塔的地基系统和塔的地基系统的安装方法技术方案

塔的地基系统，特别地是用于岸上风力涡轮机的塔的地基系统，包括全部或部分埋置的中心轴，中心轴优选地是中空的并且由用预制混凝土制成的销形成，基本上平坦并且完全埋置的下部板，以及倾斜支柱形式的侧向支撑装置，侧向支撑装置的上端与中心轴接合，下端与下部板接合，并且优选地完全埋置。风塔位于部分埋置的主轴上。塔的地基系统可以包括与下部板连接的其他下部元件，例如径向肋或外围梁。支柱优选是预制元件，该预制元件通过预应力而并入了经济有效的连接系统。塔的地基系统通过由土壤或压载材料产生的重力使地基重量的比例最大化，从而使得在地基的结构材料方面具有重要经济性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】塔的地基系统和塔的地基系统的安装方法
本专利技术涉及根据本专利技术的用于陆地或岸上风塔的地基系统以及塔的地基系统的安装方法。这种塔的地基系统及其安装方法可以用于支撑高外部负荷和/或大尺寸的塔或者结构。优选地，根据本专利技术的系统和方法应用范围是建造工业和电力工业特别是风能领域，其中使用混凝土塔或结构，或者金属塔或者结构。其应用范围集中于岸上塔(on-shoretowers)。
技术介绍
现今绝大多数风力涡轮机建立在通过重力工作的常规基底上。这种类型的地基包含一任意平面形状(例如圆形，多边形等)的位于地面下方的板，待支撑的结构或塔必须设置在该板上。该板通常由钢筋混凝土现场浇筑制成，并且混凝土的量取决于作用在支撑结构或塔上的外部负荷。这种类型的地基在提供稳定且可靠的性能的同时具有两个主要缺点。一方面，在照例要承受的外部负荷高的情况下，第一个缺点是它的成本高，因为需要具有大量混凝土和钢材的大体积板来提供足够的重量以支持倾翻应力(tipingstresses)。此外，在采用大量现场建造的情况下，需要大量的建造时间，这进而使其实施对天气状况更加敏感。最近，提出一种解决方案，其涉及钢筋混凝土的板，所述板包含同样由钢筋混凝土制成的基本平坦的径向肋(例如：参见文献WO2010/138978，US2011/0061321和ES2361358)，但这种类型的结构到目前为止只是适时使用。第二种类型的地基相对于前一种地基的主要优点是，径向肋通过以肋间的土壤重量代替混凝土重量，有助于以更小体积的板支撑塔或结构的外部负荷，进而降低材料成本。此外，这种解决方案意味着极高的建造复杂性、不同元件和工艺之间非常长的连接，这使得它们难以工业化。最后，有些在风塔的现有技术中描述的解决方案并入了支柱型的横向支撑元件作为将塔架连接到地面或地基的倾斜支柱或支撑件，其中在文献ES2369304和EP2444663中的描述的那些解决方案应当被引用。尽管如此，在这些解决方案中，由于支柱的上端直接和塔壁相连，而且基本上不是埋置元件，因此支柱不是塔的地基系统的元件，而是作为塔的非埋置结构的一部分；而且这些支柱为大尺寸元件并且其操纵和建造是复杂的。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于实现较低的地基成本，减少应使用材料的最大数量，特别是减少应使用的钢筋混凝土和预应力混凝土的最大数量，但同时不损害其基本功能，无论是结构特征的基本功能还是为了满足岩土结构需要的基本功能。本专利技术在很大程度上是通过利用从地基上挖掘的土壤的重量中获得的重力来最大化地基的总重量的比例实现的，土壤是廉价的压载物质。本专利技术的另一个目的是建造和安装方法的简单和快捷。为此，除了地基所使用的材料比上述的讨论的地基所使用的材料要少之外，地基的许多元件可以预制，从而减少建造时间，并易于实现现场工业化工艺。根据本专利技术的地基系统比前面讨论的两种地基更加经济、有效，优化了所需材料、施工期限和施工质量，参与并执行了塔或结构所需的所有功能。为此，根据本专利技术的塔的地基系统具有：中心轴，位于塔的基部下方，可以在安装状态下部分地或全部地埋置；减小厚度的下部板，设置在中心轴下方，在安装状态下全部埋置；侧向支撑装置，在安装状态下部分地或全部地埋置。本专利技术中的塔可以为根据现有技术中任何已知的方法构成的金属塔，现场浇筑的混凝土塔或预制混凝土塔，或两者混合的混凝土塔。中心轴可以是中空的或实心的。如果中心轴是中空的，则其由销和/或环构成，销和环可以是预制的或者现场混凝土浇筑的，并且可以由混凝土、钢材或两者组合制成。优选地，中心轴可以在地平面上方竖直地设置或延伸，使得其部分地埋置，从而作为底座，所述底座增加塔相对于地平面的支撑高度。此外，如果中心轴是中空的，则可以包括至少一个门以允许进入其中，使得塔中的门不是必要的。如果中心轴是实心的，则其应当优选由现场混凝土浇筑而成，下部板也将基本上由结构混凝土制成。应当注意的是，中心轴与塔的连接可以根据现有技术中任何已知的方法或系统来完成，例如：螺栓、杆、线缆、套管、连接器等。优选地，侧向支撑装置的一侧连接到中心轴，另一侧连接到下部板，并且侧向支撑装置包括至少三个支柱，支柱是线性和倾斜构造的元件，通过合适的联接，支柱的上端附连到中心轴，下端附连到下部板，从而使得这些端中的每个端部处于不同的水平线。在这种情况下，支柱为能够传递压缩负荷和拉伸负荷的元件，并且支柱完全埋置或以其长度的高比例埋置，优选地埋置其总长度的三分之一以上。使用这种支柱使得地基系统能够承受由塔引起的负荷并传递到地面，同时有可能在地基上产生较大重力，从而允许以较为经济的结构材料尤其是混凝土来提供所需的重力。支柱的布置使得在中心轴、下部板和每个支柱之间限定了中空区域，优选地三角形区域，其进而被压载材料部分地或全部填充，压载材料被布置在下部板上，以向组件提供必要的重量。因此，这种构造与现有技术明显的不同之处在于，其允许增加地面高度，从而增加作用于地基系统的板上的稳定化重量，而材料仅少量增加。除了这种改进之外，这种构造允许地面(待支撑的塔或结构必须通过根据本专利技术的塔的地基系统设置在地面上)的水平推力在中心轴上更好的配合，这允许更好地承载由塔传递的负荷。在根据本专利技术优选实施例的塔基础系统中，在支柱和下部板之间有肋，肋的一侧连接至支柱的下部附连件的一端，另一端连接至下部板。肋与下部板的附连件可以根据现有技术中任意一种已知的方法通过结构混凝土制成。所述肋可以集成到下部板中，并且可以在下部板上面或下面。所述肋和支柱的构造优选为径向型。可以采用直径地穿过下部板的肋，并且这些肋与超过一个支柱连接。在本专利技术的另一个优选实施例中，地基系统具有未径向布置的外围梁，该外围梁的一侧附连到下部板并且还直接或通过下部板至少连接至一个支柱或肋。可以根据现有技术中的任何已知方法通过结构混凝土制成外围梁与下部板的附连件，或者甚至于，该附连件可以作为肋，与下部板完全整合或和下部板成为一个整体元件。外围梁可以是直的或弯曲的，圆周的或多边形的，平行于或不平行于下部板或梁或悬臂的周界，而并不仅限于可以在地基系统中使用的外围梁的类型的封闭列表。应当注意的是，支柱和/或肋和/或外围梁可以被集成到单个整体支撑件中，从而减少系统中包括的独立元件的数量，并且能够使地基系统的建造和组装工艺更大程度地简化和工业化。优选地，所述整体支撑件是预制的，并且其尺寸如地基系统的其它任何预制元件的尺寸一样受制于便利的公路运输。下部板、肋(如果有的话)和外围梁(如果有的话)是地基系统的下部元件，并且下文中，提及地基系统的下部元件即为它们中的任一个，不论它们是否形成整体支撑件的一部分。支柱、肋和外围梁以及整体支撑件可以是预制的，在制造这类元件过程中的建造速度、质量和工业化产量方面相对于现有技术具有许多优点，但是这类元件的制造也可以在现场进行。关于建造这些元件的材料，尽管优选为钢筋混凝土或预应力混凝土，但它们也可以是在结构范围内的任何常规材料(例如：结构钢材或混合的钢材和混凝土)。支柱或肋或外围梁或整体支撑件或任何预制件(如，销或环形式的中心轴)与塔的地基系统的任何其它元件的附连可根据结构工程的现有技术中任何已知的方法实现。具体地，可以使用湿接合部接合两个元件、砂浆、浆料、树脂或其它可固化材料。具体地，如刚提及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种塔的地基系统，包括：中心轴(1)，设置在塔(24)的基部下方，使得中心轴(1)的中心垂直轴线基本上和塔(24)的垂直轴线(22)一致，并且在安装状态下完全或部分地埋置；下部板(4)，基本上由钢筋混凝土或预应力混凝土制成，设置在中心轴(1)下方，使得所述下部板(4)在安装状态完全地埋置，并且所述下部板(4)的构造基本上平坦，使得所述下部板(4)的最大水平尺寸超过所述下部板(4)的最大垂直尺寸；侧向支撑装置，在安装状态下完全或部分地埋置，并且包括上端连接到中心轴(1)的至少三个支柱(2)和/或上端连接到中心轴(1)或塔(24)的至少三个带式张紧支柱(25)，所述支柱(2，25)为具有线性或倾斜构造的元件，所述支柱(2，25)的纵向尺寸超过最大横向尺寸，并且两端在不同的水平线上，使得上端比下端更接近塔(24)的垂直轴线(22)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.06 ES P2014308791.一种塔的地基系统，包括：中心轴(1)，设置在塔(24)的基部下方，使得中心轴(1)的中心垂直轴线基本上和塔(24)的垂直轴线(22)一致，并且在安装状态下完全或部分地埋置；下部板(4)，基本上由钢筋混凝土或预应力混凝土制成，设置在中心轴(1)下方，使得所述下部板(4)在安装状态完全地埋置，并且所述下部板(4)的构造基本上平坦，使得所述下部板(4)的最大水平尺寸超过所述下部板(4)的最大垂直尺寸；侧向支撑装置，在安装状态下完全或部分地埋置，并且包括上端连接到中心轴(1)的至少三个支柱(2)和/或上端连接到中心轴(1)或塔(24)的至少三个带式张紧支柱(25)，所述支柱(2，25)为具有线性或倾斜构造的元件，所述支柱(2，25)的纵向尺寸超过最大横向尺寸，并且两端在不同的水平线上，使得上端比下端更接近塔(24)的垂直轴线(22)。2.根据权利要求1所述的塔的地基系统，还包括线性构造的至少一个肋(3)，所述肋(3)具有两个端部并且最大纵向尺寸大于最大横向尺寸，所述肋(3)保持附连到至少一个支柱(2)的下端和下部板(4)上，并且侧向突出，使得至少一个端部相比肋(3)的其余非端部点距离塔的垂直轴线(22)最远。3.根据权利要求1或2所述的塔的地基系统，其中，包括线性构造的至少一个外围梁(9)、顶部梁(11)或底部梁(10)，所述外围梁(9)、顶部梁(11)或底部梁(10)最大纵向尺寸大于最大横向尺寸，并且保持附连到下部板(4)、至少一个肋(3)或支柱(2)；所述外围梁基本上沿圆周布置，使得所述外围梁与中心轴分离并且所述外围梁相对于下部板(4)的中心的位置不是径向的。4.根据权利要求1至3中任一项所述的地基系统，其中，至少一个支柱(2，25)的下端保持与地基系统的至少一个下部元件(39)连接，(下部元件(39)可以是下部板(4)，肋(3)或外围梁(9))，从而界定了位于中心轴(1)、下部板(4)和每个支柱(2)之间的一个基本上三角形并且中空的区域。5.根据权利要求1、4和2或3所述的塔的地基系统，其中，包括至少一个支柱(2)和/或至少一个肋(3)和/至少一个外围梁(9)的至少一组构件集成到单个整体支撑件(15)上，所述单个整体支撑件(15)通过接合部与中心轴(1)或塔(24)相连。6.根据前述任一项权利要求所述的塔的地基系统，其中，至少一个支柱(2)或至少一个肋(3)或至少一个外围梁(9)或至少一个整体支撑件(15)为预制元件。7.根据前述任一项权利要求所述的塔的地基系统，其中，至少一个支柱(2)或至少一个肋(3)或至少一个外围梁(9)或至少一个整体支撑件(15)由混凝土、钢材或混合(混凝土和钢材)制成。8.根据权利要求1所述的地基系统，其中，所述中心轴(1)是实心的并且由混凝土或混合(混凝土和钢材)制成。9.根据权利要求1所述的塔的地基系统，其中，中心轴(1)是中空的并且由混凝土、金属或混合(混凝土和钢材)制成。10.根据权利要求9所述的地基系统，其中，中心轴(1)包括销(13)形式的两个或更多个预制件，所述两个或更多个预制件通过基本上垂直的接合部(18)连接在一起。11.根据权利要求9或10所述的塔的地基系统，其中，中心轴(1)包括两个或更多个的预制环(19)，所述两个或更多个的预制环(19)通过单个构件或通过接合销(13)而保形，并且在所述两个或更多个预制环(19)之间存在接合预制环(19)的基本上水平的接合部(20)。12.根据权利要求9至11中任一项所述的塔的地基系统，其中，中心轴(1)包括基本上水平且平坦的上闭合板(14)，所述上闭合板(14)保持与中空的中心轴(1)的壁相连，并且是用混凝土、钢材或其组合预制或现场构建的；并且所述上闭合板(14)在顶部界定了中心轴(1)内的中空空间，所述中空空间的底部进而由下部板(4)界定，并且可填充有压载材料(21)。13.根据权利要求12所述的所述的塔的地基系统，其中，所述上闭合板(14)的高度或水平线基本上与连接支柱(2)的上端和中心轴(1)的附连件的高度或水平线一致。14.根据权利要求9至13中任一项所述的塔的地基系统，其中，中空的中心轴(1)在地平面上方垂直延伸，使得所述中心轴(1)部分地埋置并用作底座，所述底座增加了塔的基部相对于地平面的支撑高度。15.根据权利要求9至14中任一项所述的塔的地基系统，其中，所述中心轴具有至少一个门(26)，以允许进入中心轴内部。16.根据权利要求9至15中任一项所述的塔的地基系统，其中，中心轴的外壁具有至少一个突起(34)，所述突起(34)的位置与连接支柱(2)与中心轴(1)的附连件一致，并且所述突起(34)的几何形状使得在所述中心轴(1)和所述支柱(2)之间产生与所述支柱(2)的纵向轴线基本上垂直的附连表面。17.根据权利要求9至16中任一项所述的塔的地基系统，其中，侧向支撑装置不包括支柱，而包括根据现有技术的侧向突出的平坦肋。18.根据权利要求1至7任一项和根据权利要求9所述的塔的地基系统，其中，下部板(4)包括厚度增加的中心区(27)，中心轴(1)位于在所述中心区(27)上，所述中心区(27)的厚度大于围绕所述中心区(27)的下部板(4)的部分的厚度，从而在所述厚度增加的中心区域(27)的周界上产生侧壁，肋(3)(或集成了所述肋(3)的整体支撑件(15))的至少一端侧向连接到所述侧壁。19.根据权利要求1至5中任一项所述的塔的地基系统，其中，支柱(2)(或包含所述支柱(2)的整体支撑件(15))和中心轴(1)和/或塔(24)和/或下部板(4)和/或肋(3)和/或外围梁(9)之间的至少一个附连件包括预应力系统。20.根据权利要求19所述的塔的地基系统，其中，用于连接支柱(2)(无论是否形成整体支撑件(15))和中心轴(1)的预应力系统包括至少一个预应力线缆(5)，所述预应力线缆(5)的一部分被容纳在支柱(2)的护套(6)中，护套(6)基本上平行于支柱(2)的纵向轴线；所述预应力线缆(5)跨过连接支柱(2)和中心轴(1)的附连件的表面穿入到所述中心轴(1)的内部。21.根据权利要求20所述的塔的地基系统，其中，所述预应力线缆(5)纵向地穿过所述支柱(2)并且用于将支柱(2)的下端(或包含支柱(2)的整体支撑件)和地基系统的至少一个下部元件(39)附连。22.根据权利要求9、12、13和20任一项所述的塔的地基系统，其中，所述预应力线缆(5)通过护套(8)跨过中心轴(1)的外壁，护套(8)为此目的而设置，上部板(14)容纳用于预应力线缆(5)的上端的锚固件(23)。23.根据权利要求19或21所述的塔的地基系统，其中，支柱(2)(或包含所述支柱(2)的整体支撑件(15))的下端经由附连件以及包含至少一个预应力线缆(5)的预应力系统连接到地基系统的至少一个下部元件(39)上(可以是下部板(4)，肋(3)或外围梁(9))，所述预应力线缆(5)的至少一部分被容纳在所述支柱(2)的护套(6)中，所述护套(6)基本上平行于所述支柱(2)的纵向轴线；并且所述预应力线缆(5)跨过所述下部结构元件(39)和所述支柱(2)的下端之间(或所述下部结构元件和包含所述支柱(2)的整体支撑件(15)之间)的附接件的表面穿入到所述下部结构元件(39)中；并且预应力线缆的下端的锚固件(23)被容纳在塔的地基系统的下部结构元件(39)中。24.根据权利要求19至23中任一项所述的塔的地基系统，其中，使用预应力杆代替预应力线缆(5)。25.根据权利要求6、10、11或12中任一项所述的塔的地基系统，其中，至少一个预制元件，包括支柱(2)或肋(3)或外围梁(9)或整体支撑件(15)或形状为销(13)或环(19)的中心轴的预制件，使用湿接合部附连到塔的地基系统的另一个元件，湿接合部用于接合二者之间的灰浆、浆料、树脂或技术中已知的其它可固化材料。26.根据前述任一项权利要求所述的塔的地基系统，其中，包括以线缆和/或预应力杆形式的带式支柱(25)，其中至少一个带式支柱(25)的下端直接连接到地面或连接到地面上的与下部板分离的锚固元件。27.根据权利要求1所述的塔的地基系统，还包括用来将负荷传递到地面或提高地面容量的元件。28.根据前述任一项权利要求所述的塔的地基系统，其中，所述下部板(4)包括位于所述中心轴(1)下方的中心模块(36)和与中心模块(36)分离的至少一个自由模块(35)，所述自由模块(35)比所述中心模块(36)距所述塔(22)的竖直轴线更远并且通过至少一个肋(...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗斯·萨鲁斯泰诺·瑟娜·加西亚坎德，
申请(专利权)人：艾斯泰科股份公司，
类型：发明
国别省市：西班牙,ES