水水质简分析试验水样不应少于2组;遇承压水时,水质简分析试验水样不宜少于2组。各主要土层应取不少于1组试样进行腐蚀性测试。
6.4.5各土层物理力学性质参数应在分析试验成果的基础上结合工程经验取值,提供的地质参数应与基础方案设计要求相匹配。
6.4.6场地和地基地震效应勘察方法和评价应符合下列规定:
1 划分建筑场地类别应结合场区的勘察布置勘探孔,测定土层剪切波速的钻孔数量不宜少于2个。
2 场地土地震液化判别应根据剪切波速测试、标准贯入试验及无粘性土颗粒级配等综合判定。场地土液化判定应先进行初步判别,当初步判别认为有液化可能时,应再进行复判。建筑物抗震地段划分应符合本规范附录M的规定。场地土类型划分和场地类别划分应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的有关规定。砂土液化判别应符合现行国家标准《水力发电工程地质勘察规范》GB50287的有关规定。
3 场区拟建风力发电机组及海上升压站等地基中存在软弱粘性土层时,应进行软土震陷可能性判别。软土震陷可能性判别应符合本规范附录N的规定。
6.4.7海缆路由勘察内容、方法应符合本规范第6.1.6条的规定。陆域升压站、集控中心勘察内容、方法应符合本规范第6.1.7条的规定。
6.4.8外购的天然建筑材料应收集、调查外购石料和砂石料来源地岩性、储量、质量和可供应量。料源质量评价应符合现行行业标准《水电水利工程天然建筑材料勘察规程》DL/T5388的有关规定。
6.4.9可行性研究阶段工程地质勘察报告正文应包括概述、自然地理与气象水文、区域地质及构造稳定性、场区基本地质条件、工程地质评价、天然建筑材料、结论和建议,并应符合下列规定:
1概述应包括工程概况、前期已有地质结论及审查意见、本阶段勘察目的和任务、勘察依据和技术标准、工作内容及完成工作量。
2 自然地理与气象水文应包括工程所处地理位置、海洋功能区划及航道交通等海洋开发活动、气象要素、灾害天气、潮汐、波浪、海流等。
3 区域地质及构造稳定性应包括区域地质和地震活动概况,地震动参数,区域构造稳定性评价结论,地震地质灾害评价。
4 场区基本地质条件应包括地形地貌、不良地质作用及障碍物、地基岩土层特征及物理力学性质、水文地质条件及环境水、土腐蚀性。
5 工程地质评价应包括场区工程地质分区、场地和地基地震效应及地基变形等主要工程地质问题评价、各岩土层物理力学参数建议值、各建筑物工程地质条件初步评价及基础方案比选的建议。
6 天然建筑材料应主要包括外购料来源地的储量、质量和可供应量。
7 结论应主要包括区域构造稳定性评价、场区主要工程地质问题评价、各建筑物工程地质条件评价结论和基础方案选择地质意见,天然建筑材料的初步评价,对招标设计阶段工程地质勘察提出建议。
6.5招标设计阶段
6.5.1招标设计阶段工程地质勘察应在可行性研究基础上进行,查明风电场各风力发电机组、海上升压站或陆域升压站、海缆路由、集控中心等各建构筑物的工程地质和水文地质条件,为招标文件编制和施工详图设计提供工程地质资料。
6.5.2招标设计阶段工程地质勘察应包括下列内容:
1 查明各风力发电机组、海上升压站地形条件,地基岩土层的组成、厚度、结构及分布规律,重点查明流泥、淤泥、风暴岩、贝壳土、孤块石等分布和厚度。
2 查明各风力发电机组、海上升压站地基岩土体物理力学性质,提出设计所需的岩土体物理力学参数,分析评价地基的稳定性、均匀性,提出基础型式、持力层及地基承载力,主要工程地质问题处理的建议。
3 查明陆域升压站、集控中心的工程地质条件,提出设计所需的岩土体物理力学参数。
4 复核场地抗震地段、场地类别,进行无粘性土液化、软土震陷判别,评价场地和地基地震效应。
5 查明建筑物区地下水的类型、水位、埋藏条件;查明环境水、土对混凝土和钢结构的腐蚀性。
6 复核外购天然建筑材料的储量、质量和可供应量。
6.5.3风力发电机组和海上升压站工程地质勘察应符合下列规定:
1当建筑物位于基岩裸露区或基岩浅埋区或地形较复杂时,应采用侧扫声纳、浅地层剖面等物探方法进行工程地质测绘,比例尺可选用1:500~1:1,000,测绘范围不应小于建筑物基础边界以外200m,侧扫声纳探测宜覆盖测绘区域,浅地层剖面以建筑基础中心为基点网格状布置,剖面间距20m~50m。
2 各机位和海上升压站勘探孔布置应符合下列规定:
1)对单桩基础,勘探孔应在桩基础中心位置布置,每个机位不应少于1个勘探孔。当工程场地复杂程度等级为一级和二级的场地时,勘探孔总数量不应少于风机总台数的1.3倍。勘探孔中静力触探孔总数量不应少于总数量的1/5。
2)对群桩基础,勘探孔宜按基础中心对称布置。当工程场地复杂程度等级为一级和二级场地的群桩基础,每个机位不应少于2个勘探孔;当工程场地复杂程度等级为三级场地时,每个机位不应少于1个勘探孔。
3)对重力式基础,勘探孔宜按基础周边等间距布置。每个机位不应少于3个勘探孔。当工程场地复杂程度等级为三级场地时,每个机位不应少于2个勘探孔。
4)当地形起伏较大、主要持力层或软弱下卧层变化较大时,应加密勘探孔。
5)当场区为粘性土、粉土、砂土为主时,勘探应采用钻探和静力触探结合方法,且静力触探孔总数量不应少于勘探孔总数量的1/5。
3勘探孔深度应符合下列规定:
1)对桩基础,摩擦桩的勘探孔深度不应少于预计桩端下15m,并满足变形验算的深度要求;端承桩勘探孔的深度应进入预计桩端以下3倍~5倍桩径,且不应小于5m。静力触探孔深不应小于40m,宜进入预计桩端持力层。当勘探孔达到预计深度仍为软弱层时,应适当加深;当预计勘探孔深度内遇稳定坚实厚层岩土层时,可适当减小勘探孔深。
2)对重力式基础,钻孔深度不宜小于基础底面下1.5倍~2.0倍基础宽度,并进入度应进入弱风化岩层10m~15m,钻孔遇断层破碎带地段,应穿过断层破碎带进入稳定地层不小于5m,并满足地基整体稳定性验算和评价的要求。
4 主要岩土层应进行取样试验或原位测试,每一工程地质单元主要岩土层取样试验或原位测试不应少于6组。当持力层为基岩时,应取岩样不少于6组进行单轴饱和抗压强度试验,软岩和极软岩进行单轴天然状态抗压强度试验。
5 每一工程地质单元测定各土层剪切波速不应少于3组,其中升压站位置不应少于1组。
6 场地土地震液化判别应根据标准贯入试验、剪切波速、无粘性土颗粒级配、相对密度、相对含水量等多种方法综合判定。场地土液化判定应进行初判和复判。地震液化判别应在海床面以下20m范围内,每一地质单元用于液化判别而布置的勘探孔不应小于3个,勘探孔深度应大于液化判别深度。当采用标准贯入试验判别液化时,应按每个试验孔的实测击数进行,在需作判定的土层中,试验点的竖向间距宜为1.0m~1.5m,每层土的试验点数不宜少于6个。土的地震液化判别应符合现行国家标准《水力发电工程地质勘察规范》GB50287的有关规定。
7 当地基中存在软弱土时,应进行软土震陷判别。每一地质单元用于软土震陷可能性判别的勘探点不应小于3个,在需作判定的土层中,每层土的取样试验数量不宜少于6组。软土的震陷判别应符合本规范附录N的规定。
8 每一工程地质单元土层电阻率测试孔不应少于3个,且海上升压站部位测试孔不应少于1个。
9 钻孔水位观测应符合本规范第6.3.12条第6款的规定。
10海水水质简分析试验水样不应少于3组;遇承压水时,水质简分析试验水样不应少于2组。各主要土层应取不少于2组试样进行腐蚀性测试。
6.5.4各岩土层的物理力学参数应符合下列要求:
1 应提供各土层的常规物理力学参数及有效摩擦角、不排水抗剪强度、桩土水平向和竖向荷载-位移关系曲线、桩的极限侧阻力和极限端阻力、桩-土界面摩擦角等。
2 应提供岩石的含水率、块体密度、泊松比、弹性模量、变形模量、单轴抗压强度、软化系数等。
3各岩土层物理力学性质参数应在分析试验成果的基础上结合工程经验取值,提供的各岩土层物理力学地质参数应与设计计算模型相匹配。
6.5.5海缆路由勘察内容、方法应符合本规范第6.1.6条的规定。陆域升压站、集控中心勘察内容、方法应符合本规范第6.1.7条的规定。
6.5.6外购天然建筑材料应通过地质调查、取样试验复核来源地岩性、储量、质量和可供应量。石料、砂砾料应取代表性试样,组数各不应少于3组;骨料碱活性试验取样组数不应少于2组,当具有碱活性潜在危害性反应时,应适当增加试验组数。料源质量评价应符合现行行业标准《水电水利工程天然建筑材料勘察规程》DL/T5388的有关规定。
6.5.7风电场工程地质勘察应分别编制风力发电机组与海上升压站工程地质勘察报告、海缆路由工程地质勘察报告、陆域升压站或集控中心岩土工程勘察报告。
6.5.8风力发电机组与海上升压站工程地质勘察报告正文应包括概述、自然地理与气象水文、区域地质概况、场区工程地质条件、各建筑物工程地质评价、天然建筑材料、结论和建议,并应符合下列规定:
1 概述应包括工程概况、前期已有地质结论及审查意见、本阶段勘察目的和任务、勘察依据和技术标准、工作内容及完成工作量。
2 自然地理与气象水文应包括工程所处地理位置、海洋功能区划及航道交通等海洋开发活动、气象要素、灾害天气、潮汐、波浪、海流等。
3 区域地质概况应包括区域构造稳定性评价结论,地震动参数,地震地质灾害评价。
4 场区工程地质条件应包括地形地貌、不良地质作用、障碍物及特殊岩土体、地基岩土层组成及特征、物理力学性质、水文地质条件及环境水、土腐蚀性。
5 各建筑物工程地质评价应包括场区工程地质单元划分、场地和地基地震效应、各岩土层物理力学参数建议值、桩基础和重力式基础分析和评价、主要工程地质问题处理的建议。
6 天然建筑材料应主要包括外购料来源地料源的储量、质量和可供应量的复核结论。
7 结论应主要包括区域构造稳定性评价、不良地质作用、障碍物、特殊岩土体、环境水土腐蚀性、场地和地基地震效应、桩基础和重力式基础分析和评价、主要工程地质问题处理的建议、天然建筑材料的复核成果,提出与岩土工程有关的施工期应注意事项及施工详图设计阶段工程地质勘察建议。
6.5.9海缆路由工程地质勘察报告编制应符合现行国家标准《海底电缆管道路由勘察规范》GB/T 17502的有关规定。
6.5.10陆域升压站或集控中心岩土工程勘察报告编制应符合现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021的有关规定。
6.6施工详图设计阶段
6.6.1施工详图设计阶段工程地质勘察应补充论证施工期专门性工程地质问题,检验、核定前期勘察成果,对施工过程中出现的工程地质问题的处理提出建议,为完善和优化设计、建设实施提供工程地质资料。
6.6.2施工详图设计阶段工程地质勘察应包括下列内容:
1 施工过程中出现新的、较大的工程地质问题,或设计优化需要时,应进行专门性工程地质勘察。
2 检验、核定前期勘察成果。
3 对施工过程中出现的工程地质问题的处理提出建议。
4 对施工期和运行期工程地质监测的方案提出建议。
6.6.3施工详图设计阶段工程地质勘察应符合下列规定:
1 专门性工程地质问题的勘察应根据施工期出现的工程地质问题的性质、复杂性、前期勘察工作深度等具体情况,布置物探、钻探、原位测试和室内试验等工作,并综合分析施工期收集的地质、检测和观测资料,为工程地质问题的处理提供地质依据。
2 收集施工过程中工程检测、监测和观测等资料,检验核对前期勘察资料;参与土建工程的验收工作。
3 跟踪施工进展动态,分析施工过程中出现的工程地质问题,提出处理措施的建议。
4根据岩土工程地质条件及工程地质问题处理的结果对施工期和运行期工程地质监测的内容、方法、布置方案及技术要求提出建议。
6.6.4施工结束后,应收集汇编与工程地质相关的资料,内容应主要包括工程区的工程地质条件、前期勘察的工程地质结论,各建筑场地施工过程的实际地质情况、地基处理措施及检测成果等;并应将工程地质资料分类整理、存档。
7工程测量
7.1 一般规定
7.1.1工程测量的主要内容应包括平面控制测量、高程控制测量、水深测量、海岸和岛礁地形测绘等。
7.1.2 平面坐标系统宜采用现行国家坐标系统,大地坐标系有关参数取值应按照本规范附录P的规定,并应符合下列要求:
1中、小比例尺地形测绘,宜采用高斯正形投影按3º分带的国家坐标系统;
2大比例尺地形测绘或施工测量,应建立和原有控制相联系的平面坐标系统;
3特殊条件下的坐标系统应通过专项论证进行系统设计;
4同一工程不同阶段的测量工作宜采用同一坐标系统。
7.1.3高程系统宜采用现行国家高程基准,并应符合下列要求:
1 在已建立高程控制地区,可沿用原高程系统;
2 远离国家水准点且引测困难时,可采用独立高程系统;
3 同一工程不同阶段的测量工作应采用同一高程系统。
7.1.4深度基准应采用当地理论最低潮面,已确定深度基准面的区域应使用已有数据,未确定深度基准面的区域,应与邻近长期验潮站进行联测推算。
7.1.5 1:500海底地形图基本等高距应为0.5m,其余比例尺海底地形图基本等高距宜为1.0m。
7.1.61:500~1:50,000比例尺地形图,宜按现行国家标准《国家基本比例尺地形图分幅和编号》GB/T 13989的有关规定进行分幅和编号;比例尺大于1:2,000的地形图及采用独立坐标系的地形图亦可采用正方形或矩形分幅并依测区顺序编号;带状不规则测区,可采用自由分幅。
7.1.7地形图的图式和要素分类代码,海域应符合现行国家标准《中国海图图式》GB 12319的有关规定,陆域应符合现行国家标准《国家基本比例尺地图图式第1部分:1:500、1:1000、1:2000地形图图式》GB/T 20257.1和《国家基本比例尺地图图式第2部分:1:5000、1:10000地形图图式》GB/T 20257.2的有关规定。
7. 1.8已有地形图应进行修测或重测后使用。
7.2平面控制测量
7.2.1平面控制宜在国家等级控制网内建立加密网,可采用四等或一级作为测区首级平面控制。
7.2.2平面控制网的坐标系统应采用统一的高斯正形投影平面直角坐标系,投影分带应符合表7.2.2的规定。
7.2.3平面控制测量宜采用全球导航定位系统(GNSS)测量方法,也可采用光电测距导线测量方法。
7.2.4全球导航定位系统(GNSS)控制网精度要求及相邻点平均间距应符合表7.2.4的规定。
7.2.5一级全球导航定位系统(GNSS)测量可采用实时载波相位差分(RTK)测量,已建立连续运行参考站(CORS)网的地区,宜采用连续运行参考站(CORS)进行实时载波相位差分(RTK)测量。实时载波相位差分(RTK)测量的主要技术要求应符合表7.2.5的要求。
7.2.6导线测量的主要技术要求应符合下列规定:
1四等、一级导线测量的主要技术要求,应符合表7.2.6的规定。
7.2.7平面控制测量所使用的仪器设备及检校要求、观测方法、观测限差、数据处理应符合现行国家标准《工程测量规范》GB50026的有关规定。
7.3高程控制测量
7.3.1高程控制宜在国家等级控制网内建立加密网,分为四等、五等两个级别。高程控制宜采用水准测量,亦可采用电磁波测距三角高程测量或全球导航定位系统(GNSS)高程测量。
7.3.2首级高程控制网的等级,应根据工程规模、控制网的用途和精度要求合理选择。首级网应布设成环形网,加密网宜布设成附合路线或结点网。为水位观测布设的验潮站主要水准点应纳入首级网。
7.3.3高程控制点间的距离应为1km~3km,一个测区至少应有3个高程控制点。
7.3.4水准测量的主要技术要求应符合表7.3.4的规定。
7.3.5四等水准测量所使用的仪器设备及检校要求、观测方法、观测限差、数据处理应符合现行国家标准《国家三、四等水准测量规范》GB/T 12898的有关规定。
7.3.6五等水准观测的视距长度、前后视距差、视线高度的要求应符合表7.3.6的规定。
7.3.7五等水准测量每一测站观测限差应不超过表7.3.7的规定。
7.3.8四、五等电磁波测距三角高程测量宜与平面控制测量结合布设和同时施测;亦可单独布设成附合或闭合高程导线或高程导线网。
7.3.9电磁波测距三角高程测量的主要技术要求,应符合表7.3.9的规定。
7.3.10全球导航定位系统(GNSS)高程测量精度等级为五等,五等全球导航定位系统(GNSS)高程测量主要技术要求应符合表7.3.10的规定。
7.4水位控制和地形测量
7.4.1水位控制应符合下列规定:
1水位控制宜利用已有验潮站水位资料;新设的验潮站水位观测可采用水尺、自计水位仪、遥报水位仪,海上定点验潮站可采用定点测深的方式。
2长期验潮站应有2年以上连续观测的水位资料;短期验潮站应有30天以上连续观测的水位资料;临时验潮站应有15天以上的连续水位资料;在半日潮海区、特殊困难情况下,临时验潮站可选在大潮期间实施同步观测水位3天。采样时间间隔宜为5min。
3测区新设的短期和临时验潮站应与邻近长期验潮站构成水位控制站组或验潮站网,验潮站的密度应能控制整个测区的水位变化,应满足潮汐性质基本相同、相邻验潮站之间最大潮高差不大于1m、最大潮时差不大于2h的条件。
4验潮站平面位置的测量精度,不应低于图根控制点精度要求;可采用静态全球导航定位系统(GNSS)测量或实时载波相位差分(RTK)测量。
5每个短期验潮站、临时验潮站应埋设工作水准点和主要水准点标志各1个。工作水准点应设在验潮设备附近,验潮站主要水准点应联入测区首级高程控制网,或与国家水准网点联测四等水准。
7.4.2海岸地形测量应符合下列规定:
1 海岸地形测量基本精度应符合表7.4.2的规定。
2 图根控制可采用导线测量、实时载波相位差分(RTK)测量等方法。
3图根导线宜布设成附合导线、闭合导线和结点网等形式。相同等级导线的边长应均匀,同一测站各方向边长之比不应小于1∶3。
4当采用实时载波相位差分(RTK)测量图根点时,与基准站的距离应在5km范围内;连续运行参考站(CORS)测量在连续运行参考站(CORS)有效服务范围内可不受流动站到基准站距离的限制。
5海岸地形测量宜采用全站仪、实时载波相位差分(RTK)测量采集数据;亦可采用激光扫描、摄影测量与遥感等方法采集数据。
7.4.3海底地形测量应符合下列规定:
1 测深定位点点位中误差限值应符合表7.4.3-1的规定。
2水深测量的深度中误差限值应符合表7.4.3-2的规定。
3海底地形测量平面定位可采用实时载波相位差分(RTK)、实时伪距差分(DGPS)或星站差分系统、微波测距、水声定位系统、后处理差分定位技术(PPK)等方法。
4水深测量可采用有模拟记录的单波束或多波束回声测深仪。单波束测深仪测深时,主测深线方向宜垂直于等深线总方向,测深线间隔宜为图上1cm~2cm。多波束测深仪测深时,测深线应平行等深线的总方向,布设测线时必须保证相邻测线间有10%的重叠。
5单波束检查线长度不应小于主测深线总长度的5%,测深检查线宜垂直于主测深线;多波束测深检查线应使用中央波束进行检查线测量,长度不应小于总测线长度的1%。
6单波束测点间距宜为图上1cm,海底地形变化显著地段应适当加密,海底平坦或水深超过20m的水域可放宽至图上2cm。
7潮间带测量可采用行船水深测量、实时载波相位差分(RTK)测量或遥感结合潮位观测方法。
7.4.4地形图编绘应满足下列要求:
1地形图编绘时图形文件中地形图数据要素应分层表示。
2海岸地形和地貌相邻图拼接的最大误差不应大于本规范第7.4.2条规定的点位中误差和高程中误差的倍;海底地形相邻图拼接的最大误差不应大于本规范第7.4.3条规定的点位中误差和深度中误差的
倍。
3 水深注记的选取应遵循"舍深取浅"的原则,并应保留适当数量的深水点。
4 编绘水深图时各要素的综合取舍应根据比例尺、性质和用途等特点确定,应保留境界、城镇、地名、标准水深线、水边线、碍航礁石标注、航标、信号台、航行水尺、方向、方位和参照物等基本要素,其他内容可根据需要综合取舍。
7.5质量控制及资料整理
7.5.1测绘成果必须实行“二级检查、一级验收”制度,检查验收与质量评定工作应符合现行国家标准《测绘成果质量检查与验收》GB/T 24356的有关规定。
7.5.2质量检查应包括过程检查和最终检查,各级检查应独立、按顺序进行,过程检查由测绘单位作业部门完成,最终检查由测绘单位质量管理部门实施。测绘成果通过检查并完善后,方可提交验收。
7.5.3资料整理应主要包括下列内容:
1任务书或测绘合同、技术要求、原始电子地形图、控制资料、像片、仪器的检验、校准记录等资料。
2技术设计书、技术总结、外业原始数据、电子手簿、平差计算资料、控制点成果、点之记、水位控制成果、地形图、水深图、专项测量成果、验收报告书及工程项目产生的其它相应电子文件等资料。
8 工程物探
8.1 一般规定
8.1.1海上风电场工程物探应根据探测目的、任务书要求、探测海域海况、地质条件、探测区域的地球物理特征合理选用侧扫声纳探测、电磁法、海洋磁法探测、水域地层剖面探测、水域多道地震勘探和测井等物探方法。具备应用条件时,宜采用多种物探方法综合探测;海上风电场工程物探方法宜按本规范附录Q的规定选用。
8.1.2物探工作宜按下列程序进行:接受任务→搜集资料→现场踏勘→编制技术方案→试验探测→正式探测→资料检查与评价→数据处理→资料解释与制图→成果报告编写与校审→成果提交与归档。
8.1.3物探技术方案应根据项目合同和物探任务书要求,在搜集和分析与工作相关的海域气象、勘探船、导航条件、海图、海底底质资料、地质条件、地球物理特征、地理交通等资料基础上,结合现场踏勘情况编制。物探技术方案主要内容应包括任务目的、工作量及范围、测区地质概况及地球物理特征、物探方法与技术、导航、测网和测线布置、人员与设备及勘探船配置、工期与进度安排、预期成果、安全预防保障措施等。
8.1.4物探仪器设备技术指标应满足探测项目的要求,应在检定、校准有效期内,并处正常工作状态。
8.1.5现场正式探测前,应进行试验工作。试验成果可作为生产成果的一部分。
8.1.6侧扫声纳探测、海洋磁法探测、水域地层剖面探测、水域多道地震勘探应采用走航式连续探测方式,并应符合下列规定:
1 当水下拖曳探头距勘探船较远时,应采用超短基线水下声学定位系统;现场开始工作前应对定位系统进行安装姿态校正。
2 勘探船应沿测线延伸线提前上线、延时下线;有拖体情况下,延伸线长度不应少于2倍拖缆长度。磁法探测时,拖曳电缆长度应大于3倍勘探船长度。
3工作航速不宜大于5 kn。
4勘探船航向应保持稳定,航迹与设计测线偏离距不应大于10m。
8.1.7物探记录内容应正确、齐全,不得涂改。现场技术人员应对全部观测资料进行自检。发现不合格记录,应分析原因,做好记录,进行补测或重测。专业技术负责人应组织人员对现场观测资料进行检查和评价,抽查率应大于30%。
8.1.8 数据处理、资料解释和成果应符合下列要求:
1 数据处理和解释软件应为有效软件。现场数据应及时整理和解释。
2 物探资料的解释应充分结合物探工作范围内的地质、设计和测量等资料,应遵循从已知到未知、先易后难、由点到面、点面结合的原则。
3 物探成果报告内容宜包括概述、地质条件及地球物理特征、探测方法与技术、质量控制、资料处理、成果分析、结论与建议、附图与附表,物探成果图件应包括物探工作布置图、物探成果图、物探成果地质解释图等。
8.2水下障碍物探测
8.2.1应根据障碍物的规模大小、埋置状况、水深和障碍物与周围物体的物性差异选择物探方法。
8.2.2侧扫声纳探测应根据测线间距选择合理的声纳扫描量程,相邻测线扫描应保证100%的重复覆盖。当现场声纳图像记录初步判读发现目标障碍物时,应根据需要在其周围布设不同方向的补充测线作进一步探测。
8.2.3 海洋磁法探测主测线宜垂直目标障碍物延伸方向。主测线与联络测线交点的测量差值的均方差不大于2nT。
8.2.4 水域地层剖面探测主测线宜垂直目标障碍物延伸方向。现场记录剖面图像应清晰,无强噪声干扰和间断等现象,初步分析发现目标障碍物时,应布设补充测线作进一步探测。
8.2.5 资料处理和解释应符合下列要求:
1 侧扫声纳探测应对采集资料进行水深和图像比例失调校正、干扰信号和噪声的识别和滤除、图像镶嵌拼接,绘制声纳图像镶嵌图。
2海洋磁法探测应对磁场信号进行校正和磁异常计算,根据需要绘制磁场强度磁异常等值线图。
3水域地层剖面探测应进行坏道编辑、涌浪滤波、频率滤波、多次波滤波、增益控制、动平衡、时深转换等处理,形成可供资料解释的成果剖面数据,绘制地层剖面图。
4应结合水下地形地貌、地质和其他资料,对物探资料进行综合分析和解释,确定水下障碍物的位置、形状、大小和分布范围。
5成果图件包括;航迹图、海底面状况图、障碍物平面分布图等。
8.3水下管线探测
8.3.1应根据水下管线的规格、材质、埋置状况、水深选择物探方法。
8.3.2现场探测前应先调研管线的性质和类型,并对探测管线及其附属设施作详细的记录和量测。
8.3.3采用水域地层剖面探测水下管线时,地层剖面仪激发的有效波波长应小于需探测管线直径的1/4。测线宜垂直管线走向;现场记录剖面图像应清晰,无强噪声干扰和间断等现象。
8.3.4侧扫声纳探测测线宜平行管线走向。应根据测线间距选择合理的声纳扫描量程,相邻测线扫描应保证100%的重复覆盖。当现场声纳图像记录初步判读发现目标管线时,应根据需要在其周围布设不同方向的补充测线作进一步探测。
8.3.5海洋磁法探测应符合本规范第8.2.4条的规定。
8.3.6采用电磁法进行电缆探测,探测感应信号较弱时,宜采用水下天线并靠近目标电缆探测。
8.3.7资料处理和解释应符合下列要求:
1 侧扫声纳探测、海洋磁法探测和水域地层剖面探测资料处理和解释应符合本规范第8.2.5条第1款~第3款的要求。
2电磁法探测应分析背景信号、噪声和有效信号特征,论证电缆异常信号,确定电缆异常点。
3 应结合收集调查的资料,对物探资料进行综合分析和解释,确定水下电缆管线的位置、走向和埋深范围。
4成果图件应包括航迹图、电缆管线平面分布图和埋深剖面图等。
8.4地质结构探测
8.4.1侧扫声纳探测海底底质类型时,拖鱼距海底高度宜一致。
8.4.2水域地层剖面探测地质结构应符合下列规定:
1 地层分层探测,主测线宜与地质勘探线或其它物探方法的测线重合;地质构造探测,主测线宜垂直于地质构造走向,联络测线宜垂直于主测线。
2 浅地层剖面仪宜探测海底以下50m深度内的地层分布特征和不良地质作用,竖向分辨率不宜大于30cm。中地层剖面仪宜探测海底以下100m深度内的地层分布特征和不良地质作用,竖向分辨率不宜大于1m。
3 拖曳式声源和水听器阵应拖曳于船尾涡流区外且平行列置。
4 记录剖面图像应清晰,目标层反射波宜位于观测时窗中部。对现场记录剖面图像初步分析发现可疑目标时,应布设补充测线以确定其性质。
8.4.3水域多道地震勘探探测地质结构应符合下列规定:
1 测线布置应符合本规范第8.4.2条第1款的规定。
2 宜采用多次覆盖方法,叠加次数、排列长度、道间距、偏移距、炮点距或激发时间间隔、激发能量、震源沉放深度、采样频率、记录时间长度等采集参数根据试验和实际需要而定。
3 地震电缆道数不应少于24道。不正常工作道数应低于3道,测线空废炮率应低于5%,连续空废炮不应超过4炮。
4电缆尾标偏离不应大于15°。
8.4.4钻孔岩土波速测试可选择单孔声波和地震测井;地层剪切波速度测试可选择跨孔法和单孔法;电阻率测试可选择电阻率测井;钻孔地层观察宜选择钻孔全景成像。
8.4.5资料处理和解释应符合下列要求:
1 侧扫声纳探测应对采集资料进行干扰信号和噪声的识别和滤除、图像镶嵌拼接。对沙丘沙波、海沟、海槽、礁石、裸露基岩等形态、规模进行估算,结合其他资料对海底底质类型和微地貌特征进行解释。
2 水域地层剖面探测资料处理应符合本规范第8.2.5条第3款的规定。
3 水域多道地震勘探资料处理应包括解编和格式转换、单炮与单道显示、坏炮与坏道编辑、叠前去噪、滤波与振幅补偿、震源子波反褶积、静校正、多次波滤波、速度分析、动校正和叠加、叠后偏移归位、时变滤波、动平衡、时深转换等处理,形成可供地震资料解释的成果剖面,绘制时间剖面图、深度剖面图和反演解释图等。
4采用水域地层剖面探测和水域多道地震勘探进行地质结构探测时,应分析反射波时间剖面中同相轴连续性、反射波组的间距大小变化及波组的错断、分叉、合并、尖灭,波形、振幅突变等现象。结合地质资料,划分地震层序,解释海底地层结构、地质构造、不良地质作用。
5 应采用岩体弹性纵波速度划分岩体风化带,评价岩体完整性,计算相关动力参数;土层剪切波测试宜计算卓越周期、场地覆盖层厚度,进行场地土类别划分和液化判别。
6 探测成果图件应包括测线平面布置图、航迹图、地震剖面解译图、微地貌特征图、海底地质类型分布平面图、主要层位的地层等厚度图、地层顶界面埋深图和分层构造图等。
9工程钻探
9.1一般规定
9.1.1钻探作业前,应收集工程勘察区域的基础资料,并根据钻探任务书要求进行技术与安全交底。资料收集应包括地形、地质、水文、气象、航运及障碍物分布情况等内容。
9.1.2钻探作业前,应办理水上水下活动许可证。
9.1.3当风力大于5级时,不应进行钻探平台抛锚定位作业;当遇雷雨、大雾、6级以上大风或浪高2.0m以上等恶劣天气时,严禁进行钻探作业。
9.2钻探设备及机具选择
9.2.1海上钻探设备及机具选择应根据作业海域海况和钻孔技术要求等情况确定。
9.2.2根据海上钻探作业特点,钻机和隔水套管的选择宜具有波浪补偿功能。
9.2.3钻探作业平台类型可选择固定式和漂浮式,平台载重安全系数应大于5;钻探作业所需的钻场面积不宜小于50m2。
9.2.4钻探作业平台应搭建牢固、布置合理,并设置安全防护措施。
9.3钻探方法
9.3.1钻探作业平台抛锚定位应按作业海域海况和海底土质选择锚型、锚缆和系缆长度。抛锚定位作业应选择在能见度好,风浪小的时间段内进行。
9.3.2应根据钻孔任务书要求设计钻孔孔身结构,确定护孔技术措施。
9.3.3孔口管规格和长度应根据水深、潮差、浪高及钻孔技术要求等因素确定;采用伸缩套管作导向套管时,其长度应满足最大潮差与波浪起伏要求。
9.3.4孔口管安装应选在风浪小的时段进行,其轴线应与钻机立轴、天车保持在同一垂线上。
9.3.5钻进方法和钻进工艺应根据钻探作业区域海况、地层特性和钻孔技术要求等确定。钻进回次进尺不宜大于2m。
9.3.6钻孔冲洗液和护壁堵漏材料应根据钻孔技术要求、地层、钻进方法、设备条件和环境保护等进行选择。当采用泥浆护壁钻进工艺时,应根据地层和海水特性调整其泥浆性能,以确保钻孔孔壁稳定。
9.3.7钻孔孔内原位试验宜在固定式钻探平台上进行;当在漂浮式钻探平台进行孔内原位试验时,应确保平台稳定,并采用多重套管。
9.4取样要求和方法
9.4.1岩芯采取率应根据钻孔技术要求、岩土层性质确定,并应符合表9.4.1的规定。
9.4.2试样采取应根据土层特性和土试样质量等级进行,土试样质量等级划分应符合表9.4.2的规定。取土器及取土方法应按本规范附录R的规定选择。
9.4.3海底底质采样应在孔口管安装前进行。底质采样可分为表层采样和柱状采样两种。表层采样可采用蚌式采样器和箱式采样器;柱状采样可使用重力采样器和振动采样器。柱状样直径不小于65mm。粘性土柱状样长度应大于2m;砂性土柱状样长度应大于0.5m;表层底质采样量不少于1kg。
9.4.4土试样标识应清晰、详实,对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级试样应妥善封存,运输过程中应避免振动;对易于振动液化和水分离析的土试样,宜在现场设立的土工试验室进行试验。
9.5钻探编录
9.5.1钻探编录应及时、清晰、详实。记录应按钻进回次逐段填写,严禁事后追记。
9.5.2记录内容应主要包括钻探作业海域海况、设备类型、套管规格和长度、钻孔护壁和堵漏、钻进和取样、孔内异常和处理情况等内容。
10岩土试验与测试
10.1 一般规定
10.1.1 岩土试验与原位测试项目应根据岩土性质、设计要求和试验方法的适用性确定。
10.1.2岩土试验仪器和原位测试设备检定和校准应符合现行国家标准《岩土工程仪器的基本参数及通用技术条件》GB/T15406的有关规定。
10.1.3试验样品的制备和饱和、具体操作方法应符合现行国家标准《土工试验方法标准》GB/T50123、《工程岩体试验方法标准》GB/T50266的有关规定。试验样品质量及数量应满足试验项目的要求。原位测试的试点应有代表性。
10.1.4 试验条件应根据岩土性质及边界条件确定。
10.1.5 土的分类应符合本规范附录E的规定。
10.1.6试验成果应真实、准确。试验资料整理时,应考虑仪器设备、试验条件、试验方法对试验成果的影响,结合岩土性质剔除异常数据。
10.2 室内试验
10.2.1 土的物理性质试验应符合下列规定:
1 土的物理性质指标应包括含水率、密度、液限、塑限、土粒比重、颗粒级配、渗透系数、砂的相对密度等。
2 含水率试验应对两个试样进行平行测定,非均质土应进行三个以上试样测定。
3 土的密度试验宜采用环刀法,无法用环刀制备试样时,可用蜡封法。均质土密度值应取同一组两块试样平均值,非均质土密度值应取同一组三块以上试样平均值。
4 液限含水率可采用76g瓦氏圆锥仪法测量,取落锥下沉深度为10mm的试样含水率;塑限含水率可采用搓条法确定。液限含水率、塑限含水率均可采用联合法测定。
5 土的比重宜通过比重瓶法、浮称法、虹吸筒法试验确定。
6颗粒分析试验,粒径大于0.075mm可采用筛析法;粒径小于0.075mm可采用密度计法或移液管法,试验过程中应采用4%浓度的六偏磷酸钠作为分散剂。若试样中易溶盐含量大于0.5%时,试验前应洗盐。
7 常水头渗透试验适用于砂土,变水头渗透试验适用于黏性土和粉性土,试验宜重复测记三次以上,计算的渗透系数宜取3~4个在允许差值范围内的数据平均值,允许差值不大于2×10-n,对透水性很低的饱和黏性土,可通过固结试验测定固结系数cv、ch,计算渗透系数kv、kh。
8砂的相对密度可采用天然密度、最大干密度、最小干密度进行确定,天然密度应采取Ⅰ级样进行现场试验确定。
10.2.2土的力学性质试验应符合下列规定:
1土的力学性质指标应包括压缩系数、压缩模量、固结系数、先期固结压力、抗剪强度指标、?50、动阻尼比、动弹性模量等。
2压缩系数、压缩模量、固结系数、先期固结压力应采用固结试验测定。土的固结试验最后一级压力应大于土的自重压力与附加压力之和。先期固结压力试验应满足下列要求:
1)试样质量宜采用I级土样。
2)试验加压率宜小于1,可采用0.5或0.25倍。第一级压力宜采用12.5kPa,最后一级压力应使e~lgp曲线下段出现较长的直线段。
3)加荷稳定标准宜为24h,或每小时变形量小于0.005mm,也可采用间隔2h逐级加荷的快速法,并按次固结增量法进行校正。
4)宜用最小曲率半径法(C法)确定先期固结压力pc。
3抗剪强度指标宜采用三轴压缩试验测定。正常固结和超固结粘性土的不固结不排水强度亦可采用快剪强度、固结不排水强度指标亦可采用固结快剪强度指标,砂性土的固结排水强度指标亦可采用慢剪强度指标。
4 ?50指标应采用三轴不固结不排水试验测定,取各级围压下最大主应力差50%对应的应变值的平均值作为该试样的?50值。
5动阻尼比、动弹性模量指标可采用动三轴试验、动单剪试验测定。小动应变时的动弹性模量和动阻尼比可采用共振柱试验测定。
10.2.3 岩石试验应符合下列规定:
1 岩石物理力学指标应包括含水率、块体密度、单轴抗压强度、弹性模量、变形模量、泊松比等。
2 含水率试验应采用烘干法。试样应保持天然含水率。
3 块体密度试验应符合下列规定:
1)凡能制备成规则试件的各类岩石,宜采用量积法。
2)除遇水崩解、溶解和干缩湿胀的岩石外,均可采用水中称量法。
3)不能用量积法或水中称量法进行测定的岩石,宜采用蜡封法。
4 单轴抗压强度试验应符合下列规定:
1)应根据工程需要和岩体性质选择在天然含水状态、烘干状态、饱和状态下测定单轴抗压强度,当需计算软化系数时,应分别测定干燥和饱和状态下的强度。
2)同一组试验的最大值和最小值之差不应超过平均值的20%,否则应加做1个试样,并取最接近的3个试验值的平均值。
3)当试件无法制成标准的高径比时,可按下式换算:
4)当无法采取规则试样时,可采用点荷载试验进行换算。
5 弹性模量、变形模量、泊松比可采用单轴压缩变形试验测定。单轴压缩变形试验应采用电阻应变片法或千分表法。
10.3 原位测试
10.3.1 静力触探试验可根据作业区域海水深度选用平台式和海床式。十字板剪切试验、圆锥型动力触探试验、标准贯入试验、旁压试验、扁铲侧胀试验宜在固定式平台上进行。在漂浮式钻探平台试验时,应确保平台的稳定。
10.3.2 静力触探试验应符合下列规定:
1 宜采用带孔隙水压力量测和倾斜度量测的四桥探头,亦可采用双桥探头。
2 静力触探试验的技术要求应符合下列规定:
1)探头圆锥锥底截面积应采用10cm2或15cm2,探头侧壁面积应采用150cm2~300cm2,锥尖锥角应为60°。
2)探头应匀速垂直压入土中,贯入速率应取2cm/s±0.5cm/s。
3)深度记录的误差不应大于触探深度的±1%。
4)贯入深度超过30m,或穿过厚层软土后再贯入硬土层时,应采取措施防止孔斜或断杆。
5)带孔压测试的探头在贯入前应保持探头饱和,且在试验过程中不得上提探头。
6)在预定深度进行孔压消散试验时,应量测停止贯入后不同时间的孔压值,其计时间隔由密而疏合理控制;试验过程不得松动探杆。
3 双桥探头静力触探试验应绘制qc-z曲线、fs-z曲线;四桥探头静力触探试验尚应绘制ui-z曲线、ut-lgt曲线和α-z曲线。
10.3.3 十字板剪切试验应符合下列规定:
1 测定饱和软粘土的不排水抗剪强度和灵敏度时,宜采用十字板剪切试验。
2 十字板剪切试验的技术要求应符合下列规定:
1)均质土的十字板剪切试验点的竖向间距宜为1m;非均质或夹薄层粉细砂的软粘土,宜先作静力触探,结合土层变化,选择适宜深度进行试验。
2)十字板板头形状宜为矩形,径高比1:2,板厚宜为2mm~3mm。
3)十字板头插入钻孔底的深度不应小于钻孔或套管直径的3倍~5倍。
4)十字板插入至试验深度后,试验前至少应静止2min~3min。
5)扭转剪切速率宜采用(1º~2º)/10s,并应在测得峰值强度后继续测记1min。
6)在峰值强度或稳定值测试完后,顺扭转方向连续转动6圈后,测定重塑土的不排水抗剪强度。
3 试验成果应包括下列内容:
1)各测点的不排水抗剪峰值强度、重塑土强度和灵敏度值。
2)不排水抗剪峰值强度、重塑土强度和灵敏度随深度的变化曲线。
10.3.4圆锥动力触探试验应符合下列规定:
1 圆锥动力触探试验的类型可分为轻型、重型和超重型,其规格和适用土类应符合表10.3.4的规定。
2 试验技术要求应符合下列规定:
1)触探杆最大偏斜度不应超过2%,锤击贯入应连续进行;同时防止锤击偏心、探杆倾斜和侧向晃动,保持探杆垂直度;水上试验时,发生导向杆与探杆晃动及锤击偏心的情况,应停止试验。
2)锤击速率宜为15击/min~30击/min。
3)贯入深度0m~10m时每贯入1m,宜将探杆转动一圈半;贯入深度超过10m时每贯入20cm,宜将探杆转动一圈半。
4)对轻型动力触探,当N10>100或贯入15cm锤击数超过50击时,可停止试验;对重型动力触探,当连续三次N63.5>50击时,可停止试验或改用超重型动力触探。
3 试验成果应包括下列内容:
1)应绘制单孔锤击数与贯入深度关系曲线。
2)计算单孔分层贯入指标平均值时,应剔除临界深度以内的数值、超前和滞后影响范围内的异常值。
3)根据各孔分层的贯入指标平均值,用厚度加权平均法计算场地分层贯入指标平均值和变异系数。
10.3.5 标准贯入试验应符合下列规定:
1 标准贯入试验的设备应符合表10.3.5的规定。
2 标准贯入试验的技术要求应符合下列规定:
1)试验孔宜采用回转钻进,并保持孔壁稳定,孔底的废土高度不应大于5cm。贯入器不得冲击孔底。
2)锤击时应减小导向杆与锤间的摩阻力,避免偏心和晃动,保持贯入器钻杆、导向杆联接后的垂直度,锤击速率应小于30击/min。
3)贯入器打入土中15cm后,开始记录每打入10cm的锤击数,累计打入30cm的锤击数为标准贯入试验锤击数N。当锤击数已达50击,而贯入深度未达30cm时,可记录50击的实际贯入深度,按下式换算成相当于30cm的标准贯入试验锤击数N,并终止试验。
3 试验成果应包括下列内容:
1)应绘制单孔锤击数与贯入深度关系曲线。
2)计算单孔分层贯入指标平均值时,应剔除临界深度以内的数值、超前和滞后影响范围内的异常值。
3)根据各孔分层的贯入指标平均值,用厚度加权平均法计算场地分层贯入指标平均值和变异系数。
10.3.6 旁压试验应符合下列规定:
1 旁压试验应在有代表性的位置和深度进行,旁压器的量测腔应在同一土层内。试验点的垂直间距应根据地层条件和工程要求确定,但不宜小于1m,试验孔与已有钻孔的水平距离不宜小于1m。
2 旁压试验的技术要求应符合下列规定:
1)预钻式旁压试验应保证成孔质量,钻孔直径与旁压器直径应良好配合,防止孔壁坍塌;自钻式旁压试验的自钻钻头、钻头转速、钻进速率、刃口距离、泥浆压力和流量等应符合有关规定。
2)加荷等级可采用预期临塑压力的1/5~1/7,初始阶段加荷等级可取小值,必要时,可作卸荷再加荷试验,测定再加荷旁压模量。
3)每级压力应维持1min或2min后再施加下一级压力,维持1min时,加荷后15s、30s、60s测读变形量,维持2min时,加荷后15s、30s、60s、120s测读变形量。
4)当量测腔的扩张体积相当于量测腔的固有体积时,或压力达到仪器的容许最大压力时,应终止试验。
3 试验成果应包括下列内容:
1)对各级压力和相应的扩张体积(或换算为半径增量)分别进行约束力和体积的修正后,绘制压力与体积曲线。
2)根据压力与体积曲线,结合蠕变曲线确定初始压力、临塑压力和极限压力。
3)根据压力与体积曲线的直线段斜率,按下式计算旁压模量:
10.3.7 扁铲侧胀试验应符合下列规定:
1 试验时应以静力匀速将探头贯入土中,贯入速率宜为2cm/s;试验点间距
可取20cm~50cm。
2 探头达到预定深度后,应匀速加压和减压测定膜片膨胀至0.05mm、1.10mm
和回到0.05mm的压力值。
3 试验成果应包括下列内容:
1)对试验的实测数据可按下列公式进行膜片刚度修正:
10.3.8 波速测试应符合下列规定:
1 各类岩土体的压缩波、剪切波或瑞利波的波速测定宜采用单孔法。
2 单孔法波速测试孔应垂直,可采用孔内激振。测点的垂直间距宜取1m~3m。层位变化处应加密,并宜自下而上逐点测试。
3 测试成果应包括波头的初至时间、振源到达测点的距离、波速、动弹性模量、动剪切模量和动泊松比。
10.3.9 视电阻率测井应符合下列规定:
1 测定地层顶底界面位置时宜选用梯度电极系。
2 非数字测井仪器的电极系类型和电极距应根据仪器探头结构和探测要求确定。
3 三侧向电流测井应保证地面电极接地良好且供电稳定,记录电流曲线时应检查并确定增量方向。
4 曲线出现负值或在金属套管中不归零时,应查明原因、清除故障后重新测量。
5 测速宜小于10m/min,直读电阻率的测量相对误差为±4%。
6 试验成果应符合下列规定:
1)各测点的电阻率可按下式计算:
11 现场检验与监测
11.1 一般规定
11.1.1海上风电场工程应在施工期对工程地质勘察成果进行现场检验,当与原勘察成果不符时,应提出处理建议,并进行施工勘察。
11.1.2海上风电场工程岩土工程勘察报告中应对施工期和运营期的现场监测工作提出建议。在施工及运营中应开展岩土监测工作,根据监测成果评估施工和运营的工程安全状态,并完善技术措施。
11.1.3现场检验与监测可根据工程性质、岩土条件及周边环境复杂程度采用现场观察、试验、量测等方法。
11.1.4现场检验与监测的记录、数据和图件等应保持完整,并应按工程要求整理分析后及时报送。现场检验与监测完成后,应提交成果报告。报告中应附有相关曲线和图纸,并进行分析评价提出建议。
11.2 现场检验
11.2.1现场检验应包括岩土分布、均匀性和特征及持力层状况等内容。
11.2.2桩基工程应通过试钻或试打,检验施工机械、施工工艺、施工参数等与地层的适应性,以及工程桩的竖向和水平承载力。单桩竖向承载力可采用静载荷试验或高应变动力检测的方法检验。单桩水平承载力采用静载荷试验的方法检验。
11.2.3重力式基础持力层宜采用观察、动力触探等方法检验,条件允许时可采用载荷板试验检验地基承载力。
11.2.4陆域地基基础检验应符合现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021的规定。
11.2.5风电场工程施工及运营过程出现异常时,应检验出现异常部位的岩土性状,分析其与原勘察结果的差异,提出处置措施的建议。
11.3 现场监测
11.3.1监测对象应根据项目特点、设计要求、施工工法、工程地质条件、承压水及环境条件等因素综合确定。
11.3.2建(构)筑物的监测应包括沉降和水平位移,监测方法与要求应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007和《国家一、二等水准测量规范》GB/T12897的有关规定。
11.3.3桩基工程施工监测应包括地基的竖向变形、水平位移、孔隙水压力等,预制桩打桩过程相关参数,包括锤重、锤击数、贯入度等,并提出监测方案。
11.3.4当施工过程中遇承压水时,宜采用埋设渗压计的方法监测承压水压力,观测频次根据需要确定。
11.3.5 海底电缆铺设后或重大气象、地质灾害发生后应对海底电缆的铺设状况进行监测或检测,宜综合采用水深测量、侧扫声纳探测和地层剖面探测等方法,监测海底沟槽开挖与电缆附近的海底面状况、电缆的平面位置、埋设深度、悬跨高度、悬跨长度、及电缆保护层外观状况等。海底电缆铺设完成后一年内监测不应少于一次,后期视监测情况确定重点监测区域和监测频次。重大气象、地质灾害发生后应及时检测。
11.3.6运营期应对基础周边海底高程进行监测,每年不宜少于一次。
11.3.7当场地及附近发育海底滑坡、活动沙丘沙波、浅层气等不良地质作用,并可能危及工程的安全或正常使用时,应提出监测方案,监测方案的内容应包括监测目的和要求、监测项目、测点布置、监测仪器与方法、监测精度、监测频次、资料分析等,并提出灾害预测和采取措施的建议。
11.3.8当场地及周边存在管线时,应评估工程施工对管线的影响,并提出监测建议。
?附录B短期测波资料经验频率分析方法
有完整一年或者几年的测波资料时,可用全部观测次数不分方向的某一累积频率的波高进行频率分析。将波高以均匀坐标表示,大于和等于某波高的经验频率P以对数坐标表示时,频率曲线可近似直线外延。观测a年中最大值频率为时,其重现期为b年的频率可按下式计算:
附录C极限波高计算方法
C.0.1 规则波在浅水中发生破碎时,破碎波高Hb与破碎水深db的比值可按下图确定,在图C.0.1上求得不同水深处的破碎波高Hb,即为该水深的极限波高。
C.0.2 不规则波列中大于或等于有效波的波浪,其破碎波高与破碎水深的比值可按图C.0.1所得的破碎波高与破碎水深之比乘以0.88的系数。
C.0.3 海底坡度时,不规则波浪的破碎波高与破碎水深比值的最大值可按表C.0.3确定。
本规范用词说明
1为便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
1) 表示很严格,非这样做不可的:
正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;
2) 表示严格,在正常情况下均应这样做的:
正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;
3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:
正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;
4)表示有选择,在一定条件下可以这样做,采用“可”。
2条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。
引用标准名录
《中国海图图式》GB 12319
《海洋调查规范第2部分:海洋水文观测》GB/T 12763.2
《海洋调查规范第8部分:海洋地质地球物理调查》GB/T 12763.8
《国家一、二等水准测量规范》GB/T12897
《国家三、四等水准测量规范》GB/T 12898
《国家基本比例尺地形图分幅和编号》GB/T 13989
《岩土工程仪器的基本参数及通用技术条件》GB/T15406
《海底电缆管道路由勘察规范》GB/T17502
《中国地震动参数区划图》GB18306
《国家基本比例尺地图图式第1部分:1:500、1:1000、1:2000地形图图式》GB/T 20257.1
《国家基本比例尺地图图式第2部分:1:5000、1:10000地形图图式》GB/T 20257.2
《测绘成果质量检查与验收》GB/T 24356
《建筑地基基础设计规范》GB 50007
《建筑抗震设计规范》GB50011
《岩土工程勘察规范》GB/T50021
《工程测量规范》GB50026
《土工试验方法标准》GB/T50123
《工程岩体试验方法标准》GB/T50266
《水力发电工程地质勘察规范》GB50287
《水电水利工程天然建筑材料勘察规程》DL/T5388
中华人民共和国国家标准
海上风电场工程勘测规范
条文说明
1总则
1.0.1海上风电场建设为我国能源结构调整中重要的新兴业务之一,自本世纪初以来,工程建设规模增速快、区域广、勘测技术及装备改观大,各种基础类型均已在国内研究尝试,并有些项目还开展了现场大直径钢管桩试桩载荷试验,工程勘测内容、手段、工作量布置及成果提交形式等逐渐成熟,具备了制定国家规范的条件。本规范制定目的为统一海上风电场工程勘测的技术要求,做到安全可靠、技术先进、经济合理、确保质量、节约资源。
3 基本规定
3.0.1我国海洋工程建设开发整体落后于欧美等传统海洋发达国家,近海及远海建设项目更少,海上风电场工程勘测基本资料整体较少,而获取又成本高、周期长,因此海洋水文、气象、区域构造与地震、场区不良地质作用发育、已有项目勘察成果及海域开发利用现状等相关基础资料收集分析十分重要,尤其是在项目规划、预可行性研究及可行性研究等前期研究阶段。
3.0.2海上风电场建设受作业环境影响大,项目进度计划安排需优先保障海上外业工程勘测周期,勘测工作深度和工作量需满足设计相关要求。
3.0.3海上风电场勘测作业,保障人身和设备安全是第一要素,为此提出对作业人员要事先进行安全教育培训并经考核合格,方可从事海上钻探作业;对电工、电焊工、起重操作工等特种作业的人员提出持证上岗的要求。
3.0.4本条规定了海上风电场工程勘测过程中对环境保护的要求。在海上工程勘测工作中,需按照国家对海洋环境保护的要求做好废料、垃圾等处理工作。
4海洋气象观测
4.2.1 测风塔位置需要避开桥梁、海上钻井平台、海岛等障碍物,要求与障碍物的距离应大于30倍障碍物的高度。
4.2.3 温度计及气压计可随测风塔安装,也可安装在海上平台的百叶箱内。
5 海洋水文勘测
5.1 一般规定
5.1.1本条指出水文勘测设计的任务,一是使水文勘测设计成果科学、经济合理,二是要保证工程在设计条件下安全运行。
5.1.2工程海域缺乏实测水文资料时,可根据工程情况及时开展水文观测和水文调查。海洋水文观测工作应该积极采用新技术和新方法。
5.1.3资料系列的可靠性、一致性和代表性,是水文计算时对基本资料的共同要求。可靠性是指资料系列反映在规定条件下、规定时间内规定特征的准确程度,是水文计算成果精度的重要保证,在进行水文计算时应复核所用资料,以保证资料准确可靠;代表性是指选用资料系列的统计特性反映出总体统计特性的程度;一致性是指选用资料系列基本条件(包括资料的形成条件、取得地点、内容、方法和手段)的相同程度和时间上的连续程度。
水文要素在各历时之间或邻近地区有一定变化规律,据此综合分析、多方检查,论证计算参数和采用成果的合理性。
5.2海洋水文调查与观测
5.2.2本条是关于海上风电场工程海洋水文资料调查与收集的内容要求,它是根据工程设计需要和全国各地的实践经验,经归纳后提出的,共七款,涵盖了潮位、波浪、海流、泥沙、海床演变、海冰和温盐等资料调查与收集的内容。
本条第1款潮位资料的收集关系到基本站设计潮位的推求,也关系到工程设计潮位的推求。结合全国各地的经验,增加了收集基本站和工程海域潮位过程资料和历时最高、最低潮位资料的内容,进一步细化明确了水位或潮位资料收集的内容。它是进行工程海域与基本站相关关系分析的重要依据资料。基本站是指工程及其附近海域水文站、水位站、专用站和海洋站的总称。潮汐特征值指工程及其附近海域水文站、水位站、专用站和海洋站已统计潮汐性质、潮型、潮位特征值、设计水位、乘潮水位等分析统计资料。
5.2.3本条是关于海上风电场工程海洋水文观测资料内容要求,它是根据工程设计需要和全国各地的实践经验,经归纳后提出的。
为了更好的统计分析海上风电场工程风浪关系,波浪观测的同时要观测风速和风向,必要时增加其他气象要素观测内容。
考虑到目前海流观测工作的实际困难,提出海流观测时间不少于大、中、小潮期。随着海流观测仪器的发展,根据国外海上风电场工程设计经验要求,为获得海流年际变化规律,需开展完整一年的定点历时海流观测。
5.2.4本条是为了说明对调查、收集以及观测得到的海洋水文资料分析整理的基本要求。
本条第1款可靠性检查是指检查资料来源和其施测地点、时间、方法和手段,采用类比或相关等方法判定其可靠程度。
本条第2款一致性检查是指检查资料或资料系列形成的基本条件有无单向性的较大变化,处理是指采用类比或相关等方法,对资料进行分析和处理。
5.3 海洋水文分析计算
5.3.1关于潮汐类型的分析,可用工程地点或附近海域一个月内逐时潮位过程资料进行调和分析,根据主要日分潮(K1和O1分潮)的振幅之和对主要半日分潮(M2分潮)振幅之比值的大小,将潮汐分成4种类型,即:
5.3.4对设计潮位计算进行专题研究是指一般采用多种手段和方法计算综合确定设计潮位。通过建立潮波模型、风暴潮模型计算,复演特大风暴潮过程,由参证站的资料进行验证后,得出工程海域高潮极值,参与潮位频率计算,在某些工程中使用,效果较好。
当工程海域无实测潮位资料时,建立潮位专用站积累资料时很重要的手段。
5.3.5本条第2款测波站实测波浪要素,代表着该站水域特定的地形、水深、风况等自然地理与水文气象环境所形成的波浪,而工程点的地形、水深等与测波站可能存在许多差异,且差异程度往往随方向不同而不同。所以在使用测波站实测资料时,应分方向从地形、水深等方面检验其适用程度。在地形不很复杂、两地风浪成因基本接近,同一水深处的波浪可看作基本一致。此时可将附近测站的某一水深的波浪要素直接移用至工程海域同一水深处。对测波站所用仪器类型、观测方法以及测波位置等前后是否一致,需要进行检查和考证,对可疑资料要进行核查。
本条第3款波浪要素系列一致性和可靠性分析,要根据风和波浪的增长与衰减情况来判断有无遗漏最大波浪,若有缺测,可根据实测风资料进行计算,以补充观测数据。
5.3.6本条第1款根据交通部门对青岛小麦岛站1955年~1972年测波资料分组计算,用10年与用18年样本计算,其设计波高差值可达40%。可见系列过短的波浪资料的代表性太差,不能使用。本款将波浪连续观测系列长度增长为20年以上,已考虑了目前沿海台站的实际情况。从概率统计角度考虑,20年的样本还太短,参数误差较大,应结合历时最大波高的调查成果进行分析,以提高系列的代表性。
本条第2款当有一年以上连续测波资料时,可采用全部观测次数的某一累积频率的波高或采用日最大值,进行经验频率的直线外延。主要有三种方法:第一种是将波高以均匀坐标为纵坐标,大于或等于某波高的经验频率P以对数坐标为横坐标时,频率曲线可近似直线外延;第二种是经验频率P用正态几率坐标,波高H采用对数坐标;第三种为1/P采用二次对数坐标,波高H采用对数坐标。第一种方法所得结果较好,且国内工程曾经用过,国外也用得较多,我国《港口与航道水文规范》JTS 145-2015推荐采用该法。
5.3.7本条列出的波周期计算方法均有各自的适用条件,需要根据风电场工程海域波浪特性,资料掌握情况等合理选用。对于设计波周期的取值,应该与设计波高的确定方法联系起来考虑,不同累积频率波高对应的周期是不同的。
5.3.8波长计算方式是经典流体力学规则波公式和由波普理论得出的不规则波公式。由于波压力计算中多使用规则波公式,故海上风电场工程波长也推荐规则波公式计算。
5.3.9根据大量自记海浪资料分统计分析,前苏联格鲁霍夫斯基得出了以累积频率波高表示的浅水波高统计分布关系,该关系至深水时,即成为通常所用的瑞利分布关系。
5.3.10海上风电场工程及其附近海域无实测波浪资料时,大范围计算采用数学模型对近岸波浪数值进行预报,用于模拟近岸波浪传播过程;多向不规则波的传播,地形和海流的空间变化导致的波浪折射和浅水变形,逆向流造成的障碍和反射,障碍物的阻挡和部分传播。
5.3.12本条第1款海流一般分为潮流和非潮流。潮流是由日月等天体引潮力作用而产生的水体周期性的水平运动。非潮流有风海流、波生流、梯度流、径流等。风海流是由风和水面摩擦作用引起,其流向受地球自转偏向力的影响,在北半球偏于风向的右方,在南半球偏于左方。近岸海区潮流和风海流、河口区域的潮流和径流量值较大,对海上风机基础影响较大,应该推算风机机位处的最大流速。
本条第2款近岸海区由于水深、地形的影响,在不同位置上海流的流速、流向均发生变化,且海上风电场工程海域范围较大,一点的海流值并不能代表该水域的流场状况,特别是在地形变化明显的海域,需要通过物理模型、数学模型计算风电场海域潮流场,分析各风机基础位置处的流速特征,还可以避开急流区,优化风机布置。
本条第3款有关潮流性质的判别式是国内外普遍采用的,与实际情况比较符合。
本条第4款直接把实测流速作为潮流流速,只适用于非潮流较小的海域。用潮汐—潮流比较法分析得到的结果,只是粗略的分离出余流分量及半日潮流的合成分量。式5.3.12(5)对规则半日潮流海区是比较准确的,而在不规则半日潮流海区是近似的。式5.3.12(6)对规则全日潮流海区是比较准确的,而在不规则全日潮流海区是近似的。
本条第5款鉴于长期海流观测的难度,以及在恶劣环境条件下测流可能是无法做到的。对于径流为主的河口地区(如钱塘江河口),二维、三维数学模型计算可以较好的解决上游来水和潮汐作用下风电场区最不利的流场的问题。
5.3.13本条第1款对海冰及其相应的环境要素通过长期观测,并对观测资料经统计分析后而确定的有关参数,可以作为海中作业的依据,称为一般条件。其中包括冰日、冰期、冰厚、温度、盐度、密度、流冰漂流方向和速度、冰覆盖率以及气温和风速等。极端条件是偶尔出现的条件,极端条件(参数)要按照不同重现期推算。
本条第4款在多年一遇最大平整冰厚的推算中,可采用目前在海冰工程设计中较为普遍使用的冻冰融冰度日法,即直接利用日平均气温累积值寻找冰厚与其之前的关系;中国海洋石油总公司从中国渤海和黄海北部近岸区的实际情况出发,在总结30多年来渤海15个油气田设计与作业经验的基础上,运用相关理论,并参考和吸收国外经验给出了中国渤海和黄海北部结冰海区海冰条件和海冰设计参数供设计参考。
5.3.14海床演变分析涉及到风机基础安全,尤其是在地形变化较大,海床演变剧烈海域,需要作为勘测中的重点。海床稳定性判定和最大冲刷深度计算应考虑未来25年为预测年限,主要考虑到海上风电场工程使用寿命一般为25年。
6 工程地质勘察
6.1一般规定
6.1.1 本条为对工程地质勘察阶段划分的说明,及相应工作内容和工作量的原则性要求。
6.1.2 本条除了规定了收集相应地质资料以外,还依据海缆路由桌面研究等专题需要与提高海上勘察作业安全保障和工作效率,收集必要的场区海洋水文气象要素与现有码头、航道、避风地、锚地、障碍物分布情况、已建海缆管道等其他海域开发使用现状。
6.1.4 工程勘察等级划分依据与工程投资造价大小直接关系的装机容量和因升压站破坏所造成送出的控制性影响而定。本条规定的海上风电场升压站电压等级仅指海上风电场,陆上风电场升压站等级可按照其行业规范确定。
6.1.6 本条规定了海底电缆路由前期勘察要求,对建设完成后的调查、检测内容可在铺设后或重大地质灾害发生后开展。
6.1.7 本条规定了陆域升压站、集控中心等建筑物工程地质勘察按照现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021进行,勘察阶段对应关系可参见表6.1.7。
6.1.10 本条规定了工程地质勘察报告的编制要求。在工程实践中,对相同地质单元内分批开发或扩建的项目,若已有满足编制规划阶段或预可行研究阶段深度要求的地质资料,可直接编制相应工程地质章节。
6.2规划阶段
6.2.1、6.2.2为配合规划阶段的设计工作,需要大致了解规划区的区域地震地质和工程地质条件,为规划场地选择提供地质资料。
6.2.4风电场地质勘察内容主要为了解场地工程地质条件和对工程有重大影响的工程地质问题,大规模的海底泥流、浅层气、移动沙丘等不良地质作用是影响风电场风力发电机组的重大地质问题。这些问题本阶段都需要了解。
6.2.5本条规定了规划阶段风电场工程地质勘察方法以收集资料为主,在缺乏地质资料的海域,需要布置一些勘探工作。
6.3 预可行性研究阶段
6.3.1 预可行性研究阶段勘察任务是在规划场址初步确定场址的基础上,论证对场区有重大影响的工程地质问题,如大规模的海底滑坡、海底浊流、活动沙丘沙波、浅层气等。
6.3.3 本条规定了区域构造稳定性与地震研究的内容和深度。针对活动性断裂对风力发电机组和海上升压站的影响敏感性,本规范特要求上覆土层距基础底部厚度的最小安全储备。
考虑设计过程中海上升压站抗震设防类别较风力发电机组丙类设防提高一级,即抗震设防类别为乙类,执行现行国家标准《建筑抗震设设计规范》GB50011的相关规定。
6.3.4 本条规定了地震动参数取值依据。场区未开展地震安评专题研究时,地震动参数依据现行国家标准《中国地震动参数区划图》GB18306的规定或临近场区有地震安评专题研究成果往抗震设计就高不就低原则选取。
6.3.5本条规定了影响风电场总体布置的海域不良地质作用及障碍物的勘察内容及深度。
6.3.6~6.3.10 分别提出了海底滑坡、海底浊流、海底浅层气、海床活动沙丘沙波及海底障碍物勘察的内容要求和方法,条文列出了目前常用勘察方法及工作量布置方案,着重强调定性分析与定量计算相结合的方法。
6.3.12 本条规定了海上风电场预可行性研究勘察方法和工作量布置要求。我国海岸线长、地质成因和不良地质作用发育,海上风电场基础影响范围内地层结构差异大,勘察方法及工作量布置差异大。本条第6款基于目前海上风电场承压水头对基础影响小或无影响,仅对高于海平面时规定了承压水头量测要求。本条第7款基于有时承压水与海水及存在水力联系的潜水水质差异较大,对桩基腐蚀性影响差异大,因此要求取承压水做水质简分析。
6.3.14 本条规定了地震效应及地震地质灾害的勘察方法和评价依据。本规范针对海上风电场各海上建筑物抗震地段划分与陆上建筑物抗震地段划分评价环境差别较大,制定了相应评价体系。砂土液化判别标准依据风力发电机组与海上升压站的特点,要求执行现行国家标准《水力发电工程地质勘察规范》GB50287的有关规定。
6.4可行性研究阶段
6.4.1 本条规定了可行性研究阶段勘察工作内容。本阶段应编制完成海缆路由桌面研究,路由推荐方案应取得相关管理部门审批同意意见。
6.4.2 本条第1款规定了需要开展场区地震安全评价工作的前提条件。
6.4.4 本条规定了海上风电场可行性研究阶段勘察方法和工作量布置要求。取土进行腐蚀性测试的主要土层包括浅层底泥与含承压水土层。
6.4.5 本条规定了各土层物理力学参数取值依据与项目要求。试验室取得各土层物理力学参数受土样扰动影响大,要求结合工程经验取值,有条件时可以根据静探成果综合确定。基础设计方案对配套地质参数需求有差异,要求提供的地质参数要与技术设计方案相适应。
6.4.6 本条规定了场地和地基地震效应勘察方法和评价内容。
6.5招标设计阶段
6.5.1、6.5.2 分别规定了招标设计阶段勘察目的及内容。本阶段勘察针对各具体建筑物开展,也为风机微观选址分析工作的提供了地质依据。当本阶段开展了试桩现场试验时,开展试桩分析及设计优化非常必要。
6.5.3 本条规定了海上风力发电机组和海上升压站招标设计阶段勘察内容与工作量布置原则。
本条第1款针对基岩裸露区或基岩浅埋区或地形较复杂状况下工程地质测绘勘察方法、范围及工作量布置进行了规定,测绘精度随复杂程度增加而提高,为风力发电机组微观选址提供地质依据。
本条第2款根据基础类型不同规定了勘察方案和不同的工作量布置。针对单桩基础勘察为丰富勘探手段和复核基础选择持力层变化情况,规定了总勘探孔数量及相应静探孔数量。针对场地复杂等级为一级和二级的群桩基础,为查明持力层起伏情况,确保桩端进入稳定持力层一定深度,规定每个机位布置不少于2个勘探孔是必要的,对于嵌岩桩宜每桩1孔。
本条第4款考虑软岩和极软岩在饱和状态下易崩解,规定了完成单轴天然状态抗压强度试验。
6.5.4 本条规定了要提供的岩土层的物理力学参数。常规物理力学参数包括土层天然密度、饱和密度、干密度、孔隙比、液限、塑限、塑性指数、液性指数等物理指标和压缩系数、压缩指数、压缩模量、变形模量、前期固结压力、饱和抗剪强度、不饱和抗剪强度、相对密度等力学参数。桩土水平向和竖向荷载-位移关系曲线包括满足美国API桩基计算体系所需的p-y,Q-z,t-z等曲线。
6.6施工详图设计阶段
6.6.1 本条规定了施工详图设计阶段应补充查明的专门工程地质勘察内容、要求和成果。
6.6.2、6.6.3 条文规定了施工详图设计阶段工程地质勘察的内容和方法。收集、分析施工过程中检测、监测和观测等资料,重点关注施工过程中是否出现溜桩、沉桩不到持力层、拒桩等现场,进一步复核前期勘察成果,提出相应地质建议。
7 工程测量
7.1一般规定
7.1.2平面坐标系统的确定主要遵循以下三个原则:一是尽可能使电站工程的平面坐标系统与现行国家坐标系统相一致,以便利用已有的国家测绘成果;二是能有效满足测图或放样对控制网的精度要求,避免由于投影长度变形过大而产生的影响;三是保持工程建设各阶段平面坐标系统的一致性,避免坐标换算时的麻烦或坐标改化引起的精度损失。
7.1.3本条规定了海上风电场工程需采用的高程基准。明确测区高程应采用正常高系统,按照现行国家高程基准起算,考虑到海上风电场工程的建设地域的特殊性和本规程具体实施的可操作性,允许独立高程系统的存在,但条件允许时应与国家高程基准建立联系。
7.1.4本条规定了海上风电场工程需采用的深度基准。理论最低潮面是深度基准面的一种,中国海图上水深、干出高度的起算面,位于平均海面以下高度为L值的平面处。实际上,理论最低潮面一般规律是个曲面,每个站点都不一样,越往外海越低。因此测量作业时应采用测区当地的理论最低潮面。总体来说,如果测区海域范围不大,理论基面变化会很小。
7.1.5本条规定了海上风电场工程地形图的基本等高距。海上适合建造风力发电场的区域,一般情况下海底地形比较平坦,为了避免图上等高线间距过大,除了1:500测图比例尺外,其它比例尺地形图的基本等高距定为1.0m。
7.1.8本条对已有地形图的使用做出了相应的规定。原因是海床地形随时间变化较大,如不及时更新,仍沿用原图成果,存在因用图不当导致设计失误的可能性,为避免这一现象的发生,当前阶段使用已有地形图时需要进行修测或重测。
7.2 平面控制测量
7.2.1本条是根据海上风电工程测量的精度要求制定的,四等、一级平面控制点的精度符合海上风电工程各项测量工作需求。
7.2.2本条是对海上风电施工测量时坐标系统的一般规定,在工作过程中,还需根据工程的具体需要制定不同的要求:(1)一个测区需采用同一坐标系。对海上风电施工测量,其长度投影变形不应大于1/40000;对比例尺小于1:1000的海上风电施工测量,其投影变形不应大于1/20000。(2)当采用国家或原坐标系统,其投影长度变形不满足要求时,需进行换带计算或采用独立坐标系统。(3)独立坐标系统的建立,可采用任意带的高斯正形投影平面直角坐标系;投影面可采用国家参考椭球面或主要测区的平均高程面。(4)在未建立控制坐标系统的小测区可采用简易方法定向,建立独立坐标系统,须与国家坐标系统联测。
7.2.4全球导航定位系统(GNSS)控制网主要技术要求的确定,是从海上风电工程对相应等级的工程控制网的基本技术要求出发,是为了是全球导航定位系统(GNSS)测量的应用具有良好的可操作性而提出的,表中给出的是所采用的仪器的固定误差和比例误差限值,实际计算时需要按照仪器标称的精度计算。
7.2.6关于导线测量的主要技术要求。基于海上风电工程测量的特点,测区一般是在某一局部海域,边长比国家规范GB 50026规定的要短,测角精度较高。
7.3高程控制测量
7.3.1高程控制测量精度等级划分,采用了《工程测量规范》GB_50026_2007的等级系列。
7.3.2区域高程控制测量首级网等级的确定,一般根据工程规模或控制面积、测图比例尺或用途及高程网的布设层次等因素综合考虑。验潮站主要水准点纳入首级网是为了保证水位控制的精度,以利于后续水深测量时的水位改正计算,以及深度基准与高程基准的有效衔接。
7.3.3高程控制点数量及间距的规定,是根据历年来工程测量部门的实践经验总结出来的,便于使用且经济合理。
7.3.4~7.3.9四等水准路线最大长度按《国家三、四等水准测量规范》GB 12898的规定执行,五等水准路线最大长度根据三、四等水准路线长度比例,并考虑加密图根高程有足够的精度,推算而得45km。水准测量采用采用每千米高差全中误差的精度系列与现行国家标准《国家三、四等水准测量规范》GB 12898相同。
7.3.10对于一般测量单位而言,由于无法获得高精度的似大地水准面精化模型,主要是根据联测的水准资料利用一定的数学模型拟合推求似大地水准面,最常见是用实时载波相位差分(RTK)或连续运行参考站(CORS)进行动态测量;为稳妥安全,GPS拟合高程测量精度定为五等。
7.4水位控制和地形测量
7.4.1水位控制的目的是为了在进行水深测量时提供测量不同时刻的水位该正数。
本条第1款应用所获得的潮汐观测资料,来计算该地区的潮汐调和常数、平均海平面、深度基准面、潮汐预报以及提供测量不同时刻的水位改正数等,提供给有关部门使用。
本条第2款建立高程系统与当地理论深度基准面的转换关系是为了保证海陆基准的统一,在海上风电场工程中既可以使用基于高程系统的海底地形图,也可以使用基于当地理论深度基准面的海底水深图。
本条第3款对水位控制站组或验潮站网的组成作了要求,短期和临时验潮站应与邻近长期验潮站进行同步观测,利用同步数据进行短期和临时验潮站的平均海面和深度基准面的推算或确定。
本条第5款布设主要水准点的目的是保证验潮站的水位起算精度,工作水准点布设目的是便于经常检查水位零点的变动情况。
7.4.2本条规定了地形测量基本精度、测深定位点点位中误差的要求、水深测量精度及测线和测点密度要求、地形图编绘、成图的软件要求,参考了《水运工程测量规范》(JTS 131-2012)。
7.4.3本条是测深定位点点位中误差、水深测量精度、测量方法、测线布线、及检查线布设规定,参考了《水运工程测量规范》(JTS 131-2012)。
7.4.4本条第1款图形文件中地形要素按编码分层表示便于使用及管理。
本条第2款地形和地貌相邻图拼接的最大误差取值为点位中误差和高程中误差的倍;
本条第3款暗礁和水下障碍物,必须注记最浅深度保证航行安全。
本条第4款除了必要要素外,根据水深图的用途对管线、底质等对海上风电场选址、建设有影响的要素也应体现。
7.5资料整理
7.5.1~7.5.3海上风电场测量项目实行“二级检查、一级验收”制度,规定了成果质量评定工作的依据。
8 工程物探
8.1一般规定
8.1.1工程物探是海上风电场工程勘察的重要手段,为设计和地质工程师提供重要的基础资料。条件许可时选用多种物探方法探测可以减少多解性。
近年来海洋工程物探仪器设备和导航系统发展较快,本规范将海洋地震勘探方法分为水域地层剖面探测和水域多道地震勘探。根据采用的仪器设备,分为浅地层剖面仪探测和中地层剖面仪探测。水域地层剖面仪在测深仪的基础上发展而来,接收单元一般由多个水听器阵组成,激发和接收距离较小,探测时可以实时显示时间剖面或者深度剖面;水域多道地震勘探采用多次覆盖、水平叠加技术,相对地层剖面探测,偏移距大,要求震源能量更强。
8.1.2科学、严谨的工作流程是工程物探成果质量的保证。根据任务书要求和项目的具体情况,本条规定的工作流程可以适当简化。
8.1.3物探技术方案是开展工程物探工作的依据和质量保证措施之一,在现场踏勘的基础上进行,收集资料,结合工程实际编制,内容详尽和明确,具有可操作性。
8.1.4海洋工程物探仪器为精密电子仪器,根据海洋工程物探特点,确保检测数据的准确性、可靠性,在使用与维护上作出明确的规定。
8.1.5现场试验是观测系统和工作参数的确认和选择。当探测海(水)域水下地形和地球物理特征条件不明时,在作业或附近水域(海域)进行探测试验工作,可以确定观测系统、仪器参数和震源能量,了解导航定位精度。
8.1.6 本条第1款由于不能保证勘探船直线走航及涌浪的影响,水下拖曳探头距勘探船较远时,以勘探船为基准的拖曳探头导航定位可能会产生较大的误差,因此采用超短基线水下声学定位系统对拖曳探头进行定位。
本条第2款勘探船提前上线、延时下线以保证在探测时确保电缆拖直,船只和船尾水下拖曳设备在进测线前对准测线。拖体距离大于后拖电缆长度的2倍,以避开船体、尾流及螺旋桨空化等影响。勘探船体一般为铁磁性体,拖曳电缆长度大于3倍勘探船长度是为使勘探船位于磁法探测强干扰范围外。
本条第3款控制工作航速是保证侧扫声纳探测量程和图像扫测精度、地层剖面探测和海洋磁法探测的的分辨率及仪器设备安全的需要。
8.1.7现场观测资料检查是取得高质量数据可靠的重要保证,其质量合格是海洋工程物探成果合格的必要条件。
8.1.8本条第1款侧扫声纳探测、水域地层剖面探测、水域多道地震勘探资料处理和解释软件一般由各仪器厂商或使用单位开发,在正式使用前需经过验证和评审,即应经过本单位认定的有效软件。
本条第3款海洋工程物探成果图件是指利用工程物探处理分析后的波形、图像、曲线及计算得到的数据绘制的剖面图、平面图或分布图等,总体包括航迹图、物探工作布置图、物探成果图、物探成果地质解释图。
8.2水下障碍物探测
8.2.1海洋水下障碍物的来源多样,从形成条件上分为自然产物和人为造成;从物质成分上分,包括金属与非金属、磁性与非磁性;从掩埋条件分,有裸露和非裸露。侧扫声纳探测和海洋磁法探测是水下障碍物探测的主要方法,水域地层剖面探测可以作为辅助方法,对于裸露障碍物可以选用侧扫声纳探测,磁性障碍物可以选用海洋磁法探测,非磁性掩埋障碍物只能选择水域地层剖面探测。
8.2.2侧扫声纳将来自海底或障碍物的反射波转化为相应的灰度图像,图像的灰度不同反应了反射波的强度。根据侧扫声纳图像可对障碍物进行定位,障碍物尺寸根据障碍物在图像上的阴影长度计算,通过布设不同方向的测线探测可以更准确了解障碍物的大小。
8.2.3水下磁性障碍物的被磁化后所产生的磁场一般较弱,影响范围也有限,主测线垂直目标障碍物的走向可使磁异常在磁场强度曲线上更明显。
8.2.4主测线宜垂直目标障碍物延伸方向及在初步分析发现目标障碍物时布设补充测线作进一步探测,以控制障碍物形态和规模。
8.3水下管线探测
8.3.1水下管线探测物探方法根据水下管线的规格、材质、埋置状况、水深等选择。裸露于水底面上的管线或开挖沟槽施工痕迹清晰可见的水下管线可以选用侧扫声纳探测;雨污水管、燃气管、给水管、输油管等管径具备一定规模的管线可以选用水域地层剖面探测;光(电)缆、铁质的给水、燃气具有磁性异常的管线可以选用磁法探测;金属电缆可以选用电磁法探测。
8.3.2现场探测前进行实地调查,事先查明管线的性质和类型,利于测线布置有针对性,可以选用合理的探测方法。
8.3.3应用水域地层剖面仪进行水下管线探测,与有效波波长相比,管线直径应达到一定的规模,管径过小,纵横向分辨率降低或探测不出。
8.3.6海水对电磁波吸收作用较大,感应信号一般较弱,水下天线尽量靠近目标电缆,提高信噪比。
8.4 地质结构探测
8.4.1海上风电场海域水深一般不超过50m,进行海底微地貌和海底底质类型探测时一般使用浅水型侧扫声纳,拖鱼距海底的高度控制一般控制在扫描量程的10%~20%内,拖鱼距海底高度稳定利于侧扫声纳图像清晰,更准确探测地貌特征。
8.4.2本条第1款地层分层探测,主测线与地质勘探线或其它物探方法的测线重合以便资料的对比与综合分析。地质结构探测,主测线垂直于地质构造走向目的是为了在反射时间剖面图上取得最明显的异常反映;布置联络测线的主要目的是进行面积勘探和提高成果精度。
本条第2款水域浅地层剖面仪探测海底地质结构,以声波激发换能器作为震源,探测地层厚度一般不超过50m;水域中地层剖面仪探测海底地质结构,以电火花作为震源,探测地层厚度一般不超过200m。
本条第3款拖曳式声源和水听器阵应拖曳于船尾涡流区外,以避开尾流及螺旋桨空化等影响。
8.4.3 本条第2款水域多道地震勘探采用多次覆盖方法,可以采用叠加等技术手段压制干扰,提高信噪比。
8.4.5 本条第3款水域多道地震勘探资料处理根据勘探深度、地质条件、结合采集资料的信噪比等确定,目的是压制干扰,突出有效波,提高分辨率,形成可供地震资料解释的高质量成果剖面数据。
本条第4款反射波组的追踪和分析是水域地层剖面探测和水域多道地震勘探资料解释的重要内容。来自同一反射界面或者来自同一薄层组的反射波,受该组反射界面的埋藏深度、岩性、产状及上覆地层性质等因素的影响,如果这些因素在一定范围内相对稳定,则该反射波组存在同相性、波形特征相近、振幅显著增强和时差变化规律。地层岩性变化、构造发育、沉积相变化、地层气发育等均会造成反射波时间剖面中同相轴变化。
9 工程钻探
9.1一般规定
9.1.1海上风电场钻探由于受地形、地质、水文、气象、航运及障碍物分布等海况因素的影响较大,因此,为了确保海上风电场钻探作业安全,规定了海上作业前需要收集的一些基础性资料内容。
9.1.2依据《中华人民共和国水上水下活动通航安全管理规定》,为了维护水上交通秩序,保障船舶航行、停泊和作业安全,保护水域环境,施工单位从事可能影响通航安全的水上水下活动要事先办理“水上水下活动许可证”。
9.1.3依据《水电水利工程钻探规程》DL/T 5013第9.6.4条第5款规定,风力大于5级时,钻船和平台不能搬迁和定位,浪高大于1.0m或钻船横摆大于3°时,应停止作业。而随着海洋钻探技术进步,以及海上钻探经验的不断积累,尽管一些勘察单位能够在7级及以下风力条件下,进行海上风电场钻探作业,但本规程从安全性、普遍性、适应性等方面综合考虑,规定了在遇雷电、大雾、6级以上大风或浪高2.0m以上等恶劣环境时,停止海上作业。
9.2钻探设备及机具选择
9.2.1海上风电场钻探作业区域一般可分为潮间带、潮下带、水深30以浅的近海,钻探设备和附属机具选择要适应所在海域海况和钻孔孔深、孔径、取样要求等钻探技术要求。
9.2.2海上风电场钻探能否正常进行受海水位升沉的影响较大,为了有效提高钻探工效和作业施工安全,可选择具有波浪补偿功能的钻机和隔水套管以达到升沉补偿的目的。
9.2.3为确保海上钻探作业安全,作业船舶或钻探平台的载重安全系数要大于5;钻场平台面积综合考虑钻场机具布置紧凑、钻进操作安全及文明、使用的船舶安全、经济、可靠等因素,不宜小于50m2。
9.2.4用于海上的钻探平台要实用和牢固,平台在临边的部位要设置不低于1.2m高的防护栏杆,并在四周设置防护网防止器具等掉入海中。钻场铺设的平台板厚度一般为40mm~50mm。
9.3 钻探方法
9.3.1海上钻探作用抛锚常用的锚有杆锚、无杆锚、大抓力锚、特种锚四大类型。漂浮式钻探平台通常选择有杆锚作为定位锚。锚重要大于或略大于吨位相当海船的锚重,锚链长度一般要大于水深5倍。
9.3.2由于海上恶劣的工作环境导致影响钻探作业的因素很多,为提高钻探工效,对钻孔孔身结构要事先按照任务书要求进行设计,同时,落实好所采取的钻进护孔措施。
9.3.3当用单一套管做孔口管时,为适应潮位变化,要备有足够数量的套管;当采用具有伸缩功能的内外套管时,内外套管重叠长度要大于最大超差。同时,为了克服海浪对钻进的影响,通常采用钻机安装高于平台0.50m~1.0m。
9.3.4对孔口管安装做出具体的规定。孔口管安装就位之后,可通过锚机进行微调,以确保钻孔孔口管中心与钻机立轴、天车保持垂直。
9.3.5海上风电场钻进方法与陆上岩土工程勘察钻进方法基本相同。
9.3.6鉴于海上风电场钻探的特点,当选择膨润土做护孔材料时,由于膨润土呈酸性,在使用时要进行改性处理;当选择其它材料做护孔材料时,如采用植物胶进行护孔,要通过测定孔内返回的浆液等性能指标来进行控制。
9.3.7对需要做孔内原位试验的钻孔,为减少因海浪引起平台晃动对试验成果的影响,应该要优先选择固定式平台。当在漂浮式钻探平台做孔内原位试验时,对平台至海底水深部分要选择多重套管进行保护。
9.4取样要求和方法
9.4.1岩芯采取率与钻进工艺、取样方法、岩土层特性等因素相关,本条规定的岩芯采取率是海上风电场工程勘察的基本要求,具体标准需根据勘察工程的要求确定。
9.4.3海底底质取样是查明海底底层的岩土性质,因此,本条规定了一些海底底质取样的要求和方法。当柱状样采集长度达不到要求时,要再次取样。连续两次以上未采到样品时,可改用蚌式采样器或箱式采样器取样。
9.4.4为了防止土试样湿度变化、暴晒或冰冻的影响,因此本条对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级土试样提出了妥善封存的要求。为避免土试样振动液化和水分离析后对试验成果的影响,海上风电场勘测在有条件时尽可能在现场设立试验室。
10岩土试验与测试
10.1一般规定
10.1.4试验条件的边界条件主要包括海水环境、荷载特性、土层应力历史、自重有效应力、附加应力和自重应力的总和等。同时还需考虑软土的结构性、荷载作用下土层的排水条件等因素。对于遇水容易崩解的软岩,可不做饱和处理。
10.2室内试验
10.2.1本条第4款国标《土工试验方法标准》GB/T50123中规定的液限含水率对应的落锥下沉深度可分别取17mm和10mm。水利行业标准中选取落锥下沉深度17mm对应的含水率为液限,而落锥下沉深度10mm液限的工程经验较为丰富,因此本规范选取落锥下沉深度10mm对应的含水率为液限。
10.2.2本条第5款土体动强度、动应力与应变之间的关系可在10-6~10-1范围内测定。土体的动强度、动剪切模量、阻尼比可在10-6~10-2的动轴向应变范围内测定,而对于轴向应变范围为10-6~10-4时,最好采用共振柱试验测定以提高成果精度。
10.2.3本条第4款岩石单轴抗压强度试验采用直接压坏试件的方法测量,也可在进行岩石单轴压缩变形试验的同时,测定岩石单轴抗压强度。为了建立各指标间的关系,尽可能利用同一试件进行多种项目试验。单轴压缩变形试验时一般采用分点测量,这样有利于检查和判断试件受状态的偏心程度,以便及时调整试件位置,使之受力均匀。
10.3原位测试
10.3.2 对海上风电场工程,需要采用静力触探对地层结构、地层状态、岩土参数进行分析,需要测定锥尖阻力(qc)、侧壁摩阻力(fs)、贯入时的孔隙水压力(u),并控制贯入过程中探头的倾斜度,因此宜采用四桥探头。
本条第2款带孔压测试的探头在贯入前应保持饱和状态,在室内保证探头应变腔为已排除气泡的液体所饱和,并在现场采取措施保持探头的饱和状态。
11 现场检测与检测
11.1.3 检测和监测仪器的安装应根据设计要求进行,施工期应注意对预埋于风机基础的检测和监测仪器进行保护,防止施工期间仪器损坏。仪器的采样频率等要求应满足设计要求。
11.1.4 监测数据的记录应根据设计要求进行,防止出现关键数据缺失等问题。11.3.2 水平变形检测和监测可采用倾角检测和监测替代,沉降检测和监测应包括不均匀沉降内容,对于单桩基础可只进行倾角的检测和监测。