沈箱式岸置風機與離岸風機減振抗液化基礎
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- 領域:營建及土木工程
- 研發教師:沈茂松
- 技術說明: 台灣將於2025年達成非核家園的目標,千支海上風機是達成非核家園的手段。
但海上風機施工的最關鍵點在海上風機直徑5m~10m的鋼管樁基礎的打設,需面對歐亞版塊與菲律賓版塊擠壓的大地震與親潮與黑潮的洋流與每年高達8個月的颱風,工期與施工風險是一大挑戰。
若以沈箱當風機的基礎,則許多施工工期與風險,及地震、颱風與洋流對海上風機的運轉影響,將被克服。
沈箱式岸置風機與離岸風機減振抗液化基礎與一般海上單支風機的比較:
1.施工快、工期短、精度好、風險低。
2.受颱風、洋流共振影響小、風機運轉效率高、壽命長。
3.受地震振動與地盤液化影響小。
4.水下噪音對鯨豚生態影響小。
5.抗風浪、抗颱風與抗海嘯能力強。
6.耐久性強、抗腐蝕。
7.風機陣列,節省海底電纜。
8.沈箱上,有餘裕空間放置發電設備;在海上維修人員有落腳地方,甚至放置永久工作站。
- 創新特色: 1.以20m*20m*20m~30m*30m*30m之鋼筋混凝土沈箱(中間預鑄基樁導孔)沈放至海床下,打樁機具可穩定在沉箱上方,從沈箱之基樁導孔向海床施作海底基樁,打擊樁、鑽掘樁皆可施工,且可避免海上打設大孔徑基樁的困境(風浪使基樁垂直精度難以控制、打設基樁時打入較硬海床之反力不足、海象不好,打樁船能施工之工時少)。
2.在海上穩固的沈箱上方打樁,遠比工作船在海上打樁受潮汐、海流、波濤、風浪…等影響之效率高、工時長、精度好。並可減少工作人員不適、及海上工作船吊掛機具不易與工作人員不慎落海等風險,甚至沈箱上方可設置工寮、辦公室,可長期駐紮人員。
3.以沈箱為基座的海上風機組,較不受海流、颱風及波浪影響,可避免一般在海中管型基樁的風機組受海流不定向的側向推力、及產生共振(基樁需過粗與海流的頻率不同),發生風機偏心或共振疲勞,減少海上風機組發電效率與使用年限。
4.沈箱上之風機組日後維修較方便、成本也較低。
5.本發明岸置風機與離岸風機減振抗液化基礎,為將RC沈箱埋入海床超過可能液化區(一般自然界地震液化的地盤深度在地下20m內),風機組在大型沉箱上較不受地震液化影響,而一般大管徑的海上基樁受地震地盤液化影響下,可能因為深入海床底下20m的土層已經鬆弛,導致風機偏斜,而失去發電功能,況且在海上要扶正已歪斜的風機基樁,是非常困難的工程。
6.本發明岸置風機與離岸風機減振抗液化基礎,其上的風機組不是直接放在沈箱上(會受地震影響),而是放在沈箱上方延伸基樁柱上的鋼筋混凝土風機平台(10倍風機組重)上,可隔減地震;且因比風機組重10倍,風機運轉時的振動頻率很難驅動風機平台,故風機組產生共振、偏心的機會低,發電效率高。
7.本發明岸置風機與離岸風機減振抗液化基礎基樁穿過沈箱下方深入到較深的海床,可形成與風機平台與其上風機組在地震時之反向阻力避免高大的風機在地震時甩尾產生之過度側向扭曲受力。
8.沈箱內基樁與沉箱之間以具阻尼消能、抗壓、抗剪、抗扭橡膠球組隔震。
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