CN110847219A - 由单桩和吸力筒组成的海上升压站组合基础 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种由单桩和吸力筒组成的海上升压站组合基础，该海上升压站组合基础，包括由上至下依次设置的升压站框架、单桩、变截面矩形钢管和吸力筒，单桩竖直设置，变截面矩形钢管设置在单桩的顶部，升压站框架通过升压站支腿固定设置在变截面矩形钢管上；所述单桩底部插入至吸力筒内，与吸力筒固定连接。通过调整吸力筒各仓室气压实现整体下沉安装，避免海上打桩施工，减少海上施工作业的时间，大幅缩短工期，提高效率；该海上升压站组合基础和传统导管架+钢管桩海上升压站基础相比，用钢量可节省5％至10％，有效降低海上升压站建设成本。
Description
技术领域
本发明涉及海上风力发电技术领域，尤其是涉及一种由单桩和吸力筒组成的海上升压站组合基础。
背景技术
目前，我国海上风电场正在如火如荼的建设中，且逐渐由近海、浅海向远海、深海发展，海上升压站制造和安装成为海上风电场建设中重要的一环。
现有海上升压站结构型式，大多借鉴海洋平台结构型式，采用导管架+钢管桩基础结构，先将导管架吊装入水，然后从导管架预留的桩套筒中打入钢管桩，之后进行调平和灌浆施工。目前采用的导管架+钢管桩的海上升压站基础，需要进行海上打桩施工，施工工艺复杂，施工设备费用高，由于海洋环境恶劣，海上施工窗口期短，造成施工工期长，建造成本高。随着国内海上风电逐渐向深远海发展，沉桩难度和风险更大。
现有海上升压站结构型式，大多借鉴海洋平台结构型式，采用导管架+钢管桩基础结构，先将导管架吊装入水，然后从导管架预留的桩套筒中打入钢管桩，之后进行调平和灌浆施工。目前采用的导管架+钢管桩的海上升压站基础，需要进行海上打桩施工，施工工艺复杂，施工设备费用高，由于海洋环境恶劣，海上施工窗口期短，造成施工工期长，建造成本高。随着国内海上风电逐渐向深远海发展，沉桩难度和风险更大。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供一种由单桩和吸力筒组成的海上升压站组合基础，该组合基础通过调整吸力筒各仓室气压实现整体下沉安装，避免海上打桩施工，减少海上施工作业的时间，大幅缩短工期，提高效率，降低成本。
本发明采用的技术方案是：一种由单桩和吸力筒组成的海上升压站组合基础，其特征在于：包括由上至下依次设置的升压站框架、单桩、变截面矩形钢管和吸力筒，所述单桩竖直设置，所述变截面矩形钢管设置在单桩的顶部，所述升压站框架通过升压站支腿固定设置在变截面矩形钢管上；所述单桩底部插入至吸力筒内，与吸力筒固定连接。
作为优选，所述单桩与四根变截面矩形钢管固定连接，形成上部支撑主结构，相邻所述变截面矩形钢管之间互相垂直。
进一步的，每根所述变截面矩形钢管的跨度为8.0m，矩形截面由1500mm*2000mm到1500mm*3000mm沿跨度方向均匀变化，壁厚为20mm～60mm。
作为优选，所述吸力筒包括筒外壁竖向钢板、筒顶水平钢板和筒内分仓钢板，所述筒外壁竖向钢板围合成上下两端开口的圆筒形，所述筒顶水平钢板设置在筒外壁竖向钢板顶部，所述筒外壁竖向钢板内沿径向设有多块筒内分仓钢板；所述单桩底部穿过筒顶水平钢板插入到吸力筒内，多块所述筒内分仓钢板径向均匀固定于筒外壁竖向钢板内壁和单桩外壁之间。
进一步的，所述筒内分仓钢板环向均匀布置六块，高度为12.0m，厚度为15mm。
进一步的，所述单桩与筒顶水平钢板之间环向均匀布置有多块加劲肋板。
更进一步的，所述加劲肋板环向均匀布置六块。
进一步的，所述筒外壁竖向钢板的直径为10m～40m，高度为12.0m，厚度为20mm；所述筒顶水平钢板的直径为20.0m，厚度为80mm。
作为优选，所述单桩采用直径5m～10m的大直径开口钢管桩，壁厚为50mm～120mm。
本发明取得的有益效果是：通过调整吸力筒各仓室气压实现整体下沉安装，避免海上打桩施工，减少海上施工作业的时间，大幅缩短工期，提高效率；该海上升压站组合基础和传统导管架+钢管桩海上升压站基础相比，用钢量可节省5％至10％，有效降低海上升压站建设成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为单桩和变截面矩形钢管的连接示意图；
图3为单桩和吸力筒的连接示意图；
图4为吸力筒内部结构示意图；
附图标记：1、单桩；2、变截面矩形钢管；3、筒外壁竖向钢板；4、筒顶水平钢板；5、筒内分仓钢板；6、加劲肋板；7、排水排气阀8、升压站支腿；9、升压站框架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1-4所示，本发明的一种由单桩和吸力筒组成的海上升压站组合基础，包括升压站框架9、单桩1、变截面矩形钢管3和吸力筒，升压站框架9用于安装升压站，单桩1竖直设置，变截面矩形钢管2设置在单桩1的顶部，升压站框架9通过升压站支腿8固定设置在变截面矩形钢管2上；单桩1底部插入至吸力筒内，与吸力筒固定连接。
单桩1与四根变截面矩形钢管2相连接，形成一个支撑上部主结构的结构形式，相邻变截面矩形钢管2互相垂直；单桩1采用直径5500mm的大直径开口钢管桩，壁厚70mm；每根变截面矩形钢管2的跨度均为8.0m，矩形截面由1500mmX2000mm到1500mmX3000mm沿跨度方向均匀变化，壁厚为50mm；单桩1与四根变截面矩形钢管2均选用DH36船级钢，其相交处通过焊缝连接；此部分可将上部升压站的荷载均匀地传递到组合基础的下部。
结合图3-4所示，吸力筒包括筒外壁竖向钢板3、筒顶水平钢板4和筒内分仓钢板5，筒外壁竖向钢板3围合成上下两端开口的圆筒形，筒顶水平钢板4设置在筒外壁竖向钢板3顶部，筒外壁竖向钢板3沿径向设有多块筒内分仓钢板5，多块筒内分仓钢板5将筒外壁竖向钢板3分割成多个分仓，单桩1底部穿过筒顶水平钢板4插入到吸力筒内，多块筒内分仓钢板5径向均匀固定于筒外壁竖向钢板3内壁和单桩4外壁之间。筒顶水平钢板4在各分仓室上方均开孔安装排水排气阀7。筒外壁竖向钢板3的直径为20.0m，高度为12.0m，厚度为20mm；筒顶水平钢板4的直径为20.0m，厚度为80mm，筒内分仓钢板环向均匀布置六块，高度为12.0m，厚度为15mm。
本实施例中，在单桩1与筒顶水平钢板4之间环向均匀布置有六块加劲肋板6，可将上部的荷载较为均匀的传递到吸力筒上，增加单桩1和吸力筒连接处刚度。筒外壁竖向钢板3、筒顶水平钢板4、筒内分仓钢板5、加劲肋板6和单桩1相互之间的连接处均采用焊接，筒外壁竖向钢板3、筒顶水平钢板4、筒内分仓钢板5和加劲肋板6均选用Q345C级钢。
本发明的海上升压站组合基础的单桩1、变截面矩形钢管2和吸力筒可以在陆地上整体拼装后，运输至安装地点，借助自重及各个分仓室上部的排水排气阀7实现负压下沉安装，通过调整筒体不同分仓室内的气压可完成调平；该组合基础安装完成后，将上部升压站支腿8插入变截面矩形钢管2中，进行调平连接；上部升压站采用陆上总装的方式，将各层结构分层预制拼装，在相应安装层完成后进行其层面上电气设备的安装工作，然后形成可整体出运的上部组块(包括电气设备)组合体，最后吊装到单桩+吸力筒组合基础上。
此组合基础可避免海上打桩施工，减少海上施工作业的时间，大幅缩短工期，与传统导管架+钢管桩海上升压站基础相比，用钢量可节省5％至10％，有效降低海上升压站建设成本。使用完毕后还可通过增大筒内气压对基础进行顶升拆除或回收利用。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要结构特征。本发明不受上述实例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种由单桩和吸力筒组成的海上升压站组合基础，其特征在于：包括由上至下依次设置的升压站框架、单桩、变截面矩形钢管和吸力筒，所述单桩竖直设置，所述变截面矩形钢管设置在单桩的顶部，所述升压站框架通过升压站支腿固定设置在变截面矩形钢管上；所述单桩底部插入至吸力筒内，与吸力筒固定连接。
2.根据权利要求1所述的由单桩和吸力筒组成的海上升压站组合基础，其特征在于：所述单桩与四根变截面矩形钢管固定连接，形成上部支撑主结构，相邻所述变截面矩形钢管之间互相垂直。
3.根据权利要求2所述的由单桩和吸力筒组成的海上升压站组合基础，其特征在于：每根所述变截面矩形钢管的跨度为8.0m，矩形截面由1500mm*2000mm到1500mm*3000mm沿跨度方向均匀变化，壁厚为20mm～60mm。
4.根据权利要求1所述的由单桩和吸力筒组成的海上升压站组合基础，其特征在于：所述吸力筒包括筒外壁竖向钢板、筒顶水平钢板和筒内分仓钢板，所述筒外壁竖向钢板围合成上下两端开口的圆筒形，所述筒顶水平钢板设置在筒外壁竖向钢板顶部，所述筒外壁竖向钢板内沿径向设有多块筒内分仓钢板；所述单桩底部穿过筒顶水平钢板插入到吸力筒内，多块所述筒内分仓钢板径向均匀固定于筒外壁竖向钢板内壁和单桩外壁之间。
5.根据权利要求4所述的由单桩和吸力筒组成的海上升压站组合基础，其特征在于：所述筒内分仓钢板环向均匀布置六块，高度为12.0m，厚度为15mm。
6.根据权利要求4所述的由单桩和吸力筒组成的海上升压站组合基础，其特征在于：所述单桩与筒顶水平钢板之间环向均匀布置有多块加劲肋板。
7.根据权利要求6所述的由单桩和吸力筒组成的海上升压站组合基础，其特征在于：所述加劲肋板环向均匀布置六块。
8.根据权利要求4所述的由单桩和吸力筒组成的海上升压站组合基础，其特征在于：所述筒外壁竖向钢板的直径为10m～40m，高度为12.0m，厚度为20mm；所述筒顶水平钢板的直径为20.0m，厚度为80mm。
9.根据权利要求1所述的由单桩和吸力筒组成的海上升压站组合基础，其特征在于：所述单桩采用直径5m～10m的大直径开口钢管桩，壁厚为50mm～120mm。
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