[实用新型]单桩加船桨式支撑桩海上风机基础结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种单桩加船桨式支撑桩海上风机基础结构，属于海上风电工程技术领域。

背景技术

随着风力发电技术的日趋成熟，依靠风力发电来增加能源供应的方式越来越受到世界各国的青睐。当前，全球已经有70多个国家和地区都在不同程度地发展风电，并制定了一系列鼓励政策来促进风电产业的发展。全球风电产业正以每年25％左右的速度快速增长。广阔的海洋因其拥有丰富、稳定的风能资源，早已引起了人们的关注。但是，由于海上施工作业难度大，复杂多变的海洋环境对机组质量、可靠性的要求更高，运行维护成本高，海上风力发电的发展一直比较缓慢。近年来，随着欧洲各国陆上风电开发趋于饱和及近海风力发电技术有了突破性进展，海上风电开发开始加速。

我国拥有漫长的海岸线，海域蕴藏有丰富的风能资源，初步资料表明，我国近海风电可开发量为7.5GW。目前，江苏、浙江、上海、广东、河北、福建等沿海省份都制定了各自海上风电发展规划，并开始有部分海上示范风电场开工建设。随着国家政策的大力支持，尤其是“海上风电特许权”项目的带动下，我国海上风电建设进程加快，未来10年内我国海上风电将迎来一个快速发展的时代。

单桩基础是海上风电场中最广泛的一种风机基础型式，在目前欧洲已建风电场中，单桩基础所占比例达70％以上，其结构型式为：采用直径4～6m的钢管桩打入海床几十米深，并通过过渡段与上部风机塔筒连接。单桩基础优点是结构简单、施工快捷、性价比高。

目前海上风电工程为节约成本，往往采用较大功率的风电机组，上部风机荷载较大，并且国内沿海地区(特别是浙江沿海区域)浅表层多为淤泥质软土，采用单桩基础往往直径较大，造成钢材耗费大、沉桩难度大，常规的海上单桩基础施工设备无法满足施工要求。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对上述提出的问题提供一种单桩加船桨式支撑桩海上风机基础结构，设置小直径斜桩以船桨式支撑桩型式辅助单桩，增加整体结构水平承载力和基础抗扭能力，减小中心单桩钢管桩重量与直径，减少海上钢管桩制作施工难度。

本实用新型所采用的技术方案是：一种单桩加船桨式支撑桩海上风机基础结构，包括焊有桩顶法兰的单桩钢管桩，其特征在于：所述单桩钢管桩通过封闭连接管型的斜桩套管连接件与一组呈船桨式均匀分布的斜桩套管连接，该组斜桩套管与一组相应的斜管桩均采用灌浆连接。

所述单桩钢管桩直径壁厚40～80mm；斜管桩直径壁厚20～30mm；斜桩套管直径壁厚30～40mm。

所述斜管桩采取顺时针排列、逆时针排列及相互交叉排列，该斜管桩沿斜桩套管呈α角10～50°斜打入设计高程。

本实用新型的有益效果是：采用直径较小的斜管桩以船桨式支撑桩型式辅助单桩钢管桩，增加结构水平刚度和扭转刚度，解决了由于浅表层淤泥质软土厚度大导致单桩基础结构直径过大、现有施工设备无法满足施工要求等问题。

附图说明

图1是本实用新型的立面图，为单桩钢管桩、斜桩套管和斜管桩连接布置图。

图2是本实用新型的I-I面俯视图，为斜管桩顺时针排列时与单桩钢管桩连接的平面布置图。

图3是本实用新型的I-I面俯视图，为斜管桩交叉排列时与单桩钢管桩连接的平面布置图。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，本实施例为应用于海上风机的单桩加船桨式支撑桩海上风机基础结构，包括焊有桩顶法兰6的单桩钢管桩1，与单桩钢管桩1通过斜桩套管连接件5连接的四根呈船桨式均匀分布的斜桩套管3，且与该组斜桩套管3采用灌浆4连接的四根斜管桩2。其中，单桩钢管桩1直径壁厚40～80mm；斜管桩2直径壁厚20～30mm；斜桩套管3直径壁厚30～40mm。

本实施例中，单桩钢管桩1桩顶设置桩顶法兰6，便于沉桩完成后与上部风机法兰连接。根据结构的受力情况，采用钢板焊接成封闭连接管的斜桩套管连接件5将四个斜桩套管3呈船桨式均匀焊接于单桩钢管桩1外侧，单桩钢管桩1、斜桩套管连接件5和斜桩套管3在工厂内制作加工后焊接为整体；施工时先将单桩钢管桩1打桩至设计高程，待沉桩完成后，利用斜桩套管3分别将四根斜管桩2引导斜向打桩至设计高程，并采用灌浆4将斜管桩2和斜桩套管3连接为整体。斜管桩2呈船桨式以α为10～50°的角度斜打入设计高程辅助单桩钢管桩1以抵抗上部水平荷载，该斜管桩可采取顺时针排列、逆时针排列及相互交叉排列(如图3所示)。

本实施例要求实施前根据施工单位打桩能力，确定斜管桩2直径、桩长及角度，根据结构计算确定斜管桩2具体排列方式。