一种导管桩与筒组合式的海上风电基础制造技术

本实用新型专利技术公开一种导管桩与筒组合式的海上风电基础，包括导管桩和筒型基础两部分；筒型基础部分由钢筒裙、筒顶盖、主梁、圈梁和过渡段组成，钢筒裙的顶部和筒顶盖一体形成为一开口向下的半密封结构，筒顶盖上径向均匀布置有3～24根主梁，筒顶盖的边缘设置有一圈圈梁，过渡段设置于筒顶盖上表面中部；导管桩由导管、钢桩、导管支撑和高强度砂浆组成；主梁的外侧端部相对应的设置有3～24个导管，导管的轴线与竖直方向的夹角为0～15°；导管的下端开口与筒顶盖的下表面齐平，导管的下端出口布置在钢筒裙外侧位置；钢桩设置于导管中并通过高强度砂浆连接成一整体；导管支撑设置于导管外侧并与主梁和圈梁连接并与筒顶盖、主梁和圈梁形成一整体。

A new type of offshore wind power foundation composed of pipe pile and tube

【技术实现步骤摘要】
一种导管桩与筒组合式的海上风电基础
本技术涉及风能工程、新能源领域，具体是一种将导管桩基础与筒型基础相结合而成的组合式海上风电基础。
技术介绍
随着全球能源、气候环境等问题的日益突出，风能作为可再生能源受到世界各国的高度关注。风能具有清洁，低成本，取用不尽，开发范围广，装机容量增长空间大，成本下降快，运行安全等优势。相比于陆上风电，海上风电具有风速大、湍流度低、不占耕地等优势。目前，我国海上风电基础多采用桩基础、复合桩基础或管桩，其设计简单，安装工艺成熟，但在横向荷载(风、浪、流)作用下的水平形变较大。宽浅式筒型基础的出现，为海上风机基础的设计提供了新的思路，宽浅式基础可有效抵抗海上风机受到的较大横向荷载，且其结构简单、成本较低、施工便捷快速。近年来，随着海上复合筒型风机基础及风机一步式安装技术的成功运用，大大减少海上风电基础的建造和施工成本，有较好的工程应用前景。为了进一步推广筒型基础，需要向海底地质条件较差的海域进军，这势必会影响风机基础的运行稳定性。目前来看，较差的地质条件造成的直接影响是增大了筒型基础直径。筒直径的增加，基础材料的用量提升、结构的整体受力变差。同时现有的施工装备和施工技术不能满足要求，需要巨大的装备投入，显著提高了工程的建造费用。这会给现有的生产工艺流程造成巨大的冲击，削弱该基础经济方面的优越性。目前我国海上风电已经应用了一批海上风电筒型基础结构，拥有相应的建造设备。现有建造设备对筒直径的要求是不超过38m，筒裙长度一般受航道限制不超过12m。而当今风机的容量逐渐增大，风机极限弯矩荷载超过了200MN.m，更深水深和更差的地质情况，导致需要更大筒直径和更长的筒裙深度。筒的直径和筒裙长度的增加导致结构设计难度，结构的建造难度都显著的增加，从而提高工程成本。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种导管桩与筒组合式的海上风电基础，在降低基础建造费用情况下，保证整个风机结构的设计抗倾要求。充分的利用导管桩基础和筒型基础各自的优势，从而在实现海上风电基础建造成本的降低。本技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种导管桩与筒组合式的海上风电基础，包括导管桩和筒型基础两部分；所述筒型基础部分由钢筒裙、筒顶盖、主梁、圈梁和过渡段组成，所述钢筒裙的顶部和筒顶盖一体形成为一开口向下的半密封结构，所述筒顶盖上径向均匀布置有3～24根所述主梁，筒顶盖的边缘设置有一圈所述圈梁，所述过渡段设置于筒顶盖上表面中部；所述导管桩由导管、钢桩、导管支撑和高强度砂浆组成；所述主梁的外侧端部相对应的设置有3～24个导管，所述导管的轴线与竖直方向的夹角为0～15°；导管的下端出口与筒顶盖的下表面齐平，导管的下端出口设置在钢筒裙的外侧；所述钢桩设置于导管中并通过高强度砂浆连接成一整体；所述导管支撑设置于导管外侧并与主梁和圈梁连接并与筒顶盖、主梁和圈梁形成一整体。进一步的，筒顶盖、主梁、过渡段和圈梁均为钢筋混凝土结构且均浇筑形成为一整体。进一步的，所述过渡段为空心圆台形结构。进一步的，所述导管和导管支撑均为钢结构。与现有技术相比，本技术的技术方案所带来的有益效果是：本技术组合式海上风电基础，在不增加现有筒型基础直径情况下，通过筒裙外侧的导管桩提供抗倾力矩，从而综合筒型基础和桩基础的优势，同时可以充分的利用现有的一步式筒型基础安装的技术和装备，以及现在大量存在的沉桩设备，从而提高的装备的利用效率和降低工程建设投入，从而实现海上风电建造的成本降低。附图说明图1是本技术风电基础的正视结构示意图。图2是本技术风电基础的俯视结构示意图。附图标记：1-钢筒裙，2-筒顶盖，3-主梁，4-过渡段，5-导管支撑，6-钢桩，7-导管，8-高强度砂浆，9-圈梁具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。如图1和图2所示，本技术涉及的一种导管桩与筒组合式海上风电基础，包括导管桩和筒型基础两部分；筒型基础部分由钢筒裙1、筒顶盖2、主梁3、圈梁9、过渡段4组成；钢筒裙1与筒顶盖2形成一开口向下的半密封结构；筒顶盖2为钢筋混凝土结构；钢筒裙1上部深入筒顶盖2内部，两者形成一整体；钢筒裙1壁厚20mm，直径32m，高度10m；筒顶盖2直径30m，厚度40cm；筒顶盖2上径向均匀布置6根主梁3，筒顶盖2边缘布置一圈圈梁9，主梁3和圈梁9为钢筋混凝土结构，与筒顶盖2浇筑为一整体；主梁3高度1m，宽度0.6m；圈梁9高度1m，宽度0.4m；过渡段4布置在筒顶盖中心，为一薄壁圆台钢筋混凝土结构，与筒顶盖2、主梁3浇筑为一整体；过渡段4壁厚0.5m，高度20m，底部中心直径20m，顶部中心直径8m；导管桩部分由导管7、钢桩6、导管支撑5、高强度砂浆8组成；在主梁外侧端部布置6个导管7，导管7轴线在筒顶盖2径向平面内与竖直方向朝外侧的夹角为5°；导管7的下端开口与筒顶盖的下表面平齐；导管7的下端出口布置在钢筒裙1外侧位置；导管7壁厚40mm，高度4m；导管支撑5布置在导管7外侧；导管7和导管支撑5为钢结构，与主梁3、筒顶盖2、圈梁9通过预埋件连成一整体；导管支撑5壁厚30mm；导管7中布置钢桩6，钢桩6与导管7通过高强度砂浆8连成一整体；钢桩6长度30m，壁厚50mm。安装方案：(1)将筒型基础部分与导管桩部分(不含钢桩6)运输到安装地点，通过抽水或抽气的方式将筒裙插入海床地基；(2)在导管7中将钢桩6打海床地基，在导管7和钢桩6的缝隙中灌入高强度砂浆8，完成整个基础结构安装。本技术并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本技术的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本技术的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导管桩与筒组合式的海上风电基础，其特征在于，包括导管桩和筒型基础两部分；所述筒型基础部分由钢筒裙、筒顶盖、主梁、圈梁和过渡段组成，所述钢筒裙的顶部和筒顶盖一体形成为一开口向下的半密封结构，所述筒顶盖上径向均匀布置有3～24根所述主梁，筒顶盖的边缘设置有一圈所述圈梁，所述过渡段设置于筒顶盖上表面中部；/n所述导管桩由导管、钢桩、导管支撑和高强度砂浆组成；所述主梁的外侧端部相对应的设置有3～24个导管，所述导管的轴线与竖直方向的夹角为0～15°；导管的下端出口与筒顶盖的下表面齐平，导管的下端出口设置在钢筒裙的外侧；所述钢桩设置于导管中并通过高强度砂浆连接成一整体；所述导管支撑设置于导管外侧并与主梁和圈梁连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种导管桩与筒组合式的海上风电基础，其特征在于，包括导管桩和筒型基础两部分；所述筒型基础部分由钢筒裙、筒顶盖、主梁、圈梁和过渡段组成，所述钢筒裙的顶部和筒顶盖一体形成为一开口向下的半密封结构，所述筒顶盖上径向均匀布置有3～24根所述主梁，筒顶盖的边缘设置有一圈所述圈梁，所述过渡段设置于筒顶盖上表面中部；
所述导管桩由导管、钢桩、导管支撑和高强度砂浆组成；所述主梁的外侧端部相对应的设置有3～24个导管，所述导管的轴线与竖直方向的夹角为0～15°；导管的下端出口与筒顶盖的下表面齐平，导管的下端出口设置在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海军，练继建，赵昊，董霄峰，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：天津;12