CN106948369A - 一种海上风电单桩基础与外平台的连接装置及施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上风电单桩基础与外平台的连接装置及施工工艺，属于海上风电机组施工技术领域。该装置包括单桩基础(1)、外平台(2)和套笼(3)，单桩基础(1)的外部包覆有套笼(3)，套笼(3)的顶部固定有外平台(2)，套笼(3)包括套笼圈梁(4)和套笼立杆(5)。该装置还包括环形件(6)和连接机构(7)，单桩基础(1)的外壁周圈上设有环形件(6)，套笼圈梁(4)的底部设有连接机构(7)，环形件(6)与连接机构(7)通过螺栓(10)固定。本发明使得打桩时不用考虑单桩基础(1)的方向性，缩短了单桩基础(1)在海上进行方向对正的时间，提高了施工效率、节约了施工成本。

Description

一种海上风电单桩基础与外平台的连接装置及施工工艺

技术领域

本发明涉及一种海上风电单桩基础与外平台的连接装置及施工工艺，属于海上风电机组施工技术领域。

背景技术

海上风能因其巨大的社会和环保效益成为能源发展的重点，而海上风电单桩基础因其受力明确、结构较简单、加工相对容易等优点应用越来越广泛。目前，海上风电单桩基础与外平台的连接形式通常在桩外壁焊接几个牛腿，套笼圈梁焊接几个燕尾扣，通过燕尾扣和牛腿将套笼与单桩基础连接在一起，如图1所示。但是海上风力发电与陆上风力发电并不相同，最大区别在于两者所处的位置不同，由于海上风电机组的基础处于海上，增加了许多额外的载荷和不确定因素，因而设计较为复杂。在单桩基础与外平台安装过程中，由于外平台有方向性，还需要将牛腿与燕尾扣一一配合，这种连接形式需要在沉桩时，把握单桩基础的方向，对打桩的精度要求比较高，施工难度较大，施工效率较低且工程造价高。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种海上风电单桩基础与外平台的连接装置及施工工艺，克服现有技术中海上风电单桩基础施工难度大、效率低且工程造价高的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

该种海上风电单桩基础与外平台的连接装置包括单桩基础、外平台和套笼，所述单桩基础的外部包覆有套笼，所述套笼的顶部固定有外平台。所述套笼包括若干个平行的套笼圈梁和若干个套笼立杆，套笼圈梁之间通过套笼立杆相连，套笼立杆与套笼圈梁所在平面垂直。该种连接装置还包括环形件和连接机构，所述单桩基础的外壁周圈上设有若干道环形件，所述套笼圈梁的底部设有若干组连接机构，所述环形件与连接机构通过螺栓固定。

前述的连接机构呈放射状布置于套笼圈梁底部，每组连接机构包括一个弧形立板和若干个加劲板，所述弧形立板和加劲板的顶面均固定于套笼圈梁的底面，所述加劲板呈放射状均匀布置于弧形立板的内侧面。通过加劲板能有效的将套笼圈梁上的荷载传递到单桩基础上，也能保证弧形立板不会发生局部屈曲。

前述的单桩基础的外壁周圈上设有两道环形件，其中一道环形件置于单桩基础顶部即靠近外平台的一端，另一道环形件置于单桩基础底部即远离外平台的一端。

前述的靠近外平台一端的顶层套笼圈梁底部设有至少五组连接机构，所述五组连接机构均在同一水平面上。所述远离外平台一端的底层套笼圈梁底部也设有至少五组连接机构，所述五组连接机构也在同一水平面上。

前述的每组连接机构包括一个弧形立板和五个加劲板，所述弧形立板上开设有若干个螺栓孔，所述螺栓穿过螺栓孔将弧形立板与环形件固定。

前述的环形件焊接于单桩基础外壁，厚度为40mm，高度为250mm。所述弧形立板和加劲板厚度均为30mm，高度均为250mm。

前述的加劲板为楔形板，采用楔形板传力更加合理，充分利用其强度。

进一步的，前述的单桩基础的外径为5.5～7米。

一种对前述的海上风电单桩基础与外平台连接装置的施工工艺，其包括以下步骤：

F001，在单桩基础外壁周圈焊接两道环形件，焊接位置根据套笼顶层、底层的套笼圈梁而定，环形件外表面刷防腐涂料，此加工焊接过程在工厂里进行；

F002，在顶层套笼圈梁、底层套笼圈梁的底部均焊接连接机构，即弧形立板和加劲板，在弧形立板上开螺栓孔，其中弧形立板周向长度、螺栓孔和加劲板数目根据单桩基础桩径大小而定，连接机构外表面刷防腐涂料，此加工焊接过程也在工厂里进行；

F003，将预制好的单桩基础、外平台和套笼运输至海上风电机组操作平台，通过专用打桩设备进行打桩施工，直到单桩基础达到设计深度；

F004，沉桩后，先吊装套笼置于单桩基础的外部，待其就位后，根据弧形立板的螺栓孔孔位，对环形件进行打孔，孔深为35mm，然后螺栓穿过螺栓孔将弧形立板与环形件固定，完成操作过程。

与现有技术相比，本发明通过环形件与连接机构之间的相互配合，使得打桩时不用考虑单桩基础的方向性，大大缩短了单桩基础在海上进行方向对正的时间，提高了24％的基础沉桩施工效率、节约了施工成本。

附图说明

图1是现有技术中海上风电单桩基础与外平台的连接装置结构示意图；

图2是本发明中海上风电单桩基础与外平台的连接装置结构示意图；

图3是本发明中外平台、顶层套笼圈梁与单桩基础的结构示意图；

图4是本发明中底层套笼圈梁与单桩基础的结构示意图；

图5是图3中的A-A向剖视图，即套笼圈梁与单桩基础连接示意图；

图6是图5的分解示意图；

图7是图6中的B-B向剖视图；

图8是图7的底部视图，即连接机构中弧形立板与加劲板的连接示意图。

附图标记的含义：1-单桩基础，2-外平台，3-套笼，4-套笼圈梁，5-套笼立杆，6-环形件，7-连接机构，8-弧形立板，9-加劲板，10-螺栓，11-螺栓孔。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

本发明的实施例1：如图2～图8所示，该种海上风电单桩基础与外平台的连接装置包括单桩基础1、外平台2和套笼3。对于外径6米的单桩基础1，单桩基础1的外部包覆有套笼3，套笼3的顶部固定有外平台2。套笼3包括五个平行的套笼圈梁4和六个套笼立杆5，套笼圈梁4之间通过套笼立杆5相连，套笼立杆5与套笼圈梁4所在平面垂直。连接装置还包括环形件6和连接机构7，单桩基础1的外壁周圈上焊接有两道环形件6，环形件6的厚度为40mm，高度为250mm。其中一道环形件6置于单桩基础1顶部即靠近外平台2的一端，另一道环形件6置于单桩基础1底部即远离外平台2的一端。靠近外平台2一端的顶层套笼圈梁4底部设有五组连接机构7，五组连接机构7均在同一水平面上；远离外平台2一端的底层套笼圈梁4底部也设有五组连接机构7，五组连接机构7也在同一水平面上，环形件6与连接机构7通过螺栓10固定。连接机构7呈放射状布置于套笼圈梁4底部，每组连接机构7包括一个弧形立板8和六个加劲板9，弧形立板8和加劲板9厚度均为30mm，高度均为250mm。弧形立板8和加劲板9的顶面均固定于套笼圈梁4的底面，加劲板9为楔形板，加劲板9呈放射状均匀布置于弧形立板8的内侧面。通过加劲板9能有效的将套笼圈梁4上的荷载传递到单桩基础1上，也能保证弧形立板8不会发生局部屈曲。弧形立板8上开设有十个螺栓孔11，螺栓孔11直径为33mm，螺栓10穿过螺栓孔11将弧形立板8与环形件6固定。

实施例2：如图2～图8所示，一种海上风电单桩基础与外平台的连接装置包括单桩基础1、外平台2和套笼3，单桩基础1的外部包覆有套笼3，套笼3的顶部固定有外平台2。套笼3包括若干个平行的套笼圈梁4和若干个套笼立杆5，套笼圈梁4之间通过套笼立杆5相连，套笼立杆5和套笼圈梁4所在平面垂直。该种连接装置还包括环形件6和连接机构7，单桩基础1的外壁周圈上设有若干道环形件6，套笼圈梁4的底部设有若干组连接机构7，环形件6与连接机构7通过螺栓10固定。连接机构7呈放射状布置于套笼圈梁4底部，每组连接机构7包括一个弧形立板8和若干个加劲板9，弧形立板8和加劲板9的顶面均固定于套笼圈梁4的底面，加劲板9呈放射状均匀布置于弧形立板8的内侧面。单桩基础1的外壁周圈上设有两道环形件6，其中一道环形件6置于单桩基础1顶部即靠近外平台2的一端，另一道环形件6置于单桩基础1底部即远离外平台2的一端。靠近外平台2一端的顶层套笼圈梁4底部设有至少五组连接机构7，五组连接机构7均在同一水平面上。远离外平台2一端的底层套笼圈梁4底部也设有至少五组连接机构7，五组连接机构7也在同一水平面上。

实施例3：如图2～图8所示，一种海上风电单桩基础与外平台连接装置的施工工艺，其包括以下步骤：

F001，在单桩基础1外壁周圈焊接两道环形件6，焊接位置根据套笼3顶层、底层的套笼圈梁4而定，环形件6外表面刷防腐涂料，此加工焊接过程在工厂里进行；

F002，在顶层套笼圈梁4、底层套笼圈梁4的底部均焊接连接机构7，即弧形立板8和加劲板9，在弧形立板8上开螺栓孔11，其中弧形立板8周向长度、螺栓孔11和加劲板9数目根据单桩基础1桩径大小而定，连接机构7外表面刷防腐涂料，此加工焊接过程也在工厂里进行；

F003，将预制好的单桩基础1、外平台2和套笼3运输至海上风电机组操作平台，通过专用打桩设备进行打桩施工，直到单桩基础1达到设计深度；

F004，沉桩后，先吊装套笼3置于单桩基础1的外部，待其就位后，根据弧形立板8的螺栓孔11孔位，对环形件6进行打孔，孔深为35mm，然后螺栓10穿过螺栓孔11将弧形立板8与环形件6固定，完成操作过程。

Claims (9)

1.一种海上风电单桩基础与外平台的连接装置，包括单桩基础(1)、外平台(2)和套笼(3)，所述单桩基础(1)的外部包覆有套笼(3)，所述套笼(3)的顶部固定有外平台(2)；所述套笼(3)包括若干个平行的套笼圈梁(4)和若干个套笼立杆(5)，套笼圈梁(4)之间通过套笼立杆(5)相连，套笼立杆(5)与套笼圈梁(4)所在平面垂直，其特征在于，还包括环形件(6)和连接机构(7)，所述单桩基础(1)的外壁周圈上设有若干道环形件(6)，所述套笼圈梁(4)的底部设有若干组连接机构(7)，所述环形件(6)与连接机构(7)通过螺栓(10)固定。

2.根据权利要求1所述的海上风电单桩基础与外平台的连接装置，其特征在于，所述连接机构(7)呈放射状布置于套笼圈梁(4)底部，每组连接机构(7)包括一个弧形立板(8)和若干个加劲板(9)，所述弧形立板(8)和加劲板(9)的顶面均固定于套笼圈梁(4)的底面，所述加劲板(9)呈放射状均匀布置于弧形立板(8)的内侧面。

3.根据权利要求2所述的海上风电单桩基础与外平台的连接装置，其特征在于，所述单桩基础(1)的外壁周圈上设有两道环形件(6)，其中一道环形件(6)置于单桩基础(1)顶部即靠近外平台(2)的一端，另一道环形件(6)置于单桩基础(1)底部即远离外平台(2)的一端。

4.根据权利要求3所述的海上风电单桩基础与外平台的连接装置，其特征在于，所述靠近外平台(2)一端的顶层套笼圈梁(4)底部设有至少五组连接机构(7)，所述五组连接机构(7)均在同一水平面上；所述远离外平台(2)一端的底层套笼圈梁(4)底部也设有至少五组连接机构(7)，所述五组连接机构(7)也在同一水平面上。

5.根据权利要求4所述的海上风电单桩基础与外平台的连接装置，其特征在于，所述每组连接机构(7)包括一个弧形立板(8)和五个加劲板(9)，所述弧形立板(8)上开设有若干个螺栓孔(11)，所述螺栓(10)穿过螺栓孔(11)将弧形立板(8)与环形件(6)固定。

6.根据权利要求5所述的海上风电单桩基础与外平台的连接装置，其特征在于，所述环形件(6)焊接于单桩基础(1)外壁，厚度为40mm，高度为250mm；所述弧形立板(8)和加劲板(9)厚度均为30mm，高度均为250mm。

7.根据权利要求6所述的海上风电单桩基础与外平台的连接装置，其特征在于，所述加劲板(9)为楔形板。

8.根据权利要求1～7任一所述的海上风电单桩基础与外平台的连接装置，其特征在于，所述单桩基础(1)的外径为5.5～7米。

9.一种对如权利要求7所述的海上风电单桩基础与外平台连接装置的施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

F001，在单桩基础(1)外壁周圈焊接两道环形件(6)，焊接位置根据套笼(3)顶层、底层的套笼圈梁(4)而定，环形件(6)外表面刷防腐涂料，此加工焊接过程在工厂里进行；

F002，在顶层套笼圈梁(4)、底层套笼圈梁(4)的底部均焊接连接机构(7)，即弧形立板(8)和加劲板(9)，在弧形立板(8)上开螺栓孔(11)，其中弧形立板(8)周向长度、螺栓孔(11)和加劲板(9)数目根据单桩基础(1)桩径大小而定，连接机构(7)外表面刷防腐涂料，此加工焊接过程也在工厂里进行；

F003，将预制好的单桩基础(1)、外平台(2)和套笼(3)运输至海上风电机组操作平台，通过专用打桩设备进行打桩施工，直到单桩基础(1)达到设计深度；

F004，沉桩后，先吊装套笼(3)置于单桩基础(1)的外部，待其就位后，根据弧形立板(8)的螺栓孔(11)孔位，对环形件(6)进行打孔，孔深为35mm，然后螺栓(10)穿过螺栓孔(11)将弧形立板(8)与环形件(6)固定，完成操作过程。