一种带裙板的组合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组合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；钢制筒型结构的顶盖外缘扩出于钢制筒型结构且焊接有钢质裙板，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，再通过钢质裙板内侧的抽水管抽水增加下沉力；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、施工方便、成本低，可自浮拖航和沉放，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，并且有效地提高基础的沉贯力。

Combined barrel type foundation with skirt plate and construction method thereof

The invention belongs to the field of offshore wind power base, discloses a combined cylinder type base with a skirt plate and construction method thereof, which comprises a steel tube type structure, reinforced concrete column, reinforced concrete transition section; roof edge expansion steel cylindrical structure for steel tubular structure and welding steel apron the edge of the roof of reinforced concrete, reinforced concrete apron; reinforced concrete steel tube and the lower part of the top cover type structure with shear stud connections, and the upper part of reinforced concrete pouring construction of transition section connection; followed by the weight of the sinking and sinking until the steel apron into the bottom of the seabed, then through pumping pipe pumping increases the sinking force inside the steel skirt plate; sink place between the reinforced concrete and reinforced concrete apron transition section of throwing ballast stones. The invention has the advantages of simple structure, convenient construction and low cost, can float towing and sinking, increase the apron anti overturning and anti scouring ability can increase the basis of normal use, the penetration force and effectively improve the foundation.

【技术实现步骤摘要】
一种带裙板的组合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组合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组合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，并且有效地提高基础的下沉力，同时降低钢制筒型基础内部土塞发展。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：一种带裙板的组合式筒型基础，包括钢制筒型结构、钢筋混凝土顶盖、钢筋混凝土过渡段；所述钢制筒型结构的顶盖外缘扩出于所述钢制筒型结构，所述钢制筒型结构的顶盖外缘焊接有由顶盖向下延伸的钢质裙板；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布置有多个抽水管，包括对应于每个密封分舱的抽水管和对应于所述钢质裙板与所述钢制筒型结构筒壁之间的环形部分均布的抽水管；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；所述钢制筒型结构的顶盖直径是底部环形筒壁直径的1.2～2倍。优选地，所述钢质裙板的高度为0.1～0.5倍的所述钢制筒型结构的主筒筒壁高度。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与钢制筒型结构的顶盖直径相同，为10～50m；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。上述带裙板的组合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组合式筒型基础移入水中，使其整体漂浮在水面上；(2)将组合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所有抽水管，使组合式筒型基础通过自重下沉至海床；(4)自重下沉停止后通过对应于所述钢制筒型结构的抽水管对所述钢制筒型结构内部抽水，使组合式筒型基础通过负压下沉继续下沉；(5)负压下沉至所述钢质裙板底部进入海床时，再通过对应于所述钢质裙板与所述钢制筒型结构筒壁之间的抽水管辅助进行抽水，增加组合式筒型基础的下沉力；(6)组合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组合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，下部钢质裙板的增加有效提高了基础的沉贯力，能够降低基础内部土塞高度的发展，上部钢筋混凝土裙板在对其内部抛掷压载石块后，同时还能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组合式筒型基础的主视图；图2是本专利技术所提供的带裙板的组合式筒型基础的仰视图；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组合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、钢制裙板；6、抽水管；7、钢制筒型结构；8、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组合式筒型基础，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7三部分组成。钢制筒型结构7的直径为10～50m，壁厚为10～100mm。钢制筒型结构7的顶盖外缘扩出于底部环形筒壁，钢制筒型结构4的顶盖直径是底部环形筒壁直径的1.2～2倍。钢制筒型结构4的顶盖外缘焊接有由顶盖向下延伸的钢质裙板3，钢质裙板3高度为0.1～0.5倍的主筒高度，壁厚与钢制筒型结构7的筒壁相同。为了便于基础沉放调平，钢制筒型结构7内部布置有多个分舱板8，以使钢制筒型结构7与分舱板8构成多个底部开口的密封分舱。优选地，钢制筒型结构7与分舱板8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7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8顶部与钢制筒型结构7内顶壁焊接固定，分舱板8的高度与钢制筒型结构7的主筒高度相同，厚度与钢制筒型结构7的筒壁相同。钢筋混凝土顶盖4的直径为10～50m，其直径与钢制筒型结构4的顶盖直径相同。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7采用剪力钉连接。钢筋混凝土顶盖4上布置有十三个抽水管6，其中对应于钢制筒型结构4的七个分舱分别设置有一个，对应于钢制筒型结构7筒壁与钢质裙板3之间的环形部分均布有六个。抽水管5的直径为20～200mm，对应于钢制筒型结构4的抽水管5顶部穿出于钢筋混凝土顶盖4、底部延伸至钢制筒型结构7内部，而对应于钢制筒型结构7筒壁与钢质裙板3之间的抽水管5顶部高于钢筋混凝土裙板3、底部延伸至钢制筒型结构7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，其内部布置有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带裙板的组合式筒型基础，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；所述钢制筒型结构的顶盖外缘扩出于所述钢制筒型结构，所述钢制筒型结构的顶盖外缘焊接有由顶盖向下延伸的钢质裙板；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布置有多个抽水管，包括对应于每个密封分舱的抽水管和对应于所述钢质裙板与所述钢制筒型结构筒壁之间的环形部分均布的抽水管；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】
1.一种带裙板的组合式筒型基础，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；所述钢制筒型结构的顶盖外缘扩出于所述钢制筒型结构，所述钢制筒型结构的顶盖外缘焊接有由顶盖向下延伸的钢质裙板；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布置有多个抽水管，包括对应于每个密封分舱的抽水管和对应于所述钢质裙板与所述钢制筒型结构筒壁之间的环形部分均布的抽水管；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组合式筒型基础，其特征在于，所述钢制筒型结构的直径为10～50m，壁厚为10～100mm；所述钢制筒型结构的顶盖直径是底部环形筒壁直径的1.2～2倍。3.根据权利要求1所述的一种带裙板的组合式筒型基础，其特征在于，所述钢质裙板的高度为0.1～0.5倍的所述钢制筒型结构的主筒筒壁高度。4.根据权利要求1所述的一种带裙板的组合式筒型基础，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。5.根据权利要求1所述的一种带裙板的组合式筒型基础，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。6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：乐丛欢，郭耀华，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