[发明专利]一种组合式多筒导管架基础结构及其施工方法

说明书

本发明属于海洋工程的基础结构技术领域，公开了一种组合式多筒导管架基础结构及其施工方法，多个钢筒上部连接钢顶板，钢顶板下部在每两个相邻钢筒之间连接钢制凹槽，钢顶板上设置混凝土板，混凝土板顶面设置外环梁、中环梁、内环梁、混凝土主梁、混凝土次梁；中环梁和内环梁上部连接用于安装上部风电设备的导管架结构，导管架结构包括立柱、支撑杆和斜杆；其施工方法包括陆上预制、岸边调试、水上拖航、负压下沉、负压加固等步骤。本发明兼具有筒型基础和导管架基础的优点，适用范围广、运输安装方便、可回收利用、承载力高，可以将上部风机荷载通过导管架结构传递到混凝土顶板上，转换为结构可控的拉压应力，进而传递到下部多个钢筒上。

技术领域

本发明涉及一种海洋工程的基础结构技术领域，具体的说，是涉及一种多筒组合基础结构及其施工方法。

背景技术

目前在海上风电发电领域，风机基础的形式主要有重力式基础，导管架基础，筒型基础，桩基础，浮式基础等。

重力式基础整体依靠结构自重以及其上填料和压载的重量抵抗外荷载，维持结构稳定性，施工原理简明，填料和压载材料成本低，对浅基础而言施工成本也较低；但基础自重和几何尺寸很大，基础占据海床的范围比较广，对地质条件要求较高，因此重力式基础适用水深范围有限，成本高。

导管架基础整体性好，重量轻，结构强度高，承载能力强，受浪流作用较小，施工较简便；但现场作业时间长，且造价随水深的增加呈指数增长，因此导管架基础的适用水深范围也是有限的。

吸力式筒型基础形式简单，承载力强，运输安装简单，回收容易，筒裙抗滑移稳定性较高。但是随着水深的增加，风浪流荷载变大，大弯矩荷载需要的筒型基础直径较大，运输和安装等过程需要大型设备。

发明内容

本发明着力于解决上述技术问题，结合导管架结构适应水深大，筒型基础安装方便、造价低廉、可回收利用的特点，提供一种组合式多筒导管架基础结构及其施工方法，兼具有筒型基础和导管架基础的优点，适用范围广、运输安装方便、可回收利用、承载力高，可以将上部风机荷载通过导管架结构传递到混凝土顶板上，转换为结构可控的拉压应力，进而传递到下部多个钢筒上。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种组合式多筒导管架基础结构，包括多个相同的钢筒，多个钢筒在水平面上按照其中心点连线能够构成一个正多边形进行排布，多个所述钢筒顶部共同连接有钢顶板，所述钢顶板下部在每两个相邻的所述钢筒之间连接有钢制凹槽，所述钢制凹槽开口向下且将多个钢筒彼此连接，所述钢顶板上部设置有混凝土板；所述钢顶板中心和所述混凝土板中心均开设有圆形通孔，所述圆形通孔与所述钢筒在所述钢顶板和所述混凝土板上的投影不相交；

所述混凝土板顶面设置有外环梁、中环梁、内环梁；所述外环梁位于所述混凝土板顶面的外侧边缘处；所述内环梁设置于所述混凝土板顶面的所述圆形通孔的边缘处；所述中环梁位于所述外环梁和所述内环梁之间；所述混凝土板顶面径向均匀布置有混凝土主梁，所述混凝土主梁由所述内环梁延伸至所述外环梁；所述混凝土板顶面在每两根相邻的所述混凝土主梁之间径向均匀布置有混凝土次梁，所述混凝土次梁由所述中环梁延伸至所述外环梁；

所述中环梁和所述内环梁上部连接有用于安装上部风电设备的导管架结构，所述导管架结构包括多根相同的立柱，多根所述立柱的底部均布在所述中环梁上并与所述中环梁通过法兰连接；相邻两根所述立柱之间连接有支撑杆构成桁架式钢结构；所述立柱下部和所述内环梁之间连接有斜杆。

进一步地，所述钢筒的数量为3-8个；所述钢筒的半径为10-15m，高度为8-12m；相邻两个所述钢筒的净距离为所述钢筒外径的1-3倍。

进一步地，所述钢顶板周边处设置有向上的钢制肋板，所述钢制肋板插入于所述混凝土板和所述外环梁。