[发明专利]一种四角套柱导管架组装风电基础及其施工方法

说明书

本发明公开了一种四角套柱导管架组装风电基础，包括打入指定海域的、两两相对的四根钢桩，四根钢桩上套装有底部扩展板，再在每个钢桩上均套装有垫板，垫板沿着钢桩下滑并压住底部扩展板，钢桩外套入桩外导管架组装节，桩外导管架组装节由一个导管架底部节、多个导管架中间节、一个导管架顶部节依次连接而成，导管架底部节下端压住垫板，导管架顶部节上端连接有风机塔筒。本发明四根钢桩不承担竖向荷载，竖向荷载与水平荷载的分离，使得钢桩的直径与长度可大大减小，无需大型起吊与运输设备，导管架的铅垂度在钢桩的约束下自动满足，不需反复进行水平度调平，大大减少施工流程与施工难度。

技术领域：

本发明涉及海上风电工程技术领域，尤其涉及一种四角套柱导管架组装风电基础及其施工方法。

背景技术：

海上风电场的基础类型主要有重力式基础、单桩基础、三脚架式基础、导管架式基础、多桩式基础等。其中导管架基础是由若干竖向立柱(圆钢管)和横向、斜向联接钢管焊接成的空间框架结构，其优点在于杆径小、强度高、质量轻、承载力大、受波浪流作用小等，可应用于大型风机及深海领域，顺应着海上风电发展逐渐走向深海的趋势。导管架基础在陆上制作完毕后用桩基从导管打入海床，然后安装上部结构，避免了海上混凝土浇筑等复杂的高风险作业，有效的解决水下连接问题。

导管架基础是深海海域风电场未来发展的主要基础选型之一。德国的AlphaVentus(2010)海上风电场6台Repower机组和英国的Beatrice(2006)示范海上风电场中两台5 MW风机、Ormonde(2012)均采用导管架式基础；中国渤海油田海上风电示范项目、珠海桂山200MW海上示范风场等采用的也是导管架式基础。

目前常用桩基固定式导管架的安装流程主要包括：在导管架下水就位且进行水平度测量后，先插入较低点的钢桩，再次测量水平度，用调平器或浮吊调节导管架的水平度，直至导管架的水平度达到设计要求后再重新打桩，钢桩全部打入后，桩与腿柱或裙装套筒之间的间隙用水泥浆灌注。可见，导管架基础施工过程中，基础水平度的测量与校正是重要内容之一，也是导管架基础施工的关键技术之一。

若能改变导管架的设计构型，使施工过程中导管架的水平度能自动满足而不需要反复调平，则可大大简化导管架基础的施工过程，提高施工效率与精度，进而降低施工成本。

可见，有必要探讨海上风电工程中简单、实用的新型导管架基础形式及其施工方法，促进现有技术的革新与进步。

发明内容：

为了弥补现有技术问题的不足，本发明的目的是提供一种四角套柱导管架组装风电基础及其施工方法，其套住四角的竖直钢桩而直接滑入海床，水平度能自动满足要求而不需要调平，单个构件重量小、施工方便，为海上风电工程桩基固定式导管架提供一种新构型。

本发明的技术方案如下：

四角套柱导管架组装风电基础，其特征在于，包括打入指定海域的、两两相对的四根钢桩，四根钢桩上套装有底部扩展板，再在每个钢桩上均套装有垫板，垫板沿着钢桩下滑并压住底部扩展板，钢桩外套入桩外导管架组装节，桩外导管架组装节由一个导管架底部节、多个导管架中间节、一个导管架顶部节依次连接而成，导管架底部节下端压住垫板，导管架顶部节上端连接有风机塔筒。

所述的四角套柱导管架组装风电基础，其特征在于，所述的底部扩展板包括钢板，钢板上焊接有与四个钢桩位置相对应的四个限位套筒，四个限位套筒上端面与钢板上端面平齐，四个限位套筒外壁与钢板下端面焊接有肋板。

所述的四角套柱导管架组装风电基础，其特征在于，所述的导管架底部节是由四个竖向钢管和横向、斜向联接钢管焊接成的对称性空间框架结构，

对称性空间框架结构为四个竖向钢管分布于四个拐点，四个拐点与四根钢桩位置对应，相邻两个钢管外壁上下端连接横向联接钢管构成矩形框，矩形框对角线处连接斜向联接钢管；