[发明专利]一种钢筋混凝土自沉式伞型滩涂风电基础及其安装方法

说明书

本发明公开了一种钢筋混凝土自沉式伞型滩涂风电基础及其施工方法，包括主体结构和顶板，所述主体结构是一个由钢筋混凝土制成的空心圆锥体基础，安装时倒置于地基表面；所述的主体结构内部设有与塔架相连的连接筒，在上部塔架和风机自重作用下沉入地基；所述的顶板是一个圆形钢筋混凝土板，在主体结构自沉达到稳定后铺设于地基表面；所述的顶板与塔架之间空隙通过灌浆填充。本发明还提供了一种钢筋混凝土自沉式伞型滩涂风电基础施工方法。本发明是一种适用于滩涂软土地区的新型基础形式，相较于传统重力式基础，具有施工方便、造价低、承载力高等优点，极大的推动了滩涂风电的产业升级。

技术领域

本发明涉及一种沿海滩涂风电基础，具体涉及一种钢筋混凝土自沉式伞型滩涂风电基础及其施工方法。

背景技术

如今，随着能源消耗量日益增加，煤炭、石油、天然气等传统化石能源产量逐渐不能供应人们的生产、生活需求。因此发展清洁、可再生能源成为全球共识。风能被视为最具经济效应和发展潜力的新能源之一，近年来受到大力推广。我国幅员辽阔，海岸线长，其中沿海滩涂潮间带区域风力资源丰富，且相比于海上风电具有建设成本低、易于施工和维护等优点，被视为风电场选址的首要选择。

目前，常用的风电基础结构有重力式基础、单桩基础、群桩基础等。针对沿海滩涂区域的软土地质特征，基础结构应从地质条件、施工技术、承载力和经济性等方面进行设计。

传统重力式基础钢筋混凝土用量较大，至少达到250m³，且安装前需要先开挖基坑，再进行整平，极大增加了施工量和人工成本。单桩基础由于桩身较长，自身刚度较差，服役期间易受水平荷载作用发生折断，对于未来要发展的6MW风机，单桩基础桩径将达到8-10m，目前国内尚无8-10m的桩基施工能力。群桩基础承载力较高，可适用于任何土质，是一种较为可靠的基础形式，但成本较高且施工技术复杂，不适合风电场的大规模开发使用。此外，当重力式基础或桩基础埋置于沿海滩涂潮间带区域时，上覆土受潮水冲刷作用不断流失，进而导致基础承载力大幅度降低。针对传统基础所存在的问题，亟需开发一种适用于沿海滩涂地区的新型基础形式，该基础可推动风电产业的快速发展。

现有技术的相关研究报道主要有：

中国专利公开号为CN 201410654756.8的发明专利公开了一种钢筋混凝土空心锥体山区风电柔性基础，该基础沿倒锥形基坑铺设废旧轮胎橡胶颗粒层；再铺设一层素混凝土垫层，将素混凝土垫层上浇筑钢筋混凝土，形成带有底板和侧壁的空心圆台基础，再把由基坑挖出的渣土回填至圆台基础内部，并平整填土表面，浇筑由钢筋混凝土形成基础顶板。然而，沿海滩涂地区大多为软土地基，地基抗剪强度较差，仅靠基础不足以承担外部荷载，此外，该基础在施工时需要开挖倒锥形基坑，此过程较为复杂，极大增加了施工量和人工成本。

发明内容

为了提高基础在沿海滩涂软土地基中的承载能力，降低施工成本，防止基础上覆土受潮水冲刷不断流失，进而导致基础承载力大幅度降低。本发明提出一种钢筋混凝土自沉式伞型滩涂风电基础。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种钢筋混凝土自沉式伞型滩涂风电基础，它包括主体结构(3)和顶板(2)，所述主体结构(3)是一个由钢筋混凝土制成的空心圆锥体基础，安装时倒置于地基表面；所述的主体结构(3)顶部设有与塔架(1)相连的连接筒(4)，通过上部塔架(1)和风机自重作用沉入地基；所述的顶板(2)是一个圆形钢筋混凝土板，在主体结构(3)自沉达到稳定后铺设于地基表面；所述的顶板(2)与塔架(1)之间的空隙通过灌浆填充。

优选的，所述的主体结构(3)侧壁厚度t为0.5m，径高比D/h与上部重量呈正相关，直径D为8-15m，其高度h为5-10m。上述主体结构(3)竖向承载力通过Terzaghi地基极限承载力公式验证，具体公式如下所示：

p_u＝0.3γDN_r+qN_q+1.2cN_c