一种圆锥筒形海上风力发电机组基础结构及其施工方法技术

技术编号:21909432 阅读:29 留言:0更新日期:2019-08-21 11:04
本发明专利技术属于水工建筑物领域,具体公开一种圆锥筒形海上风力发电机组基础结构,包括基础、及安放在其上的圆锥筒形混凝土重件,所述圆锥筒形混凝土重件包括上部圆柱端和下部圆锥端,所述下部圆锥端的上端部直径与上端部圆柱端的直径一致,所述下部圆锥端的内部从下至上依次分层的填充有水下自密实混凝土和回填砂。该圆锥筒形混凝土重件结构能在陆上整体预制,浮运至现场能快速安装,填充水下自密实混凝土和回填砂后稳定性好,结构简单且施工垂直精度高,减少了海上施工作业时间,对周围区域环境影响小。

A Conical Cylindrical Offshore Wind Turbine Foundation Structure and Its Construction Method

【技术实现步骤摘要】
一种圆锥筒形海上风力发电机组基础结构及其施工方法
本专利技术属于水工建筑物领域,特别是涉及一种圆锥筒形海上风力发电机组预制混凝土构件重力式基础及其施工方法。
技术介绍
现有技术中,目前,海上风电机组基础种类比较多,但是可以概括为以下三种类型:漂浮式基础、桩基础、重力式基础,对于上述三种桩基础,以下进行具体说明:第一种,漂浮式基础适应于水深超大的海域,海上风电机组安装在空腔结构的基础上,漂浮在水中,由浮力来支撑整个基础和海上风电机组的重量。由于风浪的作用基础存在晃动,因此相比其他固定式的基础,漂浮式基础较不稳定,对海上风电机组的运行不利,相关技术条件尚不成熟,目前仍处于样机试验阶段。第二种,桩基础又可分为单桩基础、多桩承台基础、导管架基础等。桩基础是依靠打入土层中的桩提供承载力支撑海上风电机组的重量和运行时的稳定力,适应于土层覆盖层较厚、土质较好的建设场址。但是我国沿海地质基岩发达,许多地方基岩面埋深浅,不适用打入桩基础,目前普遍采用嵌岩桩基础,施工工期长、施工风险大,造价成本高。第三种,重力式基础适用于地质条件较好,特别适合于基岩面埋深浅的风电场,但是风力发电机组对塔筒的垂直度要求很高,不大于千分之三。由于常规重力式基础安装方法无法满足基础垂直度的要求,以及完工后可能存在不均匀沉降等原因,重力式基础并没有在海上风电领域得到广泛应用。因此,研发一种能够在陆上预制、减少海上施工作业时间、现场快速安装、对周围区域环境影响小、结构简单且施工垂直精度高的圆锥筒形海上风力发电机组基础及其施工方法迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足,具体公开圆锥筒形海上风力发电机组基础结构,该基础主体结构能在陆上预制减少海上施工作业时间,在现场能快速安装,对周围区域环境影响小,填充水下自密实混凝土和回填砂后稳定性好,结构简单且施工垂直精度高。为了达到上述技术目的,本专利技术是按以下技术方案实现的:本专利技术所述的圆锥筒形海上风力发电机组基础结构,包括基础、及安放在其上的圆锥筒形混凝土重件,所述圆锥筒形混凝土重件包括上部圆柱端和下部圆锥端,所述下部圆锥端的上端部直径与上端部圆柱端的直径一致,所述下部圆锥端的内部从下至上依次分层的填充有水下自密实混凝土和回填砂。所述上部圆柱端的直径根据海上风电机组塔筒法兰盘直径来确定的,上部圆柱端顶标高根据场址高水位及浪高确定,保证顶端不受海浪影响,下部圆锥端的直径根据基础承载力确定,直径越大,基础所受的应力越小,且下部圆锥端高度由海上风电机组对基础重量要求确定,重量要求大,下部圆锥端越高。作为上述技术的进一步改进,所述上部圆柱端和下部圆锥端均设有预应力锚孔,锚索从上部圆柱端的上部锚固端依次穿过上部圆柱端外墙和下部圆锥端的外墙后到达底部锚固端,锚索施加一定的预张力后锚固在上部锚固端和底部锚固端,锚孔内通过高压灌注的方法充满水泥浆,使得锚索与锚孔壁接合紧密。作为上述技术的更进一步改进,所述上部圆柱端顶部安装有用于连接海上风电机组塔筒的法兰盘,以及用于安装塔筒和运营维护操作的外扩平台,所述上部圆柱端的顶部设有内壁厚在适当的位置向内扩大,形成用于预埋法兰盘锚固螺栓和安装预应力锚索固定的上部锚固端,所述上部圆柱端的直径与海上风电机组塔筒的法兰盘直径相适应。作为上述技术的更进一步改进,所述上部圆柱端外侧安装有靠船橡胶护舷,所述靠船橡胶护舷上方安装有供操作人员上下的人行爬梯,所述人行爬梯穿过外扩平台的位置设置平台人孔。人员可穿过外扩平台人孔爬上至外扩平台进行作业。作为上述技术的更进一步改进,所述下部圆锥端的内部设有隔舱底板,所述隔舱底板将下部圆锥端的内部分为上舱和下舱,所述下舱内设有从圆心均匀辐射的若干条下舱纵隔板,或/和设置同心圆柱内隔板将下舱分成若干下隔舱,所述下舱内部填充有水下自密实混凝土;所述上舱由从圆心均匀辐射的若干条上舱纵隔板分成若干个上隔舱,上舱内填充有回填砂。其中:下舱的分舱目的,一是使水下自密实混凝土更容易充满整个下舱;二是为了保证圆锥圆筒混凝土重件在下舱灌注过程中的垂直度,可根据需要调节各个下隔舱灌注水下自密实混凝土的顺序。而上舱的分舱目的,一是运输过程中避免舱内压载水向同一侧倾覆造成失稳;二是为了保证圆锥圆筒混凝土重件在上舱回填砂过程中的垂直度,可根据需要调节各个隔舱回填砂的填充顺序。作为上述技术的更进一步改进,所述上部圆柱端和下部圆锥端的内部侧壁安装有从上至下贯穿的灌浆管道,所述隔舱底板上均匀设置有若干预留孔,上述灌浆管道穿过所述预留孔至块石基础面以上30~50cm位置。所述预留孔的数量与水下自密实混凝土的性能有关,以保证水下自密实混凝土能充满整个隔舱为准,开预留孔数量越少,施工越简单,但水下自密实混凝土需要充满整个下隔舱,对其性能要求越高。作为上述技术的更进一步改进,上舱回填砂的高度根据风机对圆锥筒形混凝土基础重量要求确定,下舱的高度由基础的承载力确定,所述下舱的高度为1~2m。作为上述技术的更进一步改进,所述圆锥筒形混凝土重件的外表面预埋若干拉环;该拉环用于圆锥筒形混凝土重件浮运安装定位时系缆使用,拉环的安装标高根据圆锥筒形混凝土重件浮运定位时吃水深度确定。作为上述技术的更进一步改进,所述圆锥筒形混凝土重件外墙和下舱纵隔板底部均设置止浆橡胶,通过预埋螺栓固定,所述止浆橡胶的作用是防止下舱灌注水下自密实混凝土时漏浆。作为上述技术的更进一步改进,在圆锥筒形混凝土重件底部外墙的外侧沿圆周均匀布置若干调平千斤顶,所述调平千斤顶的油缸端通过预埋螺栓固定在底部外墙的外侧,所述调平千斤顶的伸缩杆末端连接一块防沉钢板,所述防沉钢板支撑在块石基础的顶面。防沉钢板的面积和厚度由块石基础顶面承载能力和千斤顶传递下来的荷载来确定。作为上述技术的更进一步改进,所述圆锥筒形混凝土重件安放在块石基础上,所述块石基础的厚度一般为1~3m,块石基础设置在海底基槽内,基槽是在海底开挖形成的一个倒圆台形的凹槽,基槽的周边是原状土边坡,边坡的角度与土的性质有关,所述块石基础支撑于海底原状土之上,基槽开挖的深度与块石基础的底部应力及原状土的承载力性质有关。作为上述技术的更进一步改进,在圆锥筒形混凝土重件外侧的踢脚处安放一圈的栅栏板,以防止水流冲刷掏空块石基础。本专利技术还公开上述圆锥筒形海上风力发电机组基础结构的施工方法,其具体步骤是:(1)圆锥筒形混凝土重件预制:在陆上岸边工厂坞内依次施工下舱纵隔板和下舱外墙、底板、上舱纵隔板和上舱外墙、上部圆柱端外墙、锚固端、外扩平台,优选爬模工艺由下而上逐层绑扎钢筋、浇筑混凝土、提升模板,周而复始,最终完成整个圆锥筒形混凝土重件;(2)预应力张位施工:将锚索依次穿入每个锚孔内,利用锚固千斤顶依次对每个锚孔内的每股锚索进行张拉,施加一定的预应力并保持,利用锚具将张拉后的锚索锚固在锚固端,拆除锚固千斤顶,在锚孔内高压灌入水泥浆;(3)圆锥筒形混凝土重件舾装:安装调平千斤顶、拉环、靠船橡胶护舷、人行爬梯、法兰盘等附属设施;(4)基槽开挖:将回填块石基础位置表面的软弱地基土挖除,优选采用抓斗挖泥船开挖;(5)块石基础抛石及整平:块石由水面抛至海底基槽内,优选采用开底驳抛填,抛填至相应标高后,需对块石基础的顶面进行整平,优选采用水下整平机;(6)圆锥筒形混凝土重件起浮:一批圆锥筒形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种圆锥筒形海上风力发电机组基础结构,其特征在于:包括基础、及安放在其上的圆锥筒形混凝土重件,所述圆锥筒形混凝土重件包括上部圆柱端和下部圆锥端,所述下部圆锥端的上端部直径与上端部圆柱端的直径一致,所述下部圆锥端的内部从下至上依次分层的填充有水下自密实混凝土和回填砂。

【技术特征摘要】
1.一种圆锥筒形海上风力发电机组基础结构,其特征在于:包括基础、及安放在其上的圆锥筒形混凝土重件,所述圆锥筒形混凝土重件包括上部圆柱端和下部圆锥端,所述下部圆锥端的上端部直径与上端部圆柱端的直径一致,所述下部圆锥端的内部从下至上依次分层的填充有水下自密实混凝土和回填砂。2.根据权利要求1所述的圆锥筒形海上风力发电机组基础结构,其特征在于:所述上部圆柱端和下部圆锥端均设有预应力锚孔,锚索从上部圆柱端的上部锚固端依次穿过上部圆柱端外墙和下部圆锥端的外墙后到达底部锚固端,锚索施加一定的预张力后锚固在上部锚固端和底部锚固端,锚孔内通过高压灌注的方法充满水泥浆,使得锚索与锚孔壁接合紧密。3.根据权利要求1所述的圆锥筒形海上风力发电机组基础结构,其特征在于:所述上部圆柱端顶部安装有用于连接海上风电机组塔筒的法兰盘,以及用于安装塔筒和运营维护操作的外扩平台,所述上部圆柱端的顶部设有内壁厚在适当的位置向内扩大,形成用于预埋法兰盘锚固螺栓和安装预应力锚索固定的上部锚固端,所述上部圆柱端的直径与海上风电机组塔筒的法兰盘直径相适应。4.根据权利要求1所述的圆锥筒形海上风力发电机组基础结构,其特征在于:所述上部圆柱端外侧安装有靠船橡胶护舷,所述靠船橡胶护舷上方安装有供操作人员上下的人行爬梯,所述人行爬梯穿过外扩平台的位置设置平台人孔。5.根据权利要求1所述的圆锥筒形海上风力发电机组基础结构,其特征在于:所述下部圆锥端的内部设有隔舱底板,所述隔舱底板将下部圆锥端的内部分为上舱和下舱,所述下舱内设有从圆心均匀辐射的若干条下舱纵隔板,或/和设置同心圆柱内隔板将下舱分成若干下隔舱,所述下舱内部填充有水下自密实混凝土;所述上舱由从圆心均匀辐射的若干条上舱纵隔板分成若干个上隔舱,上舱内填充有回填砂。6.根据权利要求1所述的圆锥筒形海上风力发电机组基础结构,其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员:卢普伟李汉渤王伟智程巧建廖雄飞黄金龙陈楚生何志敏刘慧
申请(专利权)人:中交第四航务工程局有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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