[发明专利]一种适用于海上风电场风机的复合基础结构及施工方法

说明书

本发明公开了一种适用于海上风电场风机的复合基础结构及施工方法，该复合基础结构包括钢管桩、填芯混凝土和多根预应力锚索；所述钢管桩底端穿设在海上地基的持力层中；所述填芯混凝土浇筑于所述钢管桩内并置于所述持力层上；所述预应力锚索顶端锚固于所述钢管桩内壁上，底端穿过所述填芯混凝土并嵌固于海上地基的微风化岩层中。本发明将钢管桩、填芯混凝土、预应力锚索有效结合形成的复合基础结构，各部分协同工作，共同承受上下部结构的竖向力、水平力及水平力产生的弯矩，一方面，保证了基础结构的承载能力以及稳定性要求，另一方面，减小了钢管桩的入土深度，降低了施工难度及施工费用。

技术领域

本发明涉及海上风电场风机的基础结构设计领域，具体涉及一种适用于海上风电场风机的复合基础结构及施工方法。

背景技术

利用清洁的风能资源是全球能源开发的战略方针，我国首个100MW东海海上风电场于2011年建成。经统计，风机基础成本约占风电场总成本的20％～30％，是造成海上风电场成本较高的原因之一。因此根据不同的水深、地质及环境情况选取合适的海上风电基础型式以及合理的施工方案是降低海上风电场建设成本的关键。

目前海上风电场风机的基础结构一般采用重力式基础、单桩基础、三脚架式基础、导管架式基础、多桩式基础及其他概念型基础等。各种形式的基础均需根据不同的水深、地质条件等进行分别采用，上述方法在具体应用中，风机基础成本占比仍然较高。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种承载力更强、经济性更好的适用于海上风电场风机的复合基础结构。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种适用于海上风电场风机的复合基础结构，其包括：

钢管桩，所述钢管桩底端穿设在海上地基的持力层中；

填芯混凝土，所述填芯混凝土浇筑于所述钢管桩内并置于所述持力层上；

多根预应力锚索，所述预应力锚索顶端锚固于所述钢管桩内壁上，底端穿过所述填芯混凝土并嵌固于海上地基的微风化岩层中。

进一步地，所述复合基础结构还包括钢锚箱，所述钢锚箱设于所述钢管桩内壁上，所述预应力锚索顶端锚固于所述钢锚箱上。

进一步地，所述预应力锚索沿所述钢管桩周向均匀分布。

进一步地，所述钢管桩直径为6～10m，壁厚不小于60mm。

进一步地，所述填芯混凝土厚度不小于6m。

进一步地，所述预应力锚索采用预应力钢绞线。

进一步地，所述钢管桩竖直穿设在海上地基的持力层中，所述预应力锚索竖直嵌固在海上地基的微风化岩层中。

本发明还提供了一种适用于海上风电场风机的复合基础结构的施工方法，包括如下步骤：

插打所述钢管桩，至所述钢管桩进入所述持力层中的长度满足所述钢管桩底端的设计高程；

在所述钢管桩内，浇筑所述填芯混凝土；

在所述微风化岩层中进行所述预应力锚索的钻孔施工，至所述钻孔位于所述微风化岩层中的长度满足所述预应力锚索底端的设计高程；

将所述预应力锚索底端嵌固于所述钻孔中，并对所述钻孔进行注浆封闭；

将所述预应力锚索顶端张拉锚固于所述钢管桩内壁上。

进一步地，在插打所述钢管桩之后、浇筑所述填芯混凝土之前，还包括对所述钢管桩内部进行清基的步骤。

进一步地，所述预应力锚索顶端锚固之前，先在所述钢管桩内壁安装钢锚箱，再将所述预应力锚索顶端锚固在所述钢锚箱上。