[发明专利]塔的地基系统和塔的地基系统的安装方法

说明书

塔的地基系统，特别地是用于岸上风力涡轮机的塔的地基系统，包括全部或部分埋置的中心轴，中心轴优选地是中空的并且由用预制混凝土制成的销形成，基本上平坦并且完全埋置的下部板，以及倾斜支柱形式的侧向支撑装置，侧向支撑装置的上端与中心轴接合，下端与下部板接合，并且优选地完全埋置。风塔位于部分埋置的主轴上。塔的地基系统可以包括与下部板连接的其他下部元件，例如径向肋或外围梁。支柱优选是预制元件，该预制元件通过预应力而并入了经济有效的连接系统。塔的地基系统通过由土壤或压载材料产生的重力使地基重量的比例最大化，从而使得在地基的结构材料方面具有重要经济性。

技术领域

本发明涉及根据本发明的用于陆地或岸上风塔的地基系统以及塔的地基系统的安装方法。这种塔的地基系统及其安装方法可以用于支撑高外部负荷和/或大尺寸的塔或者结构。优选地，根据本发明的系统和方法应用范围是建造工业和电力工业特别是风能领域，其中使用混凝土塔或结构，或者金属塔或者结构。其应用范围集中于岸上塔(on-shoretowers)。

背景技术

现今绝大多数风力涡轮机建立在通过重力工作的常规基底上。这种类型的地基包含一任意平面形状(例如圆形，多边形等)的位于地面下方的板，待支撑的结构或塔必须设置在该板上。该板通常由钢筋混凝土现场浇筑制成，并且混凝土的量取决于作用在支撑结构或塔上的外部负荷。

这种类型的地基在提供稳定且可靠的性能的同时具有两个主要缺点。一方面，在照例要承受的外部负荷高的情况下，第一个缺点是它的成本高，因为需要具有大量混凝土和钢材的大体积板来提供足够的重量以支持倾翻应力(tiping stresses)。此外，在采用大量现场建造的情况下，需要大量的建造时间，这进而使其实施对天气状况更加敏感。

最近，提出一种解决方案，其涉及钢筋混凝土的板，所述板包含同样由钢筋混凝土制成的基本平坦的径向肋(例如：参见文献WO2010/138978，US2011/0061321和ES2361358)，但这种类型的结构到目前为止只是适时使用。第二种类型的地基相对于前一种地基的主要优点是，径向肋通过以肋间的土壤重量代替混凝土重量，有助于以更小体积的板支撑塔或结构的外部负荷，进而降低材料成本。此外，这种解决方案意味着极高的建造复杂性、不同元件和工艺之间非常长的连接，这使得它们难以工业化。

最后，有些在风塔的现有技术中描述的解决方案并入了支柱型的横向支撑元件作为将塔架连接到地面或地基的倾斜支柱或支撑件，其中在文献ES2369304和EP2444663中的描述的那些解决方案应当被引用。尽管如此，在这些解决方案中，由于支柱的上端直接和塔壁相连，而且基本上不是埋置元件，因此支柱不是塔的地基系统的元件，而是作为塔的非埋置结构的一部分；而且这些支柱为大尺寸元件并且其操纵和建造是复杂的。

发明内容

本发明的主要目的在于实现较低的地基成本，减少应使用材料的最大数量，特别是减少应使用的钢筋混凝土和预应力混凝土的最大数量，但同时不损害其基本功能，无论是结构特征的基本功能还是为了满足岩土结构需要的基本功能。本发明在很大程度上是通过利用从地基上挖掘的土壤的重量中获得的重力来最大化地基的总重量的比例实现的，土壤是廉价的压载物质。

本发明的另一个目的是建造和安装方法的简单和快捷。为此，除了地基所使用的材料比上述的讨论的地基所使用的材料要少之外，地基的许多元件可以预制，从而减少建造时间，并易于实现现场工业化工艺。

根据本发明的地基系统比前面讨论的两种地基更加经济、有效，优化了所需材料、施工期限和施工质量，参与并执行了塔或结构所需的所有功能。

为此，根据本发明的塔的地基系统具有：中心轴，位于塔的基部下方，可以在安装状态下部分地或全部地埋置；减小厚度的下部板，设置在中心轴下方，在安装状态下全部埋置；侧向支撑装置，在安装状态下部分地或全部地埋置。

本发明中的塔可以为根据现有技术中任何已知的方法构成的金属塔，现场浇筑的混凝土塔或预制混凝土塔，或两者混合的混凝土塔。