一种带裙板的重力式筒型基础及其施工方法技术

本发明专利技术属于海上风电基础领域，公开了一种带裙板的重力式筒型基础及其施工方法，包括钢制筒型结构、钢筋混凝土顶盖、钢筋混凝土过渡段；钢筋混凝土顶盖边缘设置钢筋混凝土裙板，钢筋混凝土顶盖下部与钢制筒型结构采用剪力钉连接，上部与钢筋混凝土过渡段浇筑连接；施工时依次通过自重下沉和负压下沉直至钢质裙板底部进入海床，下沉就位后在钢筋混凝土裙板与钢筋混凝土过渡段之间抛掷压载石块。本发明专利技术结构简单紧凑、施工便捷快速，钢筋混凝土裙板和钢筋混凝土过渡段之间抛掷的压载石块能够有效提高基础的抗倾覆能力和抗冲刷能力，其安装过程可自浮拖航和沉放，沉放过程不需要大型设备，具有造价低、施工效率高等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种带裙板的重力式筒型基础及其施工方法
本专利技术属于海上风电基础领域，具体的说，是涉及一种海上风电的重力式筒形基础及其施工方法。
技术介绍
目前，在海上装备工程如海上风电工程中，基础结构通常包括：单桩、三脚架、导管架式基础、重力基础、负压筒基和浮动平台结构等几种。这些基础通常需要大型的设备进行运输和安装，造成在海域施工时费用很高，且上述基础抵抗海底冲刷的能力有限。近海基础结构常常面临着往复海流的冲刷作用，冲刷对基础结构承载力有着一定程度的影响。因此，如何改进常规的复合筒型基础结构，使其具有更强的抗冲刷及抗倾覆能力，从而最大程度的发挥基础结构的承载能力，保证基础结构在运行期间的安全稳定，是海洋基础结构设计中的一个重要环节。
技术实现思路
基于海上风电基础结构的抗海底冲刷能力方面的要求，本专利技术提供了一种带裙板的重力式筒型基础及其施工方法，该基础施工方便、成本低，可自浮拖航和负压沉放，裙板的增加能够增大基础正常使用时的抗倾覆及抗冲刷能力，而且能够明显降低基础的施工成本。为了解决上述技术问题，本专利技术通过以下的技术方案予以实现：一种带裙板的重力式筒型基础，包括钢制筒型结构、钢筋混凝土顶盖、钢筋混凝土过渡段；所述钢制筒型结构内部布置有多个分舱板，以使所述钢制筒型结构与所述分舱板构成多个底部开口的密封分舱；所述钢筋混凝土顶盖下部与所述钢制筒型结构采用剪力钉连接；所述钢筋混凝土顶盖边缘设置向上延伸的钢筋混凝土裙板，所述钢筋混凝土裙板与所述钢筋混凝土顶盖一次浇筑成型；所述钢筋混凝土顶盖对应于每个密封分舱布置有抽水管；所述钢筋混凝土过渡段浇筑连接于所述钢筋混凝土顶盖上部。优选地，所述钢制筒型结构的直径为10～50m，壁厚为10～100mm。优选地，所述钢制筒型结构与所述分舱板构成的密封分舱为蜂窝状分舱结构，包括中心的一个正六边形分舱和均匀设置于其周围的六个相同的边分舱；正六边形分舱和边分舱的边长均等，为所述钢制筒型结构直径的0.25倍。优选地，所述分舱板的高度与所述筒型基础筒壁相同，厚度与所述筒型基础筒壁相同。优选地，所述钢筋混凝土顶盖的直径大于钢制筒型结构的顶盖直径3～5m，所述钢筋混凝土顶盖的厚度为0.2～0.6m。优选地，所述钢筋混凝土裙板的高度为0.5～1.5m，厚度为0.2～0.5m。优选地，所述钢筋混凝土过渡段的高度为5～10米，厚度为0.1～2m，顶面直径小于等于底面直径，并且壁面为弧形内凹曲面，曲面的曲率为1/60～1/10。优选地，所述钢筋混凝土过渡段为预应力混凝土结构，其内部布置有预应力钢筋，配筋率不小于0.3％，其预应力钢筋的张拉应力不低于0.75倍的钢筋屈服应力。上述带裙板的重力式筒型基础的施工方法，按照如下步骤进行：(1)将组装好塔筒和风机的重力式筒型基础移入水中，使其整体漂浮在水面上；(2)将重力式筒型基础浮运托航至指定施工地点，对施工地点的海床进行初步平整；(3)打开所述钢筋混凝土顶盖上的抽水管，使重力式筒型基础通过自重下沉至海床；(4)自重下沉停止后通过所述钢筋混凝土顶盖上的抽水管对所述钢制筒型结构内部抽水，使重力式筒型基础通过负压下沉继续下沉；(5)重力式筒型基础下沉就位后，在所述钢筋混凝土裙板与所述钢筋混凝土过渡段之间抛掷压载石块，整个结构施工完毕。本专利技术的有益效果是：本专利技术的带裙板的重力式筒型基础及其施工方法，该基础结构简单紧凑、施工便捷快速，钢筋混凝土裙板和钢筋混凝土过渡段之间抛掷的压载石块能够有效提高基础的抗倾覆能力和抗冲刷能力，其安装过程可自浮拖航和沉放，沉放过程不需要大型设备，具有造价低、施工效率高等特点。附图说明图1是本专利技术所提供的带裙板的重力式筒型基础的主视图；图2是钢制筒型结构的仰视图；图3是钢制筒型结构的主视图；图4是本专利技术所提供的带裙板的重力式筒型基础施工完成后的主视图。图中：1、钢筋混凝土过渡段；2、压载石块；3、钢筋混凝土裙板；4、钢筋混凝土顶盖；5、钢制筒型结构；6、抽水管；7、分舱板。具体实施方式为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：如图1至图3所示，本实施例提供了一种带裙板的重力式筒型基础，主要由钢筋混凝土过渡段1、钢筋混凝土顶盖4、钢制筒型结构5三部分组成。钢制筒型结构5的直径为10～50m，壁厚为10～100mm。为了便于基础沉放调平，钢制筒型结构5内部布置有多个分舱板7，以使钢制筒型结构5与分舱板7构成多个底部开口的密封分舱。优选地，钢制筒型结构5与分舱板7组成蜂窝状分舱结构，包括中心的一个正六边形分舱和均匀设置于其周围的六个相同的边分舱。正六边形分舱和边分舱的边长均等，为钢制筒型结构5直径的0.25倍，如图2所示。分舱结构中的七个分舱除底部开口外彼此密封完好，保证相互之间不串舱，并且每个分舱顶部分别预留设置有开关的管路，用于分别施加舱内负压。分舱板7顶部与钢制筒型结构5内顶壁焊接固定，分舱板7的高度与钢制筒型结构5的主筒高度相同，厚度与钢制筒型结构5的筒壁相同。钢筋混凝土顶盖4的直径大于钢制筒型结构4的直径3～5m。钢筋混凝土顶盖2的厚度选择范围在0.2～0.6m。在钢筋混凝土顶盖4边缘设置向上延伸的钢筋混凝土裙板3，其高度为0.5～1.5m，厚度为0.2～0.5m，钢筋混凝土裙板3与钢筋混凝土顶盖2一次浇筑成型，且整体配筋率不小于0.3％。钢筋混凝土顶盖4上部与钢筋混凝土过渡段1浇筑连接，下部与钢制筒型结构5采用剪力钉连接。钢筋混凝土顶盖4上布置有七个抽水管6，对应于钢制筒型结构5的七个分舱分别设置有一个。抽水管5的直径为20～200mm，其顶部穿出于钢筋混凝土顶盖4、底部延伸至钢制筒型结构5内部。钢筋混凝土过渡段1的具体结构不做限定，优选采用曲面型的钢筋混凝土过渡段1，其高度为5～10米，厚度为0.1～2m，顶面直径小于等于底面直径，并且壁面为弧形内凹曲面，曲面的曲率为1/60～1/10。钢筋混凝土过渡段1为预应力混凝土结构，其内部布置有预应力钢筋，配筋率不小于0.3％，其预应力钢筋的张拉应力不低于0.75倍的钢筋屈服应力。本专利技术还提供了上述带裙板的重力式筒型基础的施工方法，按照如下步骤进行：a.陆上预制钢制筒型结构5，在钢制筒型结构5内部焊接分舱板7；b.在钢制筒型结构5上部利用薄壁压型钢板作为钢筋混凝土顶盖4和钢筋混凝土裙板3的模板并布置钢筋，浇筑钢筋混凝土顶盖4和钢筋混凝土裙板3，并在钢筋混凝土顶盖2预留与钢筋混凝土过渡段1的连接钢筋；c.将钢筋混凝土顶盖4与钢制筒型结构5用剪力钉连接，同时在钢筋混凝土顶盖4上安装抽水管6，并对钢筋混凝土顶盖4与钢制筒型结构5的重力结构进行气密性试验；d.气密性符合要求之后，布置钢筋混凝土过渡段1的模板并绑扎钢筋，进行钢筋混凝土过渡段1的混凝土浇筑；e.钢筋混凝土过渡段1施工完成并达到设计强度要求后，再组装好塔筒和风机；f.利用吊车将组装好塔筒和风机的重力式筒型基础移入水中，由重力式筒型基础自浮能力使其整体漂浮在水面上；g.利用拖船将重力式筒型基础拖至指定施工地点，同时对施工地点的海床进行初步平整；h.打开钢筋混凝土顶盖4上的抽水管6，使重力式筒型基础通过自重下沉至海床；自重下沉停止后通过抽水管6抽出钢制筒型结构5内多余的水，借助水体的抽出实现钢制筒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带裙板的重力式筒型基础，其特征在于，包括钢制筒型结构、钢筋混凝土顶盖、钢筋混凝土过渡段；所述钢制筒型结构内部布置有多个分舱板，以使所述钢制筒型结构与所述分舱板构成多个底部开口的密封分舱；所述钢筋混凝土顶盖下部与所述钢制筒型结构采用剪力钉连接；所述钢筋混凝土顶盖边缘设置向上延伸的钢筋混凝土裙板，所述钢筋混凝土裙板与所述钢筋混凝土顶盖一次浇筑成型；所述钢筋混凝土顶盖对应于每个密封分舱布置有抽水管；所述钢筋混凝土过渡段浇筑连接于所述钢筋混凝土顶盖上部。

【技术特征摘要】
1.一种带裙板的重力式筒型基础，其特征在于，包括钢制筒型结构、钢筋混凝土顶盖、钢筋混凝土过渡段；所述钢制筒型结构内部布置有多个分舱板，以使所述钢制筒型结构与所述分舱板构成多个底部开口的密封分舱；所述钢筋混凝土顶盖下部与所述钢制筒型结构采用剪力钉连接；所述钢筋混凝土顶盖边缘设置向上延伸的钢筋混凝土裙板，所述钢筋混凝土裙板与所述钢筋混凝土顶盖一次浇筑成型；所述钢筋混凝土顶盖对应于每个密封分舱布置有抽水管；所述钢筋混凝土过渡段浇筑连接于所述钢筋混凝土顶盖上部。2.根据权利要求1所述的一种带裙板的重力式筒型基础，其特征在于，所述钢制筒型结构的直径为10～50m，壁厚为10～100mm。3.根据权利要求1所述的一种带裙板的重力式筒型基础，其特征在于，所述钢制筒型结构与所述分舱板构成的密封分舱为蜂窝状分舱结构，包括中心的一个正六边形分舱和均匀设置于其周围的六个相同的边分舱；正六边形分舱和边分舱的边长均等，为所述钢制筒型结构直径的0.25倍。4.根据权利要求1所述的一种带裙板的重力式筒型基础，其特征在于，所述分舱板的高度与所述筒型基础筒壁相同，厚度与所述筒型基础筒壁相同。5.根据权利要求1所述的一种带裙板的重力式筒型基础，其特征在于，所述钢筋混凝土顶盖的直径大于钢制筒型结构的顶盖直径3～5m，所述钢筋混凝土顶盖的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭耀华，张浦阳，丁红岩，练继建，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12