海上风电新型基础结构制造技术

本实用新型专利技术公开了海上风电新型基础结构，包括钢管桩和支撑结构，所述支撑结构由套管和翼板构成，所述支撑结构通过滑动装置安装于钢管桩，两者连接方式为滑动连接或固定连接。本实用新型专利技术利用支撑结构提供的额外水平抗力，提高基础结构的水平承载能力，利用套管降低翼板尺寸，通过相互独立的支撑结构和钢管桩，降低基础结构制作、运输和安装的难度，使之适用于浅覆盖层海域和水深35~50m海洋环境。浅覆盖层海域和水深35~50m海洋环境。浅覆盖层海域和水深35~50m海洋环境。

【技术实现步骤摘要】
海上风电新型基础结构


[0001]本技术涉及海上风电
，尤其涉及一种海上风电新型基础结构。

技术介绍

[0002]风电是清洁能源的重要组成部分，海上风电具有风速高、风速稳定、单机容量大等特点。目前，海上风机基础型式包括单桩基础、导管架基础、漂浮式基础等。由于单桩基础具有海床地形适应性强、施工速度快、施工成本低等优点，在全球已建海上风电场基础型式中的占比超过80%。
[0003]在海上风电机组运行期间，单桩基础承受风、破浪、海流和海冰等产生的水平荷载，在水平循环荷载的作用下，桩基会产生较大的水平位移和钢管桩变形。根据《海上风力发电场设计标准》（GB/T 51308-2019），单桩基础泥面处累积倾角（侧向位移幅度）不得超过0.25
°
。工程中，通常采用增大桩径和增加桩身锚固深度的方式，提高单桩基础水平承载力，降低单桩基础水平位移，这种方式意味着单桩制作成本的增加，施工难度的提高。此外，我国部分海上风电场的海床地质条件为浅覆盖层，往往需要进行嵌岩桩施工，进一步增加施工难度，增加海上风电场建设成本。近年来，研究学者提出在桩壁外侧增设桩翼提高单桩基础水平承载力不足（以下简称翼板桩），包括一种海上风电机组单桩基础（CN202265837U）、一种带稳定翼的海上风力发电机单桩基础结构（CN102041813A）、一种T型翼板海上风机钢管桩基础（CN208899515U），在上述专利技术方案中，翼板通过直接焊接或通过连接部件焊接等方式固定于钢管桩外壁，使用时，通过沉桩直接将翼板桩沉入海床泥面以下。然而，由于现有海上风电安装船不具备直接安装上述技术方案中翼板桩的能力，且施工单位没有适合翼板桩的施工工艺，因此，目前国内外海上风电场并没有翼板桩成功应用的工程示范。此外，上述专利技术方案中，翼板桩的翼板尺寸较大（翼板宽度不小于桩径的1/2，不大于桩径；翼板长度不小于桩径，不大于桩径的3倍），尺寸过大的翼板不易运输、同时提高施工难度，以及在土压力作用下翼板易发生扭曲变形。基于此，迫切需要提出一种海上风电新型基础结构，新型基础结构首先能提高足够的水平承载力和减小桩身水平位移，其次可以利用现有施工设备和施工工艺进行安装，最后可以减小翼板尺寸，提高工程可行性和节约成本。

技术实现思路

[0004]本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术问题。为此，本技术提出一种海上风电新型基础结构，利用管套和翼板组合而成的支撑结构，提高新型基础结构的水平承载能力，通过设置于管套和钢管桩上的滑动装置连接部件，改进新型基础结构的安装方式，充分利用现有海上风电单桩基础的安装设备进行施工，提高新型基础结构的工程可行性和经济性。
[0005]为了实现上述的技术特征，本技术的目的是这样实现的：海上风电新型基础结构，它包括：
[0006]钢管桩；
[0007]支撑结构，所述支撑结构由管套和翼板构成，所述管套内径大于钢管桩外径；
[0008]滑动装置，所述滑动装置的第一连接部件设置于钢管桩外壁，所述滑动装置的第二连接部件设置于管套内壁，所述支撑结构通过滑动装置安装于钢管桩；
[0009]其中，所述钢管桩外壁滑动装置第一连接部件与管套内壁滑动装置第二连接部件组成滑动导轨，所述钢管桩与支撑结构的连接方式为滑动连接、固定连接的一种，所述钢管桩与支撑结构滑动连接时，两者之间通过滑动装置传递水平荷载，所述钢管桩与支撑结构的固定连接是通过水下灌浆将钢管桩外壁与支撑结构内壁之间的空腔填充，浆体凝固后形成固定连接。
[0010]所述滑动装置是由具有凸体结构特征的第一连接部件与具有凹槽结构特征的第二连接部件组成的滑动导轨；所述滑动装置还可以是由具有凹槽结构特征的第一连接部件与具有凸体结构特征的第二连接部件组成的滑动导轨。所述滑动导轨为支撑结构的安装和翼板布设方向提供定位，同时在支撑结构打入过程中保持支撑结构的稳定。
[0011]所述支撑结构中翼板的长度为0.75~1.5倍钢管桩外径，所述支撑结构中翼板宽度为0.25~0.5倍钢管桩外径，所述桩翼尺寸以便于运输和施工，以及在土压力作用下保持结构稳定。
[0012]所述支撑结构还可以包括重力压盘，所述重力压盘位于支撑结构上部，所述重力压盘为刚性结构、柔性结构和半刚性结构中的一种，所述刚性结构为混凝土、钢筋混凝土、堆石混凝土，所述柔性结构由堆石、矿渣、废弃建筑块体堆积而成，所述半刚性结构是由水下自密实胶凝材料浇筑堆石、矿渣、废弃建筑块体的堆积体得到的胶结颗粒体。
[0013]高陡岩石边坡人工植被生态修复优点：
[0014]1、本技术通过管套和翼板组成的支撑结构提高新型基础结构水平承载力。其中，管套的作用类似于增大海床表层处钢管桩直径，提高基础结构水平承载力，翼板的作用是通过调动海床表层土体抗力，提高基础结构水平承载力，解决了现有海上风电单桩基础水平承载力不足的问题。
[0015]2、本技术中，管套和翼板均能有效提高基础结构水平承载力，因此管套的设置有利于减小桩翼尺寸，进而降低翼板的成本、运输和施工难度。
[0016]3、本技术中管套可以采用钢筋混凝土管，进一步可以降低支撑结构的成本，提高新型基础结构的经济性。
[0017]4、本技术钢管桩和支撑结构在安装前是两个独立的构件，本技术施工方法是先安装钢管桩，后安装支撑结构，有效解决了现有技术方案中翼板桩不便于运输，以及无法采用现有施工设备和施工工艺进行沉桩的问题。
[0018]5、本技术中钢管桩和支撑结构具有滑动连接和固定连接两种连接方式，可根据施工情况，灵活选择结构型式。
[0019]6、本技术支撑结构还包括重力压盘，重力压盘既可以强化海床表层土体的力学性能，提高基础结构水平承载能力，又可以改善桩翼类似于悬臂结构的受力模式，提高翼板的刚度，降低翼板发生扭曲变形的可能性。
附图说明
[0020]下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明。
[0021]图1是本技术第一个实施例的海上风电新型超大直径单桩基础结构示意图。
[0022]图2是本技术第一个实施例的海上风电新型超大直径单桩基础A-A剖面图。
[0023]图3是本技术第一个实施例的海上风电新型超大直径单桩基础填充之后的A-A剖面图。
[0024]图4是本技术第二个实施例的海上风电新型超大直径单桩基础结构示意图。
[0025]图5是本技术第二个实施例的海上风电新型超大直径单桩基础A-A剖面图。
[0026]图6是本技术第二个实施例的海上风电新型超大直径单桩基础填充之后的A-A剖面图。
[0027]图7是本技术第三个实施例的海上风电新型基础结构示意图
[0028]图中：1：钢管桩；2：支撑结构；3：滑动装置；4：水下自护型胶凝材料；21：管套；22：翼板；23：重力压盘；31：第一连接部件；32：第二连接部件。
具体实施方式
[0029]下面结合附图对本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.海上风电新型基础结构，其特征在于，它包括：钢管桩（1）；支撑结构（2），所述支撑结构（2）由管套（21）和翼板（22）构成，所述管套（21）内径大于钢管桩（1）外径；滑动装置（3），所述滑动装置（3）的第一连接部件（31）设置于钢管桩（1）外壁，所述滑动装置（3）的第二连接部件（32）设置于管套（21）内壁，所述支撑结构（2）通过滑动装置（3）安装于钢管桩（1）；其中，所述钢管桩外壁滑动装置第一连接部件与套管内壁滑动装置第二连接部件组成滑动导轨，所述钢管桩（1）与支撑结构（2）的连接方式为滑动连接、固定连接的一种，所述钢管桩（1）与支撑结构（2）的固定连接方式是通过水下灌浆将钢管桩（1）与支撑结构（2）之间的空腔填充。2.根据权利要求1所述海上风电新型基础结构，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卫，闫俊义，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：新型
国别省市：