[发明专利]海上风机基础结构、设备及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程领域，具体涉及到一种海上风机基础结构、设备及其施工方法。

背景技术

10m到20m水深的海域的风力发电是我国下一阶段发展的重点。目前使用的高桩承台基础是由桩和连接桩顶的承台组成的水中基础，且承台底位于地面或冲刷线以上。高桩承台基础因为桩身外露部位没有土的弹性抗力作用，当水深较大时，桩身内力和位移大，稳定性差，整体刚度小。高桩承台基础均造价较高，影响了海上风电的经济可行性。

目前采用的海上风机基础结构，以中国水电顾问集团中南勘测设计研究院有限公司的一种适用于液化软基的风机基础及其施工方法(申请号201410092338.4)为例，其存在以下缺点：1)桩身上下等直径。如没有考虑高耸结构基础压力小，弯矩剪力大的特点；当桩尖持力层埋深很大时，等截面的桩抗压有余而抗弯(上段)又得不到加强；2)桩身出海底地面之后似悬臂柱立在水中，特别是水深达到近20m或以上时桩的水平变形大，基础水平刚度小。影响了风机结构的刚度和自振周期，甚至导致共振；3)高桩承台用普通混凝土，在风机疲劳作用下易开裂，而接近海面处环境腐蚀性很强，开裂的混凝土基础的耐久性较差。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术上述或其他不足，本发明提供了一种海上风机基础结构、设备及其施工方法，解决了在深水区海上风机基础的桩身内力和位移大，稳定性差，整体性刚度小等问题。

本发明一方面提供了一种海上风机基础结构，包括：多个管桩以及连接该多个管桩的承台，该多个管桩呈规则分布锚定在海床中，该承台位于地面以上，其中，该管桩包括上管部、下管部以及该上管部与该下管部之间过渡的变径管部，该变径管部设在该海床平面以下。

进一步地，该管桩为钢管桩，且该管桩的该上管部注有混凝土。

进一步地，该上管部直径与所述下管部的管径比为3：1～3：2。

进一步地，在海床以上到该承台底部之间，该管桩与管桩之间通过钢桁架连接。

进一步地，该管桩外周表面至少布设有一插接槽和若干个栓钉，该插接槽内侧的管桩上焊接该栓钉，所述钢桁架两端具有突出部与该插接槽匹配插接，且该钢桁架靠管桩一侧焊接该栓钉。

进一步地，在该钢桁架和该管桩插接槽空隙内注入灌浆料，使该钢桁架和该钢管桩连成一体。

进一步地，该插接槽外侧与该管桩外壁间设置加劲板。

进一步地，该插接槽端口与该钢桁架接触部位设止水橡胶条。

进一步地，在海床平面下基部，该管桩与管桩之间设有泥面插板。

本发明另一方面提供了一种海上风机基础设备，其包括上述海上风机基础结构。

进一步地，还包括上部塔筒，且采用预应力锚栓连接该塔筒和该基础结构，该承台内具有上、下两层，分别设置交叉预应力钢绞线。

本发明又一方面提供了一种海上风机基础设备施工方法，包括：在海床中预定位置打入多个、管桩；该多个管桩呈规则分布锚定，该承台位于地面以上，其中，该管桩包括上管部、下管部以及该上管部与该下管部之间过渡的变径管部，该变径管部设在该海床平面以下。

进一步地，还包括以下步骤：向该管桩内注混凝土；在各管桩之间打入泥面插板；再将多个钢桁架插入到相邻两钢管桩的插接槽内；将灌浆料注入插接槽与预制预应力框架的间隙内；制作钢筋混凝土承台，在该承台内张拉双层双向预应力钢绞线；最后安装风机底节，张拉预应力锚栓。

本发明与现有技术相比，其具有以下优点：同传统深水区高桩承台相比，钢桁架插接一体化海上风机基础具有稳定性好，整体刚度大，桩身位移和内力小的优点，且安装便利。

附图说明

图1为本发明示意性示出海上风机基础结构平面示意图；

图2为本发明示意性示出钢桁架单元的平面示意图；

图3为本发明图1中示意性示出海上风机基础结构沿A-A方向的剖面图；

图4本发明图2中示意性示出钢桁架的沿B-B方向的剖面图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。