海上风机基础的建筑方法及桩基重力式海上风机高桩多腿导管架基础结构技术

本发明专利技术的提供了一种海上风机基础的建筑方法及桩基重力式海上风机高桩多腿导管架基础，由具有桩基系统的空腔重力式基础与高桩多腿导管架结构结合而成；本发明专利技术能安全、有序地建成桩基重力式海上风机高桩多腿导管架基础结构，有效地增加基础的抗倾覆力矩，所受波浪力减小、安装简便、节约钢材等优点，能适用更深水深、地基坚硬的海域。

Construction method of offshore wind turbine foundation and pile foundation gravity offshore wind turbine high pile multi leg jacket foundation structure

The invention provides a construction method of offshore fan foundation and a pile-based gravity offshore fan pile multi-leg jacket foundation, which is composed of a cavity gravity foundation with a pile foundation system and a pile multi-leg jacket structure; the invention can safely and orderly build a pile-based gravity offshore fan pile multi-leg jacket foundation. The foundation structure can effectively increase the anti-overturning moment of the foundation, reduce the wave force, install simply, save steel and so on. It can be used in deeper water and hard foundation sea area.

【技术实现步骤摘要】
海上风机基础的建筑方法及桩基重力式海上风机高桩多腿导管架基础结构
本专利技术涉及海上风机基础的建筑方法及新型桩基-重力式海上风机高桩多腿导管架基础结构，属于海上风电工程

技术介绍
随着海上风电由浅水区域向更深海域发展，多桩导管架基础型式的应用更为广泛。目前，在国外20~50m中等水深海域的风电场已开始应用多桩导管架作为海上风机的支撑基础，通过钢管桩与海床相连，提供足够的桩基承载力以抵抗外部荷载。但对于地基较为坚硬的砂土等情况，大直径管桩难以施打。虽然，重力式基础是一种适用于这类具有坚硬的砂土地基的海上风机基础型式，其依靠自身的自重使风机垂直立于海面上。但是，这种传统的重力式基础型式的适用水深范围有限，一般仅为浅水区域，随着水深增加，成本会大幅增加。并且，由于传统重力式基础尺寸庞大，会产生很大的波浪力，影响基础结构的安全性。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供一种海上风机基础的建筑方法，能安全、有序地建成桩基重力式海上风机高桩多腿导管架基础结构，有效地增加基础的抗倾覆力矩，所受波浪力减小、安装简便、节约钢材等优点，能适用更深水深、地基坚硬的海域。为此，本专利技术采用以下技术方案：一种海上风机基础的建筑方法，其特征在于它在工厂内加工制作多腿导管架结构，多腿导管架结构包括多根桩套管、连接钢管结构、主筒体；桩套管通过连接钢管结构及焊接连接与主筒体连接为一个整体；桩套管的数量和位置与预埋高桩的数量和位置对应；在陆地上轧制空腔重力式基础，所述空腔重力式基础包括中部混凝土墩台与外围混凝土空腔体，将加工制作好的预埋高桩构件按照设计数量和位置放入混凝土墩台相应的位置，将预埋钢桩套管构件按照设计数量和位置放入混凝土墩台外侧及混凝土空腔体底部的相应位置，然后浇筑混凝土，形成含有多个预埋高桩的空腔重力式混凝土基础并进行养护，混凝土空腔体所储备的浮力能够使所述含有多个预埋高桩的空腔重力式混凝土基础浮于海面；对风电场风机机位海床进行整理，将养护好的含有多个预埋高桩的空腔重力式混凝土基础放入海里，依靠混凝土空腔体自浮，用拖船将含有多个预埋高桩的空腔重力式混凝土基础拖运至风电场相应机位，进行沉底操作使空腔重力式混凝土基础沉至海床；再将钢管桩放入预埋钢桩套管，进行沉桩操作，沉桩至较易打桩的土层中，然后进行灌浆操作，将钢管桩与预埋钢桩套管连接，形成桩基-重力式基础；接着进行抛石操作，将重力式基础的空腔体填满石块；再将多腿导管架结构吊装，桩套管与预埋高桩的上部进行套接，进行水上灌浆操作，连接桩套管与预埋高桩，将多腿导管架结构与重力式基础连接形成整体。本专利技术的另一个目的是提供一种桩基重力式海上风机高桩多腿导管架基础结构，通过将具有桩基系统的空腔重力式基础与高桩多腿导管架结构结合，形成桩基-重力式海上风机高桩多腿导管架基础结构，能够有效地增加基础的抗倾覆力矩，所受波浪力减小、安装简便、节约钢材等优点，能适用更深水深、地基坚硬的海域。为此，本专利技术采用以下技术方案：一种桩基重力式海上风机高桩多腿导管架基础，其特征在于：由具有桩基系统的空腔重力式基础与高桩多腿导管架结构结合而成；含有多个预埋高桩的中部混凝土墩台与外围混凝土空腔体组成空腔重力式混凝土基础；所述外围混凝土空腔体设置有若干局部空腔体，所述外围混凝土空腔体的底部及混凝土墩台外侧分别均匀设置多个预埋钢桩套管，在预埋钢桩套管内向海床打桩形成钢管桩，通过灌浆材料将桩与套管连接而与空腔重力式混凝土基础连为一体，其中桩为短桩；桩套管外插到预埋高桩顶部，通过灌浆材料与预埋高桩连接；桩套管通过连接钢管结构及焊接连接与主筒体连接为一个整体，预埋高桩、桩套管、连接钢管结构与主筒体组成高桩多腿导管架结构，并通过预埋高桩将有桩基系统的重力式基础与高桩多腿导管架结构连为一个整体，作为海上风机基础，支撑上部风机结构，其中，主筒体处在中心位置，预埋高桩处在同一圆周上。进一步地，所述连接钢管结构包括斜撑和水平撑，各桩套管通过斜撑和水平撑与主筒体连接为一体。进一步地，预埋高桩为等直径钢管，直径小于桩套管直径，长度较长以使其上端露出水面。进一步地，预埋高桩具有3~4个，与桩套管数量对应。进一步地，预埋高桩之间用撑杆进行加固处理。进一步地，混凝土墩台为钢筋混凝土结构，呈圆柱或圆锥形状；混凝土墩台外径四周与混凝土空腔体加固连接；混凝土墩台外侧凸起位置均匀设置至少4个预埋钢桩套管，预埋钢桩套管相对于混凝土墩台的中心处于同一圆周上。进一步地，混凝土空腔体为钢筋混凝土结构，包括外侧挡板、中间加固挡板、底部，由外侧挡板、中间加固挡板、底部与混凝土墩台外壁围成若干局部空腔；围成的若干个局部空腔呈辐射状均匀分布在混凝土墩台四周；底部均匀设置至少4个预埋钢桩套管，用于打桩固定混凝土基础。进一步地，桩为等直径钢管，直径小于预埋钢桩套管直径；长度较短，仅沉桩至较易打桩的前几个土层；若干个钢管短桩沉至海床底，组成桩基系统，固定重力式混凝土基础。进一步地，桩套管为等直径钢管，斜撑、水平撑、主筒体为变径钢管。进一步地，主筒体处在混凝土墩台的正上方。本专利技术专利的有益效果是：1、采用桩基-重力式基础与高桩多腿导管架结构组合成桩基-重力式海上风机高桩多腿导管架基础，兼具三种结构的优点，适用于20~50m中等水深，并适用于坚硬地基条件的海域。2、与传统重力式基础型式相比，新型桩基-重力式海上风机高桩多腿导管架基础通过桩基系统利用较易打桩土层为重力式基础提供有效的作用力，极大地提高重力式基础的抗倾覆能力；其上部结构刚度大、尺寸小、用钢量少，所受波浪力小，能支撑更大容量的风机、适用更深的海域。3、与传统多桩导管架基础型式相比，新型桩基-重力式海上风机高桩多腿导管架基础能够适用地基为坚硬的砂土等打桩难度高的地质条件，可以通过桩基-重力式基础提供足够的抗倾覆力矩。由于预埋高桩，导管架定位调平更为简便；同时，导管架安装在水面以上位置，为水上灌浆，安装操作简便。附图说明图1是本专利技术实施例的剖视图。图2是图1的A-A剖视图。图3是图1的B-B剖视图。图4为桩套管与预埋高桩之间的灌浆局部视图。图5为预埋钢桩套管与桩之间的灌浆局部视图。具体实施方式参照附图。本专利技术所提供的一种桩基重力式海上风机高桩多腿导管架基础，由具有桩基系统的空腔重力式基础与高桩多腿导管架结构结合而成。含有多个预埋高桩1的中部混凝土墩台2与外围混凝土空腔体3组成空腔重力式混凝土基础；中部混凝土墩台2处在空腔重力式混凝土基础的中心位置，外围混凝土空腔体3围绕中部混凝土墩台2。混凝土墩台2为钢筋混凝土结构，一般呈圆柱或圆锥形状；混凝土墩台2外径四周与混凝土空腔体3通过中间加固挡板3-2加固连接；混凝土墩台2外侧凸起位置均匀设置至少4个预埋钢桩套管4，预埋钢桩套管4相对于混凝土墩台2的中心处于同一圆周上。混凝土空腔体3为钢筋混凝土结构，包括外侧挡板3-1、中间加固挡板3-2、底部3-3以及由外侧挡板3-1、中间加固挡板3-2、底部3-3与混凝土墩台外壁3-4围成若干局部空腔3-5；围成的若干个局部空腔呈辐射状均匀分布在混凝土墩台2四周；底部均匀设置至少4个预埋钢桩套管4，用于打钢管桩61固定混凝土基础。在预埋钢桩套管4内向海床打桩6、61形成钢管桩，通过灌浆材料5将桩6与套管4连接而与空腔重力式混本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海上风机基础的建筑方法，其特征在于它在工厂内加工制作多腿导管架结构，多腿导管架结构包括多根桩套管（7‑1）、连接钢管结构、主筒体（7‑4）；桩套管（7‑1）通过连接钢管结构及焊接连接与主筒体（7‑4）连接为一个整体；桩套管（7‑1）的数量和位置与预埋高桩（1）的数量和位置对应；在陆地上轧制空腔重力式基础，所述空腔重力式基础包括中部混凝土墩台（2）与外围混凝土空腔体（3），将加工制作好的预埋高桩（1）构件按照设计数量和位置放入混凝土墩台（2）相应的位置，将预埋钢桩套管（4）构件按照设计数量和位置放入混凝土墩台（2）外侧及混凝土空腔体底部（3‑3）的相应位置，然后浇筑混凝土，形成含有多个预埋高桩的空腔重力式混凝土基础并进行养护，外围混凝土空腔体所储备的浮力能够使所述含有多个预埋高桩的空腔重力式混凝土基础浮于海面；对风电场风机机位海床进行整理，将养护好的含有多个预埋高桩的空腔重力式混凝土基础放入海里，依靠外围混凝土空腔体自浮，用拖船将含有多个预埋高桩的空腔重力式混凝土基础拖运至风电场相应机位，进行沉底操作使空腔重力式混凝土基础沉至海床；再将钢管桩（6）放入预埋钢桩套管（4），进行沉桩操作，沉桩至较易打桩的土层中，然后进行灌浆操作，将钢管桩（6）与预埋钢桩套管（4）连接，形成桩基‑重力式基础；接着进行抛石操作，将重力式基础的空腔体（3）填满石块；再将多腿导管架结构吊装，桩套管（7‑1）与预埋高桩（1）的上部进行套接，进行水上灌浆操作，连接桩套管（7‑1）与预埋高桩（1），将多腿导管架结构与重力式基础连接形成整体。...

【技术特征摘要】
1.一种海上风机基础的建筑方法，其特征在于它在工厂内加工制作多腿导管架结构，多腿导管架结构包括多根桩套管（7-1）、连接钢管结构、主筒体（7-4）；桩套管（7-1）通过连接钢管结构及焊接连接与主筒体（7-4）连接为一个整体；桩套管（7-1）的数量和位置与预埋高桩（1）的数量和位置对应；在陆地上轧制空腔重力式基础，所述空腔重力式基础包括中部混凝土墩台（2）与外围混凝土空腔体（3），将加工制作好的预埋高桩（1）构件按照设计数量和位置放入混凝土墩台（2）相应的位置，将预埋钢桩套管（4）构件按照设计数量和位置放入混凝土墩台（2）外侧及混凝土空腔体底部（3-3）的相应位置，然后浇筑混凝土，形成含有多个预埋高桩的空腔重力式混凝土基础并进行养护，外围混凝土空腔体所储备的浮力能够使所述含有多个预埋高桩的空腔重力式混凝土基础浮于海面；对风电场风机机位海床进行整理，将养护好的含有多个预埋高桩的空腔重力式混凝土基础放入海里，依靠外围混凝土空腔体自浮，用拖船将含有多个预埋高桩的空腔重力式混凝土基础拖运至风电场相应机位，进行沉底操作使空腔重力式混凝土基础沉至海床；再将钢管桩（6）放入预埋钢桩套管（4），进行沉桩操作，沉桩至较易打桩的土层中，然后进行灌浆操作，将钢管桩（6）与预埋钢桩套管（4）连接，形成桩基-重力式基础；接着进行抛石操作，将重力式基础的空腔体（3）填满石块；再将多腿导管架结构吊装，桩套管（7-1）与预埋高桩（1）的上部进行套接，进行水上灌浆操作，连接桩套管（7-1）与预埋高桩（1），将多腿导管架结构与重力式基础连接形成整体。2.一种桩基重力式海上风机高桩多腿导管架基础，其特征在于：由具有桩基系统的空腔重力式基础与高桩多腿导管架结构结合而成；含有多个预埋高桩（1）的中部混凝土墩台（2）与外围混凝土空腔体（3）组成空腔重力式混凝土基础；所述外围混凝土空腔体（3）设置有若干局部空腔（3-5），所述外围混凝土空腔体（3）的底部及混凝土墩台（2）外侧分别均匀设置多个预埋钢桩套管（4），在预埋钢桩套管（4）内向海床打桩（6）形成钢管桩，通过灌浆材料（5）将桩（6）与套管（4）连接而与空腔重力式混凝土基础连为一体，其中桩（6）为短桩；桩套管（7-1）外插到预埋高桩（1）顶部，通过灌浆材料（5）与预埋高桩（1）连接；桩套管（7-1）通过连接钢管结构及焊接连接与主筒体（7-4）连接为一个整体，预埋高桩（1）、桩套管（7-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：周胡，潘祖兴，姜贞强，吕娜，梁宁，薛寒，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33