專利名稱：筒型結(jié)構(gòu)與群樁組合式海上風力機地基基礎(chǔ)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海上風電基礎(chǔ)型式，是在傳統(tǒng)的單樁、多樁基礎(chǔ)上發(fā)展出來的，將復(fù)合筒型結(jié)構(gòu)與群樁相結(jié)合的一種新型的海上風力機地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今全球能源日趨緊張，風能作為綠色清潔可再生能源已受到各國能源開發(fā)者的青睞。據(jù)統(tǒng)計全球可開發(fā)風能總量約為200億kW，是水電可開發(fā)總量的十倍。近年來風電發(fā)展迅猛，其市場每年都以40%的速度在增長，預(yù)計到2020年，世界風電總裝機容量將達到12. 6億kW，占世界總需求量的12%。較之內(nèi)陸而言海上風電具有風流態(tài)好、不占用土地、年利用小時高等優(yōu)點。就我國而言，近海風能資源預(yù)計可達7.5億kW，是陸上風能資源的3倍，海上風電開發(fā)勢必成為我國未來電力開發(fā)的重點。由于海上環(huán)境復(fù)雜，以及風力機地基基礎(chǔ)主要承受巨大的彎矩荷載，導(dǎo)致海上風力機地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)復(fù)雜和建造費用居高不下。目前來說，海上風力機地基基礎(chǔ)主要有三種型式，分別如下單樁基礎(chǔ)、多樁基礎(chǔ)和重力式基礎(chǔ)。多樁基礎(chǔ)中常見的有高樁承臺基礎(chǔ)、三腳架基礎(chǔ)等。近年來，天津大學(xué)提出了一種新型的海上風力機地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，稱之為復(fù)合筒型基礎(chǔ)，并在江蘇啟東海域成功建造了樣機，運行狀況良好。隨著風力機制造技術(shù)的進步，海上風力機容量越來越大。目前應(yīng)用最多的是單樁基礎(chǔ)，隨容量增加，單樁的直徑越來越大，3麗風力機單樁基礎(chǔ)樁直徑已經(jīng)到達了 4. 5m，甚至更大。樁直徑的增大，對于海上打樁設(shè)備以及海上施工都提出了更高的要求。高樁承臺基礎(chǔ)在我國東海大橋海上風電場已有應(yīng)用，但其海上澆筑混凝土所帶來的較長的海上施工工期目前無有效的辦法克服。較長的施工工期將會推高海上施工的費用，以及增加整個工程的建設(shè)工期。三腳架基礎(chǔ)，屬于導(dǎo)管架基礎(chǔ)的一種，通常建造費用都比較高昂。重力式基礎(chǔ)，通常建造在巖基上，對地基的承載力要求高，因此其適用范圍較小。復(fù)合筒型基礎(chǔ)對軟土地基的適用性較強。由于其屬于淺基礎(chǔ)類型，在低地震烈度區(qū)域，該類型基礎(chǔ)比較適用，但在高地震烈度區(qū)域，地震液化可能對其安全性帶來影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種筒型結(jié)構(gòu)與群樁組合式海上風力機地基基礎(chǔ)。本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種筒型結(jié)構(gòu)與群樁組合式風力機地基基礎(chǔ)，包括筒型鋼壁和設(shè)置在其頂部的混凝土頂蓋，所述混凝土頂蓋上澆筑有多個沿其徑向設(shè)置的預(yù)應(yīng)力梁、多個聯(lián)系梁和預(yù)應(yīng)力連接段，所述預(yù)應(yīng)力連接段垂直設(shè)置在所述混凝土頂蓋的中心處，多個所述預(yù)應(yīng)力梁沿所述預(yù)應(yīng)力連接段的周向均布在其外圍，在相鄰的兩個所述預(yù)應(yīng)力梁之間均設(shè)有所述聯(lián)系梁，每個所述聯(lián)系梁的中部均預(yù)埋有導(dǎo)管，所述導(dǎo)管內(nèi)設(shè)有打入地基的鋼管樁，所述鋼管樁和所述導(dǎo)管之間灌注有高強砂漿。
所述筒型鋼壁內(nèi)設(shè)有多個分艙板，所有所述分艙板以蜂窩狀布置在所述筒型鋼壁內(nèi)部。本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是既具有筒型基礎(chǔ)抗水平力、豎向力強的優(yōu)勢，也具備了樁基礎(chǔ)抗地基液化好的優(yōu)勢。同時，結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)陸上批量預(yù)制、筒型結(jié)構(gòu)海上浮運，降低了海上施工時間、以及施工的難度。因此該種風力機地基基礎(chǔ)具有很高的經(jīng)濟性。本發(fā)明解決了樁直徑過大、海上混凝土澆筑導(dǎo)致施工工期較長、導(dǎo)管架基礎(chǔ)價格高昂、高地震烈度區(qū)域地基液化等問題，并且具有海上施工簡單、鋼材用量少、經(jīng)濟效益高的特點，適用于地基表層有一定厚度的軟土地基。且單機機組容量越大，優(yōu)勢越明顯。


圖1筒型結(jié)構(gòu)與群樁組合式海上風力機地基基礎(chǔ)縱剖面圖。圖2筒型結(jié)構(gòu)與群樁組合式海上風力機地基基礎(chǔ)俯視圖。圖中1、筒型鋼壁；2、分艙板；3、混凝土蓋板；4、預(yù)應(yīng)力梁；5、聯(lián)系梁；6、導(dǎo)管；7、鋼管樁；8、預(yù)應(yīng)力連接段；9、法蘭；10、高強砂漿；11、風機塔筒。
具體實施例方式為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下請參閱圖1 圖2，一種筒型結(jié)構(gòu)與群樁組合式風力機地基基礎(chǔ)，包括多邊形或和設(shè)置在其頂部的混凝土頂蓋3，混凝土頂蓋3與筒型鋼壁I緊密連接；筒型鋼壁I內(nèi)部設(shè)有多個以蜂窩狀布置的分艙板2，混凝土頂蓋3的中心處設(shè)有與其垂直的預(yù)應(yīng)力連接段8，在預(yù)應(yīng)力連接段8的周圍設(shè)有多個沿混凝土頂蓋3徑向設(shè)置的預(yù)應(yīng)力梁4，所有預(yù)應(yīng)力梁4均布在預(yù)應(yīng)力連接段8的外圍，在相鄰的兩個預(yù)應(yīng)力梁之間均設(shè)有聯(lián)系梁5，所有聯(lián)系梁5沿環(huán)向均勻布置，預(yù)應(yīng)力梁4、聯(lián)系梁5、混凝土蓋板3、預(yù)應(yīng)力連接段8澆筑連接為一整體；連系梁中部預(yù)埋有導(dǎo)管6，導(dǎo)管6內(nèi)設(shè)有打入地基的鋼管樁7，鋼管樁7與導(dǎo)管6之間灌注有高強砂漿10，鋼管樁7與導(dǎo)管6之間通過高強砂漿10相互連接為一整體；預(yù)應(yīng)力連接段頂部預(yù)埋有法蘭9，基礎(chǔ)通過法蘭9與風機塔筒11連接。在本實施例中，筒外徑30m，鋼壁厚30mm，高度8m ;混凝土頂蓋厚0. 5m ;預(yù)應(yīng)力梁高1. 2m,寬0. 6m ;連系梁高1. 2m,寬1. 2m ;導(dǎo)管壁厚20mm，內(nèi)徑0. 62m ;預(yù)應(yīng)力連接段高度6m，外徑10m，壁厚0. 8m ;鋼管樁直徑0. 6m,壁厚40mm，樁長50m。上述基礎(chǔ)的具體施工過程1)多邊形或圓形鋼壁與分艙隔板預(yù)制；2)混凝土頂蓋、預(yù)應(yīng)力梁、聯(lián)系梁、預(yù)應(yīng)力連接段預(yù)制，其中聯(lián)系梁中預(yù)埋導(dǎo)管；3)采用浮運的方式，將筒型結(jié)構(gòu)運輸?shù)街付ò惭b地點；4)采用重力自沉和負壓技術(shù)將筒型結(jié)構(gòu)沉入地基，并確保頂蓋與地基相互接觸；5)通過聯(lián)系梁上導(dǎo)管，將鋼管樁打入地基；6)鋼管樁打入預(yù)定位置后，將高強砂漿灌入鋼管樁與導(dǎo)管間隙中，使其成為一整體；7)基礎(chǔ)安裝完畢，吊裝安裝風機。本發(fā)明結(jié)合了筒型基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)的優(yōu)勢，并且采用陸上預(yù)制主體結(jié)構(gòu)、海上快速打樁，縮短了海上施工工期，提高了經(jīng)濟效益。盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種筒型結(jié)構(gòu)與群樁組合式風力機地基基礎(chǔ)，其特征在于，包括筒型鋼壁和設(shè)置在其頂部的混凝土頂蓋，所述混凝土頂蓋上澆筑有多個沿其徑向設(shè)置的預(yù)應(yīng)力梁、多個聯(lián)系梁和預(yù)應(yīng)力連接段，所述預(yù)應(yīng)力連接段垂直設(shè)置在所述混凝土頂蓋的中心處，多個所述預(yù)應(yīng)力梁沿所述預(yù)應(yīng)力連接段的周向均布在其外圍，在相鄰的兩個所述預(yù)應(yīng)力梁之間均設(shè)有所述聯(lián)系梁，每個所述聯(lián)系梁的中部均預(yù)埋有導(dǎo)管，所述導(dǎo)管內(nèi)設(shè)有打入地基的鋼管樁，所述鋼管樁和所述導(dǎo)管之間灌注有高強砂漿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的，其特征在于，所述筒型鋼壁內(nèi)設(shè)有多個分艙板，所有所述分艙板以蜂窩狀布置在所述筒型鋼壁內(nèi)部。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種筒型結(jié)構(gòu)與群樁組合式風力機地基基礎(chǔ)，包括筒型鋼壁和設(shè)置在其頂部的混凝土頂蓋，混凝土頂蓋上澆筑有多個沿其徑向設(shè)置的預(yù)應(yīng)力梁、多個聯(lián)系梁和預(yù)應(yīng)力連接段，預(yù)應(yīng)力連接段垂直設(shè)置在混凝土頂蓋的中心處，多個預(yù)應(yīng)力梁沿預(yù)應(yīng)力連接段的周向均布在其外圍，在相鄰的兩個預(yù)應(yīng)力梁之間均設(shè)有聯(lián)系梁，每個聯(lián)系梁的中部均預(yù)埋有導(dǎo)管，導(dǎo)管內(nèi)設(shè)有打入地基的鋼管樁，鋼管樁和導(dǎo)管之間灌注有高強砂漿。本發(fā)明既具有筒型基礎(chǔ)抗水平力、豎向力強的優(yōu)勢，也具備了樁基礎(chǔ)抗地基液化好的優(yōu)勢。同時，結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)陸上批量預(yù)制、筒型結(jié)構(gòu)海上浮運，降低了海上施工時間、以及施工的難度。因此該種風力機地基基礎(chǔ)具有很高的經(jīng)濟性。
文檔編號E02D27/44GK102995655SQ20121054770
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月16日
發(fā)明者練繼建, 王海軍, 丁紅巖, 燕翔 申請人:天津大學(xué)